雅格赛特系列染料在锦纶织物染色上的应用

彭文虎，张丽娟，陈 雄

(1.上海雅运纺织化工股份有限公司，上海 201620； 2.海恩斯莫里斯(上海)贸易有限公司，上海 201620)

含有酰胺键的化学合成纤维被称为锦纶，主要产品有锦纶6和锦纶66[1]。锦纶纤维染色使用最多的是酸性染料，酸性染料上染锦纶和羊毛的机制相似[2]。在纤维等电点以下染色时，染料主要是以离子键与纤维的氨基结合；在等电点以上染色时，染料主要靠范德华力、氢键等与纤维结合[3]。因此在实际生产过程中，不论是使用弱酸性染料或中性染料对锦纶纤维进行染色，采用高温皂洗和固色处理，深颜色产品的水洗色牢度不能满足最终客户的要求，尤其是当一部分染色锦纶与白色锦纶做间色交织时，很难保证白色锦纶不被沾污[4]。

随着人们推崇绿色生活，对生态纺织品要求不断提高，同时品牌商对环境保护越来越重视，这就限制了重金属染料的使用[5]。如何避免使用中性染料上染锦纶及提高织物水洗色牢度是研究热点。针对这些问题，本文采用雅格赛特NB系列染料对锦纶进行染色，旨在替代常规酸性染料和中性染料，解决织物色牢度不佳及重金属超标等问题。

1 染色原理

锦纶是一种热塑性纤维，亲水性较弱，在水中不易膨胀。又因氨基等反应性基团含量低，因此活性染料不易获得深色[6]。当染色pH值低于纤维等电点时，染料阴离子通过库仑引力与纤维的氨基正离子结合，染色牢度差；在等电点以上染色时，染料与纤维上的游离氨基反应形成共价结合，染色牢度好[7]。当染色pH值在等电点以上，加入电解质可以减少染料与纤维间的静电作用，起到促染作用[8]。

锦纶结构特征类似蛋白质纤维，其染色机制为：锦纶分子链中，含有大量能生成氢键的酰胺基，染料与纤维之间会产生氢键结合[9]；锦纶分子末端氨基具有亲和性，可与雅格赛特NB系列染料的活性基团形成共价键结合；锦纶分子链具有线性结构，没有支链和大的侧链，染料分子容易靠近纤维分子，染料分子和纤维分子之间具有较强的范德华力；雅格赛特NB系列染料分子中含有磺酸基，能够与锦纶分子末端已经离子化的氨基生成离子键结合。

雅格赛特NB系列染料具有新型活性基团，染色时pH值在纤维的等电点以上。同时染色用助剂雅可风NB具有较明显的促染作用，在可以大大地提高上染百分率和固着率，可以极大地降低染色成本和污水处理难度。

2 实验部分

2.1 实验材料

药品：雅可风NB助剂、 雅格赛特NB系列染料、匀可灵FFA(上海雅运新材料有限公司)，甲酸、醋酸、纯碱(国药集团化学试剂有限公司)。

纤维：锦纶散纤维(线密度0.185 tex，长度38 mm)。

织物：锦纶织物、色牢度测试衬料。

2.2 实验仪器

DL-2003恒温震荡水浴锅(苏州丝达乐公司)，Datacolor 600电脑测色仪，PL2002电子天平(梅特勒-托利多公司)，UV2450紫外分光光度计(岛津国际贸易公司)，SG2 pH计(梅特勒-托利多公司)，Optima 8 000电感耦合等离子体发射光谱仪。

2.3 染色工艺

染色步骤：A:雅格赛特NB系列染料X%(owf)，醋酸调节pH值至Y；B:雅可风NB助剂Zg/L，温度T℃，纯碱调节pH值 至 6.5、8.5、10.0。染色工艺曲线见图1。

图1 染色工艺曲线

2.4 实验操作

采用母液配制仪配制浓度为Xg/L母液，磁力搅拌仪搅拌均匀后待用。染色前要保证染杯、移液管干净，如有颜色用热的皂液和水清洗干净。移液前先用染料母液润洗移液管2次，不同颜色染料须用蒸馏水清洗移液管后再用母液润洗。

将锦纶在温水中润湿，挤干水分投入染浴中开始染色。

方法1：把质量分数4%(owf)染液移进染杯中，补充所需要的水量，调节pH值为3.5、4.5、5.5，染浴从30 ℃以0.5 ℃/min的速度升温到80 ℃，保温10 min后加入雅可风NB助剂 8 g/L继续保温10 min，然后以2 ℃/min升温到98 ℃保温60 min。取出织物洗干净烘干，测试K/S值；染色后残液利用紫外分光光度计测试吸光度，计算出上染百分率。

方法2：把质量分数4%(owf)染液移进染杯中，补充所需要的水量，调节pH值为4.5，染浴从30 ℃以0.5 ℃/min的速度升温到80 ℃，保温10 min后加入雅可风NB助剂 6、8、10 g/L 继续保温10 min，然后以2 ℃/min升温到98 ℃保温60 min。取出织物洗干净烘干，测试K/S值；染色后残液利用紫外分光光度计测试吸收度，计算出上染百分率。

方法3：把质量分数4%(owf)染液移进染杯中，补充所需要的水量，调节pH值为4.5，染浴从30 ℃以0.5 ℃/min的速度升温到80 ℃，保温10 min后加入雅可风NB助剂 8 g/L继续保温10 min，然后以2 ℃/min升温到98 ℃保温60 min。取出织物放入用纯碱调节pH值为 6.5、8.5、10 的碱洗液中，升温到80 ℃保温20 min。取出织物水洗烘干，测试色牢度。

方法4：把质量分数4%(owf)染液移进染杯中，补充所需要的水量，调节pH值为4.5，染浴从30 ℃以0.5 ℃/min的速度升温到80 ℃，保温10 min后加入雅可风NB助剂 8 g/L继续保温10 min，然后以2 ℃/min升温到98 ℃保温60 min。取出织物放入纯碱调节pH值为8.5的碱洗液中，升温到 70、80、90 ℃保温20 min。取出织物水洗烘干，测试色牢度。

2.5 染色织物K/S值测试

织物K/S值反映织物表面的颜色深度，是指不透明固体物质的颜色给予的直观深度感觉。表面深度的大小，常受固体物质中有色物质含量、有色物质的物理状态、固体表面的光学性质等因素影响[10]。K/S值越大，表面织物颜色越深。染色纤维K/S值用Datacolor 600测色仪测定，测试条件为D65光源和10°观察视角，每个实验样测试4次，计算其平均值。

2.6 上染百分率测试

利用紫外分光光度计测试母液以及染色残液的吸光度(或透过率)，计算织物上染百分率。

上染百分率=(母液吸光度-残液吸光度)/母液吸光度×100%

2.7 色牢度测试

参照GB/T 3921—2008《纺织品 色牢度试验 耐皂洗色牢度》测试耐水洗色牢度；参照GB/T 3922—2013《纺织品 色牢度试验 耐汗渍色牢度》测试耐汗渍色牢度。

2.8 重金属萃取

参照GB/T 17593.2—2007《纺织品 重金属的测定 第2部分:电感耦合等离子体原子发射光谱法》，试样用酸性汗液萃取后，用电感耦合等离子体原子发射光谱仪在相应分析波长下测定萃取液中铅、镉、砷、铜、钴、镍、铬、锑8种重金属元素的发射强度，对照标准工艺曲线确定各重金属离子的浓度，计算出试样中可萃取重金属的含量。

3 实验结果与讨论

分别选取不同的染色pH值、雅可风NB助剂用量、碱洗pH值和碱洗温度进行单因素实验。

3.1 染色pH值对染色效果的影响

取雅格赛特黄DNB、雅格赛特大红DNB、雅格赛特深蓝DNB、雅格赛特藏青SNB、雅格赛特黑 DNB分别按4%(owf)选取染液量，选取染液pH值分别为3.5、4.5、5.5，按方法1进行染色并测定K/S值，上染百分率及K/S值测试结果如表1所示。

表1 pH值对锦纶织物K/S值及上染百分率的影响

从表1可知：在pH值3.5～5.5范围内，锦纶纤维末端的氨基吸收质子并与阴离子染料结合。pH值越低，吸收的染料量越多。考虑到锦纶在强酸条件下易出现超饱和吸附，纤维会出现水解，但是pH值过高又会影响上染百分率。因此，染料用量在4%(owf)时，pH值应控制在4.5左右。

3.2 雅可风NB质量浓度对染色效果的影响

雅格赛特黄DNB、雅格赛特大红DNB、雅格赛特深蓝DNB、雅格赛特藏青SNB、雅格赛特黑 DNB用量为4%(owf)配取染液，选取染液pH值为4.5，雅可风NB助剂质量浓度分别选取6、8、10 g/L，按方法2进行染色，染色后锦纶的K/S值，上染百分率测试结果如表2所示。

表2 雅可风NB助剂质量浓度对锦纶K/S值及上染百分率的影响

从表2可知：雅可风NB助剂 对上染百分率的提高有明显作用，增加雅可风NB助剂质量浓度能有效促进染料上染。考虑到染料的溶解度及生产成本，染料质量浓度为4%(owf)时，雅可风NB助剂的质量浓度控制在8 g/L。

3.3 碱洗后pH值对色牢度的影响

碳酸钠在碱洗液中的作用是提供碱性条件，在碱性条件下，把锦纶织物表面浮色洗去。加入碳酸钠，溶液pH值呈碱性，在碱洗之前，加入冰醋酸调节pH值分别使碱洗后残液pH值为6.5、8.5、10.0。碱洗温度选用80 ℃保温20 min，按方法3染色，测试试样的K/S值及色牢度结果如表3所示。可知，使用雅格赛特NB系列染料时，在碱性条件下洗涤能提高织物色牢度，但是碱洗pH值过高，会使得织物K/S值下降，染色深度下降，所以碱洗时的pH值控制在8.5左右最佳。

表3 碱洗后pH值对K/S值及色牢度的影响

3.4 碱洗温度对色牢度的影响

在碱洗前，加入冰醋酸调节pH值分别使碱洗后残液pH值为8.5。碱洗温度分别选用70、80、90 ℃，保温20 min。按方法4染色后测织物K/S值及色牢度，结果如表4所示。可以看出，碱洗时温度对最终的色牢度有很大的影响。考虑到成品颜色深度及能耗，碱洗温度控制在80 ℃。

表4 不同温度下碱洗锦纶的K/S值及色牢度

3.5 与常规酸性中性染料染色牢度对比

在同等表观深度条件下，未固色处理的雅格赛特大红DNB与固色处理的弱酸性大红FGS的耐水洗色牢度和耐汗渍色牢度对比以及未固色处理雅格赛特黑DNB与固色处理的中性黑M-R的耐水洗色牢度和耐碱汗色牢度进行对比，色牢度测试结果如表5所示。

表5 色牢度测试结果

从表5可以看出，在同等表观深度下，不固色的雅格赛特大红DNB耐水洗色牢度以及耐碱性汗渍色牢度远远好于常规酸性大红FGS,同样地，雅格赛特黑DNB耐水洗色牢度以及耐碱性汗渍色牢度比中性黑M-R好得多。

3.6 染色后织物可萃取重金属测试对比

在同等表观深度条件下，未固色处理的雅格赛特黑DNB未检测出可萃取重金属，固色处理的中性黑M-R染色后测试织物的可萃取重金属铬的含量为1.5 mg/L。Standard 100 by Oeko-tex 2019(服装·配饰件·鞋类·家纺产品)中要求可萃取铬的限量为1 mg/L。经测试，在同等表观深度下，雅格赛特黑DNB染色后织物上的重金属铬含量未检出，符合Standard 100 by Oeko-tex 2019的限量要求，而中性黑M-R织物上测出铬含量为1.5 mg/L, 不符合要求。

4 结 论

①雅格赛特NB系列染料是具有新型活性基团的染料，结构中不含有重金属离子，所染色织物符合Standard 100 by Oeko-tex 2019纺织品可萃取重金属的限量要求。

②与传统酸性和中性染料相比，雅格赛特NB系列染料无需固色就能使织物取得较高的色牢度。

③雅格赛特NB系列染料在锦纶上最佳染色工艺为：染料用量4%(owf)，染色pH值控制在4.5左右，雅可风NB助剂质量浓度8 g/L，后处理碱洗温度为80 ℃、pH值为8.5。