涤纶分散染料低共熔溶剂染色

陈何卿，陈 旭，管永银，周 龙，沈 虹，任 煜，姚理荣，王春梅

（1.南通大学纺织服装学院，江苏南通 226019；2.新凤鸣集团湖州中石科技有限公司，浙江湖州 313000）

涤纶常规分散染料染色是将水作为染色介质，染色时需要加入分散剂等助剂，染色后还要对染色织物进行还原清洗，去除织物表面的浮色和低聚物，会产生大量的废水。因此，分散染料的无水染色技术受到了越来越多的关注，出现了多种新的加工技术［1-4］。溶剂染色具有生产效率高、能源消耗低等优点，不存在污水处理问题，而且溶剂染色技术不需要使用超临界流体染色所需的昂贵高压设备，现有染色设备稍加改造就可满足溶剂染色的需要。溶剂染色还有一个重要的优点就是可以解决涤纶织物染色时的低聚物问题，但溶剂染色也存在费用高、溶剂回收麻烦以及溶剂毒性等问题［5-6］。

低共熔溶剂（deep eutectic solvents，DES）作为一种绿色和安全的溶剂［7-8］，不具有挥发性，比较容易回收和回用，是一种潜在的、可用于分散染料溶剂染色的新型染色介质［9］。本研究以氯化胆碱与乙二醇组成的DES 为染色介质，探讨了涤纶分散染料染色工艺及染色效果。

1 实验

1.1 材料与仪器

织物：涤纶经编针织物。试剂：雅特隆红玉SWD、雅特隆黄棕SWD、雅特隆深蓝SWD（上海雅运纺织化工有限公司），分散剂NNO（江苏海安石油化工有限公司），氯化胆碱（上海笛柏生物科技有限公司），乙二醇、磷酸二氢铵、连二亚硫酸钠（西陇化工股份有限公司），醋酸、氢氧化钠（国药集团化学试剂有限公司。仪器：EL303 型电子天平［梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司］，PHS-3C 型精密pH 计（上海仪电科学仪器股份有限公司），IR-12SM 型红外线试色机（厦门瑞比精密机械有限公司），101AB-1 型电热恒温鼓风干燥机（海门市恒昌仪器厂），TU-1901型双光束紫外-可见分光光度计（北京普析通用仪器有限责任公司），Datacolor SF650 型测色配色仪［德塔颜色商贸（上海）有限公司］，YSS-02 型熨烫升华色牢度试验仪（浙江德清县仪器厂），TG 209 F3型热重分析仪（德国NETZSCH 公司）。

1.2 DES 的制备

称取一定量氯化胆碱，并按照物质的量比称取相应的乙二醇，一起加入烧杯中，在密封、80 ℃条件下用磁力搅拌器加热搅拌，直至形成澄清透明的DES，冷却。

1.3 分散染料染色

以水为介质的常规染色工艺配方：分散染料2%（omf），分散剂NNO 1 g/L，磷酸二氢铵2 g/L，醋酸调节pH 为4～5，浴比50∶1。

以DES 为介质的溶剂染色工艺配方：分散染料2%（omf），浴比50∶1。

染色工艺曲线如下所示：

续缸染色：根据染色浴比和剩余染液的量，计算出续染涤纶织物的质量，再重复染色2次。

还原清洗：以水为介质的染色织物，浴比30∶1，保险粉2 g/L，氢氧化钠2 g/L，80 ℃还原清洗10 min，水洗、烘干。溶剂染色织物不进行还原清洗。

1.4 测试

1.4.1 染料吸收光谱曲线

采用双光束紫外-可见分光光度计，在波长350～800 nm 内测试溶剂染色前后染料的吸收光谱曲线。

1.4.2 染色涤纶K/S值

采用测色配色仪测定，测试光源为D65，10°视角，测试4次，取平均值。

1.4.3 耐干热色牢度

按照GB/T 5718—1997《纺织品 色牢度试验 耐干热（热压除外）色牢度》，在150 ℃热处理30 s，用测色配色仪测定变色与沾色牢度。

1.4.4 染色织物的热稳定性

采用热重分析仪在氮气氛围下测试染色涤纶的热稳定性，测试温度范围为40～800 ℃，升温速度为20 ℃/min。

2 结果与讨论

2.1 溶剂染色效果的影响因素

2.1.1 氯化胆碱与乙二醇物质的量比［n（氯化胆碱）∶n（乙二醇）］

按n（氯化胆碱）∶n（乙二醇）=1∶1、1∶2、1∶3 分别制成DES，在130 ℃染色30 min，不添加染料续缸染色3次，测得染色织物的K/S值如表1所示。

表1 n（氯化胆碱）∶n（乙二醇）对染色织物K/S值的影响

由表1 可以看出，以氯化胆碱与乙二醇组成的DES 为染色介质，在不添加染料的情况下续缸染色3次，仍然可以获得一定的颜色，说明分散染料在DES中的溶解度较大，染料在涤纶织物上的上染率较低；随着DES 中乙二醇比例的增加，第1 次染色织物的K/S值逐渐下降。实验过程中发现，氯化胆碱与乙二醇按物质的量1∶1 混合，在80 ℃下搅拌30 min，形成澄清透明溶液，但冷却后会有晶体析出，不能在室温下形成稳定的DES。所以选取氯化胆碱与乙二醇物质的量比为1∶2。

2.1.2 染色温度

以氯化胆碱与乙二醇物质的量比1∶2 所制得的DES 为介质，在不同染色温度下染色30 min，按照1.3的方法进行续缸染色，涤纶织物的K/S值如表2所示。由表2 可以看出，随着染色温度的升高，染色涤纶织物的得色量逐渐增加，但120、130 ℃时染色织物的K/S值差异不大。

表2 染色温度对染色织物K/S值的影响

2.1.3 染色时间

以氯化胆碱与乙二醇物质的量比1∶2 所制得的DES 为介质，按照1.3 的方法进行续缸染色，在120 ℃下染色不同时间，涤纶织物的K/S值如表3所示。

表3 染色时间对染色织物K/S值的影响

由表3 可以看出，随着染色时间的延长，K/S值随之增大，但染色时间超过40 min，染色基本达到平衡，K/S值基本不变。

2.1.4 pH

为了考察pH 对染色效果的影响，以氯化胆碱与乙二醇物质的量比1∶2 所制得的DES 为介质，用醋酸将染浴pH 调至4～5 和不调pH（近中性）分别进行溶剂染色，按照1.3 的方法在120 ℃染色40 min，测得染色涤纶的K/S值如表4 所示。由表4 可以看出，染液在pH 为4～5 时，染色涤纶的K/S值要高于染液在中性时染色涤纶的K/S值。

表4 pH 对染色织物K/S值的影响

2.1.5 浴比

其他条件不变，降低浴比对涤纶进行染色，测得染色织物的K/S值如表5 所示。由表5 可以看出，随着染色浴比的降低，染色织物的K/S值增大。

2.2 溶剂染色前后染料的吸收光谱

3 种分散染料染色前后的吸收光谱如图1 所示。由图1 可以看出，染色前后雅特隆红玉SWD 染液的最大吸收波长都在532 nm，雅特隆黄棕SWD 染液的最大吸收波长分别在430、433 nm，而雅特隆深蓝SWD 染液的最大吸收波长由染色前的580 nm 变化至571 nm。3 种染料在溶剂染色前后对光的吸收特性未发生明显改变，说明氯化胆碱与乙二醇组成的DES 对3种染料的结构没有影响。

图1 溶剂染色前后染料的吸收光谱

2.3 染色涤纶的耐干热色牢度

DES 和水相染色涤纶织物的耐干热色牢度如表6所示。

表6 DES 和水相染色涤纶织物的耐干热色牢度

按照1.3 的方法，分别以氯化胆碱与乙二醇物质的量比1∶2 所制得的DES 和水为介质，在浴比30∶1、120 ℃的条件下染色40 min。由表6 可以看出，水相染色织物的K/S值比DES 染色高得多，但水相和DES 染色涤纶织物的耐干热色牢度没有明显差异，均较好。

2.4 染色涤纶的热稳定性

图2 为3 种染料水相染色和溶剂染色涤纶织物的TG 图。由图2 可以看出，3 种染料水相染色与DES染色涤纶织物的热稳定性相近，水相染色与DES 染色织物的分解都开始于416 ℃左右，终止分解温度为501.1 ℃，且在800 ℃下的残炭率相差并不大，因此以氯化胆碱与乙二醇组成的DES 为介质染色涤纶，对涤纶热稳定性的影响不大。

图2 溶剂与水相染色织物的TG 图

3 结论

（1）以氯化胆碱与乙二醇物质的量比1∶2 所制得的DES，可作为分散染料雅特隆红玉SWD、雅特隆黄棕SWD 和雅特隆深蓝SWD 的染色介质，较优的染色条件为：染色温度120 ℃、染色时间40 min、染浴pH 4～5，降低浴比可提高得色量。

（2）与传统的水相染色相比，以DES 为介质续缸染色3 次仍然可获得色泽，但首次染色织物的K/S值比水相染色低得多。以DES 为介质，染色前后染料的最大吸收波长基本不变。

（3）DES 染色与水相染色涤纶的耐干热色牢度与热稳定性相似。