常见助剂对酸性蓝K-4R助溶及染色性能的影响

李俊礼， 武宗文， 周培文， 曹长青

(中原工学院， 郑州 450007)

常见助剂对酸性蓝K-4R助溶及染色性能的影响

李俊礼， 武宗文， 周培文， 曹长青

(中原工学院， 郑州 450007)

研究了丙二醇、异丙醇、尿素及N-甲基吡咯烷酮等助剂对酸性染料K-4R的助溶效果，探讨了这些助剂对染料的固色率、K/S值、干湿摩擦牢度及皂洗牢度等染色性能的影响。结果表明：丙二醇与异丙醇助溶效果较差，尿素与N-甲基吡咯烷酮效果较好；在一定范围内，随助剂的增多，其对染料的助溶效果显著提升，但染料的固色率和K/S值明显降低；助剂对织物湿摩擦牢度有一定影响，对干摩擦牢度和皂洗牢度没有影响。

助剂；K/S值；固色率；色牢度

随着低浴比染色和新型印花技术的发展，在对织物进行染色时对染料浓度要求越来越高[1-2]。一般酸性染料在水中溶解度较低。例如，酸性蓝K-4R属一种金属络合染料，在水中溶解度很低,常温下仅3 g/L，即使在高温下溶解度也仅能达到15 g/L。因此，利用酸性染料进行染色时往往需要添加助剂才能获得相应的深色[3-5]。常用的染料助剂有多元醇、吡咯烷酮、尿素及其衍生物、酮及酮醇醚等[6-7]。它们大多是通过破坏染料分子内的氢键来提升染料溶解度，但助剂可能对染料的染色性能产生一定的影响，具体表现为得色量及色牢度的变化。

本文研究了几种常用的染料助剂对酸性蓝K-4R的助溶效果，并探讨了在对尼龙织物进行染色时，这些助剂对染料固色率、K/S值及色牢度等性能产生的影响，以期为此类研究提供参考和借鉴。

1 实 验

1.1 实验材料及仪器

(1)实验材料： 尼龙针织布(100 g/m2)、 酸性蓝(市售)、标准皂片(市售)、丙二醇(分析纯)、异丙醇(分析纯)、尿素(工业级)、N-甲基吡咯烷酮(分析纯)、硫酸铵(分析纯)。

(2)实验仪器：UV2400紫外可见分光光度计、DATACOLOR SF600X分光光度计、XH-KG68染色机电脑、Y571L染色摩擦色牢度仪、SW-12(L)耐洗色牢度试验机。

1.2 染色工艺

(1)工艺处方：酸性蓝K-4R 0.1 g、尼龙针织布5 g、硫酸钠5 g、水x～50 g(为了保证水和助剂的总量保持一致，所有配方助剂和水的总量都是50 g)、助剂(尿素、N-甲基吡咯烷酮、丙二醇、异丙醇分别为0 g、0.5 g、1.5 g、2.5 g、3.5 g、5 g)、冰乙酸调节pH。

(2)工艺流程： 配制染液→冰乙酸调节pH到6→室温入染→1 ℃/min的升温速率升至60 ℃后保温15 min→1 ℃/min升温至85 ℃保温45 min→2 ℃/min冷却速度冷却至室温→60 ℃热水洗→冷水洗→皂煮(皂片5 g/L、95 ℃、10 min)→水洗→烘干[8]

1.3 测试方法

(1)染料溶解度。采用GB/T3671.2-1996《水溶性染料冷水溶解度的测定》中规定的相应方法测定染料在25 ℃时的溶解度。

(2)助剂助溶效果评定。在溶解度基础上提升一个等级的浓度后，参照国标《染料在冷水中的溶解度》中规定的相应方法测定不同浓度助剂染料的溶解度。根据抽滤时间及滤纸上有无残渣来确定溶解度极限。

(3) K/S值测定。采用DATACOLORSF600X分光光度计测定染色织物的K/S值。D65光源，10°视场[9]。

(4)固色率计算。公式为：

式中：M0为染色时染料加入量(g)；M1为废液中染料质量(g)。

进一步完善检察机关与环境保护职能部门的协作机制。认真落实省检察院与省生态环境厅签订的《关于加强环境保护检察监督与行政执法协作配合的意见》，健全联席会议制度，建立联动执法、提前介入、联合调查等工作机制；建设全省统一的行政执法与刑事司法衔接信息共享平台，立足“江苏省危险废物动态管理信息系统”等平台，建立危险废物信息共享机制；建立人员互派跟班学习、联合培训调研挂职锻炼制度，互相学习，取长补短。

(5)耐摩擦色牢度。根据GB/T3920-1997《纺织品耐摩擦色牢度试验》中规定的相应方法测定染色后织物干湿摩擦牢度。

(6)耐皂洗牢度。根据GB/T3921-2008《纺织品耐皂洗色牢度试验》中规定的相应方法测定织物皂洗牢度。

2 结果与讨论

2.1 助剂对染料溶解性的影响

根据国标规定的相关方法测得染料酸性蓝K-4R溶解度为3g/L。为分析助剂对染料溶解度的影响，分别测试了助剂加入后滤纸增重、抽滤时间、染料溶解度等参数。将染料浓度提升至4g/L后滤纸增重和抽滤时间分别见表1、表2，不同助剂浓度下染料的溶解度如图1所示。

表1 助剂及其加入量对应滤纸的增重

由表1可知，随着助剂的增多，异丙醇、N-甲基吡咯烷酮所对应的滤纸残留物逐渐减少，丙二醇所对应的滤纸残留物先减少后增加，尿素所对应的滤纸呈增重趋势。由表2可知：随着助剂的增加，抽滤时间减少。尿素及N-甲基吡咯烷酮在质量分数为1%时有较短的抽滤时间，说明此时助剂对染料有很好的助溶效果。异丙醇在浓度1%～3%时抽滤时间出现锐减，说明在异丙醇浓度为3%时，染料能很好地溶解。丙二醇浓度在3%～5%时抽滤时间发生突变，随着浓度增加，抽滤时间并无明显变化。

表2 助剂及其加入量的染液对应的抽滤时间

图1 不同助剂浓度下染料的溶解度

综合表1、表2可知，无论是滤纸增重还是抽滤时间，N-甲基吡咯烷酮和异丙醇都表现出随其浓度的提高，染料溶解性能明显提升的现象。随着尿素、丙二醇浓度的提高，滤纸质量逐渐增加，抽滤时间变短。这是由于随着助剂浓度的提升，滤纸对尿素和丙二醇吸附量增多，并且室温下吸附于滤纸上的尿素与丙二醇不会自然挥发。此时，滤纸增重包括残留在滤纸上的染料和吸附于滤纸上不易挥发的助剂。

由图1可以看出，随着助剂的增多，染料溶解度呈增大趋势；随着异丙醇和丙二醇的增多，染料溶解度提升较小，而尿素和N-甲基吡咯烷酮对染料溶解度提升明显。尿素和N-甲基吡咯烷酮在质量分数为10%时染料溶解度可达20 g/L，质量分数为30%时染料溶解度可达30 g/L。并且，由图1可知，N-甲基吡咯烷酮助溶效果优于另外3种助剂。

2.2 助剂对染液染色性能的影响

2.2.1 助剂浓度对染色织物K/S值的影响

为表征不同助剂对织物染色的影响，分别测试了染色织物K/S值和固色率，具体见图2、表3。

图2 助剂加入量对K/S的影响

加入量/%异丙醇丙二醇尿素N-甲基吡咯烷酮060．260．260．260．2259．85655．860458．654．652．957．1657．453．452．654．2855．852．552．354．11055．150．452．152．6

由图2可知，随着助剂的增加，织物的K/S呈下降趋势。这是由于助剂使染料在水中的溶解度增加，使染料在织物中的分配系数减小，从而使染料上染率下降。由表3可知，随着助剂的增加，织物的固色率呈下降趋势，其原因与K/S值下降原因相同。

2.3 助剂对织物色牢度的影响

助剂的加入有可能改变染色织物的色牢度。因此，测试了不同助剂加入后对色牢度的影响，具体见表4、表5及表6。

表4 助剂及其加入量对干摩擦牢度的影响

表5 助剂及其加入量对湿摩擦牢度的影响

表6 助剂及其加入量对皂洗牢度的影响

由表4可知，助剂对织物的干摩擦牢度无明显影响。 由表5可知，在助剂加入量为2%～6%时染色织物的湿摩擦牢度增加，但当加入量增至8%和10%时，染色织物的湿摩擦牢度降低，这可能因为，K/S值较大会使织物吸附更多未固色染料，当助剂增多时，染色织物会吸附较多助剂，在进行湿摩擦牢度测试时，残留的助剂影响染料与织物的结合，从而导致湿摩擦牢度降低。由表6可知，助剂对皂洗牢度影响较小。

对比表4、表5和表6可以看出，染色织物的干湿摩擦牢度优于皂洗牢度，这可能是由于在皂洗过程中，在高温及阴离子表面活性剂作用下，染料能更加充分地被溶解和洗去，表现出皂洗牢度低于干湿摩擦牢度的现象。

3 结 语

(1)在抽滤过程中向染液中加入尿素、N-甲基吡咯烷酮可提高染料溶解度，丙二醇和异丙醇对染料的助溶效果较差，但随着浓度提高略有改善。在加入高浓度染液情况下，N-甲基吡咯烷酮、尿素对染料溶解度改善明显，且N-甲基吡咯烷酮助溶效果最好。

(2)随着异丙醇、丙二醇、尿素、N-甲基吡咯烷酮等助剂加入量的增加，染料固色率及K/S值减小，染色织物湿摩擦牢度略有提升，干摩擦牢度及皂洗牢度无显著变化。

[1] 胡元元.高浓度液体活性染料的配制及稳定性研究[DB/OL].(2008-12-08)[2016-12-10]. http://d.g.wanfangdata.com.cn/Thesis_Y1335846.aspx.

[2] 武宗文，周培文，李俊礼，等.20D尼龙冷转印墨水中酸性染料用量的优化[J].印染,2015(10):35-38.

[3] 辛秀兰.水性油墨[M].北京:化学工业出版,2012:201-205.

[4] 任再新,杨军浩.液状酸性染料的制备方法和检测[J].染料与染色,2006，43(5):3-6.

[5] 朱元昭，赵亚楠，杨勇，等.羊毛/锦纶纤维酸性染料染色的同色性研究[J].中原工学院学报，2016，27(4)：43-47.

[6] Toshiki T, Fu J.Ink Set for Ink-jet Recording and Ink-jet Recording Method：美国，7198362[P].2007年.

[7] 蔡再生,陈光杰.一种液体活性染料稳定剂的制备方法：中国，CN10025303.5[P].2005年3月16日.

[8] 赵涛.染整工艺与原理[M].上海：中国纺织出版社, 2011:144-148.

[9] 陈宏武,张伟,张艳.单氟三嗪阳离子活性染料的染色性能[J].印染,2014(22):24-26.

(责任编辑：姜海芹)

Effects of Common Additives on the Solubility and Dyeing Properties of Acid Blue K-4R

LI Jun-li,WU Zong-wen, ZHOU Pei-wen, CAO Chang-qing

(Zhongyuan University of Technology, Zhengzhou 450007, China)

The effects of propylene glycol,isopropyl alcohol,urea and N methyl pyrrolidone on dissolving of acid dyes K-4R were studied. After dyeing the fabrics’ fixation rate,K/S,dry and wet rubbing,soaping fastness were further discussed. The results show that with increasing the amount of cosolvent, the solubility of dye is improved,but the fixation rate and K/S and wet rubbing fastness presents a downward trend,it is has no influence on dry rubbing and soaping fastness.

co-solvent; K/S value; fixation rate; fastness

2016-12-15

李俊礼(1990-)，男，河南商丘人，硕士生，主要研究方向为纺织化学与染整。

1671-6906(2017)01-0023-04

TS193.2

A

10.3969/j.issn.1671-6906.2017.01.005