酸性染料易染氨綸/錦綸的同色染色工藝研究

梁小琴，吳志宇，林俊雄

(浙江理工大學材料與紡織學院，杭州　310018)

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酸性染料易染氨綸/錦綸的同色染色工藝研究

梁小琴，吳志宇，林俊雄

(浙江理工大學材料與紡織學院，杭州310018)

采用弱酸性紅GN、中性深黃GL、中性藍BM三種染料對錦綸和酸性易染氨綸纖維進行同浴染色，研究了它們對兩者的染色性能，討論了染液濃度、染色溫度、保溫時間及染浴pH值等工藝條件對酸性易染氨綸和錦綸同色性的影響，得出了各染料對易染氨綸/錦綸同浴染色時同色性的最佳染色工藝，并測試了在此工藝下染色后兩種纖維的皂洗色牢度。結果表明：易染氨綸/錦綸染深色時不存在色差的問題，染淺色(染料用量1%(owf))時在染色溫度70 ℃，保溫時間60 min，染液pH 4.5，浴比1∶30的工藝條件下同色性較好；并且在此工藝下用該三種染料染色后,兩種纖維的沾色牢度和褪色牢度都能達到生產工藝要求。

酸性易染氨綸纖維；錦綸纖維；同浴染色；同色性

自從氨綸出現后，彈性產品就不斷涌現[1]，含氨綸的彈力織物在國內外市場上十分流行，尤其是由氨綸和錦綸纖維交織的健美服飾，這些服飾柔軟舒適，有很多優點[2]。然而，由于氨綸和錦綸纖維的染色性能存在較大差異，染色時產生強烈的競染現象，因此，兩者的交織物經染色后存在色差，使織物達不到理想的染色效果。如使用弱酸性染料染色，沸染足夠時間后，錦綸和氨綸表面上都已染上了顏色，但一經熱水洗，氨綸上的顏色馬上會被洗掉，從而織物會出現明顯的“露白現象”，于是，氨綸得到良好的染色加工顯得尤為重要[3]。浙江華峰氨綸股份有限公司通過化學改性的手段成功研發出酸性染料易染改性氨綸，使得酸性染料染色性能得以提升[4]。本研究在酸性染料易染氨綸改性成功并獲得其最佳染色工藝和適用染料的基礎上，對酸性易染氨綸和錦綸纖維同浴染色性能進行研究，并對影響兩種纖維同色性的一些工藝參數進行了探討。

1　實　驗

1.1材料與儀器

材料：酸性染料易染氨綸纖維(44.4dtex，浙江華峰氨綸股份有限公司),錦綸纖維(44.4dtex，浙江華峰氨綸股份有限公司)，弱酸性紅GN，中性深黃GL，中性藍BM，醋酸(AR)。

儀器：L-12/24C振蕩試色機(廈門瑞比精密機械有限公司)，UV2550型紫外分光光度計(Shimadzu Co., Ltd)，SF600X Datacolor測色配色儀(美國DATA COLOR公司)。

1.2實驗方法

1.2.1易染氨綸、錦綸染色性能測試

在染料相對紗線的質量分數為2%(owf)、溫度90℃、pH4.5、浴比1∶30的條件下對錦綸和易染氨綸分別染色60min，測試不同時刻染料在纖維上的上染率，并繪制上染速率曲線。

1.2.2易染氨綸/錦綸同色性工藝參數分析

工藝處方：

染料/%(owf)1、2、3、4、5

溫度/℃60、70、80、90、100

時間/min30、40、50、60、70

pH(用醋酸調節)4、4.5、5、5.5、6

浴比1∶30

1.3測試方法

1.3.1上染百分率的測試[5]

在最大吸收波長下使用紫外分光光度計分別測定染色前和不同時刻染色后的染液吸光度，采用式(1)計算上染百分率R。

(1)

式中：Ai為不同時間染色所得染色殘液吸光度，Ao為空白染浴的吸光度。

1.3.2K/S值的測試[6]

在SF600X Datacolor測色配色儀上選用D6光源和10°視場下測定試樣K/S值。

1.3.3同色性平衡值K表征[7]

(2)

式中：(K/S)N為錦綸的表觀色深值，(K/S)S為酸性易染氨綸的表觀色深值。

染色同色性指染料在兩種不同纖維上的顏色均衡性。當K值等于1時，錦綸氨綸同色；當K值大于1時，錦綸的顏色濃于氨綸；小于1時，易染氨綸的顏色濃于錦綸。

1.3.4皂洗牢度的測定

稱取染色后的紗線，質量約為襯布質量的一半，夾于一塊100×40mm的棉布和一塊100×40mm的錦綸布之間，沿著四邊縫合。然后將其置于5g/L皂液和2g/L碳酸鈉混合液中，在60℃下皂煮60min，再經清洗和干燥。以原樣作為參照樣，灰色樣卡用于評定試樣變色和貼襯織物沾色。

2　結果與討論

2.1易染氨綸與錦綸的染色性能比較

采用弱酸性紅GN、中性深黃GL、中性藍BM三種染料對易染改性氨綸和錦綸分別染色，并繪制兩者的上染速率曲線，分析比較酸性染料對兩種纖維的染色性能。實驗方法見1.2.1，上染速率曲線如圖1—圖3所示：

圖1　弱酸性紅GN對錦綸及易染氨綸的上染速率曲線

圖2　中性深黃GL對錦綸及易染氨綸的上染速率曲線

圖3　中性藍BM對錦綸及易染氨綸的上染速率曲線

從圖1—圖3可以看出，三種染料染色時都有一個共同的特點：染料在錦綸上的初始上染率非常高，容易造成染色不勻。當達到染色平衡時，弱酸性紅GN和中性深黃GL染色下的錦綸比易染氨綸的上染率要高，而中性藍BM對錦綸、易染氨綸纖維分別染色時的上染速率曲線幾乎重合，因此，說明此染料對錦綸和易染氨綸的染色性質十分相似。

2.2影響錦綸/酸性易染氨綸染色同色性的工藝因素分析

采用單因素分析法，依次測定不同染液濃度、保溫溫度、保溫時間和pH值下錦綸和易染氨綸的K/S值，并繪制同色平衡值K與各工藝參數的關系曲線。考慮到錦綸的染色不勻會嚴重影響到K/S值及色差的測定，因此，在以下的實驗中將升溫速率控制在1℃/min，并加快染液的振蕩速率。

2.2.1染液濃度

控制染色溫度90℃,pH4.5，浴比1∶30，染色時間60min，通過改變染液濃度進而探究染深色和淺色時，易染氨綸/錦綸的同色性。由圖4可以看出，這三種染料對易染氨綸/錦綸同浴染色時，隨著染液濃度的升高，同色平衡值逐漸減小，并逐漸趨向于1。當染液濃度達到5%時，K值十分接近1，此時幾乎可以視為同色；而當濃度較小時，同色性較差。因此，必須針對淡中色染色，進行同色染色技術研究。于是，在以下的實驗中均采用染液濃度為1%。

圖4　90℃染溫下染液濃度對同色平衡值的影響

2.2.2染色溫度

如圖5所示，對于不同染料,用于錦綸和易染氨綸染色時，同色性隨溫度變化而變化的趨勢并不相同。在染色溫度為70℃時,對于三種染料來說，同色性都比較好；而對于弱酸性紅染料染色時,染色溫度在100℃時同色性比在70℃時的同色性更好，但是，溫度過高對易染氨綸纖維有所損傷，且考慮到三種染料在實際應用時要用于拼色，需在同一溫度下染色。因此，在以下的實驗中選用的溫度為70℃。

圖5　染色溫度對同色平衡值的影響

2.2.3保溫時間

由于在同浴染色時，錦綸的上染速率比較快，上染百分率比酸性易染氨綸要高，但兩者存在竟染現象，適當延長時間可能會對兩者的同色性有幫助。因此，實驗研究了保溫時間對易染氨綸/錦綸同色性的影響，如圖6所示。

圖6　保溫時間對同色平衡值的影響

在保溫時間為60min時，錦綸和易染氨綸K值最接近于1，相對于低于60min的保溫時間來說，此刻的上染率最高，透染性更好。而保溫時間再繼續延長時易染氨綸已達到飽和上染，錦綸卻能繼續上染，因此，染色平衡值又漸漸大于1綜合考慮，確定后續實驗的保溫時間為60min。

2.2.4pH值

染浴pH值對易染氨綸/錦綸同浴染色同色性的影響如圖7所示。

如圖7(a)所示，pH為4.5時三種染料對錦綸和易染氨綸染色的同色性最好。另外，由pH值和K/S值的關系曲線表明：錦綸的表面顏色深度隨著染浴pH值的升高而加深，而易染氨綸的表面顏色深度卻逐漸減小，這說明低pH更有利于易染氨綸得色。這是因為當染浴pH值與錦綸纖維等電點非常接近時，染料除了與纖維發生離子鍵結合外，還能與纖維發生較強的范德華力和氫鍵結合，使得錦綸的K/S值很大，但此時易染氨綸的K/S值卻并不高，這使得兩者的表觀色深相差很大。最終，將這三種染料染色時的pH值確定為4.5。

圖7　染浴pH對錦綸與易染氨綸同浴染色時同色性的影響

2.3質量評價

根據弱酸性紅GN、中性深黃GL、中性藍BM這3種染料對易染氨綸/錦綸纖維同浴染色的研究，得到最佳工藝：染淺色(染料用量1%(owf))時，染色溫度70℃，保溫時間60min，染浴pH4.5。

2.3.1同色性評價

將易染氨綸/錦綸在以上所述的最佳染色工藝條件下同浴染色，所得的染色品的同色性質量評價如表1所示。

表1易染氨綸/錦綸纖維最佳工藝

下同浴染色的同色性評價

染料種類K/S值錦綸易染氨綸平衡值K色差ΔE酸性紅GN12.7610.731.191.82中性深黃GL22.4216.321.372.87中性藍BM23.7419.201.232.14

由表1可以看出染淺色時，錦綸和易染氨綸的同色平衡值都大于1，說明錦綸的表觀顏色深度比易染氨綸要深，但與此同時，同色平衡值又都小于1.5，此外，色差值ΔE小于3，因此，色差較小。

2.3.2皂洗牢度測定

表2所示為染淺色(染料用量1%(owf))時，易染氨綸和錦綸在上述最佳工藝下的同浴染色后皂洗牢度情況。

表2染料濃度1%時易染氨綸/錦綸纖維同浴染色時的皂洗色牢度(等級)

纖維種類弱酸性紅GN中性深黃GL中性藍BM錦綸褪色444錦綸沾色443～4易染氨綸褪色444錦綸沾色443～4

從表2可以看出，采用弱酸性紅GN、中性深黃GL、中性藍BM染料對易染氨綸/錦綸纖維同浴染色時，褪色牢度優良，都能達到4級。且弱酸性紅GN和中性深黃GL染色時沾色牢度等級≥4，中性藍BM染料染色時，錦綸纖維和易染氨綸纖維對錦綸布沾色牢度達到3～4級。因此，在染淺色時，實驗所確定的最佳工藝下同浴染色后的纖維基本達到易染氨綸/錦綸復合紡紗染色時色牢度的要求。

3　結　論

a)采用弱酸性紅GN、中性深黃GL、中性藍BM三種酸性染料分別對錦綸和改性氨綸進行染色，對比二者的染色性能，發現酸性染料對錦綸的上染速率和上染百分率均高于酸性易染改性氨綸。

b)3種酸性染料對易染氨綸/錦綸染深色時，不存在同色性問題，所用工藝條件為：染料3%～5%(owf)，pH4.5，浴比1∶30，溫度90℃，保溫60min。

c)易染氨綸/綿綸同浴染淺色的最佳工藝為：染料1%(owf)，pH4.5，浴比1∶30,溫度70℃，保溫時間60min，在該工藝條件下生產的易染氨綸/錦綸同色性的色牢度基本符合工業生產要求。

[1] DANG M, ZHANG Z L, WANG S Y. Properties of Wool/Spandex core-spun yarn produced on modified woolen spinning frame[J]. Fibers and Polymers,2006(4):420-423.

[2] 高曉紅.染整加工對氨綸彈力織物彈性的影響[J].南通大學學報(自然科學版),2006(4):39-56.

[3] 宋心遠.氨綸的結構、性能和染整(三)[J].印染，2003(1):31-38.

[4] 邵曉林,毛植森,許圖遠,等.氨綸及其織物染色性能的研究進展[J].合成纖維,2015,44(1):22-26.

[5] 高曉紅.氨綸分散染料染色工藝研究[J].南通大學學報(自然科學版),2005(1):32-35.

[6] 岑樂衍.含氨綸織物的染整工藝[J].北京紡織,1982(8):49-56.

[7] 姚芳,唐人成,杜維強.蠶絲/錦綸交織物染色同色性影響因素[J].印染,2009(12):09-13.

(責任編輯：唐志榮)

Study on One-Bath Dyeing Process of Acid Dyes Easy-Dyed Spandex/nylon Mixture

LIANGXiaoqin,WUZhiyu,LINJunxiong

(College of Materials and Textile, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China)

In this paper, three kind of acid dyes including faintly acid red GN, neutral dark yellow GL and neutral blue BM were used to dye nylon and easy-dyed spandex fibers in one bath, their dyeing performances were studied, the influence of dyeing concentration, dyeing temperature, holding time, and pH on homochromatism of acid dye easy-dyed spandex fiber and nylon fibers were discussed. The optimal dyeing process of various dyes on homochromatism of acid dye easy-dyed spandex fiber and nylon fibers was gained, and washing color fastness of the two fibers was tested under such process. The experimental result shows that there is no chromatic aberration problem when easy-dyed spandex fibers/nylon fibers are dyed with dark color. When they are dyed with light color (dye dosage 1% owf), homochromatism is good under such conditions as dyeing temperature 70℃, holding time 60 min, pH 4.5, bath radio 1∶30. Under such conditions, staining fastness and color fading fastness of the two fibers can reach industrial production requirements after the three dyes are used.

acid dye easy-dyed spandex fiber; Nylon fiber; one-bath dyeing; homochromatism

2015-10-12

浙江省自然科學基金項目(LY15E030010)

梁小琴(1992-)，女，重慶永川人，碩士研究生，研究方向為新型染整化學品及綠色合成技術。

林俊雄，E-mail:linjunxiong@zstu.edu.cn

TS193.8

A

1009-265X(2016)05-0034-05