色媒体改性棉织物用酸性染料染色的工艺探讨

黄钢，梁慧仪，王俊华，董凤春，贾永堂

（五邑大学 纺织服装学院，广东 江门 529020）

色媒体改性棉织物用酸性染料染色的工艺探讨

黄钢，梁慧仪，王俊华，董凤春，贾永堂

（五邑大学 纺织服装学院，广东 江门 529020）

用色媒体对棉织物进行阳离子改性处理，探讨了酸性染料对其染色的工艺条件.研究表明，经色媒体改性的棉织物，在无盐条件下，80℃用酸性染料染色25 min之后，上染率和固色率可分别达到97%和95%以上，得色量远高于未改性的棉织物，但其色光偏红、偏蓝，且湿摩擦牢度比未改性棉低.

色媒体；酸性染料；棉织物

在棉织物的传统染色工艺中，为了提高活性染料的上染率和固色率，需加入大量的无机盐（氯化钠或硫酸钠）促染（根据染料结构、颜色不同，用盐量一般为30～150 g/L[1]）.这些无机盐残留在废水中，不能通过简单的物理化学及生化方法进行分离或降解，随废水排入江河后又将造成比较严重的环境污染[2].解决活性染料盐污染问题，可从染料、纤维和染色工艺过程等方面着手[3-5].棉纤维的阳离子化改性是有效解决活性染料染色污染问题的途径之一，即通过化学结合或物理吸附使阳离子化合物固着在纤维上，以便在减少甚至不使用无机盐染色时也可提高染料的竭染率和得色率[6].广东德美精细化工股份有限公司推出的一种阳离子改性剂——色媒体，是一种反应型功能团阳离子预聚体，可用于棉织物活性染料无盐染色工艺[7].

棉织物经色媒体改性后，纤维表面带上正电荷，降低了棉纤维对阴离子染料的排斥作用，从而为阴离子染料在无盐条件下上染棉纤维提供了可能.酸性染料也是一种阴离子染料，具有色泽鲜艳、色谱齐全的优点，常用于蛋白质纤维(如羊毛、蚕丝)的染色，由于它与棉纤维之间缺乏亲和力，所以一般不用于棉纤维的染色.棉织物经色媒体处理后，棉纤维分子的羟基接枝了阳离子基团，改变了阴离子染料对棉纤维的染色行为，使得酸性染料可以通过库仑力而非分子间亲和力上染棉纤维[8-10].本文探讨了色媒体改性棉织物用酸性染料染色的工艺条件.

1 实验

1.1 实验材料与仪器

实验材料为全棉平布半制品.

色媒体改性剂、皂洗剂、酸性染料兰纳素红PA均为工业品.

HWX-12红外染色机（佛山市顺德区亚诺机械制造有限公司），V-5000型可见光光度计（上海元析仪器有限公司），Coloreye7000A分光光度仪（北京客来得宝科技发展有限公司）.

1.2 实验方法

色媒体改性棉布的工艺：5%o.w.f，浴比1∶20，在室温下浸渍30 min，用一浸一轧的方法使轧余率控制为100%，在80℃下烘干处理30 min.

酸性染料染色：1）用1%o.w.f.的酸性染料，浴比1∶20，分别在60、70、80、90和100℃入染不同时间；2）染后的织物在40℃下，浴比1∶20，皂洗处理10 min，皂洗剂浓度为2 g/L.

1.3 性能测试

1.3.1 上染百分率

上染百分率根据公式（1）计算得到.

式中A0为原液吸光度，A1为染色后残液的吸光度，V0为原液的体积，V1为染色后残液的体积.

1.3.2 固色率

固色率根据公式（2）计算得到.

式中A2为皂洗液与水洗液混合液的吸光度，V2为皂洗液与水洗液混合液的体积.

1.3.3 K/S值和LabCH值，耐摩擦牢度

染色样品的K/S值、色度指数LabCH值在Data精密分光光度测试仪上进行测定.每个样品叠4层测4个点，取平均值.

耐摩擦牢度按照GBT3920—2008《纺织品 色牢度试验 耐摩擦色牢度》测定.

2 结果与讨论

2.1 色媒体对酸性染料上染率的影响

由公式（1）得到色媒体改性棉织物的上染率随染色时间的变化情况，如表1所示.

表1 色媒体改性棉与普通棉的上染率

从表1知：1）色媒体改性棉织物在不同温度下，在短时间内上染率迅速提高；染色25 min后，上染率普遍在95%以上；再继续延长染色时间，上染率增加幅度很小.2）染色时间25 min，温度60～90℃时，改性棉织物的上染率都在97%以上；当温度升高到100℃时，改性棉织物的上染率只有94.9%，这可能是酸性染料上染过程放热所致[11].3）不同温度下普通棉的上染率都远低于改性棉织物，其最高上染率只有32.9%.

由此可见，棉织物经色媒体改性后，能在无盐条件下用酸性染料染色，且上染率较高.这不仅降低了传统酸性染料染色工艺中残留在废液中的无机盐含量，而且提高了染料的利用率，降低了废水中有色物质的浓度，进而降低了废水处理成本和生产成本.

2.2 色媒体对酸性染料固色率的影响

由公式（2）得到色媒体改性棉织物的固色率随染色时间的变化情况，如表2所示.

表2 色媒体改性棉与普通棉的固色率

从表2知：1）温度在60～90℃范围内，染色时间超过25 min之后，色媒体改性棉的固色率都在95%以上，且固色率不再随染色时间的增加而升高.2）普通棉的固色率都很低，最大也只有15.5%. 3）当温度升高到100℃时，改性棉与普通棉的固色率反而下降，这可能是酸性染料上染过程放热所致[11].

改性棉的固色率比普通棉的固色率要高很多，这是因为改性后棉织物表面的阳离子对染料的静电吸引作用使染料难以被皂液洗脱；而普通棉织物与酸性染料存在斥力，即使是上染到织物上的染料也很容易被皂液洗脱下来，故普通棉织物的固色率不高.

2.3 色媒体对酸性染料得色量的影响

色媒体改性棉织物的得色量与染色时间的关系如表3所示.

表3 色媒体改性棉与普通棉的K/S值

从表3知，60～100℃，色媒体改性棉织物的得色量都比较高，而在整个温度范围内，普通棉的得色量均很低.这进一步表明色媒体对酸性染料的上染有促进作用.

对于色媒体改性棉织物，80℃时，其K/S值达到最大，因此，单从得色量角度来看，色媒体改性棉织物酸性染料染色的较佳温度为80℃.对比表3和表2知，不同温度下，色媒体改性棉织物的固色率相差不大，而得色量却在80℃时出现最大值，且该值远高于其他温度下的得色量.这可能是因为在80℃条件下，色媒体更多地集中在棉纤维的表面，使纤维表面吸附了更多的酸性染料，导致棉织物的表观得色深度相对于其他温度更高.

2.4 色媒体对酸性染料色光的影响

为了研究色媒体对酸性染料色光的影响，本文测定了80℃条件下染色改性棉织物的LabCH值，具体见表4.

表4 色媒体改性棉织物与普通棉织物的LabCH值

从表4知：1）色媒体改性棉的L值比普通棉织物小，表明色媒体改性棉的得色深度比普通棉的得色深度高.2）色媒体改性棉织物的a值在40左右，而普通棉a值在31左右，这表明改性棉织物比普通棉织物偏红.3）色媒体改性棉织物的b值在17左右，而普通棉b值在6左右，这表明改性棉织物比普通棉织物偏黄.4）色媒体改性棉的色相角H值在23左右，而普通棉的色相角H值在12左右，表明色媒体改性棉对酸性染料的色光存在一定的影响.这些是今后在推广该工艺建立测色配色系统时要注意的地方.

2.5 色媒体对酸性染料耐摩擦色牢度的影响

为了研究色媒体对酸性染料色牢度的影响，本文测试了80℃染色样品的耐摩擦色牢度，具体见表5.

从表5知：1）色媒体改性棉织物的干摩擦色牢度与普通棉的干摩擦色牢度基本相当，染色9 min后的干摩擦色牢度都在4～5级.2）改性棉织物的湿摩擦色牢度比普通棉织物稍差，基本是相差半级到一级，这说明色媒体改性棉织物的色牢度有待于进一步提高.

表5 色媒体改性棉与普通棉的干湿摩擦色牢度

3 结论

酸性染料染色色媒体改性棉织物的优点是：

1）能在无盐条件下染色，且上染率可达97%以上，远高于普通棉织物.

2）色媒体改性的棉织物染色25 min后，固色率在95%以上，且受温度和染色时间的影响很小. 3）色媒体改性棉织物的得色量远高于普通棉织物的得色量，80℃时，其得色量最大.

上述优点表明色媒体能够极大地提高酸性染料的利用率，降低废水中无机盐和有色物质的浓度，从而降低生产成本、减轻环境污染.但是，色媒体对棉织物的色光有一定的影响，改性棉织物比普通棉织物的色光偏红、偏蓝；另外，色媒体改性棉的湿摩擦色牢度比普通棉织物差：因此，改性棉织物的湿摩擦牢度有待于进一步提高.本文结果可为棉毛混纺织物用酸性染料进行一浴法染色提供依据.

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Acid Dyeing Effect of Color Media Modified Cotton

HUANG Gang,LIANG Hui-yi,WANG Jun-hua,DONG Feng-chun,JIA Yong-tang
(School of Textile and Clothing,Wuyi University,Jiangmen 529020,China)

The dyeing process of cotton modified by color media with acid dye is discussed.The results demonstrate that exhaustion and fixation reach to 97%and 95% respectively when the modified cotton is dyed with acid dye at 80℃for 25 min in salt-free condition.In contract with the un-modified cotton,the color yield of modified cotton is higher,but shade of modified cotton is inclined to be red and blue, and the wet-rubbing fastness is lower.

color media;acid dye;cotton

1006-7302（2012）04-0014-05

TS195.5

A

2012-07-23

广东省自然科学基金资助项目（S2011010001047）

黄钢（1981—），男，湖南郴州人，讲师，博士，研究方向为环保型助剂和功能性纺织品开发.

熊玉涛]