色媒體改性棉織物直接染料無鹽浸染染色

王洪海+鐘建生+趙春梅

摘要：采用改性劑色媒體改性棉織物，通過分析改性劑色媒體用量、染色溫度、染色時間、染色浴比等工藝參數對染色效果的影響，優化改性棉織物直接染料無鹽浸染染色工藝，并對織物改性前后的染色效果進行對比。當染料用量為1%（o.w.f）時，試驗得出的優化工藝條件為：改性劑用量3%（o.w.f），染色溫度90 ℃，染色時間50 min，染色浴比1∶30。對比實驗的結果表明，棉織物改性后直接染料浸染染色的K/S值有所提高，耐皂洗色牢度和耐摩擦色牢度等級與傳統工藝基本一致，可實現直接染料無鹽浸染染色；

關鍵詞：棉織物；改性劑；直接染料；浸染

中圖分類號：TS193.632 文獻標志碼：A

Salt-free Dip Dyeing of Cotton Fabric Modified by Color Media with Direct Dye

Abstract： Cationic modifier Color Media was applied in modification of cotton fabric， and then the influences of process conditions such as modifier dosage， dyeing temperature， dyeing time and dyeing liquor ratio on dyeing modified cotton fabric were analyzed. The dyeing effect of modified cotton fabric and unmodified cotton fabric were compared. The process of salt-free direct dye dip dyeing of modified cotton fabric was optimized， and the optimal process conditions were as follows： modifier dosage 3%（o.w.f）， dyeing temperature 90℃ dyeing time 50 min and dyeing liquor ratio 1∶30， when the dosage of direct dye was 1%（o.w.f）. The results indicated that cotton fabric modified with Color Media featured high K/S value， similar washing and rubbing fastness to those of traditional dyeing， and the salt-free dip dyeing was viable and practical.

Key words： cotton fabric； cationic modifier； direct dye； dip dyeing

直接染料色譜齊全，染色工藝簡便，價格低廉，是棉纖維制品染色常用的染料之一。直接染料屬于陰離子型染料，在水浴中上染棉纖維時，易產生靜電斥力，致使染料上染率不高，因此，在傳統直接染料中深色染色過程中，通常需要加入適量（一般為 5 ～ 30 g/L）的無機鹽來促進染料上染，以提高染料吸盡率。然而大量無機鹽的使用將加重污水處理的負擔，而且可能會導致水質惡化及土質鹽堿化等問題，不利于生態環境。

為實現棉纖維制品的無鹽或低鹽染色，國內外棉印染行業展開了廣泛的研究，其中，將棉纖維進行陽離子化后再進行染色就是一條有效的途徑。本文在前期研究的基礎上，應用陽離子改性劑“色媒體”對棉織物進行浸漬改性，再通過改變改性劑用量和染色工藝條件等單因素試驗，探討總結棉織物改性后直接染料在不同染料濃度條件下的無鹽浸染染色的優化工藝，以期在保證直接染料染色品質的前提下，滿足清潔化生產的要求。

1 實驗部分

1.1 實驗材料

織物：純棉絲光平布，30 tex×30 tex，236根/10 cm×236根/10 cm，毛效9.5 cm（30 min）。

藥品：直接黃棕ND3G（天津鉅華化工有限公司）、改性劑色媒體（廣東德美精細化工股份有限公司）、氯化鈉（AR）。

1.2 實驗儀器

X-rite8400電子測色配色儀（美國愛色麗公司）、Y（B）571型摩擦牢度儀（溫州大榮紡織儀器有限公司）、SW-12型耐洗牢度試驗機（寧波紡織儀器廠）、電子天平（上海精密科學儀器有限公司）、電磁爐（廣東美的公司）、HIF-24型紅外線小樣機（江蘇靖江華夏科技有限公司）。

1.3 棉織物改性和直接染料染色工藝

改性工藝處方：

色媒體 3%（o.w.f）

溫度 70 ℃

時間 60 min

pH值 7

浴比 1∶20

染色處方：

直接黃棕ND3G 1%（o.w.f）

溫度 90 ℃

時間 45 min

浴比 1∶30

工藝流程：棉織物浸漬改性→水洗→染色→熱水洗（85℃，5 min）→水洗→烘干。

1.4 棉織物直接染料常規染色工藝

染色處方：

直接黃棕ND3G 1%（o.w.f）

NaCl 20 g/L

溫度 90 ℃

時間 45 min

浴比 1∶30

工藝流程：室溫入染→染色（90 ℃染15 min后，加入1/2的NaCl，續染15 min后加入剩余的NaCl）→熱水洗（85 ℃，5 min）→水洗→烘干。

1.5 測試方法

（1）耐皂洗色牢度

參照GB/T 3921 — 2008《紡織品 色牢度試驗 耐皂洗色牢度》，在SW-12型耐洗牢度試驗機上測定后評級。

（2）耐摩擦色牢度

參照GB/T 3920 — 2008《紡織品 色牢度試驗 耐摩擦色牢度》，在Y（B）571型摩擦牢度儀上測定后評級。

（3）K/S值

采用X-rite8400電子測色配色儀測試不同工藝染色后織物的K/S值。在10°視野、D65光源下，將試樣折疊 4 層測定 5次，取平均值。

（4）勻染性

勻染性用X-rite8400電子測色配色儀測試，對染色樣品分別測定 5 個點的色差，并以第一個測試點作為標樣，取這5 個點色差的平均值ΔE，以其數值的大小評價勻染性。

2 結果與討論

2.1 改性劑用量的影響

改性棉織物的染色效果主要取決于棉纖維的改性程度，而棉纖維的改性程度則主要取決于改性劑用量。采用不同用量的改性劑對棉織物進行改性，并在不同染料濃度下進行染料，測試染色織物的K/S值，結果見表 1。

從表 1 可看出，染色K/S值隨著改性劑用量的增加呈先上升后下降的趨勢，這主要是因為隨著改性劑用量增加，棉纖維的改性程度提高，染料染色活化能降低程度加大，染料在規定的染色時間內的上染率得以提升，而當改性劑用量過多時，過多的改性劑只是附著在纖維表面，使染料向纖維內的擴散難度加大，最終導致染色的浮色量增多，K/S值反而下降。因此，改性劑色媒體用量在3%（o.w.f）為佳。

2.2 染色溫度的影響

染色溫度的高低主要取決于染料和纖維的性質。一方面，直接染料自身的親和力比較大，棉纖維改性后，染料對纖維的親和力進一步加大，使染料在擴散層和吸附層中的擴散變得更加容易，無需加鹽即可上染，但是染料在纖維內部的擴散阻力也相應加大，使染料在纖維內的擴散變得困難，因此仍然需要保證一定的染色溫度；另一方面，染色溫度對染料上染率的影響也是正負兩方面的，過高的溫度和過低的溫度都有可能導致上染率不高，因此保證合理的溫度條件在改性棉織物的染色工藝中至關重要。在不同的溫度下對改性棉織物進行染色，以測試溫度對染色結果影響，結果見表 2。

由表 2 可知，改性棉織物的K/S值隨著染色溫度的升高，呈先上升后下降的趨勢，并在90 ℃時取得最大值；色牢度則呈先上升后趨穩的態勢，在染色溫度達到90 ℃后色牢度基本不變。這主要是因為隨著溫度上升，纖維膨脹程度和染料活性增大，促進染料分子充分進入纖維的無定形區，染料染色牢度和上染率得以提高，但是由于染料的上染屬于放熱反應過程，當染色溫度過高時，可能導致染料的K/S值和色牢度反而下降。綜上，染色的最佳溫度為90 ℃。

2.3 染色時間的影響

染色時間是影響改性棉織物直接染料染色效果的另一個重要因素，時間長短主要取決于染料在纖維內部的擴散速率。分別對改性棉織物進行不同時長的染色，以測試時間因素對染色K/S值的影響，結果見表 3。

從表 3 可看出，改性棉織物的K/S值隨著染色時間的延長，呈先增加后下降的趨勢，最佳的染色時間為50 min。這是因為隨著染色時間的延長，不斷有新的染料上染改性棉纖維，染色K/S值增加，而加熱時間過長，反而會破壞染料與改性棉纖維間的結合力，或者有可能破壞改性劑色媒體與纖維間的結合力，最終導致少量染料解吸脫落，染色K/S值略有降低。

2.4 染色浴比的影響

浴比也是影響改性棉織物染色效果的因素之一。棉纖維改性后，直接染料對纖維的親和力、上染速率進一步提高，而這會對改性棉織物的染色均勻性造成影響，對此可通過控制染色浴比來改善勻染性。采用不同的染色浴比對改性棉織物進行染色，測得染色浴比對染色效果的影響如表 4所示。

由表 4 可知，隨著染色浴比的增大，染色色差逐漸減小，說明勻染性得到提升，染色K/S值雖有所降低，但不明顯。綜合考慮，染色浴比以1∶30為宜。

2.5 改性棉織物與未改性棉織物的染色效果對比

在優化工藝條件下，將棉織物進行改性染色，而后測試染色效果，并與未改性織物的染色效果進行對比，結果見表 5。

表 5 中，在相同染料濃度條件下，改性棉織物的染色K/S值均高于未改性棉織物的，而二者的耐皂洗色牢度和耐摩擦色牢度基本相當，說明棉織物改性后產生的靜電引力能夠代替無機鹽的促染作用，在提高上染率的同時，能夠保持常規染色的色牢度。

3 結論

（1）采用改性劑色媒體改性棉織物進行直接染料無鹽染色，當染料用量為1%（o.w.f）時，改性劑的最佳用量為3%（o.w.f）。

（2）當染料用量為1%（o.w.f）時，改性棉織物直接染料無鹽浸染染色的優化工藝條件為：染色溫度90 ℃，染色時間50 min，染色浴比1∶30。

（3）棉織物改性后進行直接染料無鹽染色，可獲得更高的染色K/S值和與傳統染色工藝相當的色牢度。

參考文獻

[1] 謝孔良，孫燕.活性染料無鹽染色技術研究進展[J].紡織導報，2005（7）：78-82.

[2] 張明亮，王進武，李星輝.纖維素纖維活性染料無鹽軋染工藝探討[J].染整技術，2011，33（11）：22-23，42.

[3] 楊曉艷，王雪燕.棉紗線練漂-陽離子改性一浴法工藝[J].西安工程大學學報，2012，26（2）：153-157.

[4] 王洪海，林明穗，鐘建生.色媒體改性棉織物活性無鹽軋染染色[J].印染，2013，39（24）：19-22.

[5] 王洪海，張淑云.棉織物色媒體浸漬法改性工藝[J].印染，2010，36（12）：23-25.

[6] 王江波，羅敏亞.陽離子改性棉的酸性染料染色性能[J].針織工業，2013（11）：39-40.

[7] 閆騰，張志.弱酸性山德蘭MF染料染羊絨絞紗大小樣色差的研究[J].針織工業，2005（10）：34-36.