滌綸分散染料低共熔溶劑染色

陳何卿，陳 旭，管永銀，周 龍，沈 虹，任 煜，姚理榮，王春梅

（1.南通大學紡織服裝學院，江蘇南通 226019；2.新鳳鳴集團湖州中石科技有限公司，浙江湖州 313000）

滌綸常規分散染料染色是將水作為染色介質，染色時需要加入分散劑等助劑，染色后還要對染色織物進行還原清洗，去除織物表面的浮色和低聚物，會產生大量的廢水。因此，分散染料的無水染色技術受到了越來越多的關注，出現了多種新的加工技術［1-4］。溶劑染色具有生產效率高、能源消耗低等優點，不存在污水處理問題，而且溶劑染色技術不需要使用超臨界流體染色所需的昂貴高壓設備，現有染色設備稍加改造就可滿足溶劑染色的需要。溶劑染色還有一個重要的優點就是可以解決滌綸織物染色時的低聚物問題，但溶劑染色也存在費用高、溶劑回收麻煩以及溶劑毒性等問題［5-6］。

低共熔溶劑（deep eutectic solvents，DES）作為一種綠色和安全的溶劑［7-8］，不具有揮發性，比較容易回收和回用，是一種潛在的、可用于分散染料溶劑染色的新型染色介質［9］。本研究以氯化膽堿與乙二醇組成的DES 為染色介質，探討了滌綸分散染料染色工藝及染色效果。

1 實驗

1.1 材料與儀器

織物：滌綸經編針織物。試劑：雅特隆紅玉SWD、雅特隆黃棕SWD、雅特隆深藍SWD（上海雅運紡織化工有限公司），分散劑NNO（江蘇海安石油化工有限公司），氯化膽堿（上海笛柏生物科技有限公司），乙二醇、磷酸二氫銨、連二亞硫酸鈉（西隴化工股份有限公司），醋酸、氫氧化鈉（國藥集團化學試劑有限公司。儀器：EL303 型電子天平［梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司］，PHS-3C 型精密pH 計（上海儀電科學儀器股份有限公司），IR-12SM 型紅外線試色機（廈門瑞比精密機械有限公司），101AB-1 型電熱恒溫鼓風干燥機（海門市恒昌儀器廠），TU-1901型雙光束紫外-可見分光光度計（北京普析通用儀器有限責任公司），Datacolor SF650 型測色配色儀［德塔顏色商貿（上海）有限公司］，YSS-02 型熨燙升華色牢度試驗儀（浙江德清縣儀器廠），TG 209 F3型熱重分析儀（德國NETZSCH 公司）。

1.2 DES 的制備

稱取一定量氯化膽堿，并按照物質的量比稱取相應的乙二醇，一起加入燒杯中，在密封、80 ℃條件下用磁力攪拌器加熱攪拌，直至形成澄清透明的DES，冷卻。

1.3 分散染料染色

以水為介質的常規染色工藝配方：分散染料2%（omf），分散劑NNO 1 g/L，磷酸二氫銨2 g/L，醋酸調節pH 為4～5，浴比50∶1。

以DES 為介質的溶劑染色工藝配方：分散染料2%（omf），浴比50∶1。

染色工藝曲線如下所示：

續缸染色：根據染色浴比和剩余染液的量，計算出續染滌綸織物的質量，再重復染色2次。

還原清洗：以水為介質的染色織物，浴比30∶1，保險粉2 g/L，氫氧化鈉2 g/L，80 ℃還原清洗10 min，水洗、烘干。溶劑染色織物不進行還原清洗。

1.4 測試

1.4.1 染料吸收光譜曲線

采用雙光束紫外-可見分光光度計，在波長350～800 nm 內測試溶劑染色前后染料的吸收光譜曲線。

1.4.2 染色滌綸K/S值

采用測色配色儀測定，測試光源為D65，10°視角，測試4次，取平均值。

1.4.3 耐干熱色牢度

按照GB/T 5718—1997《紡織品 色牢度試驗 耐干熱（熱壓除外）色牢度》，在150 ℃熱處理30 s，用測色配色儀測定變色與沾色牢度。

1.4.4 染色織物的熱穩定性

采用熱重分析儀在氮氣氛圍下測試染色滌綸的熱穩定性，測試溫度范圍為40～800 ℃，升溫速度為20 ℃/min。

2 結果與討論

2.1 溶劑染色效果的影響因素

2.1.1 氯化膽堿與乙二醇物質的量比［n（氯化膽堿）∶n（乙二醇）］

按n（氯化膽堿）∶n（乙二醇）=1∶1、1∶2、1∶3 分別制成DES，在130 ℃染色30 min，不添加染料續缸染色3次，測得染色織物的K/S值如表1所示。

表1 n（氯化膽堿）∶n（乙二醇）對染色織物K/S值的影響

由表1 可以看出，以氯化膽堿與乙二醇組成的DES 為染色介質，在不添加染料的情況下續缸染色3次，仍然可以獲得一定的顏色，說明分散染料在DES中的溶解度較大，染料在滌綸織物上的上染率較低；隨著DES 中乙二醇比例的增加，第1 次染色織物的K/S值逐漸下降。實驗過程中發現，氯化膽堿與乙二醇按物質的量1∶1 混合，在80 ℃下攪拌30 min，形成澄清透明溶液，但冷卻后會有晶體析出，不能在室溫下形成穩定的DES。所以選取氯化膽堿與乙二醇物質的量比為1∶2。

2.1.2 染色溫度

以氯化膽堿與乙二醇物質的量比1∶2 所制得的DES 為介質，在不同染色溫度下染色30 min，按照1.3的方法進行續缸染色，滌綸織物的K/S值如表2所示。由表2 可以看出，隨著染色溫度的升高，染色滌綸織物的得色量逐漸增加，但120、130 ℃時染色織物的K/S值差異不大。

表2 染色溫度對染色織物K/S值的影響

2.1.3 染色時間

以氯化膽堿與乙二醇物質的量比1∶2 所制得的DES 為介質，按照1.3 的方法進行續缸染色，在120 ℃下染色不同時間，滌綸織物的K/S值如表3所示。

表3 染色時間對染色織物K/S值的影響

由表3 可以看出，隨著染色時間的延長，K/S值隨之增大，但染色時間超過40 min，染色基本達到平衡，K/S值基本不變。

2.1.4 pH

為了考察pH 對染色效果的影響，以氯化膽堿與乙二醇物質的量比1∶2 所制得的DES 為介質，用醋酸將染浴pH 調至4～5 和不調pH（近中性）分別進行溶劑染色，按照1.3 的方法在120 ℃染色40 min，測得染色滌綸的K/S值如表4 所示。由表4 可以看出，染液在pH 為4～5 時，染色滌綸的K/S值要高于染液在中性時染色滌綸的K/S值。

表4 pH 對染色織物K/S值的影響

2.1.5 浴比

其他條件不變，降低浴比對滌綸進行染色，測得染色織物的K/S值如表5 所示。由表5 可以看出，隨著染色浴比的降低，染色織物的K/S值增大。

2.2 溶劑染色前后染料的吸收光譜

3 種分散染料染色前后的吸收光譜如圖1 所示。由圖1 可以看出，染色前后雅特隆紅玉SWD 染液的最大吸收波長都在532 nm，雅特隆黃棕SWD 染液的最大吸收波長分別在430、433 nm，而雅特隆深藍SWD 染液的最大吸收波長由染色前的580 nm 變化至571 nm。3 種染料在溶劑染色前后對光的吸收特性未發生明顯改變，說明氯化膽堿與乙二醇組成的DES 對3種染料的結構沒有影響。

圖1 溶劑染色前后染料的吸收光譜

2.3 染色滌綸的耐干熱色牢度

DES 和水相染色滌綸織物的耐干熱色牢度如表6所示。

表6 DES 和水相染色滌綸織物的耐干熱色牢度

按照1.3 的方法，分別以氯化膽堿與乙二醇物質的量比1∶2 所制得的DES 和水為介質，在浴比30∶1、120 ℃的條件下染色40 min。由表6 可以看出，水相染色織物的K/S值比DES 染色高得多，但水相和DES 染色滌綸織物的耐干熱色牢度沒有明顯差異，均較好。

2.4 染色滌綸的熱穩定性

圖2 為3 種染料水相染色和溶劑染色滌綸織物的TG 圖。由圖2 可以看出，3 種染料水相染色與DES染色滌綸織物的熱穩定性相近，水相染色與DES 染色織物的分解都開始于416 ℃左右，終止分解溫度為501.1 ℃，且在800 ℃下的殘炭率相差并不大，因此以氯化膽堿與乙二醇組成的DES 為介質染色滌綸，對滌綸熱穩定性的影響不大。

圖2 溶劑與水相染色織物的TG 圖

3 結論

（1）以氯化膽堿與乙二醇物質的量比1∶2 所制得的DES，可作為分散染料雅特隆紅玉SWD、雅特隆黃棕SWD 和雅特隆深藍SWD 的染色介質，較優的染色條件為：染色溫度120 ℃、染色時間40 min、染浴pH 4～5，降低浴比可提高得色量。

（2）與傳統的水相染色相比，以DES 為介質續缸染色3 次仍然可獲得色澤，但首次染色織物的K/S值比水相染色低得多。以DES 為介質，染色前后染料的最大吸收波長基本不變。

（3）DES 染色與水相染色滌綸的耐干熱色牢度與熱穩定性相似。