新型色紡紗產品的改性及染色工藝

解新生，韓永強

（紹興邁寶科技有限公司，浙江上虞 312300）

棉織物活性染料染色需要加入大量的鹽堿，鹽用以促染，堿用以固色［1-2］。但大量鹽堿的加入導致廢水中鹽堿含量過高，不僅嚴重污染環境，而且廢水處理成本上升，故活性染料無鹽低堿染色已成為一個趨勢［3-5］。棉纖維陽離子改性是實現無鹽低堿染色的有效途徑。陽離子改性棉纖維與常規棉纖維混紡、交織后染色，可以呈現出留白、深淺色、異色等不同的色紡紗效果［6-7］。因為在無鹽無堿的條件下，陽離子改性棉纖維可以正常染色，而普通棉花基本不上色或輕微上色。本研究采用自制陽離子改性劑改性棉纖維，并對改性纖維紡紗織布后進行染色，通過探究陽離子改性劑用量、改性溫度、改性時間及染色溫度、染色時間對色澤和色深等的影響，確定了改性工藝和染色工藝；將改性棉纖維與50%常規棉纖維混紡后織成常規針織平紋織物并進行染色，通過對皂洗劑的優化，根據留白、深淺色的外觀要求確定皂洗工藝；最終實現染色過程無鹽無堿，色澤深度良好，具有獨特的色紡紗風格。

1 實驗

1.1 材料及儀器

纖維或織物：新疆細絨棉，標準摩擦布，標準多纖維貼襯織物。

藥品：市售改性劑A（多胺環氯網狀交聯改性共聚物），市售改性劑B（季銨鹽環氧化合物），自制陽離子改性劑MB-01（多胺及季銨鹽的共聚改性環氧化合物），市售皂洗劑1#，皂洗劑BH-2（紹興邁寶科技有限公司），活性紅3BSN（浙江龍盛集團股份有限公司），元明粉，純堿，片堿，WOB粉。

儀器：Datacolor 600測色配色儀，HS高溫染色小樣機，DF-241系列高溫高壓散毛染色機，CP225D電子分析天平，AATCC摩擦儀，電熱恒溫鼓風干燥箱，洗水牢度儀。

1.2 實驗方法

取一定量棉纖維按照改性工藝（改性劑3%～10%，片堿2～6 g/L，40～90 ℃，5～50 min，浴比1∶10）進行陽離子改性，把改性好的纖維進行紡紗織布，再按照改性染色工藝（活性紅3BSN 2%，40～80℃，20～90 min，浴比1∶10）和常規染色工藝（活性紅3BSN 2%，60 ℃，60 min，元明粉30 g/L，純堿10 g/L，浴比1∶10）進行染色，最后進行皂洗（皂洗劑1.5 g/L，95℃，10 min，浴比1∶10）。

1.3 測試

含固量[8]：準確稱取2～3 g改性劑樣品加入已恒重的稱量瓶中，放入120℃恒溫干燥箱3 h，然后取出放入干燥器內，冷卻至室溫稱重，隔20～30 min取出再次稱重，反復幾次，直至連續兩次稱量瓶和試樣的總質量差值在0.01 g以內。按下式計算含固量：

式中，m0為空稱量瓶的質量；m1為稱量瓶和試樣烘干前的總質量；m2為稱量瓶和試樣烘干后的總質量。

稀釋穩定性：取10 mL改性劑稀釋至100 mL后倒入試管，密封靜置72 h，觀察乳液是否出現分層現象。

靜置穩定性[9]：將改性劑在常溫常壓下靜置45～60天，觀察是否出現分層現象。

耐水洗色牢度：參照AATCC 61—2003 2A方法測試，試樣尺寸為50 mm×150 mm，將其與多纖維布（尺寸為50 mm×50 mm）縫或訂在一起，使6種纖維沿著樣品的50 mm邊緣方向粘合且羊毛纖維在右邊，多種纖維布應與測試材料的正面相接觸；水洗條件為150 mL 1.5 g/L的WOB粉，49℃，45 min，加50顆6 mm標準不銹鋼珠。

耐摩擦色牢度：參照AATCC 8—2001測試，將規定尺寸的試樣平攤在用呢氈墊襯的平板上，兩頭扎緊后，用標準摩擦布緊包于直徑16 mm的摩擦頭上，摩擦頭向試樣施加9 N±10%的壓力，來回摩擦10次，試樣往復移動的距離為(104±3)mm，然后將標準摩擦布取下，用標準沾色灰卡評級。測試濕摩擦色牢度使用的摩擦棉布需在摩擦前給水，含水率為65%±5%。

2 結果與討論

2.1 改性工藝

2.1.1 MB-01用量

由表1可知，陽離子改性劑用量較少（3%、4%）時，織物出現色花現象，因為改性劑用量較少，對纖維改性不勻，導致染色不勻；在改性劑用量為8%時，各項染色性能達到最優；繼續提高改性劑用量，顏色深度沒有明顯提升，但色牢度稍有下降，可能原因是在改性劑用量為8%時，纖維上結合的改性劑已基本達到飽和，再增加改性劑用量，纖維表面依靠分子間作用力結合的改性劑明顯增加，吸附的染料與纖維的結合力不夠強，會造成色牢度降低。綜合考慮，改性劑用量確定為8%。

表1 陽離子改性劑用量對染色性能的影響

2.1.2 片堿用量

由表2可知，當片堿用量較少時會出現明顯的色花，因為陽離子改性劑和纖維沒有充分反應；在片堿用量為4 g/L時，各項染色指標達到最佳；再增加片堿用量，顏色深度和色牢度都略有下降，因為改性劑水解程度的增加會影響其與纖維反應的比例，水解的改性劑與纖維結合后色牢度下降。綜合考慮，片堿用量確定為4 g/L。

表2 片堿用量對染色性能的影響

2.1.3 改性溫度

由表3可知，隨著改性溫度的升高，相對深度和色牢度都呈現先上升后略有下降的趨勢。這可能是因為溫度較低時，陽離子改性劑和纖維的結合度較低，導致相對深度和色牢度不理想；當溫度上升時，改性劑可以充分擴散到纖維內部，并與纖維反應，但超過70℃后，會增加改性劑水解的概率，造成相對深度和色牢度下降，故改性溫度選擇70℃。

表3 改性溫度對染色性能的影響

2.1.4 改性時間

改性時間對染色性能的影響見表4。

表4 改性時間對染色性能的影響

由表4可知，隨著改性時間的延長，相對深度增加，改性時間達到30 min時，相對深度增加緩慢，色牢度也達到最佳狀態，再延長改性時間，相對深度和色牢度提升不大。綜合考慮，改性時間選擇30 min。

2.2 與市售陽離子改性劑的性能對比

2.2.1 物理性能

由表5可知，3只改性劑的稀釋和靜置穩定性能均良好，適用于正常的改性工藝。

表5 陽離子改性劑的物理性能

2.2.2 染色性能

以常規加鹽加堿染色樣為標樣，測試改性劑對于相對深度、色光、鮮艷度和色牢度的影響，結果如表6所示。由表6可知，改性劑A的鮮艷度和色牢度欠佳，色光偏橙偏暗，可能是因為這類陽離子改性劑的靜電吸附作用使染料的最大吸收波長發生偏移；改性劑B的色光和色牢度正常，但明顯偏淺，這是因為改性劑B對纖維的親和力偏小，固著率偏低；陽離子改性劑MB-01各方面性能均良好。

表6 陽離子改性織物的染色性能

2.3 染色工藝

2.3.1 染色溫度

染色溫度對染色性能的影響見表7。

表7 染色溫度對染色性能的影響

由表7可知，隨著染色溫度的升高，相對深度提高，因為在中性條件下，活性染料的水解很少，溫度升高也不會引起大量水解，但染料卻更容易擴散進入纖維內部，使相對深度提高。考慮到相對深度與經濟性，染色溫度確定為60℃。

2.3.2 染色時間

由表8可知，當染色30 min時，各項染色性能已經達到較佳水平，因為棉織物帶有的陽離子對活性染料是離子鍵吸附，故染色時間較常規活性染料染色有大幅度的縮短。陽離子改性棉織物在染色時無需使用鹽促染，也不需要用堿固色。

表8 染色時間對染色性能的影響

2.4 皂洗工藝

由表9可知，配套皂洗劑BH-2適用于陽離子改性劑改性棉織物的皂洗，對染色性能和色紡紗風格的影響相對最小。這主要是因為BH-2對洗除的浮色有分解作用，使其具有優異的防沾色功能，皂洗劑略帶堿性，可以使通過離子鍵結合的染料進一步和纖維反應形成共價鍵；常規皂洗劑有一定的凈洗作用和防沾作用，但無法促使染料和纖維形成共價鍵，洗除的染料較多，會造成未改性棉纖維沾色，且色牢度也較差；純堿洗滌可以促進染料和纖維反應，但不具有防沾作用，未水解的染料會與未改性棉纖維反應，造成沾色比較嚴重。

表9 皂洗方式對染色性能的影響

3 結論

（1）改性劑MB-01可以用來開發新型色紡紗，改性工藝為：改性劑用量8%，片堿用量4 g/L，改性溫度70℃，改性時間30 min。

（2）新型色紡紗可以在無鹽無堿條件下快速染色，染色工藝為：染色溫度60℃，染色時間30 min。

（3）皂洗劑BH-2對新型色紡紗染色效果和染色牢度的影響較小。