弱酸性染料对阳离子改性棉织物的染色

张滇溪

（常州纺织服装职业技术学院纺织学院，江苏常州 213164）

纤维素纤维表面在水中呈现负电性，但棉织物染色大部分都使用阴离子染料，纤维上的负电荷与阴离子染料会有排斥反应，所以上染率一般都很低。活性染料是棉织物染色中最常用的染料，染色废水的色度大，当染深色时污染更加严重。为了提高染料的上染率，通常在染浴中加入高浓度的电解质，如NaCl 和NaSO4等，电解质解离出正电荷吸附在纤维表面，这样就可以增加纤维和染料之间的亲和力，从而提高染料的上染率[1]。而过多的无机盐会导致活性染料的溶解性降低，且染色结束后，这些无机盐直接排入废水，会带来严重的环境污染问题。改变这种染色方式可以改善水污染，因此，从20 世纪30 年代开始，为了提高纤维素纤维与阴离子染料的直接性，科研学者提出了很多工艺方法。对纤维素纤维进行阳离子改性以提高染色能力吸引了许多科研学者的注意[2]。

酸性染料常用来染蛋白质纤维，一般不用于纤维素纤维染色，因为上染率很低。酸性染料结构上含有季铵阳离子，在酸性条件下季铵阳离子与染料结合以达到上色的目的。因此，对纤维素纤维进行化学改性，即用含有不同活性基团的反应性阳离子改性剂（如活性卤、环氧基、氨基或乙氧基）处理棉织物，与纤维素纤维形成共价键结合，在纤维素纤维上引入可以和酸性染料结合的阳离子基团，纤维素纤维对酸性染料的吸附力得以提升。棉织物的阳离子改性可以扩大纤维素纤维可用染料的范围，如用荧光酸性染料染棉，增加了荧光纤维的品种，可满足市场的需要，而且可以避免纤维素纤维用活性染料或直接染料染色时加入中性电解质带来的环境污染问题[3]。

张滇溪等[4]研究了弱酸性染料上染改性棉织物，但染色牢度较差。原因可能是：（1）改性剂性能较差，不能和染料实现有效结合；（2）改性工艺采用浸渍法，改性剂和棉织物结合较差。本研究对工艺进行改进：（1）自制阳离子改性剂；（2）使用浸轧法对棉织物进行改性，以期提高染料的上染性能。

1 实验

1.1 材料与仪器

材料：经煮炼、漂白的全棉织物（30 tex，180 g/m2）；二甲胺（分析纯，国药集团化学试剂有限公司），环氧氯丙烷、二乙烯三胺（分析纯，上海凌峰化学试剂有限公司），弱酸性黄。

仪器：JJ-1 增力电动搅拌器、SHA-C 水浴恒温振荡器（金坛恒丰仪器厂），HH-S11-1 电热恒温水浴锅（上海华联环境试验设备公司恒昌仪器厂），JA2003Max200电子天平（上海精科天平），YB571Ⅱ摩擦牢度仪（温州大荣纺织标准仪器厂），Color-Eye3100测色配色仪（Gretag Macbeth 公司），GYROWASH415水洗色牢度机（英国James H &Heal Co. Ltd.），DHG-9076A 电热恒温鼓风干燥箱（上海精宏实验设备有限公司）。

1.2 棉织物改性

阳离子改性剂的合成参考文献[5]。

浸轧冷堆法改性工艺：改性剂120 g/L，氢氧化钠44 g/L，浴比1∶4，两浸两轧，堆置16 h，充分水洗，烘干。

1.3 酸性染料染色工艺

染料用量2%，醋酸调节pH=5～6，浴比1∶20，40 ℃入染，升温至80 ℃，染色30 min。

1.4 测试

1.4.1 上染率

采用722-n 型可见分光光度计，在所选用染料的最大吸收波长处测定染色前后染液的吸光度，按下式计算上染率：

式中，m、n分别为染色前后染液稀释的倍数；A、A0分别为染色前后染液稀释m、n倍后的吸光度。

1.4.2 耐皂洗色牢度

按GB/T 3921—2008《纺织品色牢度试验耐皂洗色牢度》中的B(2)实验方法进行测定。根据GB/T 250—2008《纺织品色牢度试验评定变色用灰色样卡》和GB/T 251—2008《纺织品色牢度试验评定沾色用灰色样卡》进行评级。

1.4.3 匀染性

在织物上任取10 个点，用测色配色仪测出表观色深K/S 值，然后计算出平均值和标准偏差（Sr）。标准偏差越小，则匀染性越好。

2 结果与讨论

2.1 棉织物改性工艺优化

2.1.1 阳离子改性剂用量

由表1 可知，阳离子改性剂用量低于120 g/L 时，随着阳离子改性剂用量的增大，K/S值逐渐增大；阳离子改性剂用量高于120 g/L时，K/S值减小，所以阳离子改性剂用量选择120 g/L。

表1 阳离子改性剂用量对改性棉织物K/S值的影响

2.1.2 改性温度

由表2可知，随着改性温度的升高，K/S值逐渐减小。可能是温度过高引起了改性剂水解，故改性温度定为室温25 ℃。

2.1.3 改性时间

改性剂与棉织物反应完全需要一定的时间。由表3 可知，16 h 之前，随着改性时间的延长，K/S 值增大；16 h之后，随着改性时间的延长，K/S值变小，说明反应已经基本完全。确定改性时间为16 h。

2.2 上染率

染色前后染液各稀释16倍后的吸光度如表4所示。

表4 染色前后染液各稀释16倍后的吸光度

以波长为横坐标，吸光度为纵坐标，根据表4绘制染色前后染液的吸光度曲线如图1所示。

图1 吸光度与波长的关系图

由表4、图1可以看出，染色前后染液的吸光度在波长为570 nm处达到峰值，染色前为0.701、染色后为0.140，上染率为80%。由此可以看出，棉织物在通过阳离子改性后，酸性染料可以很好的上染，且上染率较高。

2.3 棉织物的染色性能

由表5可以看出，改性棉织物的耐干摩擦色牢度与未改性棉织物的级数保持一致，但耐湿摩擦色牢度、耐皂洗色牢度较未改性棉织物下降了0.5 级。染色棉织物的标准偏差均较小，且目测染色均匀，没有色花现象，说明改性棉织物的匀染性仍然较好。

表5 棉织物改性前后的染色牢度与匀染性

2.4 改性棉织物固色

为改善棉织物的染色牢度，选用无醛固色剂进行固色实验。改性棉织物在含2%固色剂TF-506F的固色液中70 ℃处理30 min（浴比1∶50），水洗两次，皂洗，烘干，色牢度结果见表6。

表6 固色前后改性棉织物的染色牢度

由表6可知，改性棉织物经固色后，耐摩擦色牢度提高了0.5～1.0级，沾色牢度提高1.0级，达到服用要求。

3 结论

（1）改性棉织物用酸性染料染色，染料的上染率大大提高，可以节约染料；匀染性较好，耐干摩擦色牢度保持不变，但耐湿摩擦色牢度和耐皂洗色牢度下降了0.5级。

（2）棉织物改性优化工艺：改性剂120 g/L，室温堆置16 h。改性棉织物的酸性染料染色工艺：40 ℃入染，升温至80 ℃，无盐中性条件下染色30 min。

（3）经固色处理后，改性棉织物的染色牢度达到国家标准。