同色匀染剂AF在真丝/锦纶交织物 同色染色中的应用

王立　盛锦璐　吴孟　余志成

摘 要：为提高真丝/锦纶交织物酸性染料染色同色性，将同色匀染剂AF施加至染浴，研究助剂用量、温度、pH值对同色性的影响，并从纤维表面电荷变化的角度分析其改善同色性的机理。结果表明，在同色匀染剂AF质量分数为2%（o.w.f），染液pH值为4，染色温度85 ℃条件下，真丝/锦纶交织物同色性最好;经阳离子固色剂HF-5固色处理耐洗色牢度可达4级以上。同色作用机理为：同色匀染剂AF在染液中与真丝、锦纶两种纤维发生吸附，锦纶吸附后其表面Zeta电位下降至负值，与染料间较大的排斥力阻碍了染料的吸附;真丝纤维吸附AF后对Zeta电位影响较小，对染料的吸附影响较低。

关键词：染色;同色匀染剂;同色平衡值;Zeta电位;真丝/锦纶交织物

中图分类号：TS193.5

文献标志码：A

文章编号：1009-265X（2019）04-0071-05

Application of Homochromic Leveling Agent AF in Homochromy Dyeing of Silk/Nylon-6 Fabric

WANG Lia，b， SHENG Jinlua， WU Menga， YU Zhichenga，b

（a.College of Materials and Textiles; b. Engineering Research Center for Eco-Dyeing & Finishing of Textiles， Ministry of Education， Zhejiang Sci-Tech University， Hangzhou 310018， China）

Abstract：In order to improve the dyeing homochromatism of acid dyes in silk/nylon-6 blended fabric， the homochromic leveling agent AF was added to the dye bath to study the influence of auxiliary dosage， temperature and bath pH on dyeing homochromatism of silk/nylon-6 fabric. And the mechanism of improving homochromatism was analyzed from the perspective of surface charge changes on the fiber. It was found that silk/nylon-6 blended fabric could reach the best homochromatism under the following conditions： mass fraction of homochromatic leveling agent AF 2% （o.w.f）， bath pH 4.0 and dyeing temperature 85 ℃. The wash fastness could exceed Level 4 after treatment by cationic fixing agent HF-5. The mechanism of homochromy dyeing is as below： homochromic levelling agent AF is adsorbed on silk and nylon fibers in the dyeing solution. Zeta potential on the surface of the nylon decreased to a negative value after adsorption， and large repulsive force between the dyes inhibit the adsorption of the dyes. The effect of silk fiber on the Zeta potential after AF adsorption is small， and the effect on dye adsorption is low.

Key words：dyeing; homochromic levelling agent; homochromic equilibrium value; zeta potential; silk/nylon-6 fabric

真絲面料与人体贴合性好，是夏季衣物服饰的首选面料，但存在易褶皱，保形性差，易泛黄等缺点，使其服用寿命大大缩短。锦纶纤维具有杨氏模量低，强力大，耐磨性高等优点。将真丝与锦纶交织，可以取长补短，大大提升面料的服用性能，且风格独特。但由于真丝与锦纶基本结构单元、聚集态结构、化学官能团及其含量存在差异，导致酸性染料一浴法染色同色性很差[1-3]。已有文献报道应用合成单宁可改善真丝/锦纶交织物染色同色性[4-7]，同色机理为合成单宁对真丝和锦纶的防染作用不同所致，但并未深入研究造成防染作用差异的原因。

本文探讨了合成单宁类同色匀染剂AF在真丝/锦纶交织物同色染色中的应用性能，并从纤维表面电荷变化的角度分析其同色作用机理，具有较高的参考价值及生产指导意义。

1 试 验

1.1 实验材料与仪器

实验材料：弱酸性红NGW、弱酸性黄NGW、弱酸性蓝NGW（达利中国有限公司）;真丝（电力纺，50 g/m2，达利中国有限公司）;锦纶6（120 g/m2，达利中国有限公司）;醋酸、醋酸钠（均为分析纯，杭州高晶精细化工有限公司）;同色匀染剂AF（芳香磺酸缩合物，达利中国有限公司，简称AF）;酸性固色剂雅克固M（上海雅运公司）;阳离子固色剂HF-5（联胜化学有限公司）。

实验仪器：DYE-24型可调向式打样机（上海千立自动化设备有限公司）;SF600+型Datacolor测色配色仪（美国Datacolor公司）;UVA-340型紫外可见分光光度计（上海珀金埃尔默仪器有限公司）;SurPASS固体表面Zeta电位分析仪（奥地利安东帕有限公司）。

1.2 试验方法

1.2.1 染色方法

将相同质量（均为0.5 g）的锦纶和真丝织物置于同一染浴中染色，以此方法模拟对锦纶/真丝交织物的染色。

染色处方：

染料/%（o.w.f） 1

同色匀染剂AF/%（o.w.f）x

pH值（以醋酸/醋酸钠调节）y

浴比1∶50

升温曲线如图1所示。

1.2.2 同色匀染剂AF吸附实验

将等重（均为0.5 g）的锦纶和真丝织物分别置于相同质量分数的同色匀染剂AF溶液中发生吸附。

吸附处方：

同色匀染剂AF/%（o.w.f） x

pH值（以醋酸/醋酸钠调节）y

浴比1∶50

升温曲线如图2所示。

1.2.3 固色工艺

固色处方：

雅克固M或HF-5/%（o.w.f）1

pH值（以醋酸/醋酸钠调节）4

浴比1∶50

升温曲线如图3所示。

1.3 测试方法

1.3.1 染色K/S值及同色性平衡值K测试

K/S值测定用SF600-PLUS型计算机测色配色仪按规定进行测试。每块样品在不同区域测试3次（正反面均测），取其平均值作为K/S值。测试条件：D65光源，10°视角。

同色性平衡值K是同浴染色锦纶与真丝K/S值的比值，如式（1），K越接近1，说明同色性越好。

K={（K/S）锦纶/（K/S）真丝} （1）

1.3.2 AF在纤维上吸附量测试

配制质量浓度0.01，0.02，0.03，0.04g，0.05，0.06，0.07，0.08 g/L的标准溶液，采用UVA-340型紫外可见分光光度计分别测定各溶液在293 nm处的吸光度，以质量浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。根据标准工作曲线确定残液中AF质量浓度，根据吸附前后处理液中AF质量浓度差及纤维的绝对干燥质量，计算AF在纤维上的吸附量。

1.3.3 Zeta电位测试

用SurPASS固体表面Zeta电位分析仪测定吸附同色匀染剂AF前后纤维表面的Zeta电位。测试条件为0.001 mol/L的KCl作为填充溶液，以醋酸调节填充溶液pH值为4，测试过程中的流速保持在80～90 mL/min。

1.3.4 耐洗色牢度测试

耐皂洗色牢度测试参照GB/T 3921—2008《纺织品色牢度试验耐洗色牢度》进行。用标准灰色样卡评定试样的变色牢度和贴衬织物的沾色牢度。

2 结果与讨论

2.1 同色匀染剂AF质量分数对染色K/S 值及同色性的影响

分别用1%（o.w.f）的弱酸性红NGW、弱酸性黄NGW、弱酸性蓝NGW对真丝/锦纶交织物在pH值为4、85 ℃条件下进行染色，同色匀染剂AF质量分数对染色K/S值及同色性平衡值K的影响如图5所示。

从图5可知，随着AF用量提高，锦纶弱酸性红、黄、蓝NGW染色K/S值减少，真丝染色K/S值有所提高，K值逐渐降低，这是因为在染色过程中，吸附到纤维上的AF可增加负电性，由于真丝上氨基含量远远高于锦纶，因此AF主要对锦纶起阻染作用，对酸性染料上染真丝的影响较小，反而有更多的染料吸附在真丝上。当AF质量分数为2%时，真丝和锦纶的染色K/S值基本相等，K值接近1，出现交叉点。继续增加AF用量，真丝K/S值会高于锦纶，K值小于1，同色性下降。

2.2 染色温度对染色K/S值及同色性的影响

分别用弱酸性红NGW、弱酸性黄NGW、弱酸性蓝NGW对真丝/锦纶交织物在pH值为4、同色匀染剂AF质量分数为2%条件下进行染色，温度对染色K/S值及同色性平衡值K的影响如图6所示。

从图6可看出，弱酸性红、黄、蓝NGW在较低温度对真丝/锦纶交织物染色时，真丝K/S值高于锦纶，同色性较差;随着温度的升高，锦纶K/S值增幅高于真丝。导致两种纤维色差逐渐缩小，当染色温度为85 ℃左右时同色平衡值K最接近1，同色性最好;进一步提高温度，锦纶染色K/S值超越真丝，同色性反而下降。

2.3 pH值对染色K/S值及同色性的影响

分别用弱酸性红NGW、弱酸性黄NGW、弱酸性蓝NGW对真丝/锦纶交织物在85 ℃、同色匀染剂AF质量分数2%条件下进行染色，pH值对染色K/S值及同色性平衡值K的影响如图7所示。

由图7可看出，弱酸性红、黄、蓝NGW在较低的pH值条件下染色，K/S值较高，这是因为酸性染料与真丝、锦纶纤维间存在离子键、氢键和范德华力作用。随着pH升高，真丝、锦纶染色K/S值都呈逐渐下降趋势，特别是当染色pH值大于等电点（真丝等电点为3.5～5.2，锦纶等电点为5～6）时下降幅度更大。

从图7还可知，当pH值为4时，K值接近1，同色性较好;增加pH值，锦纶、真丝K/S值差距变大，同色性变差。

2.4 同色染色机理分析

染色温度、pH值对同色匀染剂AF在锦纶、真丝上的吸附量及Zeta电位的影响如图8和图9所示。

由图8可看出，50 ℃时真丝初始吸附量高于锦纶，这是因为未达到玻璃化温度时锦纶大分子链段间缝隙较窄，阻碍了AF向锦纶内部扩散。随着温度逐渐上升，真丝和锦纶上AF吸附量逐漸增多，但锦纶增加幅度比真丝快，最终吸附量比真丝少，这是因为在染液中，随着温度升高锦纶的膨化程度高于真丝，故吸附速率较快，但真丝本身空隙尺寸较大利于吸附，最终吸附量高于锦纶。

从Zeta电位上来看，虽然真丝对AF的吸附量高于锦纶，但由于真丝上氨基含量远远高于锦纶，对AF阴离子起到了一定的电荷中和作用，因而真丝Zeta电位高于锦纶，无论是真丝上正电荷的减少还是锦纶上负电荷的增多，都有利于染料染色时的同色性。

由图9可看知，随着pH值逐渐增大，真丝和锦纶对AF的吸附量逐渐减小，这是因为纤维负电性增加，对AF的排斥力逐渐增强;另一方面，真丝和锦纶表面Zeta电位随AF吸附量的减少而逐渐增大。真丝在AF最大吸附量时其表面Zeta电位仍能保持正值;锦纶上氨基正离子较少，不足以中和纤维上吸附的AF负离子，弱酸性条件下的Zeta电位仍为负值。当pH为4时，两种纤维间Zeta电位差值最大，即更利于染料的同色性染色。

2.5 染色牢度

酸性染料对真丝、锦纶织物的染色温度大多在90 ℃以上，而真丝/锦纶交织物最佳同色温度为85 ℃，降低温度势必会影响色牢度。为提高色牢度，选用阴离子固色剂雅克固M和阳离子固色剂HF-5对染色后真丝/锦纶交织物进行固色处理，耐洗色牢度结果如表1所示。

从表1可知，未经固色处理的真丝/锦纶交织物耐洗牢度均未达到3级。雅克固M固色处理后耐洗牢度由原来的2～3级提升至3级以上，这是因为阴离子固色剂上的磺酸基能和纤维上的氨基以离子键和氢键的方式结合，从而使带负电荷的固色剂在纤维表面形成一个阻挡染料向外扩散的薄膜或阻挡层[8];HF-5固色处理后牢度提升更明显，变色及沾色牢度可达4级以上，这是因为阳离子固色剂能与染料及吸附在纤维上的AF成盐结合，起到了良好的包覆作用，大大降低染料解吸，从而全面提高耐洗牢度。综上所述，真丝/锦纶交织物宜选用HF-5作固色处理。

3 结 论

a）真丝/锦纶交织物染浅色时（染料相对织物重1%（o.w.f）），加入AF后同色性平衡值K接近1，同色效果良好。AF同色效率受浓度、温度、pH值等条件约束，在AF质量分数为2%，染液pH值为4，染色温度85 ℃条件下，真丝/锦纶交织物同色性最好;经HF-5固色处理后耐洗色牢度可达4级以上。

b）AF在染液中与真丝、锦纶兩种纤维发生吸 附，锦纶吸附后其表面Zeta电位下降至负值，与染料间较大的排斥力阻碍了染料的吸附;真丝纤维吸附AF后对Zeta电位影响较小，对染料的吸附影响较低。

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