趙士毅,李美真,陳天聰,許 磊,靳蕙榕,張宇飛
(內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué) 輕工與紡織學(xué)院,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010080)
隨著生活水平不斷提高,人們的環(huán)境保護(hù)意識(shí)得到了增強(qiáng),環(huán)境問題成為近年來最重要的問題之一,在這種嚴(yán)峻形勢(shì)下,一些對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重的傳統(tǒng)染色工藝面臨著淘汰。傳統(tǒng)棉織物染淺色相時(shí),需先對(duì)棉織物進(jìn)行漂白處理[1],以除去棉織物中殘存的天然色素,從而提高棉織物的白度和染色后的鮮艷度[2]。傳統(tǒng)的練漂染工藝為了提高印染產(chǎn)品的質(zhì)量,提出“重煮輕漂”的理念,成為了印染工藝選擇的依據(jù)[3]。但隨著科技的發(fā)展,染料性能有了很大提高,染色助劑性能也得到了很大改善,漂染一浴法染色成為印染工作者研究的新課題。本文針對(duì)棉織物活性染料染淺色的漂染一浴法進(jìn)行研究,探討漂白劑對(duì)染料分解造成的浪費(fèi)和對(duì)色光及色牢度的影響。此外,考慮到不同染料對(duì)漂白劑的敏感程度不同,所以漂染一浴法工藝是一個(gè)動(dòng)態(tài)的工藝。其生產(chǎn)效率高,可減輕布面擦傷和破損,降低織物的強(qiáng)度損失,避免了染色色花出現(xiàn)。
材料:未漂白純棉織物(5 cm×15 cm,質(zhì)量1 g)。
試劑:30%H2O2(天津市東方化工廠),純堿(無水碳酸鈉,東莞市聚鵬化學(xué)有限公司),氧漂穩(wěn)定劑(上海涓瑞化工有限公司),HCl(石家莊朋松化工貿(mào)易有限公司),硅酸鈉(天津大茂化工試劑廠),氫氧化鈉(天津致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司),活性染料諾威克隆深夜色S-R染料(邢臺(tái)歐揚(yáng)化工有限公司)。
設(shè)備:DJ-200 J電子分析天平(上海衡平儀器儀表廠),H720恒溫水浴鍋(金壇市友聯(lián)儀器研究所),Y802 K熱風(fēng)烘箱(上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠),CM-3600 A測(cè)色配色儀(上??_卡超儀器有限公司),722G可見分光光度計(jì)(上海儀電分析儀器有限公司)。
1.2.1 上染百分率測(cè)試
采用722G可見分光光度計(jì),測(cè)試染色前后染液的吸光度,計(jì)算染料的上染百分率[4]。A1、A2分別為染前、染后的染液吸光度值;L1、L2分別為染前、染后染液稀釋倍數(shù)[5]。上染百分率為:
1.2.2 顏色特征值測(cè)試
采用CM-3600 A測(cè)色配色儀,測(cè)試染色后棉織物的K/S值及b*值[6]。
1.2.3 耐摩擦色牢度測(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[7]。
1.3.1 傳統(tǒng)漂染工藝
常規(guī)漂白工藝處方:30% H2O2質(zhì)量濃度5 g/L,Na2SiO3(40°Be′)質(zhì)量濃度7 g/L,pH值10.5~11.0,浴比1∶40,溫度85 ℃,時(shí)間60 min。棉織物常規(guī)漂白工藝曲線見圖1[8]。
圖1 棉織物常規(guī)漂白工藝曲線
選擇棉織物染色常用的諾威克隆深夜色S-R活性染料,考慮到染淺色相,常規(guī)棉織物染色工藝處方為:染料用量0.05%(owf),NaCl用量25%(owf),純堿用量8.5%(owf),浴比1∶40?;钚匀玖铣R?guī)染色工藝曲線見圖2。
圖2 活性染料常規(guī)染色工藝曲線
1.3.2 漂染一浴法染色
首先進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn),再通過正交試驗(yàn)確定最優(yōu)工藝[9]。漂染一浴法單因素變量見表1,活性染料漂染一浴法工藝曲線見圖3。
表1 漂染一浴法單因素變量
圖3 活性染料漂染一浴法工藝曲線
2.1.1 過氧化氫用量的影響
采用漂染一浴法,染色溫度65 ℃,保溫時(shí)間40 min,純堿用量8.5%(owf)時(shí),H2O2用量對(duì)K/S值和b*值的影響見表2。可以看出,諾威克隆深夜色S-R染料對(duì)H2O2非常敏感。當(dāng)H2O2用量為1%(owf)時(shí),b*值的絕對(duì)值相對(duì)較大,此時(shí)黃光最小,說明H2O2起到了有效的漂白作用。當(dāng)H2O2用量超過1%(owf)時(shí),上染百分率明顯降低;當(dāng)H2O2用量為5%(owf)后,染料幾乎完全被氧化破壞,染色深度明顯降低,漂白效果也明顯下降。
表2 H2O2用量對(duì)K/S值和b*值的影響
2.1.2 純堿用量的影響
采用漂染一浴法,染色溫度65 ℃,保溫時(shí)間40 min,H2O2用量為1%(owf)時(shí),純堿用量對(duì)K/S值及上染百分率的影響見圖4。
圖4 純堿用量對(duì)K/S值及上染百分率的影響
由圖4可見,當(dāng)純堿用量為7.5%(owf)時(shí),所染色試樣的K/S值最大,說明固色充分。
2.1.3 保溫溫度的影響
采用漂染一浴法,染色溫度65 ℃,H2O2用量1%(owf),純堿用量7.5%(owf)時(shí),保溫溫度對(duì)K/S值及上染百分率的影響見圖5。
圖5 保溫溫度對(duì)K/S值及上染百分率的影響
由圖5可見,染色溫度在65 ℃時(shí),染色試樣的K/S值最大,當(dāng)保溫溫度更高后,K/S值降低,說明較高的染色溫度造成了該活性染料的水解[10]。
2.1.4 保溫時(shí)間的影響
采用漂染一浴法,H2O2用量1%(owf),純堿用量7.5%(owf),染色溫度65 ℃時(shí),保溫時(shí)間對(duì)K/S值及上染百分率的影響見圖6。
圖6 保溫時(shí)間對(duì)K/S值及上染百分率的影響
由圖6可知,當(dāng)保溫時(shí)間達(dá)到40 min時(shí),染色樣的K/S值最大,時(shí)間大于40 min染料因水解導(dǎo)致上染百分率降低。
根據(jù)上述單因素分析,得出采用漂染一浴法染色時(shí),最優(yōu)工藝為:諾威克隆深夜色S-R染料用量0.05%(owf),H2O2用量1%(owf),NaCl用量25%(owf),純堿用量7.5%(owf),浴比1∶40,染色溫度65 ℃,染色時(shí)間40 min。
諾威克隆深夜色S-R染料染色正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)表及試驗(yàn)結(jié)果見表3、4。
表3 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)表
表4 正交試驗(yàn)結(jié)果
注:K1、K2、K3為K/S值的平均值,R為極差。
由表4可以得出,上染百分率最高和K/S值最大時(shí),過氧化氫用量1%(owf),純堿用量7.2%(owf),保溫溫度65 ℃,保溫時(shí)間43 min,所得結(jié)果與單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本接近。極差R值越大,表示因素對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)影響越大,按極差大小決定因素的主次順序?yàn)椋罕販囟?過氧化氫用量>保溫時(shí)間>純堿用量。
2.3.1 織物性能對(duì)比
漂染一浴法染色與常規(guī)法染色織物性能對(duì)比見表5??梢钥闯觯?種染色方法染色試樣的b*值相近,說明漂染一浴法所使用的過氧化氫都對(duì)棉織物起到了漂白作用,漂染一浴法所染試樣的K/S值較常規(guī)染色試樣的小,這是由于過氧化氫對(duì)織物進(jìn)行漂白的同時(shí)對(duì)染料上染織物產(chǎn)生了影響。2種染色方法所染試樣濕摩擦牢度都達(dá)到了4級(jí),達(dá)到GB/T 3920—2008《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐摩擦色牢度》標(biāo)準(zhǔn)。
表5 漂染一浴法與常規(guī)法染色織物性能對(duì)比
2.3.2 氧漂穩(wěn)定劑的影響
漂染一浴法中加入氧漂穩(wěn)定劑,可使b*值由-14.23減小到-18.36,K/S值由1.284增加到1.364,濕摩擦牢度保持4級(jí)不變,加入氧漂穩(wěn)定劑后,穩(wěn)定劑減慢了H2O2的分解,使漂白作用更充分,也降低了對(duì)染料的氧化破壞作用,使染色效果更佳。
2.3.3 染料損失率分析
采用漂染一浴法染色時(shí),由于加入了H2O2使織物的K/S值較常規(guī)染色降低,所以需要追加染料用量才能達(dá)到相同的色深值。以達(dá)到相同K/S值計(jì)算出染料損失率[11],漂染一浴法與常規(guī)染色試樣色差見表6。
表6 漂染一浴法與常規(guī)染色試樣色差
由表6可以看出,追加染料量0.08%(owf)時(shí),與常規(guī)染色標(biāo)樣色差接近4級(jí),標(biāo)樣間已無明顯差別。由此計(jì)算出漂染一浴法工藝中,諾威克隆深夜色S-R染料的損失率為37.5%左右。
本文對(duì)棉織物漂染一浴法染色工藝進(jìn)行研究,所用染料為諾威克隆深夜色S-R,漂白劑為H2O2。通過實(shí)驗(yàn),得出如下結(jié)論:
①優(yōu)化得到棉用諾威克隆深夜色S-R的漂染一浴法染淺色相時(shí)最優(yōu)工藝為:染料用量0.05%(owf),H2O2用量1%(owf),染色保溫溫度65 ℃,保溫時(shí)間40 min,所用促染劑NaCl用量25%(owf),固色純堿用量7.5%(owf)。但是由于諾威克隆染料對(duì)H2O2非常敏感,通過實(shí)驗(yàn)得知該染料適合于常規(guī)染色工藝,但要用于漂染一浴法工藝還需要進(jìn)一步的研究。
②漂染一浴法染色與常規(guī)染色效果比較接近,只是織物K/S值較傳統(tǒng)染色稍低,可以通過追加少量染料解決。
③漂染一浴法的總體生產(chǎn)成本得到了降低,具有節(jié)能減排的顯著效益。