張 勇，鄧中民

(1.武漢紡織大學數(shù)學與計算機學院，湖北武漢430200;2.武漢紡織大學紡織纖維及制品教育部重點實驗室，湖北武漢430200)

活性染料自1956年問世以來，其發(fā)展一直處于領先地位。其分子結構比較簡單、色澤鮮艷且色譜較全、具有較好的勻染性和擴散性、使用方便且成本不高。但上染率和固色率低，染料的利用率不高，為了提高染料色上染率和固色率，需要加入大量無機鹽促染，而這既增加了成本又導致破壞了生態(tài)環(huán)境?；诖?，本實驗選用反應型無醛固色劑對棉織物進行陽離子化改性，優(yōu)化了改性工藝，并研究了纖維改性劑用量、染色溫度、染色保溫時間等對改性棉織物活性染料染色性能的影響。

1 活性染料與棉纖維的反應過程

1.1 實驗試劑及原料

實驗原料及試劑有:織物為純棉半漂白布經(jīng)×緯(264根/10cm ×230根/lOcm)，布重 3g，染料為亨斯邁的Novacron Deep Night S－R，無水碳酸鈉，無水硫酸鈉，反應型無醛固色劑。反應型無醛固色劑是以環(huán)氧氯丙烷為反應性基團，與胺、醚、羧酸、酰胺等反應而制得的固色劑。大多數(shù)為聚合物，具有陽離子性和反應性基團，能與陰荷性染料(活性、酸性、直接染料)成鹽結合，又能與纖維和染料中的羥基、氨基等基團交聯(lián)，從而提高其濕處理牢度。

1.2 實驗儀器

實驗儀器主要有:電熱恒溫鼓風干燥箱，恒溫震蕩水浴鍋，色摩擦牢度儀，電子天平，電腦測色配色儀等。

2 實驗方法及其步驟

2.1 實驗用染料標準染色方法

依據(jù)亨斯邁有限公司官方產(chǎn)品使用說明書推薦染色方法，并用此推薦染色方法染出一組標準樣布。先按實驗處方計算出染料、硫酸鈉和碳酸鈉的用量，用蒸餾水配置染料溶液，加水到容量瓶的刻度處，搖勻，加入白布，將容量瓶放在恒溫震蕩水浴鍋中染色，10分鐘以后加1/2食鹽，搖勻，過10分鐘加入另外1/2食鹽，30分鐘以后加堿，固色60分鐘。染色完畢以后降溫冷卻，取出式樣，用冷水洗，皂煮(皂片3g/L，純堿3g/L，95℃，15min，浴比1:50)、水洗、烘干。染色處方如表1:

表1 染色處方

2.2 纖維改性染色工藝

纖維改性實驗處方鹽堿量是在標準工藝鹽堿量的基礎上的0.7倍，染色處方見表2.

表2 染色處方

實驗過程為:計算出染料、碳酸鈉、硫酸鈉的量，向錐形瓶中加入白布、纖維改性劑，將錐形瓶放入恒溫震蕩水浴鍋，溫度為50℃，預處理15分鐘，放入染料，然后以每分鐘1℃的速度升高溫度到60℃;溫度穩(wěn)定以后染色10分鐘，加鹽，10分鐘以后，再次加鹽，30分鐘后加堿，鹽堿量均變成標準工藝的70%。工藝曲線如圖1:

圖1 纖維改性染色工藝

3 低鹽低堿最佳染色工藝的確定方法

在纖維改性工藝的基礎上，我們要找出該纖維改性劑的最佳作用濃度、溫度和時間。我們分別用0.03%到5%等不同用量的纖維改性劑，在相同溫度和時間對織物進行染色，本實驗采用下50℃下對織物進行染色15min，得出該纖維改性劑的最佳作用濃度。在得到該纖維改性劑的最佳作用濃度后，在用該濃度的改性劑對織物固色15min的不變條件下，改變固色的溫度，分別為20℃、30℃、40℃、50℃、60℃，并在每個染色溫度條件下，染色配方采用標準工藝鹽堿用量的70%與標準染色鹽堿用量的染色工藝進行對比，找出最佳固色溫度。在最佳固色溫度的情況下，我們分別用 5 min、10min、20 min、30 min、40 min、50 min、60 min對織物進行染色，對染后的布樣進行一系列測試，找出最佳固色時間。

3.1 染色織物的得色深度(K/S)值

表面得色深度(K/S)值在Datacolor 400電腦測色配色儀上測得。采用D65光源，測試樣折疊四層，為4次的平均值。

3.2 皂洗牢度測試

根據(jù)GB/T 3921.3－1997，織物尺寸為4cm×10cm，溫度60攝氏度，時間為30分鐘，皂粉5g/L，Na2CO32g/L，浴比1:50。測試前，需將皂液預熱。水洗完成后，用冷水清洗二次，后用流動水沖洗10min，擠去水分，展開組合試樣，懸掛在不超過60℃的空氣中晾干。用ISO灰色樣卡評定試樣的變色和貼襯織物的沾色。

3.3 干/濕摩擦牢度測試

按照標準GB3920－1997《紡織品耐摩擦色牢度測試方法》進行，測試步驟:(1)用加緊裝置將試驗品固定在試驗機底板上使試樣的長度方向與儀器的動程方向一致。(2)干摩擦:將干摩擦布固定在試驗機的摩擦頭上，使摩擦布的經(jīng)向與摩擦頭運行方向一致。在干摩擦試樣的長度方向上，在10s內(nèi)摩擦10次，往復動程為100mm，垂直壓力為9N。(3)濕摩擦:更換試樣，用濕摩擦布按(2)步驟重復操作，濕摩擦布必須用三級水浸濕，使用軋液裝置，使其含水量在95% ～105%，摩擦結束后在室溫下晾干。(4)去除摩擦布上的試樣纖維，用灰色樣卡評定上述摩擦布的沾色級數(shù)。

4 實驗結果與討論

4.1 最佳纖維改性工藝參數(shù)

本組實驗將考察纖維改性劑對活性染料染色鹽堿量的影響，確定該纖維改性劑的最佳染色工藝，即反應型無醛固色劑的最佳染色工藝，0.7倍標準鹽堿用量與無催化劑的標準染色工藝得色深度對比，對比結果如表3所示。

表3 標準工藝與優(yōu)化工藝的實驗數(shù)據(jù)表

通過表3可知:

(1)在0.7倍標準鹽堿用量的染色條件下，溫度為50℃，固色時間為15min，浴比為1:20，纖維改性劑對織物處理濃度為0.075%時，織物得色深度最高。

再通過無纖維改性劑的標準染色工藝得色深度與使用纖維改性劑0.7標準鹽堿用量工藝得色深度對比，標準工藝的 K/S值為26.719，由于27.5520大于26.719，即當使用纖維改性劑染色，染色用鹽堿量降至標準用量的0.7時，織物得色深度不低于標準工藝配方條件下的染色深度。這說明在該實驗工藝條件下，使用纖維改性劑能夠降低活性染料染色的鹽堿量。

比較標準工藝和優(yōu)化工藝的干摩擦牢度、濕摩擦牢度和皂洗牢度，纖維改性劑對織物處理濃度為0.075%的優(yōu)化工藝摩擦牢度最好，色差也最小，所以處理濃度選0.075%。

(2)在纖維改性劑用量為0.075%，固色時間為15min的條件下，溫度為50℃時，織物得色深度最高。由表可看出 16.061、12.432、15.119、16.217、16.023，均小于推薦工藝的色深值，這是因為不同批實驗所帶來的誤差，并不影響實驗結果的對比。

對比標準工藝和優(yōu)化工藝的干摩擦牢度、濕摩擦牢度和皂洗牢度，固色溫度為50℃的優(yōu)化工藝摩擦牢度最好，色差最小，所以固色溫度選50℃。

(3)在纖維改性劑用量為0.075%，溫度為50℃的條件下，固色時間為17min時，織物得色深度最高，摩擦牢度最好，色差最小。

4.2 活性染料低鹽低堿染色

本組實驗將考察纖維改性劑對活性染料染色鹽堿量的影響，確定纖維改性劑的低鹽低堿染色效果，在50℃染色溫度下，用染色標準鹽堿用量、0.9倍標準鹽堿用量、0.8 倍標準鹽堿用量、0.7倍標準鹽堿用量、0.6倍標準鹽堿用量進行染色對比，對比結果如表4所示。

表4 標準工藝與低鹽堿工藝的K/S值對比

通過表4發(fā)現(xiàn)，在反應型無醛固色劑的作用下，溫度50℃條件下，當染色鹽堿用量降低至標準鹽堿用量的80%時，織物得色深度不低于標準工藝配方條件下的染色深度，當染色鹽堿用量降低至標準鹽堿用量的70%時，織物得色深度基本與標準染色工藝得色深度相當，且相對于80%的鹽堿量少用了10%。即反應型無醛固色劑作為纖維改性劑，能夠降低活性染料染色的鹽堿量。

在優(yōu)化工藝曲線下，當染色鹽堿用量降低至標準鹽堿用量的0.7～0.8倍，仍能獲得在標準工藝配方下染色效果。

5 結論

本實驗從實踐出發(fā)，通過大量的實驗測試及分析，活性染料染色加纖維改性劑能夠降低染色需要的鹽堿量，該纖維改性劑的最佳染色工藝條件是溫度為50℃，固色時間為17min，纖維改性劑用量為0.075%，可減少30%標準鹽堿用量。

活性染料染色加纖維改性劑能夠降低染色需要的鹽堿量，優(yōu)化工藝染色鹽堿量降低至標準鹽堿用量的0.7倍仍能獲得標準工藝配方下的染色效果。

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