Lanasol毛用活性染料的工藝優(yōu)化

張利利，賀江平，付芳青

(西安工程大學(xué)紡織與材料學(xué)院，陜西西安710048)

Lanasol毛用活性染料的工藝優(yōu)化

張利利，賀江平，付芳青

(西安工程大學(xué)紡織與材料學(xué)院，陜西西安710048)

以Lanasol三原色對羊毛散纖維進(jìn)行染色，通過改變工藝條件，對比染色后織物的各項(xiàng)性能，研究最適合羊毛染色的工藝條件和參數(shù).實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，使用Lanasol染料對羊毛進(jìn)行染色時的最佳工藝為染液pH控制在4～5，染色溫度在85～100℃下均可，元明粉用量控制在5%(owf)以下，適量加入1%～2%的Albegal B，固色pH在7左右.加入0.1g/L亞硫酸氫鈉可以在低溫下(80℃)達(dá)到較高的上染率和固色率.

活性染料;羊毛纖維;溴代丙烯酰胺;低溫染色

0 引言

羊毛作為一種優(yōu)良的天然蛋白質(zhì)纖維，具有許多合成纖維無法比擬的優(yōu)良品質(zhì)，其制品彈性好、手感豐滿、吸濕性強(qiáng)，受到廣大消費(fèi)者的青睞.傳統(tǒng)的羊毛染色主要是用酸性染料、酸性媒介染料及金屬絡(luò)合染料進(jìn)行染色，后兩者在倡導(dǎo)環(huán)保染色的環(huán)境下，已被限制使用［1］.在實(shí)際生產(chǎn)中，羊毛染色使用量最多的依然是酸性染料，還有近幾年開始盛行的毛用活性染料［2-4］.雖然活性染料可以免除環(huán)境污染和對人類的危害，所染羊毛手感好、染色鮮艷度高.但是由于羊毛的特殊結(jié)構(gòu)，在堿性條件下，鱗片易受損傷，而且，羊毛長時間沸染也會造成染色損傷，影響了纖維的可紡性和制成率.為了克服這一缺點(diǎn)，近幾年國內(nèi)對于羊毛低溫染色［5-6］方法的研究正在逐漸增多.到目前為止，已提出羊毛低溫染色法主要分為：助劑低溫染色、改性后低溫染色［7］和超聲波低溫染色等，而生產(chǎn)中使用最多的為低溫染色助劑［8-9］、生物酶處理等染色方法［10］.

本文研究不同工藝參量對Lanasol系列活性染料染色效果的影響，通過優(yōu)化工藝條件，使Lanasol系列染料在用于羊毛染色時得到較高的上染率和固色率.進(jìn)而討論了結(jié)合助劑達(dá)到低溫染色，以減少染色過程中對羊毛纖維的損傷，提高染色織物的性能，同時，降低生產(chǎn)能耗，節(jié)約生產(chǎn)成本.

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料與藥品

1.1.1 材料羊毛散纖維.

1.1.2 染料Lanasol紅6G、Lanasol藍(lán)3G、Lanasol黃4G.

1.1.3 試劑醋酸(分析純)、無水硫酸鈉(分析純)、無水碳酸鈉(分析純)、氨水(分析純)、亞硫酸氫鈉(分析純)、Albegal B(亨斯邁紡織染化公司).

1.2 設(shè)備

SDM2-12-140型高溫高壓染色機(jī)(立信染整機(jī)械有限公司)、BS110S型電子天平(北京多利斯天平有限公司)、DHJ-9076A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司)、pHSI-4A實(shí)驗(yàn)室pH計(jì)(上海精密科學(xué)儀器廠)、722型光柵分光光度計(jì)(天津市普瑞斯儀器有限公司)、HHS-24型電子恒溫水浴鍋(上海東星建材實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司)、SF-300型電腦測色儀(思維士顏色科技有限公司).

1.3 方法

染色處方：Lanasol染料2%(owf)，Albegal B 1%(owf)，醋酸調(diào)節(jié)pH至5，浴比1∶50.染色工藝曲線如圖1所示.后處理工藝：1℃/min降溫至80℃加入氨水5%(owf)，處理10min后換水加醋酸調(diào)節(jié)pH=5，50℃處理5min，水洗后烘干(本實(shí)驗(yàn)后處理固色工藝均使用氨水).

圖1 染色工藝曲線

1.4 測試指標(biāo)

1.4.1 上染率染浴配置好后，首先在其最大吸收波長處測定原液吸光度A0，然后按照染色工藝進(jìn)行染色，染色結(jié)束后(未固色)，取出織物用少量水洗滌，洗滌后的水和染液合并，稀釋至同原染液一樣的體積，在其最大吸收波長處測定其吸光度At.

式中，E為上染率;A0為原液吸光度;At為殘液吸光度.

1.4.2 固色率分別配制a，b兩個相同的染浴，其中，a染浴不加試樣，b染浴加入試樣，按同樣的操作規(guī)程及工藝進(jìn)行染色.染后，取出a染浴冷卻至室溫，稀釋至一定體積，在其最大吸收波長處測其吸光度Aa.b染浴取出試樣水洗、堿性固色處理、水洗.然后將洗滌液、后處理液和染色殘液合并，稀釋至同a一樣的體積，在其最大吸收波長處測定其吸光度Ab.

1.4.3 織物表面色深度(K/S值)電腦測色儀測K/S數(shù)值，D65光源、10°視角.

2 結(jié)果與討論

2.1 工藝參量

2.1.1 溫度和pH值對染色效果的影響在溫度85℃，90℃，100℃，pH為4，5，6，7的條件下對羊毛散纖維進(jìn)行染色實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖2～4所示.圖中1表示85℃;2表示90℃;3表示100℃.

圖2 溫度和pH對Lanasol紅6G固色率的影響

圖3 溫度和pH對Lanasol藍(lán)3G固色率的影響

由圖2～4可以看出，Lanasol染料三原色固色率都隨著pH值的增加而下降，在酸性條件下，羊毛大分子帶正電荷，對活性染料陰離子有庫侖引力，染料的吸附量高，固色率也相應(yīng)提高;而在中性或堿性條件下的情況與在酸性條件下正好相反，染料的吸附量低，固色率也隨之下降.所以在生產(chǎn)時，為了獲得較高的固色率，染浴的pH值應(yīng)控制在4～5左右.

Lanasol三原色在pH值為4～6時，染色溫度不同時，染料的固色率變化較小;但當(dāng)pH值為7時，染色溫度不同，染料的固色率變化較大，這是因?yàn)閜H值為4～6時，織物能快速吸附大量的染料，致使織物表面形成大的染料濃度差，染料能更快地滲透進(jìn)人織物內(nèi)部，此時，染色溫度在一定的范圍內(nèi)對染料的固色率影響較小.而染色pH值達(dá)到7時，織物對染料的吸附能力變小，此時，織物上染的染料量主要依賴于染色溫度.染色溫度高時，染料分子運(yùn)動加快，染料的固色率高.所以，在控制染浴的pH值為4～5的條件下，Lanasol在85，90，100℃下都可以進(jìn)行染色，在實(shí)際生產(chǎn)中還需要根據(jù)所染織物的種類選擇合適的溫度.

2.1.2 不同條件堿固色對染色效果的影響使用Lanasol紅6G對羊毛散纖維進(jìn)行染色，保溫之后降溫至80℃，通過加入不同量的純堿，實(shí)現(xiàn)不同pH條件下固色，分析固色pH值對K/S值的影響.實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1.

圖4 溫度和pH對Lanasol黃4G固色率的影響

從表1可以看出，以溴代丙烯酰胺為活性基的Lanasol紅6G在中性條件下固色即可達(dá)到較好的效果，pH值過高反而會降低染色物的表觀深度，這是由于在堿性環(huán)境下染料水解增強(qiáng)，降低了染料的固色率.所以固色pH值選定為7左右.

2.1.3 中性鹽量對染色效果的影響在染液初始階段加入不同用量的元明粉，研究中性鹽對Lanasol染料三原色染色效果的影響.實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2.

從表2可以看出，加入適當(dāng)?shù)闹行喳}可以不同程度地提高染料的固色率，但是，中性鹽粉加入量過大又會使固色率降低，因?yàn)楫?dāng)中性鹽用量過大時，會造成染料聚集，從而導(dǎo)致上染率降低，固色率也隨之降低.所以在不影響固色率的情況下，實(shí)際應(yīng)用中中性鹽用量應(yīng)控制在5%(owf)以下.

表1 不同條件堿固色對染色效果的影響

鹽用量(owf)/%固色率/%紅6G黃4G藍(lán)3G 959790 5 979893 10929390 0 20908786

2.1.4 勻染劑對固色率的影響在紅6G染浴中加入不同用量的Albegal B，探討勻染劑對羊毛染色的影響.實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3.由表3可以看出，在加入2%的Albegal B后，染料的上染率和固色率都有大幅度的提高.勻染劑Albegal B［11］是一種兩性型液體化合物，對染料和纖維二者都有親和力，有助于染料的快速分散和滲透，促進(jìn)上色，以得到表里均勻的良好的勻染效果.它與染料的親和力很強(qiáng)，與染料能結(jié)合，其結(jié)合體被纖維吸收，從而將染料輸送到纖維內(nèi)部，本身則再與染料結(jié)合，如此不斷循環(huán)，直至染色達(dá)到平衡，從而加速了染料上染纖維的速度.又由于其有類似陰離子防染劑的作用，因而有利于染料的勻染.

雖然Albegal B可以同時起到提高上染速率和勻染的作用，但用量過高會造成聚集現(xiàn)象，反而會降低染料的上染率.所以其用量一般不超過3%，通常用量為1%～2%.

2.1.5 染色時間對固色率的影響對三原色分別配置5份相同的染液，分別染色20，40，60，80，100min，測試染色物的固色率.

染色時間對固色率的影響如圖5所示.從圖5可以看出，隨著染色時間的延長，織物上染料的得色量增加，但是當(dāng)染色超過一定時間后，織物上的染料得色量反而下降.這是因?yàn)樵谏先具^程中，隨著時間的延長，纖維上的染料濃度不斷增加，染液中的染料量不斷下降，即染料的上染率隨時間的推移而逐漸增高.但染料上染率的增高不是無限的，染色有一個最終的平衡上染百分率，此時，再增加染色時間，對上染率沒有任何貢獻(xiàn)，特別是對于活性染料，過長的染色時間反而會引起染料發(fā)生水解而造成浪費(fèi).Lanasol活性染料在濃度為2%，染色溫度98℃時，在70～90 min時達(dá)到最大的上染率，再延長染色時間，會使染料從織物上解吸下來，織物的表觀顏色變淺.所以在達(dá)到染色溫度后，70～90 min為最佳保溫時間.

表3 勻染劑對固色率的影響

2.2 低溫工藝

2.2.1 亞硫酸氫鈉用量對上染率和固色率的影響在藍(lán)3G染浴中加入不同濃度的亞硫酸氫鈉，在85℃下保溫90min，測定上染率和固色率.實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表5.

圖5 染色時間對固色率的影響

表5 亞硫酸氫鈉用量對藍(lán)3G低溫染色工藝上染率和固色率的影響

從表5可以看出，亞硫酸氫鈉用量小于0.1g/L時，隨著其用量的增加，上染率和固色率有所增加.這是因?yàn)閬喠蛩釟溻c具有破壞羊毛纖維中二硫鍵的作用，使角質(zhì)外層變得疏松，消弱羊毛纖維表面的壁障作用，促進(jìn)染料向纖維內(nèi)部的擴(kuò)散;同時它的另外一個作用是將二硫鍵還原成硫基，增加了親核反應(yīng)基，促進(jìn)了羊毛纖維同活性染料的反應(yīng)，提高了反應(yīng)速率.但是在亞硫酸氫鈉的用量超過0.1g/L后，隨著亞硫酸氫鈉濃度的增加，染料的上染率和固色率開始下降，這是因?yàn)?，亞硫酸氫鈉濃度的增加導(dǎo)致染料的水解速率也隨之增加.所以，綜合考慮，亞硫酸氫鈉的用量定為0.1g/L較為合適.

2.2.2 不同溫度下亞硫酸氫鈉對藍(lán)上染率和固色率的影響亞硫酸氫鈉用量為0.1g/L，在不同溫度60，70，80，90，100℃下染色90min，其他操作工藝同1.3，考查上染率和固色率的變化.實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表6.

表6 不同溫度下亞硫酸氫鈉對藍(lán)3G上染率和固色率的影響

活性染料低溫染色上染率和固色率低的主要原因之一是羊毛纖維表面存在著共價交聯(lián)的壁障，阻礙染料向纖維內(nèi)部擴(kuò)散.借助亞硫酸氫鈉這種還原劑可使纖維表面結(jié)構(gòu)疏松，消弱纖維表面的壁障作用，促進(jìn)羊毛纖維同活性染料的反應(yīng)速率，提高了染料的平衡上染百分率.在一定程度上彌補(bǔ)了低溫每件對上染速率的影響.由表6中也可看出，在使用0.1g/L的亞硫酸氫鈉后，Lanasol藍(lán)3G在低溫條件下就可以達(dá)到高的上染率和固色率.

3 結(jié)論

(1)在使用Lanasol染料對羊毛進(jìn)行染色時，染液pH應(yīng)控制在4～5;染色溫度根據(jù)織物種類和顏色要求，可以在85～100℃之間做適當(dāng)調(diào)整;可適當(dāng)加入元明粉，但用量不宜過多，應(yīng)控制在5%(owf);加入1%～2%的Albegal B，可以在勻染的同時，提高染料的上染率;固色在pH為7左右的條件下進(jìn)行即可.

(2)在染浴中加入少量的亞硫酸氫鈉，可以降低毛用活性染料的染色溫度，在低溫下(80℃)就能達(dá)到較高的上染率和固色率，但用量建議為0.1g/L.

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Optimizing of wool dyeing technology with reactive dyes

ZHANG Li-li，HE Jiang-ping，F(xiàn)U Fang-qing

(School of Textile and Materials，Xi'an Polytechnic University，Xi'an 710048，China)

By using the Lanasol series reactive dyes，changing the process conditions，and comparing the various performance of dyed fabrics，the most suitable conditions and parameters for wool dyeing process are studied.The optimum process is determined as follows：The pH of dye solution should be controlled in 4 to 5，dyeing temperature is between 85℃～100℃，the amounts of odium sulfate anhydrous should be controlled under 5%，adding moderate 1%～2%Albegal B，the pH for fixing can be 7.In addition，When adding 0.1g/L sodium hydrogen sulfite，the wool can be dyed in the low temperature and maintain higher dyeing rate and fixation yield.

reactive dyes;wool fibre;bromination acrylamide;low temperature dyeing

TS 190.62

A

1674-649X(2014)01-0030-05

編輯、校對：田莉

2013-09-01

賀江平(1964-)，男，陜西省安康市人，西安工程大學(xué)教授.E-mail：xahjp@sina.com