蚕丝织物双乙烯砜型活性染料冷轧堆染色工艺研究

摘要:针对蚕丝织物活性染料冷轧堆染色工艺,首先对染料进行了筛选,得出了双乙烯砜型活性染料是蚕丝织物冷轧堆染色的首选染料,然后对碱剂、稳定剂、堆置温度、堆置时间四因素对冷轧堆染色效果的影响进行了研究,并通过正交实验,优化了蚕丝织物冷轧堆染色的工艺条件。
关键词:染色;活性染料;冷轧堆;桑蚕丝织物
中图分类号:TS193.533 文献标识码:A
0 前 言
蚕丝传统工艺所用的染料绝大部分是直接、酸性和中性染料,而这些染料的染色牢度普遍较差,大部分的色牢度都只能勉强达到3级,深浓色更不易达到这一指标,蚕丝制品存在水洗色牢度差的缺陷,制约了我国蚕丝产品品质的提高。蚕丝织物一般采用卷染机和绳状染色机染色。使用卷染机染色时,虽然织物在染色过程中始终呈平幅状态,有利于匀染,但由于受到一定张力,容易使织物伸长,并且产生深浅头、搭头印、深浅边等病疵;使用绳状染色机时,织物在无张力状态下染色,可减少织物的伸长,但又使得织物匀染性变差,易产生拖刹印、灰伤等病疵。
活性染料是反应性染料,是惟一能与蚕丝纤维以共价键结合的染料,可大大提高染织物的牢度,有望从根本上解决蚕丝织物的染色牢度(湿牢度)问题。冷轧堆染色工艺不需要固色前烘干和加热固色工序,与普通轧烘蒸(焙)工艺相比,生产能耗大为降低,该工艺采用打卷堆置,织物受到的张力小,摩擦减少,不仅可以减少染色瑕疵,还可以保护织物,很适用于丝绸等“娇贵”织物。
本文首先对蚕丝织物冷轧堆染色适用染料进行筛选,得出了双乙烯砜型染料是蚕丝织物冷轧堆染色的首先染料。在此基础上,研究染色工艺因素对冷轧堆染色效果的影响,并通过正交实验确定了蚕丝织物双乙烯砜型活性染料冷轧堆染色的最佳工艺,以期解决蚕丝织物的染色湿牢度问题,及降低生产能耗。
1 实验部分
1.1 实验材料、药品及仪器
材料:蚕丝织物。
药品:活性黄RR1#、活性黄RR2#、活性黄MP、活性红RR1#、活性红RR2#、活性红GWF、活性红EP、活性蓝B1#、活性蓝B2#、活性蓝B(工业品,上虞亿得染料厂提供);
汽巴黄LS-RHC、汽巴红LS-BHC、汽巴藏青W-B、汽巴藏青LS-GHC、汽巴蓝FN-R;
丽华素CA黄、丽华素CA红;活性嫩黄K-4G、活性黄3RN、活性黄KE-4R、活性艳红KN-5B、活性红K-2BP、活性红M-3RE、活性红KE-3B、活性红KE-3B、活性艳蓝KN-R、活性蓝K-R、活性蓝2G、活性深蓝KE、R(均为工业品);氢氧化钠(化学纯,市售);稳定剂LD(实验室自制)。
仪器:RJ-350轧染机(上海双翼实业公司),SF600PLUS计算机测色配色仪(美国DatacoLorInterna-tional公司),SW-12AⅡ皂洗牢度仪(温州大荣纺织标准仪器厂),SHA-P型恒温振荡器,Y571A染色摩擦牢度试验器。
1.2 实验方法
a)工艺流程:浸轧染液(染料与碱剂按体积比4∶1的比例混合)→打卷包胶纸→堆置→水洗(先热水洗,后冷水洗)→皂洗→水洗(先热水洗,后冷水洗)→烘干。
b)染色工艺条件:
染液:活性染料20g/L(织物浅中色染色时染料的浓度);碱剂:Yg/L;染液∶碱剂=4∶1(体积比),在冷轧堆染色工艺中,因染色时所需的碱性较强,为了降低染料的水解,染料和碱剂都是分开配制,在浸轧时才将染料和碱剂进行混合。

轧后带液率:85%~95%;恒温箱堆置温度:25℃;堆置时间:24h。
c)皂洗条件:
皂片2g/L,95℃,浴比1∶25,皂洗20min。
1.3 测试方法
1.3.1 K/S值的测定
用SF600PLUS计算机测色配色仪进行测定。
1.3.2 固色率的测定
固色率表示与纤维键合的染料占染色前染浴中的染料总量的百分率。计算公式(1):
固色率=(皂洗后织物的K/S)/(皂洗前织物的K/S)*100%(1)
1.3.3 牢度的测定



维反应,因而染料利用率可得到提高。在实验选择的8类染料中,一氯均三嗪染料的固色率最低,原因是一氯均三嗪活性基反应性低,在低温染色时,其反应性进一步降低,即使将染色pH值提高或延长染色时间,也只有部分染料可固着在纤维上。采用反应性强的氟代均三嗪型活性染料染色,染料的固色率没有明显提高,原因是冷轧堆染色工艺中使用的碱性较强,而氟代均三嗪因活性高,易发生水解反应,染料的利用率不高。而乙烯砜型活性基反应性中等,耐碱性较好,是适宜于冷轧堆工艺染色的染料。采用双乙烯砜型的活性染料,其可与纤维反应的活性基增加,提高了染料与纤维固着的几率,使固色率进一步得到提高,因此可选择双乙烯砜型染料作为蚕丝织物冷轧堆染色的染料。

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2.2 碱剂对染色的影响
以双乙烯砜型染料活性蓝B1#为例来进行研究,按1.2所示的染色方法对蚕丝织物进行冷轧堆染色,染料浓度均为20g/L,使用的碱剂为稳定剂LD50g/L+烧碱Xg/L。碱剂溶液与染料溶液按体积比4∶1进行混合。结果见图1
由图1可知,当染液的pH值增加到10.71时,染色织物的K/S可达到最大值,此时碱剂中NaOH的用量为10g/L。继续增加碱剂用量,染液的pH值高于11以后,染色织物的K/S下降,原因是在pH值大于11的条件下,染液碱性过强,使乙烯砜型染料发生了水解反应。因此确定浅中色染色时,碱剂溶液中NaOH的适宜用量为10g/L。

2.3 稳定剂LD用量对染色的影响
实验以双乙烯砜型染料活性蓝B1#为例来进行研究,按1.2所示的染色方法对蚕丝织物进行冷轧堆染色,染料浓度均为20g/L,使用的碱剂为稳定剂LDXg/L+烧碱10g/L。染色时,染料溶液与碱剂溶液按体积比4∶1进行混合。结果见图2。

由图2可见,在稳定剂LD用量60g/L以下,染色织物的K/S随LD用量的增加而逐渐提高。原因是在冷轧堆染色过程中,为了保持染料在整个堆置过程中始终可以保持较高的pH值,染色的碱液中加入了较多的NaOH,如果稳定剂LD的用量较低,缓冲能力不够,在开始阶段,染料会因染液的pH值较高而发生水解反应,随着染色时间的延长,因缓冲能力不够,染液的pH值会逐渐降低,染料的固色反应速率也随之降低。因此,LD用量较低时,染料的固色率也较低。当LD的用量达到60g/L时,染色织物可达最大K/S。此时再增加LD用量,染色织物的K/S趋于稳定,不会再有提升。因此,对于浅中色工艺,碱剂溶液中稳定剂LD的适宜用量为60g/L。

2.4堆置温度对染色的影响
选用双乙烯砜型染料活性黄RR2#、活性红RR2#、活性蓝B1#来进行研究,按1.2所示的染色方法对蚕丝织物进行冷轧堆染色,染料浓度为20g/L,使用的碱剂为稳定剂LD60g/L+烧碱10g/L,染色时,染料溶液与碱剂溶液按体积比4∶1进行混合。染料的堆置温度分别设定在10、20℃和30℃,实验结果如图3所示。

由图3可见,织物的染色K/S随堆置温度的提高而增加。原因是堆置温度过低,会使染料的反应速率降低,乙烯砜型染料需经过长时间的反应才能由稳定的硫酸酯结构转变为可和纤维发生固色反应的乙烯砜型结构,在相同的堆置时间内,固色率降低。此外温度的降低还会使染料的聚集程度增加,影响其向纤维内部的扩散.因此,温度过低,织物即使经过长时间堆置也不能达到理想的深度。在冷轧堆染色工艺中,在条件允许的情况下,应尽量选择稍高的堆置温度,以加速染料的固色反应。
2.5 堆置时间对染色的影响
选用双乙烯砜型染料活性黄RR2#、活性红RR2#、活性蓝B1#,按1.2所示的染色方法对蚕丝织物进行冷轧堆染色,染料浓度均为20g/L,使用的碱剂为稳定剂LD60g/L+烧碱10g/L,染色时,染料溶液与碱剂溶液按体积比4∶1进行混合,堆置0~24h,研究时间对染色的影响。实验结果见图4。

由图4可见,染色织物的K/S随堆置时间的增加而增加,堆置时间达到8h以后,染色织物才能达到较高的的K/S。原因是染料在低温下染色,反应速率降低,需经过较长的时间与能于纤维反应充分。反应8h之后再延长堆置时间,对染色织物颜色深度的提升已经不明显,因此,双乙烯砜型染料适宜的堆置时间可选在7~8h。
2.6 冷轧堆染色工艺优化
设计了正交试验来对蚕丝织物的冷轧堆染色工艺进行优化。
选用双乙烯砜型染料活性黄RR2#、活性红RR2#、活性蓝B1#,按1.2所
示的染色方法对蚕丝织物进行冷轧堆染色,染料浓度均为20g/L。染色时,染料溶液与碱剂溶液按体积比4∶1进行混合。正交试验选择4个因素,每个因素3个水平,共做9次实验,正交因素—水平表见表2,正交试验结果见表3。



综合考虑,确定针对浅中色染色,适宜的染色工艺条件为:氢氧化钠用量10g/L,稳定剂LD用量50g/L,染色时在30℃堆置8h。
根据正交试验得出的工艺,对蚕丝织物进行冷轧堆染色,得出染料的固色率为:活性黄RR2#94.2%,活性红RR2#94.0%,活性蓝B1#95.3%。

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2.7 染色织物牢度测试
选用双乙烯砜型染料活性黄RR2#、活性红RR2#、活性蓝B1#,按所优化的工艺对蚕丝织物进行冷轧堆染色,染色后对染色织物的染色牢度测试，结果如表4所示。
从表4可见,实验所用的真丝织物经双乙烯砜型活性染料冷轧堆后,染色织物的干摩擦牢度都在4级以上,湿摩擦牢度都在3级以上,染色产品的水洗牢度都在4级以上,符合染色产品实际应用的色牢度要求。
2.8 染色织物断裂强力测试
选用双乙烯砜型染料活性黄RR2#、活性红RR2#、活性蓝B1#,按所优化的工艺对蚕丝织物进行冷轧堆染色,对染色织物进行断裂强力测试,结果如表5所示。从表5可见,在蚕丝织物的双乙烯砜型活性染料的冷轧堆染色工艺中,使用氢氧化钠+稳定剂LD的碱剂体系固色,织物的强力保留率都在90%以上,此结果如明织物在染色过程中受到的损伤较小,可满足实际应用的需要。

3 结 论
a)双乙烯砜型活性染料在蚕丝织物活性染料冷轧堆染色工艺中具有较高的固色率。
b)在双乙烯砜型染料对蚕丝织物的冷轧堆染色工艺中,碱剂是影响染色效果重要的因素,其次是稳定剂LD的影响。在生产条件允许的条件下应尽量选择高的堆置染色温度。在一定范围内,染色织物的K/S随堆置时间的增加而增加,但超过该范围,染色时间的延长不会再对染色织物K/S的提升起作用。
c)蚕丝织物浅中色双乙烯砜型染料冷轧堆染色的适宜工艺条件为:氢氧化钠用量10g/L,LD用量50g/L,30℃堆置8h。
d)经所优化的染色工艺染色后的真丝织物,各项色牢度均在3级以上,强力保留率在90%以上,可满足实际应用的需要。