激光处理锦纶针织物对酸性荧光染料染色的影响

黄雪红，曹 颖

（1.江苏工程职业技术学院，江苏南通 226007；2.江苏先进纺织工程技术中心，江苏南通 226007；3.嘉兴职业技术学院，浙江嘉兴 314001

荧光染料是指吸收某一波长的光波后能发射出另一波长大于吸收光光波的物质，大多是含有苯环或杂环并且带有共轭双键的化合物，属于功能性染料的一种。近年来，有机荧光染料已广泛应用于荧光染料产品的生产，以及增白洗衣粉的增白剂、荧光路标、荧光标志服等，也用于大型设备的探查、化学及电化学发光体的有机荧光源、荧光化学分析及医学的荧光示踪、军事荧光源等。所以，荧光染料有很好的发展前景。

尼龙（锦纶）是美国科学家卡罗瑟斯科研小组研制出来的第一种合成纤维。尼龙的出现使纺织品面貌焕然一新，其合成是合成纤维的一个重大突破，同时也是高分子化学的一个重要里程碑。锦纶纤维染色最常用的染料是酸性染料。酸性染料与锦纶纤维间可通过氢键以及范德华力结合。酸性荧光染料属于酸性染料中的一种，其结构和原始的酸性染料又有不同。目前，市场上的荧光纺织品大多使用分散荧光染料染色，而且主要应用于涤纶纤维，很少用于锦纶和醋酸纤维。因此，研究酸性荧光染料对锦纶纤维的染色性能具有重要意义。

激光技术在纺织品上得到应用，激光能改变纤维和纺织品的表面结构，使纤维表面产生微米级凹陷，仅涉及纤维材料的极浅表面（＜10-8m），不损伤材料基质，是一种干式、低成本、可实现高功能化和高附加值的生态加工技术［1］。目前主要应用在前处理激光验布、激光烧毛，染色中染料吸收速度的自动控制、提高上染率、激光固色，印花中激光雕刻制版、激光控制对花，后整理中牛仔布激光洗水、雕印，绒类织物激光雕花及织物镂花、雕刻等［2］。东华大学的周翔院士等［3］发明了紫外激光改变聚酯纤维纺织品阳离子染料染色性能的方法，通过准分子紫外激光改变聚酯纺织品的表面形态和表面基团，在表面形成垂直于纤维轴的周期性起伏结构，使聚酯纺织品获得阳离子可染性。浙江理工大学的沈一峰等［4］发明了一种纺织面料激光印花方法，将图案扫描输入激光设备，使激光头发出的激光沿面料的宽度或长度方向往返运动扫描，再进行染色或砂洗，分别适用于化纤面料、天然纤维面料（如棉及真丝）。同时他们还发明了一种涂料染色的激光固着方法，将调好的涂料染到面料上烘干，以获得阳离子可染性。武汉金运激光股份有限公司的梁伟发明了一种喷墨印花激光雕花一体机，这种机器有两道横梁，第一横梁上装喷墨印花头，第二横梁上装激光偏振头，喷墨印花头先印花，激光偏振头再雕花，使印花和雕花一次完成［5］。

用激光对合成高聚物进行表面处理，聚合物表面会出现微米级凹陷，这种结构使纤维的比表面积增大，提高纤维的吸附量、润湿性、染色性、涂层黏附性和抗静电性等［6］。本实验研究了两只酸性荧光染料上染激光处理前后锦纶的染色性能以及荧光性能。

1 实验

1.1 材料及仪器

织物：100%锦纶针织物（198 g/m2）。试剂：酸性荧光黄染料和酸性荧光红染料（上海萍波贸易有限公司）、冰醋酸、匀染剂平平加O、无醛固色剂、精练剂、碳酸钠、渗透剂JFC（南通晨曦化工有限公司）。

仪器：恒温水浴锅（上海予卓仪器有限公司），355 型紫外激光扫描机（上海斐博激光科技有限公司），Datacolor 500 电脑测色配色仪（瑞士Datacolor 公司），Y571B 型摩擦牢度仪、SW-12/24 型耐洗色牢度试验机（温州市大荣纺织仪器有限公司），JSM-6510 SEM扫描电镜（日本电子公司）。

1.2 锦纶染色

1.2.1 激光预处理

采用点阵模式，用激光扫描机对锦纶针织物完成扫描，扫描能级20%～30%，扫描速度10～14 m/min，扫描精度900～1 000 dpi。

1.2.2 前处理

回水→60 ℃加入处理液（精练剂10 g/L，碳酸钠10 g/L，渗透剂JFC 3 g/L，浴比1∶20）→98 ℃煮练60 min→出布→90、80、60 ℃水洗→常温水洗→出布。

1.2.3 染色及固色

先加平平加O 1 g/L 和冰醋酸0.5 mL/L，升温至40 ℃，处理15 min，加入染料溶液（浴比1∶50），在30～40 min 升温至沸腾，染色40 min，水洗，固色（无醛固色剂3 g/L，浴比1∶50）。

1.3 测试

表面形貌：采用SEM扫描电镜观察。

K/S值和亮度：采用测色配色仪检测。

耐摩擦色牢度：根据GB/T 3920—2008《纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度》测试。

耐水洗色牢度：根据GB/T 3921—2008《纺织品色牢度试验耐皂洗色牢度》测试。

2 结果与讨论

2.1 激光处理前后SEM图

激光处理前后锦纶纤维的SEM图见图1。

图1 激光处理前后锦纶纤维的SEM图

图1a、图1b分别是激光处理前后锦纶纤维放大5 000 倍的效果图。图1c、图1d 分别是激光处理前后锦纶纤维放大3 000倍的效果图。由图1可知，使用紫外光对锦纶针织物进行激光预处理，使纤维表面产生了凹陷，改变了锦纶纤维表面的化学组成，在纤维表面引入了一些含氧的亲水性基团（如—CO—、—COO—等），使处理后织物的亲水性得到改善，从而提高锦纶针织物对荧光染料的吸附量及色牢度。

2.2 激光处理对K/S值的影响

2.2.1 荧光黄染料

由表1可以看出，相同染料用量下，激光处理后的锦纶针织物K/S 值更大。当染料用量达到6%（omf）时，激光处理后的锦纶针织物K/S 值开始下降；当染料用量达到7%（omf）时，激光处理前的锦纶针织物K/S值开始下降。

表1 荧光黄染料用量对激光前后锦纶针织物K/S值的影响

2.2.2 荧光红染料

由表2可以看出，相同染料用量下，激光处理后的锦纶针织物K/S 值更大。当染料用量达到2%（omf）时，激光处理后的锦纶针织物K/S 值上升比较小；当染料用量达到5%（omf）时，激光处理前的锦纶针织物K/S值开始下降。

表2 荧光红染料用量对激光前后锦纶针织物K/S值的影响

2.3 激光处理对色牢度的影响

2.3.1 耐摩擦色牢度

由表3可以看出，激光处理后锦纶针织物的耐摩擦色牢度比激光处理前好，不同染料用量下的耐摩擦色牢度整体良好。

表3 激光处理前后锦纶针织物的耐摩擦色牢度

由表3可以看出，激光处理后锦纶针织物的耐摩擦色牢度比激光处理前好，不同染料用量下的整体色牢度良好，耐干摩擦色牢度比耐湿摩擦色牢度好。

2.3.2 耐水洗色牢度

由表4可以看出，激光处理后锦纶针织物的耐水洗色牢度比激光处理前好，白布沾色比原布褪色等级高，染料用量越大越差。

表4 激光处理前后锦纶针织物的耐水洗色牢度

2.4 激光处理对染色亮度的影响

由表5可知，激光处理前锦纶针织物的亮度比激光处理后大，随着染料用量的增加，亮度在不断降低，但是降幅不大。

表5 激光前后锦纶针织物的亮度

3 结论

（1）激光处理使锦纶纤维表面被刻蚀、粗糙化，从而赋予染料上染织物一定的深色效应，激光处理后锦纶针织物荧光染料染色的K/S值最多提高19%。

（2）激光处理后的锦纶针织物耐摩擦色牢度、耐水洗色牢度提高0.5～1级。

（3）酸性荧光黄用量达到6%时上染饱和，酸性荧光红用量达到5%时上染饱和。

（4）随着染料用量的增加，激光处理后的锦纶针织物亮度值略有下降。