活性染料印花用無氨氮促染劑ST373A的應用

梁 娟,吳晉川,韓麗娟,樊武厚,羅艷輝,黃玉華

(1.四川省紡織科學研究院,四川 成都610072;2.高技術有機纖維四川省重點實驗室,四川 成都610072;3.四川益欣科技有限責任公司,四川 成都610072)

纖維素纖維在活性染料印花時需加入較多的尿素作為吸濕助溶劑,汽蒸時吸收更多的水分使纖維充分溶脹,從而促進染料與纖維的反應、固著.但尿素在自然條件下易分解產生CO2和含氮化合物,含氮化合物對環境的破環十分嚴重,隨著環保要求日益提高,印染廢水排放氨氮指標越發嚴格,減少尿素用量已成為印染工業的一大課題.目前國內印染市場上雖有多種繁雜的、質量參差不齊的用于活性染料印花的尿素替代品,但仍有不同的缺陷.一是大多用于棉織物上效果好,但用于黏膠織物上深色、艷色時只能部分取代尿素,仍無法避免對水造成污染;二是用量偏高,特別是用于黏膠纖維深色、艷色時,對于企業成本控制來說壓力太大.因此開發環保的、針對黏膠纖維深色、艷色的且用量更低的活性染料印花用無氨氮促染劑用于活性染料印花以減少印花廢水中的氨氮含量,消減尿素對環境的污染迫在眉睫[1-4].

針對目前印染污水氨氮指標居高不下而研發了一種環保的新型活性染料印花用無氨氮促染劑ST373A,是在原有自主開發產品ST373的基礎上做的進一步有效的改進.無氨氮促染劑ST373A用于純棉和人棉活性染料印花,既能起助溶作用又能起分散作用,促進印花織物在汽蒸過程中染料與纖維固著,提高得色量和改善發色效果.通過測試印花織物的K/S值、Integ值、色差值ΔE、耐摩擦色牢度和耐洗色牢度等,探討無氨氮促染劑ST373A的用量對印花效果的影響.經過試驗優化后得出一種能完全代替尿素且不含氮的用于純棉和人棉活性染料印花的工藝配方,且不需要對現有設備和工藝進行大規模的改變,具有可行性和應用推廣性.目前該產品已大生產且廣泛用于浙江多個印染廠,產品質量穩定可控.無氨氮促染劑ST373A最大的優勢是在色漿中的用量低至1%~2%時即可完全取代尿素,這對印染企業的成本控制有絕對的優勢,浙江一帶印染廠使用后效果反饋良

好[5-8].

1 試驗部分

1.1 材料和儀器

織物:純棉白布,人棉白布(紹興飛亞印染有限公司).

染化料:活性紅P-BN,活性嫩黃P-6GS,活性橙K-GN,活性紫P-R,活性艷蘭P3R,活性翠蘭P-GL(工業品,上海安諾其集團安諾素?P型印花活性染料),尿素,海藻酸鈉,防染鹽S,小蘇打(工業品),無泡凈洗劑ST230(工業品,四川益欣科技有限責任公司),新型無氨氮促染劑ST373A(工業品,四川益欣科技有限責任公司),市售低用量尿素半代品DS-9.

儀器:DW-3型數顯電動攪拌器,RC-2000磁棒印花機,自動汽蒸機(廣東正崎機械),SCT紡織品測色系統(美國X-Rite),Y571L染色摩擦色牢度儀(萊州市電子儀器有限公司),耐洗色牢度實驗機(溫州大榮紡織儀器有限公司).

1.2 印花工藝

(1)5%海藻酸鈉原糊

在機械攪拌作用下于熱水中加入海藻酸鈉打漿30 min,放置24 h使其充分糊化后待用.

(2)色漿配方

印花色漿配方見表1.

(3)工藝流程

活性染料印花色漿→印花→烘干(90~110℃)→汽蒸(102~105℃,8~12 min)→熱水洗→皂洗(95℃,3 min,ST230無泡浸洗劑1 g/L)→熱水洗→冷水洗→烘干→印花織物性能測試與評價.

1.3 性能測試

1.3.1 新型無氨氮促染劑ST373A元素分析

ST373A送樣中科院成都分院分析測試中心進行元素分析檢測,采用Vario MICRO select元素分析儀(德國elementar公司),依據JY/T 017-1996元素分析儀方法通則,測定產品是否含N元素.

1.3.2 印花織物的K/S值、Integ值和色差等

采用電腦自動測色配色系統的色差評價體系,測試印花織物的K/S值、Integ值、色差值ΔE等,以全尿素印花織物作參考樣.

1.3.3 耐摩擦色牢度

按GB/T 3920-2008《紡織品色牢度試驗---耐摩擦色牢度》測定活性染料印花后織物的干濕摩擦色牢度.

1.3.4 耐洗色牢度

按GB/T 3921-2008《紡織品色牢度試驗---耐洗色牢度》測定活性染料印花后織物的的耐洗色牢度.

2 結果與討論

2.1 新型無氨氮促染劑ST373A用于純棉織物

選取印花用活性染料活性紅P-BN,活性嫩黃P-6GS,活性紫P-R,活性翠蘭P-GL用于ST373A純棉活性染料印花,色漿配方見表2,印花織物性能測試結果見表3.

表2 純棉活性染料印花色漿配方 單位:g

表3 ST373A對純棉活性染料印花效果的影響

從表3可知,活性染料黃、紅、藍、紫在染料用量為3%,尿素參比樣為15%時,新型無氨氮促染劑ST373A用于純棉織物活性染料印花可全部代替尿素,且與市售半代尿素低用量產品用于純棉織物時得色量相當.

2.2 新型無氨氮促染劑ST373A用于黏膠纖維

黏膠纖維(人棉)有明顯的皮芯層結構,表面結晶度較高,皮層致密,在活性染料印花中需加入較多的尿素作為吸濕助溶劑,汽蒸時吸收更多的水分使纖維充分溶脹,從而促進染料與纖維的反應、固著.針對人棉的特性研發的新型無氨氮促染劑ST373A既能起助溶作用又能起分散作用,促進印花織物在汽蒸過程中染料與纖維固著,提高得色量和改善發色效果.

選取印花用活性染料活性紅P-BN,活性橙KGN,活性紫P-R,活性艷蘭P3R,活性翠蘭P-GL等染料用于ST373A人棉活性染料印花,色漿配方見表4,印花織物性能測試結果見表5.

表4 人棉活性染料印花色漿配方 單位:g

表5 ST373A對人棉活性染料印花效果的影響

從表5可以看出,ST373A用于人棉活性染料印花時可完全替代尿素,且用量為2%,比尿素在活性染料印花的用量更低,而市售的低用量尿素替代品只能部分替代,仍無法避免氨氮排放.ST373A是在原有自主開發產品ST373的基礎上做的進一步有效的改進,是分別從活性染料助溶、分散、吸濕和纖維素纖維溶脹等協同促染的角度著手,在印花織物汽蒸過程中染料與纖維固著,提高得色量和改善發色效果.ST373在淺色、中深色活性染料印花能全部替代尿素,但是深色時用量需加大至6%,特別是活性翠蘭這只特殊染料需部分添加尿素來提高織物的得色穩定性,而ST373A可用于純棉和人棉織物的中、深色及艷色活性染料印花中全部替代尿素且用量低至1%~2%,具體根據染料用量調整,印染織物得色比尿素深,和市售半代產品DS-9效果相當.

2.3 印花織物的各項色牢度

ST373A和尿素用于人棉活性染料印花,各項色牢度如表6所示.

表6 ST373A和尿素印花織物各項色牢度

從表6可以看出,ST373A替代尿素用于人棉活性染料印花的各項色牢度均能達到尿素印花織物的水平,是一種環保的新型無氨氮尿素替代品,有效降低污水中的氨氮指標,減輕污水處理壓力,保護生態環境,且不需要對現有設備和工藝進行大規模的改變,具有可行性和應用推廣性.

3 結論

(1)新型環保無氨氮促染劑ST373A用于純棉和人棉活性染料印花時可完全替代尿素,且用量低,為1%~2%,比尿素在活性染料印花的用量更低便能達到尿素活性染料印花的同等效果.

(2)ST373A替代尿素用于人棉活性染料印花的各項色牢度均能達到尿素印花織物的水平,且經過第三方機構檢測產品不含氮元素,能有效降低污水中的氨氮指標,減輕污水處理壓力,能夠促進印染行業的技術進步,促進行業產業結構調整,對印染行業的節能減排和清潔化生產起到積極的推動作用,符合國家的產業發展規劃.