儀綸/滌綸/棉混紡織物一浴法染色技術(shù)

胡婷莉，曹文娜，顧 浩，侯?lèi)?ài)芹

（1. 東華大學(xué)化學(xué)化工與生物工程學(xué)院，上海 201620；2. 浙江盛發(fā)紡織印染有限公司，浙江湖州 313109；3. 東華大學(xué)國(guó)家染整工程技術(shù)研究中心，上海 201620）

超仿棉纖維的吸濕性能雖然比聚酯纖維好[1]，但現(xiàn)今研發(fā)的超仿棉纖維回潮率最高僅為3.0%，遠(yuǎn)低于棉的回潮率（8.0%），僅僅使用超仿棉纖維還不能滿(mǎn)足消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品性能的要求。因此，為提高產(chǎn)品的吸濕導(dǎo)濕性能，將超仿棉纖維與其他纖維進(jìn)行混紡已成為面料開(kāi)發(fā)的方向之一。本研究針對(duì)盛發(fā)紡織印染公司的需要，按照面料的設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)出經(jīng)紗為滌綸、緯紗為儀綸（超仿棉纖維）和棉混紡紗的超仿棉基多元纖維——儀綸/滌綸/棉混紡織物，其中，滌綸、儀綸和棉的混紡比例為5∶2∶3。由于超仿棉混紡織物的染色工藝多為分散/活性染料兩浴法染色，工藝復(fù)雜，能源消耗大，生產(chǎn)效率低，因此，本研究探索了該混紡織物的一浴法染色技術(shù)。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料與儀器

織物：儀綸/滌綸/棉混紡機(jī)織物（浙江盛發(fā)紡織印染有限公司）。

藥品：分散紅FB、分散紅玉SF-2GF、分散黃EGL、分散黃E-4GL、分散藍(lán)E-4R、分散藍(lán)EX-SF、分散黑ECT（浙江龍盛集團(tuán)股份有限公司），Kayacelon React Red CN-3B、Kayacelon React Yellow CNEX、Kayacelon React Blue CN-MG（日本化藥株式會(huì)社），英彩克隆紅DRA-B、英彩克隆橙DRA-5R、英彩克隆藏青DRA-G（約克夏公司），Drimaren Red X-6BN、Drimaren Yellow X-4RN、Drimaren Blue X-BLN[昂高化工（上海）有限公司]；環(huán)保載體CWP-11（蘇州工業(yè)園區(qū)科信化工有限公司），勻染劑MOF、清洗劑JB（浙江盛發(fā)紡織印染有限公司）。

儀器：XW-HWR-30×12 型高溫高壓紅外線(xiàn)小樣染色機(jī)（江蘇靖江新旺染整設(shè)備廠(chǎng)），Datacolor600測(cè)色配色儀（美國(guó)Datacolor公司），pH計(jì)（上海傲磁儀器有限公司），耐摩擦色牢度儀（溫州紡織儀器廠(chǎng)），耐洗色牢度試驗(yàn)機(jī)（溫州市大榮紡織儀器有限公司），氙燈實(shí)驗(yàn)箱（美國(guó)Q-LAB公司）。

1.2 工藝

1.2.1 分散染料對(duì)儀綸/滌綸/棉混紡織物的染色

染色配方：分散染料用量0.5%、1.0%、2.0%、5.0%、8.0%、10.0%（omf），pH=4～5（用冰醋酸調(diào)節(jié)），載體用量x，溫度120 ℃，浴比1∶20。還原清洗配方：無(wú)水碳酸鈉 2.0 g/L，保險(xiǎn)粉 2.0 g/L，浴比 1∶20。熱定型：160 ℃×25 s。染色工藝流程如下：

1.2.2 活性染料對(duì)棉織物的染色

染色配方：活性染料用量0.5%、1.0%、2.0%、5.0%、8.0% 和 10.0%（omf），元明粉 50.0 g/L（染料用量＜2.0%）、60.0 g/L（染料用量＞3.0%），純堿15.0 g/L（染料用量＜2.0%）、20.0 g/L（染料用量＞3.0%），浴比1∶20。皂洗配方：皂片 2.0 g/L，浴比 1∶20。熱定型：160 ℃×25 s。

標(biāo)準(zhǔn)工藝曲線(xiàn)如下：

高溫染色對(duì)照試驗(yàn)工藝曲線(xiàn)如下：

1.2.3 儀綸/滌綸/棉混紡織物的一浴法染色

染色配方：分散染料用量a，活性染料b，a+b=2.0%（omf），分散染料和活性染料比例為7∶3，元明粉50.0 g/L，純堿15.0 g/L，浴比1∶20。染色后清洗：清洗劑2.0 g/L，浴比1∶20。熱定型：160 ℃×25 s。染色工藝流程如下：

1.3 測(cè)試

耐摩擦色牢度：按照GB/T 3920—2008《紡織品色牢度試驗(yàn) 耐摩擦色牢度》進(jìn)行測(cè)試。

耐皂洗色牢度：按照GB/T 3921—2008《紡織品色牢度試驗(yàn) 耐皂洗色牢度》進(jìn)行測(cè)試。

耐光色牢度：按照 GB/T 8427—2008《紡織品色牢度試驗(yàn) 耐人造光色牢度：氙弧》進(jìn)行測(cè)試。

拉伸強(qiáng)力：按照GB/T 3923.1—2013《紡織品 織物拉伸性能 第1部分：斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率的測(cè)定（條樣法）》進(jìn)行測(cè)試。

撕破強(qiáng)力：按照GB/T 3917.3—1997《紡織品 織物撕破性能 第3 部分：梯形試樣撕破強(qiáng)力的測(cè)定》進(jìn)行測(cè)試。

回潮率：按照GB/T 6503—2008《化學(xué)纖維 回潮率試驗(yàn)方法》進(jìn)行測(cè)試。

靜電性能：按照 GB/T 12703.1—2008《紡織品靜電性能的評(píng)定 第1部分：靜電壓半衰期》進(jìn)行測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2.1 分散染料種類(lèi)對(duì)染色性能的影響

對(duì)滌綸織物進(jìn)行染色，染色溫度120 ℃，保溫時(shí)間 40 min，載體 CWP-11 質(zhì)量濃度 1.0 g/L，pH 分別為7～8 和10～11，分散染料用量為 2.0%（omf），測(cè)試染色后織物的K/S值，并與120 ℃、pH=4～5 條件下染色后的織物進(jìn)行對(duì)比，得出不同種類(lèi)分散染料的染色性能，結(jié)果如表1所示。

表1 不同種類(lèi)分散染料染色織物的K/S值

從表1可以看出，分散紅FB、分散紅玉SE-2GF、分散黃E-GL和分散藍(lán)E-4R在pH為7～8或10～11條件下染色，染色后織物的K/S值與pH為4～5條件下的K/S值相差不大，說(shuō)明該批分散染料在pH 為 7～8、10～11 的條件下染色穩(wěn)定，適合與活性染料一浴法染色。分散黃 E-4GL 在 pH 為 7～8 條件下染色，染色后織物的K/S值與 pH 為 4～5 條件下的K/S值相差不大，但當(dāng)pH 升高至 10～11 時(shí)，染色織物的K/S值遠(yuǎn)低于 pH 為4～5下的K/S值；而分散藍(lán)EX-SF和分散黑ECT在pH為 7～8、10～11 時(shí)的K/S值都比 pH 為 4～5 時(shí)的 K/S 值低，染色織物的色光也稍有變化，說(shuō)明這三種分散染料都不適用與活性染料一浴法染色。

2.2 分散染料的耐鹽性能

篩選出的耐堿型分散染料（分散紅FB、分散黃EGL和分散藍(lán)E-4R），在染料用量為0.5%、1.0%、2.0%、5.0%、8.0%和10.0%（omf）時(shí)，測(cè)試其對(duì)不同Na2SO4用量的耐鹽性能。染色條件：溫度120 ℃，載體CWP-11質(zhì)量濃度1.0 g/L，pH=7～8），用未加鹽的布樣作為標(biāo)樣，分別將加鹽后的布樣與同時(shí)加入鹽、自制勻染劑MOF（非離子表面活性劑與陰離子分散劑的復(fù)配物0.5 g/L）的布樣作為測(cè)試樣，用測(cè)色配色儀測(cè)試試樣與標(biāo)樣之間的色差ΔE，得出硫酸鈉用量對(duì)分散染料染色織物色差值的影響，結(jié)果如表2～4所示。

表2 硫酸鈉對(duì)分散紅FB染色織物色差值的影響

表3 硫酸鈉對(duì)分散黃E-GL染色織物色差值的影響

表4 硫酸鈉對(duì)分散藍(lán)E-4R染色織物色差值的影響

由表2～4 可以看出，隨著Na2SO4用量的增加，未加勻染劑MOF 時(shí)，各分散染料染色織物與標(biāo)樣的色差值（ΔE）均大于1，說(shuō)明該分散染料的耐鹽穩(wěn)定性不好；而加入自制勻染劑MOF后，該批分散染料染色織物的色差值（ΔE）均小于1，說(shuō)明勻染劑MOF 可使分散染料在Na2SO4存在的條件下仍保持穩(wěn)定，不會(huì)發(fā)生染料聚集而影響染色后織物的K/S值，適合與活性染料一浴法染色。

2.3 一浴法耐高溫活性染料的篩選

為實(shí)現(xiàn)儀綸/滌綸/棉混紡織物的一浴法染色，需要篩選耐高溫性能優(yōu)異的活性染料。目前，市場(chǎng)上絕大部活性染料的耐高溫性能較差，本實(shí)驗(yàn)根據(jù)市場(chǎng)上所用的一些耐高溫染料進(jìn)行篩選?；钚匀玖嫌昧繛?.5%、1.0%、2.0%、5.0%、8.0% 和10.0%（omf），測(cè)試染色后織物的K/S值，測(cè)試結(jié)果如表5所示。

表5 不同染料用量、不同溫度下棉織物的K/S值

由表5可以看出，英彩克隆活性染料在120 ℃條件下的得色量約為90 ℃的1/2，說(shuō)明該批活性染料耐高溫性能不好，這是由于高溫條件下，纖維素發(fā)生水解，產(chǎn)生了較多的CellO-，同時(shí)，活性染料也會(huì)發(fā)生部分水解，使活性基團(tuán)與纖維素負(fù)離子之間的有效共價(jià)鍵數(shù)目減少。而Kayacelon React 系列染料為煙酸型中性高溫固色活性染料，為提高染浴中活性染料與纖維素纖維的反應(yīng)性和直接性，均三嗪基團(tuán)上的鹵原子被帶正電性的3'-羧基吡啶季銨基團(tuán)（煙酸基）取代[2-3]。因?yàn)槿〈鶐д姾?，?dǎo)致整個(gè)均三嗪基團(tuán)被極化，使染料具有極高的反應(yīng)性；加之這種以煙酸基為離去基的活性染料在與纖維素纖維發(fā)生反應(yīng)時(shí)，不像氯代均三嗪活性基那樣釋放出酸性物質(zhì)[4-5]（煙酸為擬中性物質(zhì)），使活性染料與纖維素負(fù)離子的親核取代反應(yīng)速度減慢，因此，只要有足夠的熱量生成纖維素負(fù)離子（CellO-），染料就可以與纖維發(fā)生反應(yīng)，即染料可在高于100 ℃的條件下中性固色[2,6]。染料結(jié)構(gòu)通式如下：

Drimaren型活性染料擁有雙一氯均三嗪結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的染料反應(yīng)性弱，具有良好的耐高溫性能，可在高溫條件下與纖維反應(yīng)，且染料不易水解，穩(wěn)定性好，結(jié)構(gòu)通式如下：

由表5還可以看出，Kayacelon React 系列染料和Drimaren 型活性染料在120 ℃條件下的得色量雖比標(biāo)準(zhǔn)工藝條件下的略低，但染料總體得色率均在85%以上。這是由于高溫條件下活性染料只發(fā)生了少量水解，說(shuō)明兩類(lèi)活性染料均具有較好的耐高溫穩(wěn)定性，可以與分散染料一浴染色。Kayacelon React系列染料的價(jià)格遠(yuǎn)高于雙一氯均三嗪結(jié)構(gòu)的Drimaren 型活性染料，從經(jīng)濟(jì)成本考慮，選用雙一氯均三嗪結(jié)構(gòu)的Drimaren型活性染料。

2.4 一浴法染色清洗工藝

為減少染色過(guò)程中水資源的消耗，需用清洗劑對(duì)染色后織物進(jìn)行清洗，并使其色牢度達(dá)到兩浴法染色的標(biāo)準(zhǔn)。染色工藝：染色溫度120 ℃，載體CWP-11質(zhì)量濃度1.0 g/L，pH=7～8，分散染料（分散紅FB，分散黃E-GL，分散藍(lán)E-4R）和Drimaren 型活性染料的總用量2.0%（omf）。分散染料和活性染料的應(yīng)用比例根據(jù)織物混紡比例（滌綸/儀綸/棉=50/20/30）而采用7∶3，使用自制的清洗劑JB對(duì)染色織物進(jìn)行清洗，測(cè)試染色后織物的各項(xiàng)色牢度，同時(shí)將兩浴法染色織物作為標(biāo)樣，測(cè)試兩者的色差值（ΔE），結(jié)果如表6所示。

表6 清洗劑JB的清洗后染色織物的各項(xiàng)色牢度及ΔE

從表6可以看出，耐摩擦色牢度均高于4級(jí)；變色牢度均在4～5 級(jí)；一浴法染色后織物的耐皂洗色牢度為4級(jí)左右；在耐光色牢度中，紅黃兩種顏色的色牢度相差半級(jí)，藍(lán)色均為4級(jí)；一浴法染色織物和兩浴法染色織物的色差值（ΔE）小于1。說(shuō)明該批分散染料具有較好的上染率和染料利用率，且活性染料對(duì)滌綸和儀綸纖維的直接性和親和力都較低，浮色易洗去，即使沒(méi)有還原清洗，色牢度也可和兩浴法相似，具有較好的色牢度。綜上所述，一浴兩步法新工藝具有生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)的可行性。

2.5 一浴法染色后織物的物理性能

對(duì)染色后織物的各項(xiàng)性能進(jìn)行測(cè)試，并與兩浴法染色后織物的性能進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如表7所示。

表7 一浴法染色后織物的物理性能

由表7可以看出，儀綸/滌綸/棉混紡織物一浴法染色織物的回潮率和抗靜電性能高于染色前，小于兩浴法；強(qiáng)力略大于兩浴法而小于染色前。這是由于兩浴法染色的處理時(shí)間和工藝條件比一浴法更復(fù)雜，在染色過(guò)程中，高溫和助劑更易使纖維發(fā)生水解，或是對(duì)纖維表面發(fā)生刻蝕，比表面積增大，從而導(dǎo)致兩浴法染色后的織物強(qiáng)力比一浴法和染色前的織物低，而回潮率和抗靜電性能比兩者高。

3 結(jié)論

（1）儀綸/滌綸/棉混紡織物一浴法染色篩選出的染料為分散染料（分散紅FB、分散黃E-GL、分散藍(lán)E-4R）和Drimaren型活性染料。

（2）儀綸/滌綸/棉混紡織物一浴法染色耐摩擦色牢度、耐皂洗色牢度、耐光色牢度為4級(jí)左右。

（3）一浴法染色后儀綸/滌綸/棉（20/50/30）混紡織物的回潮率為4.54%，遠(yuǎn)高于普通滌綸/棉（65/35）2.20%的回潮率；靜電壓為733 V，半衰期為1.14 s，與純棉織物的靜電壓（701 V）、半衰期（1.04 s）相當(dāng)，達(dá)到仿棉效果，并優(yōu)于普通滌/棉混紡織物。