阳离子染料可染涤纶纤维的染色工艺

李鹏刚，张斌

（1.西安工程大学，陕西西安 710048;2.上海湛和实业有限公司，上海 200232）

科研与实践

阳离子染料可染涤纶纤维的染色工艺

李鹏刚1，张斌2

（1.西安工程大学，陕西西安 710048;2.上海湛和实业有限公司，上海 200232）

从染色工艺方面对阳离子可染改性涤纶的染色性能进行了研究。通过逐次改变单一因素保持其他因素不变的方法进行对比试验，测定各实验组纤维上染百分率，并进一步探讨了染料用量、酸度、助剂用量和时间对染色性能的影响。得出阳离子染改性涤纶的最佳染色工艺为:染料用量0.5% （owf），匀染剂1227用量0.5%（owf），醋酸钠用量1.0%（owf），pH值3.5～4.5，保温温度100℃，保温时间60 min，浴比30∶1。

改性涤纶;阳离子染料;染色;上染率

普通涤纶纤维即对苯二甲酸乙二酯的聚合物，是合成纤维的主要品种之一，其织物以挺括、免烫、防霉、防蛀等优点得到广泛应用。但是，由于聚酯纤维分子链上没有羧基、磺酸基等亲水性基团，因此涤纶织物吸湿透气性差、不吸汗、而且染色性能差，只能在高温、高压下用分散染料染色，成本比较高［1］。国内许多专业工作者对PET聚酯进行改性研究，主要是通过化学改性和物理改性的方法来改善涤纶纤维的吸湿性和染色性［2］。

阳离子染料是一类在水溶液中能解离生成阳离子色素的染料，染料通常色泽鲜艳，水溶性好，色谱齐全，价格便宜，不仅用于腈纶和腈纶混纺织物的染色和印花，而且能用于改性涤纶，改性锦纶和丝绸的染色。

1 实验

1.1 实验材料及仪器

1.1.1 染色试样

阳离子改性涤纶纤维。

1.1.2 化学试剂

30%醋酸;醋酸钠分析纯;匀染剂1227分析纯;碳酸钠分析纯。

1.1.3 染料

阳离子艳蓝RL;阳离子黄7GL;阳离子桃红FG。

1.1.4 主要仪器设备

恒温水浴锅（单列两空）;BS110S型电子天平;722型分光光度计;HC－TP11－1型天平; 101型烘箱等。

1.2 染色工艺

在40℃入染，沸染下续染60 min，染色完毕后降温冷却，取出试样，用冷水洗，用皂片2 g/ L、浴比50∶1配成皂煮液，在90℃下处理10 min，最后水洗、烘干试样［3］（如图1）。

图1 改性涤纶染色工艺曲线图

1.3 测定方法

1.3.1 染料最大吸收波长的测定

将染色原液用蒸馏水稀释至0.04 g/L，选择可见光范围380～780 nm。用722型分光光度计在可见光范围内，采用试探法在不同波长下测染料的吸光度，最后在最大吸光度下找出染料的最大吸收波长。

1.3.2 染料上染率的测定

按实验处方将染料分别配制两个染浴，放置在同一恒温水浴中，其中一个染浴中加被染纤维，另一个染浴中不加被染纤维（标准染液），然后两个染浴按染色工艺曲线升温或保温，直至染色完毕。

将染色残液用蒸馏水稀释至500 mL，吸取20 mL加入到100 mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至100 mL，在λmax处测定染色残液的吸光度B;将经历染色过程的标准染液也稀释至500 mL，吸取5 mL到100 mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至100 mL，在λmax处测定标准染液的吸光度A，然后按下式计算上染率（%）:

式中:X—染色残液中染料质量分数（%）;

A—标准染料的吸光度;

B—染色残液的吸光度;

n—标准染液和染色残液的测试浓度的倍数。

2 结果与讨论

2.1 阳离子艳蓝RL的最大吸收波长

图2 阳离子艳蓝RL吸收光谱曲线

由图2可知，通过对不同波长下吸光度的测定，最终得到阳离子艳蓝RL的最大吸收波长为595 nm。

2.2 阳离子桃红FG的最大吸收波长

图3 阳离子桃红FG吸收光谱曲线

由图3可知，通过对不同波长下吸光度的测定，最终得到阳离子桃红FG的最大吸收波长为520 nm。

2.3 阳离子黄7GL的最大吸收波长

图4 阳离子黄7GL的吸收光谱曲线

由图4可知，通过对不同波长下吸光度的测定，最终得到阳离子黄7GL的最大吸收波长为410 nm。

2.4 染料用量对上染百分率的影响

按表1的染色处方进行染色实验。

表1 不同染料用量的染色处方

通过改变染料用量，其它处方条件不变的方法进行染色实验，得到的染色结果见图5。

图5 染料用量对上染百分率的影响

由图5看出，随着染料用量的增大染料的上染率急剧下降，在0.0%～1.0%（owf）这个范围内下降得比较快，染料用量大于1.0%（owf）后，上染率随染料用量增加比较缓慢降低。因此在染料用量为0.5%（owf）左右时上染率较高。

首先由于改性涤纶纤维上的阴离子基团是一定的，所能上染纤维的染料也是有限的，当染料用量很少时，纤维能提供足够的染座，因此上染率很高。其次，改性涤纶的内部结晶度有所降低，但其结构依然较紧密，染料分子较难进入纤维内部。对用量和上染率综合考虑，染料用量在0.5%（owf）时，染料利用率较高，同时又能染上比较深的颜色。

2.5 pH值变化对染料上染百分率的影响

按表2的染色处方进行染色实验。

表2 pH值变化的染色处方

通过改变pH值，其它条件不变的方法进行染色实验，得到的染色结果见图6。

图6 pH值对上染百分率的影响

由图6看出pH值对上染率影响很明显。随着pH值的增加上染率明显提高。当上染率达到80%左右时，pH值的影响开始减弱。因为当染浴pH值上升后，OH－浓度升高，更多磺酸基上氢离子解离，纤维分子链上正电荷数目增多，纤维与染料间亲和力增加，上染率会随之升高。但阳离子染料不耐碱，当染液pH值大于7时，染液中H+离子浓度低，此时大多数阳离子染料会发生色变及结构变化现象，不利于匀染。当染液pH值低于2.5时，染液中氢离子浓度大，染料上染率低，而且部分阳离子染料会发生水解现象，导致消色或变色。

因此染浴pH值3.5～4.5是阳离子染料染改性涤纶的最佳范围，此时能使染料有较好的稳定性，色光保持纯正，而且上染率也容易控制。

2.6 匀染剂1227用量对上染百分率的影响

按表3的染色处方进行染色实验。

表3 匀染剂1227用量变化的染色处方

通过改变匀染剂1227用量，其它条件不变进行染色实验，得到的染色结果见图7。

图7 匀染剂1227用量对上染百分率的影响

由图7看出匀染剂1227对上染率也有较大影响。其用量小于0.5%（owf）时有匀染和促染作用，当大于0.5%（owf）时会使上染率降低。因为匀染剂1227能阻滞纤维对阳离子染料的吸收，达到匀染效果，对改性涤纶CDP具有亲和力，有限占领改性涤纶的酸性基团，在染色过程中，它与阳离子染料产生竞染，暂时被纤维吸收，当高温沸染时，它会逐渐脱落，让位给染料，从而达到缓染目的。但用量过多会造成剥色作用，且影响染色残液吸净。

另外，匀染剂1227呈碱性，用量多少会影响染液pH值。随着用量的增加染液pH值升高，纤维上负电荷量增加，使得染料与纤维亲和力增加，上染率增加。综合考虑两方面因素均染剂1227用量0.5%（owf）为宜。

2.7 染色时间对上染百分率的影响

按表4的染色处方进行染色实验。

表4 染色时间变化的染色处方

染色时间不同，处方及工艺条件不变的方法进行染色实验，得到的染色结果见图8。

图8 染色时间对上染百分率的影响

由图8看出随着染色时间的推移上染率随之增加，但在100 min以后，其增加速率明显减慢。因此染色时间在100 min左右为宜。

因为在低温时，染料分子很难进入纤维内部，上染速率较低。当温度升高时，纤维分子链运动增加使得更多染料分子能够进入纤维内部，从而使上染速率有所提高。吸附在纤维表面的阳离子染料，随着染色温度升高，尤其达到或超过纤维玻璃化温度Tg以后时，表面吸附的染料很快向纤维内相扩散。在染色50 min时染液温度接近改性涤纶玻璃化温度，此时上染率有明显提高。但由于阳离子染料在改性涤纶上内相的扩散模型为自由体积模型，且纤维上的染座是有限的，随着时间的延长上染速率会逐渐减小。

3 结论

（1）阳离子染料对改性涤纶纤维染色最佳处方及工艺为:染料用量0.5%（owf），匀染剂1227用量0.5%（owf），醋酸钠用量1.0%（owf），pH值4.5，浴比30∶1，保温时间60 min，保温温度100℃。

（2）染色过程中pH值对上染率和色光的作用比较明显，特别是当pH值大于6时色光变化很大。

（3）小浴比染色能够明显提高染料的上染率，而且染料的利用率也很高;极易造成染色不匀，而且还要受到染色设备的限制，因此，一般浸染在30∶1左右为好。

（4）匀染剂1227对上染率有较大影响。其用量小于0.5%（owf）时有匀染作用，并能使上染率有所增加;当大于0.5%（owf）时会使上染率降低。

（5）不同阳离子染料在改性涤纶染色中匀染性、上染率等有一定的差异。

［1］布罗德贝特.纺织品染色［M］.马渝茳，陈英，译.北京:中国纺织出版社，2004:263－264.

［2］唐永良.改性涤纶研究进展［J］.合成纤维工业，2006，29（2）:53–55.

［3］金咸穰.染整工艺原理［M］.北京:中国纺织出版社，2000.

［4］王建平，洪晨跃.阳离子可染改性涤纶染色性能测定方法［J］.印染，1993，19（10）:30–32.

DYEING PROCESS OF POLYESTER USING CATIONIC DYE

LI Peng-gang1，ZHANG Bin2
（1.Textiles and Materials Faculty，Xi’an Polytechnic University，Xi’an 710048，China; 2.Shanghai Zhanhe Industrial Co.，Ltd.，Shanghai 200232，China）

The dyeing performance of modified polyester using cationic dye was studied from the dyeing process aspect.We carried on the comparative tests through the method of successively changing single factor but keeping other factors fixed，and measured the fiber dyeing percentage of each experimental group，and to further discussed the effects of dye，acidity，additives dosage and time on dyeing performance.The best dyeing process of modified polyester using cationic dye is like this:quality score of dye of 0.5%（owf），leveler 1227 of 0.5%（owf），sodium acetate of 1.0%（owf），pH value of 3.5－4.5，insulation temperature of 100℃，insulation time of 60 min，bath ratio of 30∶1.

modified polyester;cationic dye;dyeing;dye uptake

TS193.637

B

10.3969/j.issn.1672－500x.2011.01.001

1672－500X（2011）01－0001－03

2010－12－20

李鹏刚（1986－），男，陕西咸阳人，在读硕士研究生，研究方向:纺织材料检测技术。