新型常壓可染聚酯耐堿性分散染料染色工藝

張 凱，張建祥，夏文靜，劉淑云，王 鈺，徐 紅，毛志平

（1.東華大學(xué)化學(xué)化工與生物工程學(xué)院，上海 201620；2.魯泰紡織股份有限公司，山東淄博 255100）

滌綸（聚酯）在現(xiàn)代紡織業(yè)中應(yīng)用極廣，是最重要的一類化纖產(chǎn)品。進(jìn)入21世紀(jì)，隨著滌綸產(chǎn)品在紡織服裝與工業(yè)中的大面積應(yīng)用，我國滌綸纖維的產(chǎn)量激增，2001—2015年的年復(fù)合增長率為13.9%[1-2]。

常規(guī)滌綸纖維的染色需要在酸性及高溫高壓條件下進(jìn)行，存在染色工序多、流程長、水電汽消耗量大、生產(chǎn)效率低等問題。近年來，隨著新型聚酯原料的拓展應(yīng)用[3-4]以及耐堿性分散染料的研發(fā)推廣[5-6]，相關(guān)領(lǐng)域正受到越來越多研究者和企業(yè)的關(guān)注。新型常壓分散染料可染滌綸（NEDDP）紗線可在常壓沸染下進(jìn)行染色，顯著降低蒸汽、電能的消耗量，符合節(jié)能減排的要求[7]。NEDDP紗線耐堿性分散染料染色探討對于實現(xiàn)滌綸聚酯/棉纖維的一浴一步法染色[8]有重要參考價值。

曾有關(guān)于常規(guī)滌綸分散染料低溫載體染色[9-10]的報道，然而，耐堿性分散染料對NEDDP散纖維及筒子紗的常壓低溫染色目前尚無文獻(xiàn)報道。本研究主要探討了耐堿性分散染料對新型常壓分散染料可染聚酯散纖維染色過程中的影響因素，同時對NEDDP進(jìn)行筒子紗染色生產(chǎn)實踐。

1 實驗

1.1 材料與儀器

材料：NEDDP散纖維（8.3 tex/72 f），NEDDP筒子紗（密度為0.28～0.30 g/cm3）。

試劑：耐堿性分散染料（蓬萊嘉信染料化工股份有限公司），精煉劑、去油靈、皂洗劑WO、分散劑RDT、醋酸、氫氧化鈉（工業(yè)品）。

儀器：GF-3000型電子天平（日本A&D艾安得股份有限公司），常溫振蕩染色機(jī)（廈門瑞比精密機(jī)械有限公司），Datacolor AHIBA紅外染色機(jī)，電熱鼓風(fēng)干燥箱（上海一恒科學(xué)儀器有限公司），PHS-3C型pH計（上海儀電科學(xué)儀器有限公司），Datacolor 650電腦測色配色儀，筒子紗染色機(jī)、RF射頻烘干機(jī)（香港立信染整機(jī)械有限公司）。

1.2 染色工藝

1.2.1 常壓沸水染色

NEDDP紗線的染色溫度控制曲線：

染色工藝：耐堿性分散染料X，分散劑0～5 g/L，染色pH=4～13，浴比1∶20，溫度90～130℃，時間10～50min。

還原清洗工藝：保險粉2～5 g/L，燒堿3 g/L，溫度80℃，時間20min。

1.2.2 筒子紗染色

工藝流程：筒子紗前處理→染色→熱水洗→還原清洗→皂洗→水洗→脫水→射頻烘干。

前處理工藝：去油靈2 g/L，精煉劑2 g/L。

染色工藝：筒子紗染色機(jī)泵速90%，流向為由內(nèi)向外，溫度100℃，時間40min，分散劑2 g/L，浴比1∶20；熱水洗溫度95℃，時間10min。

還原清洗工藝：保險粉4 g/L，燒堿3 g/L，溫度80℃，時間20min。

皂洗工藝：皂洗劑WO 2 g/L，溫度95℃，時間10 min。

1.3 測試

耐皂洗色牢度：按照GB/T 3921—1997《紡織品色牢度試驗?zāi)驮硐瓷味取窚y定。

耐升華色牢度：按照GB/T 5718—1997《紡織品耐干熱（升華）色牢度試驗方法》測試。

K/S值、Lab值和色差：采用電腦測色配色儀測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 p H的影響

堿性分散染料藍(lán)HA-RL 2%(omf)，NEDDP紗線2 g，分散劑2 g/L，浴比1∶20，以醋酸和NaOH調(diào)節(jié)染浴pH，采用1.2.1的溫度控制曲線對紗線進(jìn)行染色，染色結(jié)束后以染浴pH為4.57的染色樣為標(biāo)樣，對染色紗線的K/S值、Lab值和色差進(jìn)行測試，結(jié)果如表1所示。

表1 染浴pH對染色后紗線性能的影響

由表1可知，NEDDP紗線采用耐堿性分散染料藍(lán)HA-RL在pH=4.5～12.5進(jìn)行染色時，染色紗線的K/S值介于20.8～22.3，這說明耐堿性分散染料染色pH的適用范圍較常規(guī)分散染料更寬；染色紗線的Lab值均小于標(biāo)樣，這說明在較高的pH條件下染色后批次樣較深且偏藍(lán)綠光。另外，不同pH條件下染色后，紗線與標(biāo)樣間的色差值均較小。

2.2 染色溫度

選用2%(omf)耐堿性分散染料藍(lán)HA-RL在不同溫度下對NEDDP紗線進(jìn)行染色。以燒堿調(diào)節(jié)染浴pH為11.8±0.2，保溫溫度分別為90、100、110、120和130℃，保溫時間為4min，測定染色紗線的K/S值，結(jié)果如圖1所示。

圖1 染色溫度對紗線K/S值的影響

由圖1可知，當(dāng)染色溫度為90℃時，NEDDP紗線的最終得色量相對較淺，在100～130℃時，紗線的K/S值介于21.5～23.5，因此NEDDP紗線的染色溫度選擇100℃。

2.3 上染K/S值曲線及保溫時間

選用耐堿性分散染料藍(lán)HA-RL 2%(omf)，分別在酸性（醋酸調(diào)節(jié)染浴pH為4.5±0.2）和堿性（NaOH調(diào)節(jié)染浴pH至12±0.2）條件下染色，50℃入染，以1℃/min升溫至100℃（每隔10℃取樣），保溫50min（每隔10 min取樣）。以酸性條件下染色紗線為標(biāo)樣，測定染色NEDDP紗線的K/S值、色力份和色差，結(jié)果分別如圖2和表2所示。

圖2 不同條件下染色紗線的K/S值

表2 染色紗線的色力份及色差

由圖2和表2可知，在70～90℃時，分散染料對NEDDP紗線的上染速率在堿性條件下比在酸性條件下快；升溫至100℃后，堿性和酸性條件下染色紗線的K/S值和色力份值基本相當(dāng)；100℃保溫40min后，NEDDP紗線的K/S值趨于穩(wěn)定。另外，在升溫過程中，不同條件下染色后紗線的色差值大于1.5（介于1.5～3.5）；100℃保溫時，染色紗線間的色差值明顯降低（基本在1.0以下）。

2.4 NEDDP纖維色牢度

采用耐堿性分散染料紅HA-RD、黃HA-2RW和藍(lán)HA-RL對NEDDP紗線進(jìn)行染色。單色染色時各只染料用量均為2%(omf)，拼色染色配方為紅HA-RD 1.5%(omf)、黃HA-2RW 0.5%(omf)、藍(lán)HA-RL 0.5%(om f)，均采用100℃染色40min，染色后進(jìn)行還原清洗，測定紗線的耐升華色牢度和耐皂洗色牢度，結(jié)果如表3所示。

表3 染色紗線的色牢度

由表3可知，耐堿性分散染料常壓沸染后的NEDDP紗線耐升華色牢度均在4級或以上；耐皂洗色牢度方面，染色NEDDP紗線對尼龍和醋酯沾色較嚴(yán)重（均為3級），其余均在3～4級或以上。

2.5 NEDDP筒子紗染色生產(chǎn)實踐

將NEDDP紗線進(jìn)行松式絡(luò)筒，按照1.2.2的方法對筒子紗進(jìn)行染色，染色結(jié)束后，以外層紗線為標(biāo)樣對NEDDP筒子紗進(jìn)行內(nèi)外色差分析，結(jié)果如表4所示。

表4 NEDDP筒子紗內(nèi)外色差

由表4可以看出，染色NEDDP筒子紗內(nèi)外層紗線的K/S值基本相當(dāng)，與外層標(biāo)樣相比，中層及內(nèi)層紗線的色力份在96%以上，且色差ΔE均在0.5以下。因此，NEDDP筒子紗染色后具有良好的勻染性。

3 結(jié)論

（1）耐堿性分散染料可在pH為4.5～12.5時對NEDDP紗線進(jìn)行染色。與標(biāo)樣相比，染色后紗線的色差值較小，較高pH條件下的染色紗線得色較深并且偏藍(lán)綠光。

（2）NEDDP紗線在100～130℃染色時，紗線的K/S值介于21.5～23.5；耐堿性分散染料對NEDDP紗線在堿性條件下的上染速率比在酸性條件下快，100℃下染色保溫40min后，染色紗線的K/S值趨于穩(wěn)定。

（3）NEDDP散纖維優(yōu)化染色工藝：耐堿性分散染料2%，分散劑2 g/L，浴比1∶20，染浴pH5～12，升溫速率1℃/min，染色溫度100℃，保溫時間40min。