活性染料印花固色剂WF的应用研究

孙向东，朱 平

(1 青岛大学“纤维新材料及现代纺织”国家重点实验室培育基地，山东 青岛 266071；2 武汉纺织大学“新型纺织材料绿色加工及其功能化”教育部重点实验室，湖北 武汉 430073)

活性染料印花固色剂WF的应用研究

孙向东1,2，朱 平2,1

(1 青岛大学“纤维新材料及现代纺织”国家重点实验室培育基地，山东 青岛 266071；2 武汉纺织大学“新型纺织材料绿色加工及其功能化”教育部重点实验室，湖北 武汉 430073)

采用固色剂WF用于活性染料直接印花的快速固色，并与常规印花进行比较。探讨固色剂WF对印花织物的表观色深、印花色度、染料的提升性、印花牢度的影响。研究结果表明：在活性染料印花快速固色中，固色剂WF的加入，表现出较高的表观色深，使印花织物的明度有较大提高，彩度与常规印花标样接近。固色工艺参数的波动，对印花色度影响不大。染料的提升性高于常规印花，活性染料印花织物的皂洗牢度和摩擦牢度均达到较高水平。

印花；活性染料；快速固色；固色剂；应用性

0 前言

活性染料直接印花快速固色并非简单的缩短固色时间，而是在织物印花后，不经烘燥直接进行固色的技术，完成染料的迁移、固着，同时去除多余的水分。该技术的特点是：省去印花后的烘燥工序，有效的降低在烘燥时的能耗；因印花织物是在湿态下固色，无须在印花色浆中加入尿素，从而避免因尿素排放而造成的环境污染[1]；缩短了加工工艺流程，减少由此而造成的质量问题。

活性染料直接印花快速固色技术使印制到织物上的活性染料在较短时间内完成固色，这对活性染料、固色助剂、固色环境都提出了很高的要求，其中活性染料印花色浆中碱剂的类型及用量对活性染料固着在纤维素纤维上起着非常重要的作用。在活性染料常规印花中常用的碱剂是NaHCO3或Na2CO3。但在快速固色中，这类碱剂无法达到理想的固色要求，若提高其用量，不仅难以溶解，而且在制备成印花色浆后，还有可能造成色浆中的活性染料水解。改用碱性较强的固色剂如 NaOH，同样会造成染料的水解。新型的活性染料快速固色剂 WF，该固色剂可使印花色浆保持较低的碱性条件，固色时则显示出较高的碱性，在较短的固色时间内，可提高活性染料在纤维素纤维上的固着率。

本试验选用印花常用活性染料，与常用印花固色碱剂NaHCO3、Na2CO3和NaOH进行对比，探讨了固色剂WF的用量对各类活性染料印花织物表观色深的影响；分析了采用不同类型固色剂对印花织物色度的影响；研究了当工艺参数变化时，固色剂WF对印花织物色度的影响；通过试验评价了快速固色剂WF对各类活性染料印花的提升性和牢度性质。

1 材料与方法

1.1 实验材料

40×40，110×76全漂白丝光纯棉细平布。

1.2 活性染料

活性红B-3BF、活性黄B-4RFW、活性蓝B-2GLN、活性红K-2BP、活性蓝K-R、活性黄K-RN、活性紫K-3R、活性艳红KN-BS、活性嫩黄KN-5G、活性艳蓝KN-RS。

1.3 实验药品

海藻酸钠（工业级）、碳酸氢钠（分析纯）、氢氧化钠（分析纯）、碳酸钠（分析纯）、尿素（分析纯）、固色剂WF（自制）、防染盐S（化学纯）、合成洗涤剂（工业级）、印花皂洗液（自制）。

1.4 实验仪器

YKP6080实验室平网印花机、瑞士Mathis公司DHe 实验室蒸化机、Datacolor SF600测配色仪、Y571A摩擦牢度测试仪、SW8A耐洗色牢度试验机。

1.5 试验方法

印花色浆的组成：海藻酸钠糊、活性染料、防染盐S、碱剂。印花工艺流程：白布 → 印花 → 快速固色 → 后处理。

1.6 测试方法

1.6.1 表观色深的测定方法[2]

采用DatecolorSF600测色配色仪测定纯棉织物单色印花的表观给色量，选用大孔径进行测量，测定在最大吸收波长下的K/S值。每个试样测六个部位取平均值。

1.6.2 印花色度的评价方法[3,4]

采用CIE 1976 L*a*b*色度空间及色差公式评价湿蒸固色工艺的印花色度。使用Datacolor SF600测配色仪分别测量标样和试样的L*a*b*值，利用测配色软件直接算出相应的ΔL*、Δa*、bΔ*值。

1.6.3 沾色性测定方法

将试样与同样规格的纯棉未印花白色织物进行同浴水洗、皂洗、水洗。试验完成后，将同浴的纯棉未印花的白色织物烘干后，按GB/G3921-1997《纺织品 色牢度试验 耐洗色牢度》的方法。用沾色灰色卡评定贴衬纯棉未印花的白色织物的沾色程度，并进行评级。其中：5级为未沾色、1级为沾色最严重。

1.6.4 皂洗牢度测定方法[5]

皂洗牢度试验方法采用GB/T3921.1—1997《纺织品 色牢度试验 耐洗色牢度：试验一》。

1.6.5 摩擦牢度测定方法[6]

试样的摩擦牢度测定方法采用“GB/T5712—1997《纺织品耐摩擦牢度试验方法》”。

2 结果与分析

2.1 固色剂WF对不同类型染料表观色深的影响

由于碱剂及固色剂的类型及碱性相差很大，其用量不在同一水平，故使用统一编号，以便于在后续研究中进行分析。碱剂及固色剂的类型、用量及用量编号参见表1。

表1 固色剂的类型及用量（%）

按表1中各固色剂的类型及用量配制印花色浆，其中染料用量为1%，防染盐S为1%，染料为活性艳红K-2BP、活性艳红KN3B、活性红B-3BF，1min固色时间。固色、后处理完成后，测定印花织物的K/S值，其结果见图1，图2，图3。

由图 1，当固色剂用量较低时，表观色深相差不大，都处在较低的水平，但随着固色剂用量的增加，表观色深发生较大的变化，氢氧化钠及固色剂WF都具有较高的表观色深，当氢氧化钠用量为0.7%，固色剂WF用量为1.5%时，表观色达到或接近最高值，随着氢氧化钠用量的增加，表观色深有明显的降低，这说明氢氧化钠用量的增加会造成活性艳红 K-2BP的水解。而固色剂WF用量增加，表观色深保持在一定的水平，说明固色剂WF对染料未造成明显的水解。碳酸氢钠和碳酸钠作为碱剂的表观色深基本是相似的，随着碱剂用量的增加，表观给色量相应增加，但当其用量达到 2%以上，表观给色量的增加趋缓，同时在达到最大用量时，其表观色深与氢氧化钠和固色剂WF仍有较大的差距。

图1 固色剂对活性艳红K-2BP表观色深的影响

由图2，不同类型固色剂及用量对KN型活性染料表观色深的影响K型活性染料极为相似，参见图1，不同之处是，随着氢氧化钠用量的增加，表观色深在达到最高值后，没有明显的降低，表明氢氧化钠用量的增加造成染料水解的影响要小于对K型活性染料的影响。

由图3，氢氧化钠用量对B型活性染料印花表观色

深的影响，表现出重现性较差，当氢氧化钠用量较低时，表观色深即达到较高值，但随着氢氧化钠用量的增加，表观色深表现出较大的波动，这是由于B型活性染料属于双活性基活性染料，染料的反应性较高，较强的碱性更易造成染料的水解。固色剂 WF表现出良好的性能，当固色剂WF用量达到1%时，表观色深即达到最高值，再增加固色剂WF的用量，虽然表观色深不再增加，但仍保持在一个稳定的水平，这说明固色剂WF在固色过程中未造成染料的水解。以碳酸氢钠和碳酸钠作固色剂时，随着用量的增加，表观色深基本上呈直线增加，但达到最高用量的 5%时，其表观色深仍明显低于固色剂WF和氢氧化钠。

2.2 固色剂WF对印花色度的影响

图2 固色剂对活性艳红KN-3B表观色深的影响

图3 固色剂对活性艳红B-3BF表观色深的影响

使用活性艳红K-2BP、活性艳红KN-3B和活性红B-3BF三种活性染料，采用1min的快速固色时间，以常规印花织物作为标样，常规印花的固色方法采用常规蒸化，温度102℃，时间7min，印花色浆中加入8%的尿素。

分别测定经快速固色后印花织物的L*a*b*值，并与常规标样的L*a*b*值进行对比，其结果参见表2。

表2 固色剂类型对印花色度的影响

由表 2，当碱剂为氢氧化钠时，三种类型的染料印花后的明度均较常规印花暗，说明使用氢氧化钠作为碱剂，将使印花处的亮度降低，影响程度依次为活性艳红 KN-3B、活性艳红 K-2BP、活性红 B-3BF。而从彩度差来看，三种染料的色光略偏绿光。碳酸氢钠和碳酸钠作碱剂时，印花处的 L*a*b*值均与常规印花标样相差不大。当碱剂为固色剂WF时，印花处的彩度与常规印花标样接近，无明显的变化，但明度变化较大，与常规印花标样比较，三种类型染料的明度均有提高，这表明使用固色剂WF作为碱剂的印花织物，颜色的鲜艳度有了一定的提高。

2.3 印花工艺参数变化对印花色度的影响

实际印花中，工艺参数会发生一定的波动，分析工艺参数变化而对印花色度的影响是必要的。

本试验对B型活性染料进行色度影响变化进行了探讨，B型活性染料属双活性基的活性染料，其反应活泼性要大于K型和KN型活性染料，在固色中，工艺参数的变化，对B型活性染料所造成影响要大于K型和KN型活性染料。

活性染料用量为1%，固色剂WF用量为1.5%，防染盐S用量为1%。固色工艺参数以温度170℃、相对湿度60%、固色时间1min作为标准，改变温度±10℃、相对湿度±10%和时间±0.5min，进行湿固色处理，处理后依次进行冷水洗、热水洗、皂洗、水洗，60℃烘干。将试样在测色仪上测定其ΔL*、Δa*、Δ b*值。结果见表3、表4和表5。

表3 固色温度变化对印花色度的影响

由表3，当温度在160℃和180℃时，ΔL*值均达到2以上，且为正值，表现出明显的色差，颜色均较170℃时的标准样品浅，当温度在165℃和175℃时，ΔL*值均在1以下，表明温度±5℃的波动不会对印花织物的明度造成明显影响；Δa*值在 160℃、165℃、175℃时较小，表明在此温度范围内无影响，在 180℃时Δa*值高于1，且为负值，说明试样比标样偏绿；Δb*值在165℃、175℃低于1，无影响，160℃、180℃高于1有影响但不明显。

活性黄B-4RFN的ΔL*、Δa*、Δb*值仅在180℃时高于1，表明此温度固色时对明度及彩度都有一定的影响，有明显的色差。

活性蓝B-2GLN仅在160℃时Δb*略高，但影响较小，无明显色差，其它温度范围符合要求。

综上分析，在固色时，固色温度的波动会对染料的色度造成一定的影响，当温度比标准固色温度相差±5℃时，三种染料的差值均在1以内；当温度比标准固色温度相差±10℃时，部分差值超过1，其中以明度差较大，彩度差相对较小，目测观察有一定的色差存在，但不明显。因此±5℃的温度变化，对固色后印花织物的色度影响较小。

表4 固色湿度变化对印花色度的影响

由表4，固色环境湿度的变化对印花色度的影响不大，当环境湿度变化在±5℃时，色差值均小于1；当环境湿度变化在±10℃时，虽有部分数值大于 1，但与标样的色差仅有微小变化，表明环境湿度比标准湿度相差±10℃时，色差不明显。由表3表明，在快速固色过程中，只要将湿度保持在一定范围内，并不会影响印花色度的变化。

由表5，活性染料固色时间的变化比标准60s固色时间相差10s，印花织物的色度无明显变化，明度值和彩度值均在1以内，目测色差无变化。当固色时间为40s时，与标准60s固色时间相比较。明度值超过1，目测色差有一定的变化，但彩度仍在 1以内，说明印花处的色光与标准色光的偏差并不明显。当固色时间高于标准固色时间20s后，试样与标准样之间的明度差和彩度差均小于1，目测色光无变化。由表5分析，活性染料快速固色时间变化对印花色度影响很小，当快速固色时间过低时，染料的上染不完全，印花的色光偏差较大，当染料充分上染后，即使固色时间多于标准时间，印花处的色度无明显变化。

表5 固色时间变化对印花色度的影响

2.4 固色剂WF对染料提升性的影响

以常规印花方法作为比对，常规印花方法中碱剂为小苏打，小苏打的用量随染料用量的增加而做想应的增加，染料用量为1%以下时，小苏打用量为1%；染料用量2%以下时，小苏打用量为2%；染料用量超过2%，小苏打用量为3%，尿素用量为8%。采用常规蒸化固色，蒸化温度102℃，时间7min。

快速固色印花色浆中的染料用量从 0.5%～4%，固色剂WF用量分别为1%、2%、3%。印花色浆中不加尿素。完成印花、湿蒸固色、后处理后，测定试样的表观色深，其结果见图4、图5、图6。

由图4，当K型活性染料的用量为3%时，表观色深达到或接近最高，继续增加染料用量，表观色深不再增加。染料的提升性与固色剂 WF的用量有关，染料的提升性高低依次为固色剂WF%、常规印花固色、固色剂 WF2%和固色剂WF3%。比较固色剂WF在2%和3%的提升性曲线，固色剂WF在3%时的提升性虽然略高于2%，但3%的用量，宜造成染料的水解，由图 4，当染料用量增加到2.5%以上时，染料的表观色深略有降低，表现出不稳定状态，这说明固色剂WF用量的增加无助于提高染料的提升性，而且会造成印花色浆的不稳定，使染料水解，影响染料的上染率。当染料用量低于1%时，固色剂WF的用量对染料的上染率影响不明显，这表明当染料用量低于或等于1%时，固色剂WF的用量为1%即可。

由图5，KN型活性染料用量为3.5%时，染料的提升性最高。固色剂WF用量为2%和3%时，染料的提升性明显高于常规印花和固色剂为1%时的提升性。固色剂用量为2%时染料的提升性与固色剂为3%时接近。

图4 活性艳红K-2BP提升性

图5 活性艳红KN-BS提升性

由图6，B型活性染料的用量为2%时，采用固色剂WF固色的提升性接近最大值，而常规印花在染料用量高于 3%以后其提升性才趋缓。B型活性染料的反应性较高，因此碱剂的加入使染料的上染率提高很快，固色剂用量对染料的提升性影响很大，固色剂用量为 1%时，随染料用量的增加，提升性的增加低于固色剂用量为 2%的提升性；当固色剂用量为3%时，染料提升性在达到一定值后，不升反降，这说明固色剂用量对染料的水解造成较大的影响，特别是染料浓度较高时这种影响更大。

2.5 固色剂WF对印花牢度的影响

通过印花牢度的测试、分析可全面的了解湿蒸固色后，印花织物的固色情况，在某种意义上讲，比染料的表观色深更为重要。本试验对三种类型的印花常用染料，即活性基为一氯均三嗪基的K型活性染料、活性基为乙烯砜基的KN型活性染料和双活性基的B型活性染料分别制成印花色浆，其中染料用量为2%，固色剂WF的用量为2%，防染盐S用量为1%，海藻酸钠糊用量为50%。采用全自动平网印花小样机进行印花，平网网目为150目，固色时间1min，固色后依次进行冷流水冲洗、热水洗、皂洗、水洗、烘干。最后测定试样的皂洗牢度和摩擦牢度，结果见表6。

图6 活性红B-3BF提升性

表6 湿蒸固色沾色性及印花牢度

由表6，经湿蒸固色后的印花织物均达到较高的牢度标准，印花织物的沾色性也符合要求。

3 结论

在活性染料印花快速固色中，碱剂的类型及用量对表观色深影响很大，碳酸氢钠和碳酸钠，在短时间的固色条件下，表观色深处于较低的水平；氢氧化钠虽能达到较高的表观色深，但对印花色浆的稳定性有影响；固色剂WF，表现出较高的表观色深，随其用量增加，表观色深虽不再增加，但保持较稳定的水平。

氢氧化钠对印花织物的色度有较大的影响，其颜色的鲜艳度降低，其彩度与标样有明显的偏差；碳酸氢钠和碳酸钠的色度与常规印花标样接近；固色剂WF使印花织物的明度有较大提高，说明其鲜艳度增加，而彩度与常规印花标样相差不大。

温度的变化对印花织物色度的影响较大；湿度在相差正负10%以内，对色度的影响不大；固色时间低于标准时间20s对印花色度有一定的影响，高于标准固色时间20s对色度仍无影响。

固色剂WF用量高于2%和3%时，染料的提升性均高于常规印花相应染料的提升性，但两者所得表观色深相差不太，考虑到固色剂对印花色浆稳定性的影响，固色剂WF用量以2%为宜。

使用固色剂WF，活性染料印花织物的皂洗牢度和摩擦牢度均达到较高水平，符合印花布的牢度标准。

[1] 黄茂福. 常规印花的研究与开发综述[A]. 全国印花学术和技术创新会议论文集[C]. 中国纺织工程学会染整专业委员会，2002.20～23.

[2] 赵涛. 聚酯/聚酰胺双组分复合超细纤维染色性能研究[J]. 纺织学报，2000，(8)：24～27.

[3] 董振礼. 测色与计算机配色[M]. 北京：中国纺织工业出版社，2007.

[4] Kelvin Tritton. 印刷色彩控制手册[M]. 北京：印刷工业出版社，2006.

[5] 陈英. 染整工艺实验教程[M]. 北京：中国纺织工业出版社，2009.

[6] 金咸穰. 染整工艺实验[M]. 北京：纺织工业出版社，1987.

Application of Printing Fixing Agent WF

SUN Xiang-dong1,2, ZHU Ping2,1
(1 Laboratory of New Fibre Materials and Modern Textile, the Growing Base for State Key Laboratory, Qingdao University, Qingdao Shangdong 266071, China;2 Key Laboratory of Green Processing and Functional Textiles of New Textile Materials, Wuhan Textile University, Wuhan Hubei 430073, China)

Fixing agent WF was applied to fast fixation for direct printing of reaction dye and was compared with normal printing. It was discussed that apparent color value, printing chroma, building up properties of dye and printing fastness of printing fabric were influenced by fixing agent WF. The results showed that the apparent color value and the lightness of printing fabric were increased when fixing agent WF was added in the fast fixation for reaction dye printing. And the fluctuating of processing parameter had less infection. The building up property was higher than the normal printing. The fastness to soaping and rubbing reached a higher level.

Printing; Reaction Dyes; Fast Fixation; Fixing Agent; Application

TS194.5

A

1009－5160(2011)06－0001－07

孙向东（1960-），男，副教授，研究方向：新型染整工艺及理论研究.

book=7,ebook=168