王光輝，劉宏東，汪海東

(1.嘉興南湖學(xué)院 新材料工程學(xué)院;2.浙江嘉欣興昌印染有限公司;3.嘉興學(xué)院 生物與化學(xué)工程學(xué)院，浙江嘉興314001)

印染是紡織品染整工藝中的重要步驟.在酸性條件下，傳統(tǒng)的印染工藝滌綸低聚物易于附著在纖維表面，使纖維變得粗糙，摩擦系數(shù)增大，影響產(chǎn)品的性能及外觀，很難獲得高品質(zhì)的產(chǎn)品.同時，在前處理過程中需要使用大量的水清洗、中和，導(dǎo)致廢水量大，污染嚴(yán)重.[1-3]近年來，有大量學(xué)者從環(huán)保和節(jié)能減排的視角改進(jìn)印染工藝.如在堿性條件下，對紡織品進(jìn)行前處理退漿、精練及印花后還原清洗等后處理，使低聚物易被中和成鹽，易于清洗，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，織物外觀光滑鮮艷；[4-5]另外，堿性印花可防止由前處理造成的一些印疵，如退漿不盡、精煉不足、中和不好等引起的一系列質(zhì)量問題，大大縮短了工藝流程，是印染行業(yè)節(jié)能減排的發(fā)展方向.[6-11]

基于上述原因，本文重點討論了滌綸織物分散染料R-FS-G堿性印花技術(shù)工藝.通過對染料分子結(jié)構(gòu)的篩選、印花漿料配方的開發(fā)以及印花工藝的改進(jìn)，實現(xiàn)滌綸織物分散染料堿性印花，使印花織物的前處理、印花和后處理工藝銜接，減少廢水排放、簡化工藝流程、降低能耗，達(dá)到了提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的目的.

1 實驗部分

1.1 材料和儀器

1.1.1 材料

染料： 分散紅(R-FS-G)(浙江嘉欣興昌印染有限公司).

試劑： 硫酸銨(分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)；氫氧化鈉(分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)；無水碳酸鈉(分析純，江蘇強盛功能化學(xué)股份有限公司)；碳酸氫鈉(分析純，上海阿拉丁生化科技股份有限公司)；海藻酸鈉(分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)；保險粉(連二亞硫酸鈉)(分析純，上海阿拉丁生化科技股份有限公司).

1.1.2 儀器

CP114型電子天平(上海上天精密儀器有限公司)；Datacolor 600測色配色儀(美國Datacolor公司)；DHG-9053A實驗室烘箱(嘉興市中新醫(yī)療儀器有限公司)；PHSJ-4A型pH計、2011-100大功率電動攪拌器(上海梅穎浦儀器儀表制造有限公司).

1.2 實驗內(nèi)容

1.2.1 印花工藝

(1) 色漿的制備

將一定量的染料、酸劑((NH4)2SO4)/堿劑(NaOH、Na2CO3、NaHCO3)充分溶解于水中，加入適量膨化好的海藻酸鈉原糊，攪拌5～7 min得到印花色漿.印花色漿配方(總計100 g)：分散染料Xg；海藻酸鈉原糊(5%) 60 g；(NH4)2SO4Yg；堿劑Z g；水Wg.

(2) 常規(guī)分散染料印花流程

色漿制備→直接印花→預(yù)烘 (105 ℃，5 min) →焙烘 (180 ℃，10 min) →冷水洗→還原清洗→熱水洗→冷水洗→低溫烘干.

(3) 還原清洗條件

保險粉 2 g/L，Na2CO32 g/L，浴比 1∶15，溫度 85 ℃，時間 15 min.

1.2.2 印花原糊與不同酸堿劑的化學(xué)相容性

將海藻酸鈉緩慢加入到一定量的水中，攪拌得到一定濃度的海藻酸鈉原糊.研究不同濃度的(NH4)2SO4、NaOH、Na2CO3、NaHCO3對濃度為5%原糊黏度的影響.

1.2.3 分散染料的篩選

通過印花實驗，對初步篩選出的分散染料進(jìn)行驗證，篩選出耐堿性較好的分散染料.

1.2.4 堿性印花技術(shù)分析

從印花所用的堿劑及其用量、焙烘溫度、焙烘時間以及染料濃度4個因素探究其對滌綸織物印花效果(K/S值)的影響.

1.3 性能測試

1.3.1K/S值和L*、a*、b*值[7]

滌綸織物的K/S值和L*、a*、b*值由Datacolor 600測色配色儀測定.

1.3.2 染色牢度[4]

耐摩擦色牢度 按照GB/T3920-1997《紡織品 色牢度試驗 耐摩擦色牢度》測定；

耐水洗色牢度 按照GB/T3921.1-1997《紡織品 色牢度試驗 耐水洗色牢度試驗1》測定；

耐升華色牢度 按照GB/T5718-1997《紡織品 色牢度試驗 耐干熱色牢度》測定；

耐光色牢度 按照GB/T8426-1998《紡織品 色牢度試驗 耐光色牢度：日光》測定.

2 實驗結(jié)果與討論

2.1 分散染料的篩選

為實現(xiàn)滌綸織物分散染料堿性印花技術(shù)工藝，通過加堿后λmax和K/S值的變化篩選出適宜在堿性條件下印花的分散染料.經(jīng)過對比實驗后篩選出1只帶紅色光的分散染料R-FS-G，通過不同的比例進(jìn)行復(fù)配，能拼混出較齊全的色譜.

圖1 不同酸堿劑對原糊黏度的影響

2.2 印花原糊與不同酸堿劑的化學(xué)相容性

通過在分散染料印花色漿中加入不同種類的酸堿劑(如(NH4)2SO4、NaOH)調(diào)節(jié)原糊的黏度.由圖1可知，隨著(NH4)2SO4、NaHCO3濃度的逐漸增加，海藻酸鈉原糊的黏度未發(fā)生明顯變化，說明原糊與二者的相容性很好；當(dāng)Na2CO3濃度逐漸增加到2.0%時，原糊黏度開始下降；而當(dāng)NaOH濃度增加到1.0%之后，海藻酸鈉原糊的黏度明顯下降，原因可能是在較強的堿性介質(zhì)中，海藻酸鈉原糊產(chǎn)生膠凝，造成體系黏度改變.因此，色漿中的NaOH濃度應(yīng)小于0.5%，Na2CO3濃度應(yīng)小于0.5%.

2.3 條件優(yōu)化

2.3.1 不同堿劑及其用量

由于分散染料的結(jié)構(gòu)特性，仍有很多分散染料在堿性環(huán)境下產(chǎn)生結(jié)構(gòu)改變或發(fā)色體系的改變，致使織物得色不穩(wěn)定.因此，需要探究之前初步篩選出的分散染料在不同堿劑環(huán)境中的穩(wěn)定性.分散染料R-FS-G在常規(guī)酸性條件下的印花K/S值如表1所示.

表 1 分散染料常規(guī)酸性色漿印花K/S值及L*、a*、b*值

通過綜合評定該染料在3種堿劑條件下的印花織物K/S值，決定本印花實驗中堿劑及濃度分別采用0.3%NaOH、0.5% Na2CO3和1% NaHCO3.

圖2 分散染料R-FS-G在不同焙烘溫度下印花織物的K/S值曲線圖

2.3.2 焙烘溫度

分別按配方配制不同酸堿介質(zhì)的色漿，其中染料濃度為3.0%，常規(guī)酸性條件為0.3% (NH4)2SO4，堿劑一為0.3%的NaOH，堿劑二為 0.5%的Na2CO3，堿劑三為1.0%的NaHCO3，在不同的焙烘溫度下分別焙烘10 min，分散染料R-FS-G印花織物的K/S值曲線，如圖2所示.

從圖2中可知，分散染料R-FS-G在3種堿劑介質(zhì)中的得色量隨著焙烘溫度的提高而增加，同常規(guī)酸性介質(zhì)中的印花K/S值基本一致.在130～170 ℃之間，滌綸織物印花的K/S值迅速增加，當(dāng)焙烘溫度在180～190 ℃之間，織物K/S值增加緩慢，K/S值變化不大.這主要是因為隨溫度升高，滌綸纖維大分子鏈及染料分子運動加劇，促進(jìn)染料向纖維內(nèi)部擴散并上染纖維，因此，適宜的焙烘溫度為180 ℃.

圖3 分散染料R-FS-G在不同焙烘時間段上印花織物的K/S值曲線圖

2.3.3 焙烘時間

采用上述焙烘溫度時的色漿配方，分別配制不同酸堿濃度的色漿，在180 ℃的焙烘溫度下，焙烘時間分別為1、3、5、8、10、12 min.分散染料R-FS-G滌綸織物印花的K/S值曲線如圖3所示.

圖4 分散染料R-FS-G在NaOH、Na2CO3和NaHCO3介質(zhì)中的提升力曲線圖

由圖3可知，分散染料R-FS-G隨著焙烘時間的延長，印花織物的K/S值略有升高，當(dāng)焙烘時間達(dá)到8 min之后， 印花織物的K/S值反而略有下降，可能是由于高溫情況下，染料纖維由內(nèi)向外遷移的結(jié)果.由此得出，分散染料R-FS-G的最佳焙烘溫度和時間分別為180 ℃、8 min.

2.4 耐堿性分散染料在堿性條件下的提升力

分別配制不同酸堿介質(zhì)的色漿，常規(guī)酸性條件中添加0.3% 的(NH4)2SO4，堿劑一為0.3%的NaOH，堿劑二為0.5%的Na2CO3，堿劑三為1.0%NaHCO3，染料濃度分別為20 g/L，40 g/L 、60 g/L 、80 g/L、100 g/L，在180 ℃條件下焙烘8 min，采用分散染料R-FS-G在滌綸織物上印花，染料的提升力曲線如圖4所示.

由圖4可知，分散染料R-FS-G在三種堿劑介質(zhì)中的印花K/S值曲線與常規(guī)酸性介質(zhì)基本一致，都是隨著染料濃度的增加而增加，并且同一染料濃度下的印花織物K/S值基本相同，且隨著濃度的增加，印花K/S值呈遞增趨勢，說明其印花提升性能良好.

2.5 染色牢度

表2、表3、表4是不同工藝條件下印花織物的各項色牢度，通過對比發(fā)現(xiàn)，分散染料R-FS-G在0.3% NaOH、0.5% Na2CO3和1.0% NaHCO3介質(zhì)中的印花織物耐干/濕摩擦色牢度、耐水洗色牢度達(dá)到4～5級，與常規(guī)酸性條件下的印花織物基本一致，同時，在堿性條件下的耐升華色牢度和耐光色牢度均能達(dá)到酸性條件下印花織物的色牢度.

表2 印花織物的耐干/濕摩擦色牢度和耐水洗色牢度 級

表3 印花織物的耐升華色牢度 級

表4 印花織物的耐光色牢度 級

2.6 分散染料在水洗前后滌綸織物上的印花效果

經(jīng)堿劑NaOH 、Na2CO3前處理后，織物水洗前后的pH值會有所差異，這會影響分散染料的印花效果，表5是滌綸織物水洗前后的pH值.本文從印花得色量、色光以及色差探究前處理后水洗和不水洗織物的印花效果差距.

表5 水洗前后織物的pH值

將篩選出的分散染料分別經(jīng)由堿劑Na2CO3、NaOH前處理后未水洗的滌綸織物以及充分水洗后的滌綸織物上進(jìn)行印花，焙烘溫度180 ℃，焙烘時間8 min，染料濃度為3.0%.測量織物的K/S值、L*、a*、b*值以及色差，結(jié)果如表6所示.

表6 分散染料在水洗前后織物上印花得色量、色光以及色差

由表6可知，經(jīng)Na2CO3、NaOH前處理后未水洗和充分水洗后，織物的K/S值基本一致，其上下變化幅度均小于0.1%，所選染料在3種不同pH值織物上的△E均小于0.5，說明印花均勻性良好.由此可見，采用耐堿性分散染料進(jìn)行印花，其水洗前后的印花得色量等參數(shù)基本一致，說明織物未水洗也能達(dá)到充分水洗相近或相同的印花效果.

表7、表8、表9是分散染料經(jīng)由Na2CO3、NaOH前處理和水洗后滌綸織物印花后的各項色牢度.

表7 印花織物的耐干/濕摩擦色牢度和耐水洗色牢度(染料濃度為3%) 級

表8 印花織物的耐升華色牢度 級

表9 印花織物的耐光色牢度 級

由表7、表8、表9可知，分散染料R-FS-G分別經(jīng)充分水洗以及Na2CO3、NaOH前處理后，織物的耐干/濕摩擦色牢度、耐水洗色牢度都能達(dá)到4～5級，耐光色牢度達(dá)到4級及以上；染料在未水洗織物上的耐升華色牢度都能達(dá)到或接近水洗后印花織物的色牢度，說明滌綸織物經(jīng)前處理后，免水洗印花是可行的.

3 結(jié)論

本文對堿性印花焙烘過程中堿劑種類及用量、焙烘溫度及時間，與常規(guī)酸性條件下的印花效果進(jìn)行對比，結(jié)果表明：1)選擇0.3% NaOH、0.5% Na2CO3、1.0% NaHCO3作為堿劑，在180 ℃下焙烘8 min，能達(dá)到常規(guī)酸性條件下的印花效果；2)分散染料R-FS-G在堿性條件下的提升力曲線與常規(guī)酸性條件下基本一致，同時，堿性條件下的印花織物的耐摩擦色牢度、耐水洗色牢度、耐光色牢度和耐升華色牢度都能達(dá)到常規(guī)酸性條件下的牢度性能；3)分散染料R-FS-G在未水洗的堿性滌綸織物上的印花K/S值，L*、a*、b*值以及各項色牢度，均能達(dá)到經(jīng)充分水洗后織物上的印花效果，且印花的均勻性都很好.

本項研究工作得到了嘉興市科技局第七批特派員專項項目大力支持.