棉针织物活性染料染色工艺分析

刘淑霞，文 珊

（五邑大学纺织服装学院，广东江门529020）

棉针织物活性染料染色工艺分析

刘淑霞，文 珊

（五邑大学纺织服装学院，广东江门529020）

以棉针织物染色为例，用X型活性染料红对织物进行染色，通过研究一浴二步法的染色工艺，确定适用于棉针织物的一浴二步法的最佳染色工艺，并比较了活性染料的一浴一步法、一浴二步法和二浴二步法三种染色工艺的K/S值与染色牢度。结果显示：一浴二步法染色的效果最好，最佳的染色工艺为元明粉70 g/L、纯碱4 g/L、固色温度60℃、固色时间50 min、浴比1∶30。

棉针织物；活性染料；一浴二步法；K/S值；染色牢度

0 前言

活性染料的染色有浸染、卷染、轧染、冷扎堆等方法，这些方法又分为一浴一步法、一浴二步法和二浴二步法[1]。一浴一步法是一开始将所有的染料、助剂放进染浴中进行上染，因此水解染料较多。一浴二步法是先中性染色，后加入碱剂固色，此方法的水解染料比一浴一步法少了些。二浴二步法是上染和固色在两个染浴中进行，虽然上染率比一浴法好，但此工艺所需的时间长、操作复杂、劳力物力的需求大，而且造成的污染排放也大。本实验以一浴二步浸染法的染色工艺进行分析与研究，通过助剂质量浓度，浴比，固色时间、温度来研究适合一浴二步法的最佳工艺[2]。

1 实验

1.1 工艺流程

工艺流程[3]为：已前处理的棉针织物→染色→固色→水洗→皂洗→水洗→烘干→测试。

1.2 工艺曲线

工艺曲线见图1。

图1 工艺曲线

1.3 测试内容

1.3.1 K/S值的测定

采用Coloreye 7000A分光光度仪测试。

1.3.2 摩擦色牢度的测定

按GB/T3920-2008《纺织品色牢度试验-耐摩擦色牢度》测试。

1.4 实验处方

前处理后的棉针织物若干块 （5 g/块）。

实验处方：

X型活性染料红 1%(o.w.f.)

元明粉 70 g/L

纯碱 4 g/L

染色温度 40℃

染色时间 20 min

固色温度 60℃

固色时间 45 min

浴比 1∶30

研究各染色工艺对棉针织物活性染料浸染上染效果所产生的影响[4]：

（1）元明粉:按浴比分别称量20 g/L、30 g/L、40 g/L、50 g/L、60 g/L、70 g/L、 80 g/L的元明粉放入染液中染色；

（2）纯碱：按浴比分别称量1 g/L、2 g/L、3 g/L、 4 g/L、 5 g/L、 6 g/L、 7 g/L、 8 g/L、 9 g/L、10 g/L的纯碱放入染液中固色；

（3）浴比：常温下分别按照1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50浴比配置染液进行染色；

（4）固色温度：分别将水浴升高温度至50℃、55℃、60℃、65℃、70℃进行固色；

（5）固色时间：分别设置固色时间为35 min、40 min、45 min、50 min、55 min；

（6）染色方法:分别用一浴一步法、一浴二步法与传统的二浴二步法对棉针织物进行染色。

2 结果与讨论

2.1 元明粉质量浓度对棉针织物活性染料一浴二步法的影响

表1 元明粉的质量浓度对棉针织物活性染料浸染上染效果的影响

由表1可知，元明粉 （Na2SO4）的质量浓度逐渐变大时，棉针织物染色后的表面色深即K/S值也跟着一起变大，但增大到某一值时，K/S值开始变小。因为在染液中加入中性电解质后，受到库仑力的作用，纤维表面附近的钠离子浓度比其他地方的钠离子浓度要高，而纤维表面的硫酸根离子浓度则比其他地方的硫酸根离子浓度要低。由于纤维表面的钠离子浓度高，其他地方的钠离子浓度低，当钠离子从浓度低的地方向浓度高的地方移动时需要克服一定的阻力，消耗一定的能量。在染液内加入电解质后，由于钠离子浓度大大增加，降低了纤维附近与其它地方钠离子的浓度差，因此钠离子伴随染料阴离子向纤维表面移动需要消耗的能量比较小，所以K/S值增大，但电解质浓度偏高，很容易导致染料发生集聚，染色不均，K/S值会有所减小。接着再看干湿摩擦色牢度的对比，改变元明粉的质量浓度并不会对棉针织物的干湿摩擦色牢度产生较大的影响，因此综合考虑选择元明粉质量浓度为70 g/L进行棉针织物活性染料一浴二步浸染法的染色条件。

2.2 纯碱质量浓度对棉针织物活性染料一浴二步法的影响

表2 纯碱的质量浓度对棉针织物活性染料浸染上染效果的影响

由表2可知，纯碱 （Na2CO3）的质量浓度逐渐变大时，棉针织物染色后的表面色深即K/S值也跟着一起变大，从图2中可看到纯碱质量浓度从1 g/L升到3 g/L时，棉针织物的K/S值变化幅度比较大，但纯碱质量浓度3 g/L以上时，针织物的K/S值变化幅度不大。因为染浴中的碱性越强，对纤维素的离子化越有利，增加了纤维素中负离子浓度，这使键合反应速率提高，固色率也跟着提高。可是当碱性过强时，染液中 [OH—]和纤维中 [Cell—O—]会跟着染浴中pH值的增高而增加，但纤维中 [Cell—O—]没有染液中[OH—]增加得那么快，那么 [Cell—O—]/[OH—]的比值会降低，水解反应的比例将增加，不利于活性染料的固色。接着再看干湿摩擦色牢度的对比，改变纯碱的质量浓度并不会对棉针织物的干湿摩擦色牢度产生较大的影响，因此从环保节能的角度考虑选择纯碱质量浓度为4 g/L进行棉针织物活性染料一浴二步浸染法的染色条件。

2.3 浴比对棉针织物活性染料一浴二步法的影响

表3 浴比对棉针织物活性染料浸染上染效果的影响

由表3可知，当浴比逐渐变大时，棉针织物染色后的表面色深即K/S值随着变小。浴比为1∶10时，棉针织物的K/S值是最大的，也代表着颜色是最深的，但从干湿摩擦色牢度的对比可知浴比为1∶10时，干湿摩擦牢度是最差的，即便K/S值是最好，但干湿摩擦牢度却最差，因此1∶10的浴比不可取。同理，1∶20的浴比也是因为干湿摩擦牢度差不可取。浴比为1∶30时染出来的棉针织物的K/S值在这实验中是适中的，虽然湿摩擦牢度是3～4级，但干摩擦牢度有4～5级，基本上摩擦不会掉色；浴比为1∶40染后的棉针织物摩擦色牢度比浴比为1∶30的好一点点，但两者K/S值却相差太大，因此1∶40的浴比不是最佳工艺。因为染色浴比越小，上染率越高，固色率也越高。因为降低浴比可增加纤维上的染料浓度，从而提高固色速率及固色效率。但浴比过小会导致上染不均匀，若浴比过大，水量多，用活性染料染色时，虽然残留在染浴中浓度变化不大，但留在水中染料的总量却较多，导致织物上染料少，颜色差距大。综合考虑选择1∶30的浴比进行棉针织物活性染料一浴二步浸染法的染色条件。

2.4 固色温度对棉针织物活性染料一浴二步法的影响

表4 固色温度对棉针织物活性染料浸染上染效果的影响

由表4可知，当固色温度逐渐变大时，棉针织物染色后的表面色深即K/S值先变大再变小，当固色温度达到60℃时，K/S值为最大。接着再看干湿摩擦色牢度的对比，改变固色温度并不会对棉针织物的干湿摩擦色牢度产生较大的影响。通常温度越高，染料与纤维键合的反应速率越快，每升高10℃，反应速率可以增加2～3倍，但同时水解反应的速率增加得比染料与纤维键合的速率快，因此染料的水解比例会上升，平衡上染百分率将降低，固色率降低。所以实际染色时一定要选择适当的固色温度，综合考虑选择固色温度为60℃进行棉针织物活性染料一浴二步浸染法的染色条件。

2.5 固色时间对棉针织物活性染料一浴二步法的影响

表5 固色时间对棉针织物活性染料浸染上染效果的影响

由表5可知，当固色时间逐渐变长时棉针织物染色后的表面色深即K/S值也随着变大，但增大到某一值时，K/S值开始变小。当固色时间从35～40 min期间棉针织物的K/S值变化幅度比较大，随后变化幅度慢慢减小，适当延长固色时间，有利于提髙固色率，但固色时间过长会导致已固色的染料水解而使得固色率降低。接着再看干湿摩擦色牢度的对比，固色时间的改变对被染后棉针织物的干湿摩擦牢度影响不大，综合考虑选择固色时间为50 min进行棉针织物活性染料一浴二步浸染法的染色条件。

2.6 不同染色工艺染色效果对比

表6 不同染色方法对棉针织物活性染料浸染上染效果

由表6可知，在同种工艺条件下，二浴二步法对棉针织物染色后的K/S值比一浴二步法和一浴一步法高一些，这是因为二浴二步法染料的上染和固色是在两个浴中分别进行，因而染料的水解率较低，染出来的表面色深会深一些。用这三种方法对棉针织物染色，染出来的棉针织物的干湿摩擦牢度没有差别，且摩擦牢度等级均优良。但二浴二步法所需的工艺时间长，操作复杂，劳动量及用水量大，污染大，与当今提倡的环保概念不符合；一浴一步法虽然工艺简单，时间比二浴二步法短，而且比二浴二步法环保很多，但由于所有助剂、染料从一开始就放进染浴中，所以染料水解率较高，染色质量稳定性较差。综合考虑，一浴二步法的染色方法比传统的二浴二步法和一浴一步法好，因此，许多工厂都用一浴二步染色方法代替其他的染色方法。

3 结论

（1）通过棉针织物活性染料一浴二步浸染法的研究，最终确定了染色效果较好的棉针织物活性染料染色一浴二步浸染法的工艺：X型活性染料红1%(o.w.f.)；元明粉70 g/L；纯碱4 g/L；染色温度40℃；染色时间20min；固色温度60℃；固色时间50 min；浴比1∶30；皂粉2 g/L；皂洗浴比1∶30；

（2）棉针织物活性染料染色一浴二步法工艺与传统二浴二步浸染染色工艺相比较，除了染色的K/S值稍低外，其染色成品在干湿摩擦牢度等方面均能达到传统染色法的基本要求，而且与传统染色工艺相比较工艺时间短、操作简单、劳动量及用水量小，具有节时、节能、节水等优点。

[1] 蔡再生，闵洁.染整概论 [M].第二版.北京：中国纺织出版社，2007：135.

[2] 何瑾馨.染料化学 [M].北京:中国纺织出版社， 2009：202-215.

[3] 关晋平，陈国强，许乔岗.棉针织物的练染一浴加工 [J].印染，2012（3）：22-25.

[4] 李丹.棉毛混纺纺织品活性染料染色的同色性研究 [D].上海：东华大学工程硕士，2014：34-48.

ANALYSIS OF DYEING PROCESS OF COTTON KNITTED FABRIC REACTIVE DYES

LIU Shu-xia，WEN Shan
(College of Textile&Clothing， Wuyi University， Jiangmen Guangdong 529020， China)

Took cotton knitted fabric dyeing for example， used X-type reactive dye red on fabric dyeing，analyzed the bath two-step dyeing process to determine the cotton knitted fabric best dyeing process.Studied the reactive dyes of one bath one step， one bath two step and two bath two step dyeing processes，compared K/S values and color fastnesses of three methods.Results showed that，one bath two step was the best method，and the best dyeing process was Na2SO4mass concentration 70 g/L， Na2CO3mass concentration 4 g/L， fixing temperature 60℃， fixing time 50 min， bath ratio 1∶30.

cotton knitted fabric，reactive dyes， one bath two step process，K/S value， color fastness

TS193.632

B

10.3969／j.issn.1672-500x.2017.04.004

1672-500X(2017)04-0013-04

2017-06-09

刘淑霞 （1995-）女，广东江门人，本科学生，专业：纺织工程专业。

文珊 （1968-），女，湖南冷水江人，高级实验师，从事针织产品开发及纺织专业教育工作。