梁小琴，吳志宇，林俊雄

(浙江理工大學(xué)材料與紡織學(xué)院，杭州　310018)

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酸性染料易染氨綸/錦綸的同色染色工藝研究

梁小琴，吳志宇，林俊雄

(浙江理工大學(xué)材料與紡織學(xué)院，杭州310018)

采用弱酸性紅GN、中性深黃GL、中性藍(lán)BM三種染料對(duì)錦綸和酸性易染氨綸纖維進(jìn)行同浴染色，研究了它們對(duì)兩者的染色性能，討論了染液濃度、染色溫度、保溫時(shí)間及染浴pH值等工藝條件對(duì)酸性易染氨綸和錦綸同色性的影響，得出了各染料對(duì)易染氨綸/錦綸同浴染色時(shí)同色性的最佳染色工藝，并測(cè)試了在此工藝下染色后兩種纖維的皂洗色牢度。結(jié)果表明：易染氨綸/錦綸染深色時(shí)不存在色差的問(wèn)題，染淺色(染料用量1%(owf))時(shí)在染色溫度70 ℃，保溫時(shí)間60 min，染液pH 4.5，浴比1∶30的工藝條件下同色性較好；并且在此工藝下用該三種染料染色后,兩種纖維的沾色牢度和褪色牢度都能達(dá)到生產(chǎn)工藝要求。

酸性易染氨綸纖維；錦綸纖維；同浴染色；同色性

自從氨綸出現(xiàn)后，彈性產(chǎn)品就不斷涌現(xiàn)[1]，含氨綸的彈力織物在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上十分流行，尤其是由氨綸和錦綸纖維交織的健美服飾，這些服飾柔軟舒適，有很多優(yōu)點(diǎn)[2]。然而，由于氨綸和錦綸纖維的染色性能存在較大差異，染色時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)烈的競(jìng)?cè)粳F(xiàn)象，因此，兩者的交織物經(jīng)染色后存在色差，使織物達(dá)不到理想的染色效果。如使用弱酸性染料染色，沸染足夠時(shí)間后，錦綸和氨綸表面上都已染上了顏色，但一經(jīng)熱水洗，氨綸上的顏色馬上會(huì)被洗掉，從而織物會(huì)出現(xiàn)明顯的“露白現(xiàn)象”，于是，氨綸得到良好的染色加工顯得尤為重要[3]。浙江華峰氨綸股份有限公司通過(guò)化學(xué)改性的手段成功研發(fā)出酸性染料易染改性氨綸，使得酸性染料染色性能得以提升[4]。本研究在酸性染料易染氨綸改性成功并獲得其最佳染色工藝和適用染料的基礎(chǔ)上，對(duì)酸性易染氨綸和錦綸纖維同浴染色性能進(jìn)行研究，并對(duì)影響兩種纖維同色性的一些工藝參數(shù)進(jìn)行了探討。

1　實(shí)　驗(yàn)

1.1材料與儀器

材料：酸性染料易染氨綸纖維(44.4dtex，浙江華峰氨綸股份有限公司),錦綸纖維(44.4dtex，浙江華峰氨綸股份有限公司)，弱酸性紅GN，中性深黃GL，中性藍(lán)BM，醋酸(AR)。

儀器：L-12/24C振蕩試色機(jī)(廈門(mén)瑞比精密機(jī)械有限公司)，UV2550型紫外分光光度計(jì)(Shimadzu Co., Ltd)，SF600X Datacolor測(cè)色配色儀(美國(guó)DATA COLOR公司)。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1易染氨綸、錦綸染色性能測(cè)試

在染料相對(duì)紗線的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%(owf)、溫度90℃、pH4.5、浴比1∶30的條件下對(duì)錦綸和易染氨綸分別染色60min，測(cè)試不同時(shí)刻染料在纖維上的上染率，并繪制上染速率曲線。

1.2.2易染氨綸/錦綸同色性工藝參數(shù)分析

工藝處方：

染料/%(owf)1、2、3、4、5

溫度/℃60、70、80、90、100

時(shí)間/min30、40、50、60、70

pH(用醋酸調(diào)節(jié))4、4.5、5、5.5、6

浴比1∶30

1.3測(cè)試方法

1.3.1上染百分率的測(cè)試[5]

在最大吸收波長(zhǎng)下使用紫外分光光度計(jì)分別測(cè)定染色前和不同時(shí)刻染色后的染液吸光度，采用式(1)計(jì)算上染百分率R。

(1)

式中：Ai為不同時(shí)間染色所得染色殘液吸光度，Ao為空白染浴的吸光度。

1.3.2K/S值的測(cè)試[6]

在SF600X Datacolor測(cè)色配色儀上選用D6光源和10°視場(chǎng)下測(cè)定試樣K/S值。

1.3.3同色性平衡值K表征[7]

(2)

式中：(K/S)N為錦綸的表觀色深值，(K/S)S為酸性易染氨綸的表觀色深值。

染色同色性指染料在兩種不同纖維上的顏色均衡性。當(dāng)K值等于1時(shí)，錦綸氨綸同色；當(dāng)K值大于1時(shí)，錦綸的顏色濃于氨綸；小于1時(shí)，易染氨綸的顏色濃于錦綸。

1.3.4皂洗牢度的測(cè)定

稱取染色后的紗線，質(zhì)量約為襯布質(zhì)量的一半，夾于一塊100×40mm的棉布和一塊100×40mm的錦綸布之間，沿著四邊縫合。然后將其置于5g/L皂液和2g/L碳酸鈉混合液中，在60℃下皂煮60min，再經(jīng)清洗和干燥。以原樣作為參照樣，灰色樣卡用于評(píng)定試樣變色和貼襯織物沾色。

2　結(jié)果與討論

2.1易染氨綸與錦綸的染色性能比較

采用弱酸性紅GN、中性深黃GL、中性藍(lán)BM三種染料對(duì)易染改性氨綸和錦綸分別染色，并繪制兩者的上染速率曲線，分析比較酸性染料對(duì)兩種纖維的染色性能。實(shí)驗(yàn)方法見(jiàn)1.2.1，上染速率曲線如圖1—圖3所示：

圖1　弱酸性紅GN對(duì)錦綸及易染氨綸的上染速率曲線

圖2　中性深黃GL對(duì)錦綸及易染氨綸的上染速率曲線

圖3　中性藍(lán)BM對(duì)錦綸及易染氨綸的上染速率曲線

從圖1—圖3可以看出，三種染料染色時(shí)都有一個(gè)共同的特點(diǎn)：染料在錦綸上的初始上染率非常高，容易造成染色不勻。當(dāng)達(dá)到染色平衡時(shí)，弱酸性紅GN和中性深黃GL染色下的錦綸比易染氨綸的上染率要高，而中性藍(lán)BM對(duì)錦綸、易染氨綸纖維分別染色時(shí)的上染速率曲線幾乎重合，因此，說(shuō)明此染料對(duì)錦綸和易染氨綸的染色性質(zhì)十分相似。

2.2影響錦綸/酸性易染氨綸染色同色性的工藝因素分析

采用單因素分析法，依次測(cè)定不同染液濃度、保溫溫度、保溫時(shí)間和pH值下錦綸和易染氨綸的K/S值，并繪制同色平衡值K與各工藝參數(shù)的關(guān)系曲線?？紤]到錦綸的染色不勻會(huì)嚴(yán)重影響到K/S值及色差的測(cè)定，因此，在以下的實(shí)驗(yàn)中將升溫速率控制在1℃/min，并加快染液的振蕩速率。

2.2.1染液濃度

控制染色溫度90℃,pH4.5，浴比1∶30，染色時(shí)間60min，通過(guò)改變?nèi)疽簼舛冗M(jìn)而探究染深色和淺色時(shí)，易染氨綸/錦綸的同色性。由圖4可以看出，這三種染料對(duì)易染氨綸/錦綸同浴染色時(shí)，隨著染液濃度的升高，同色平衡值逐漸減小，并逐漸趨向于1。當(dāng)染液濃度達(dá)到5%時(shí)，K值十分接近1，此時(shí)幾乎可以視為同色；而當(dāng)濃度較小時(shí)，同色性較差。因此，必須針對(duì)淡中色染色，進(jìn)行同色染色技術(shù)研究。于是，在以下的實(shí)驗(yàn)中均采用染液濃度為1%。

圖4　90℃染溫下染液濃度對(duì)同色平衡值的影響

2.2.2染色溫度

如圖5所示，對(duì)于不同染料,用于錦綸和易染氨綸染色時(shí)，同色性隨溫度變化而變化的趨勢(shì)并不相同。在染色溫度為70℃時(shí),對(duì)于三種染料來(lái)說(shuō)，同色性都比較好；而對(duì)于弱酸性紅染料染色時(shí),染色溫度在100℃時(shí)同色性比在70℃時(shí)的同色性更好，但是，溫度過(guò)高對(duì)易染氨綸纖維有所損傷，且考慮到三種染料在實(shí)際應(yīng)用時(shí)要用于拼色，需在同一溫度下染色。因此，在以下的實(shí)驗(yàn)中選用的溫度為70℃。

圖5　染色溫度對(duì)同色平衡值的影響

2.2.3保溫時(shí)間

由于在同浴染色時(shí)，錦綸的上染速率比較快，上染百分率比酸性易染氨綸要高，但兩者存在竟染現(xiàn)象，適當(dāng)延長(zhǎng)時(shí)間可能會(huì)對(duì)兩者的同色性有幫助。因此，實(shí)驗(yàn)研究了保溫時(shí)間對(duì)易染氨綸/錦綸同色性的影響，如圖6所示。

圖6　保溫時(shí)間對(duì)同色平衡值的影響

在保溫時(shí)間為60min時(shí)，錦綸和易染氨綸K值最接近于1，相對(duì)于低于60min的保溫時(shí)間來(lái)說(shuō)，此刻的上染率最高，透染性更好。而保溫時(shí)間再繼續(xù)延長(zhǎng)時(shí)易染氨綸已達(dá)到飽和上染，錦綸卻能繼續(xù)上染，因此，染色平衡值又漸漸大于1綜合考慮，確定后續(xù)實(shí)驗(yàn)的保溫時(shí)間為60min。

2.2.4pH值

染浴pH值對(duì)易染氨綸/錦綸同浴染色同色性的影響如圖7所示。

如圖7(a)所示，pH為4.5時(shí)三種染料對(duì)錦綸和易染氨綸染色的同色性最好。另外，由pH值和K/S值的關(guān)系曲線表明：錦綸的表面顏色深度隨著染浴pH值的升高而加深，而易染氨綸的表面顏色深度卻逐漸減小，這說(shuō)明低pH更有利于易染氨綸得色。這是因?yàn)楫?dāng)染浴pH值與錦綸纖維等電點(diǎn)非常接近時(shí)，染料除了與纖維發(fā)生離子鍵結(jié)合外，還能與纖維發(fā)生較強(qiáng)的范德華力和氫鍵結(jié)合，使得錦綸的K/S值很大，但此時(shí)易染氨綸的K/S值卻并不高，這使得兩者的表觀色深相差很大。最終，將這三種染料染色時(shí)的pH值確定為4.5。

圖7　染浴pH對(duì)錦綸與易染氨綸同浴染色時(shí)同色性的影響

2.3質(zhì)量評(píng)價(jià)

根據(jù)弱酸性紅GN、中性深黃GL、中性藍(lán)BM這3種染料對(duì)易染氨綸/錦綸纖維同浴染色的研究，得到最佳工藝：染淺色(染料用量1%(owf))時(shí)，染色溫度70℃，保溫時(shí)間60min，染浴pH4.5。

2.3.1同色性評(píng)價(jià)

將易染氨綸/錦綸在以上所述的最佳染色工藝條件下同浴染色，所得的染色品的同色性質(zhì)量評(píng)價(jià)如表1所示。

表1易染氨綸/錦綸纖維最佳工藝

下同浴染色的同色性評(píng)價(jià)

染料種類K/S值錦綸易染氨綸平衡值K色差ΔE酸性紅GN12.7610.731.191.82中性深黃GL22.4216.321.372.87中性藍(lán)BM23.7419.201.232.14

由表1可以看出染淺色時(shí)，錦綸和易染氨綸的同色平衡值都大于1，說(shuō)明錦綸的表觀顏色深度比易染氨綸要深，但與此同時(shí)，同色平衡值又都小于1.5，此外，色差值ΔE小于3，因此，色差較小。

2.3.2皂洗牢度測(cè)定

表2所示為染淺色(染料用量1%(owf))時(shí)，易染氨綸和錦綸在上述最佳工藝下的同浴染色后皂洗牢度情況。

表2染料濃度1%時(shí)易染氨綸/錦綸纖維同浴染色時(shí)的皂洗色牢度(等級(jí))

纖維種類弱酸性紅GN中性深黃GL中性藍(lán)BM錦綸褪色444錦綸沾色443～4易染氨綸褪色444錦綸沾色443～4

從表2可以看出，采用弱酸性紅GN、中性深黃GL、中性藍(lán)BM染料對(duì)易染氨綸/錦綸纖維同浴染色時(shí)，褪色牢度優(yōu)良，都能達(dá)到4級(jí)。且弱酸性紅GN和中性深黃GL染色時(shí)沾色牢度等級(jí)≥4，中性藍(lán)BM染料染色時(shí)，錦綸纖維和易染氨綸纖維對(duì)錦綸布沾色牢度達(dá)到3～4級(jí)。因此，在染淺色時(shí)，實(shí)驗(yàn)所確定的最佳工藝下同浴染色后的纖維基本達(dá)到易染氨綸/錦綸復(fù)合紡紗染色時(shí)色牢度的要求。

3　結(jié)　論

a)采用弱酸性紅GN、中性深黃GL、中性藍(lán)BM三種酸性染料分別對(duì)錦綸和改性氨綸進(jìn)行染色，對(duì)比二者的染色性能，發(fā)現(xiàn)酸性染料對(duì)錦綸的上染速率和上染百分率均高于酸性易染改性氨綸。

b)3種酸性染料對(duì)易染氨綸/錦綸染深色時(shí)，不存在同色性問(wèn)題，所用工藝條件為：染料3%～5%(owf)，pH4.5，浴比1∶30，溫度90℃，保溫60min。

c)易染氨綸/綿綸同浴染淺色的最佳工藝為：染料1%(owf)，pH4.5，浴比1∶30,溫度70℃，保溫時(shí)間60min，在該工藝條件下生產(chǎn)的易染氨綸/錦綸同色性的色牢度基本符合工業(yè)生產(chǎn)要求。

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(責(zé)任編輯：唐志榮)

Study on One-Bath Dyeing Process of Acid Dyes Easy-Dyed Spandex/nylon Mixture

LIANGXiaoqin,WUZhiyu,LINJunxiong

(College of Materials and Textile, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China)

In this paper, three kind of acid dyes including faintly acid red GN, neutral dark yellow GL and neutral blue BM were used to dye nylon and easy-dyed spandex fibers in one bath, their dyeing performances were studied, the influence of dyeing concentration, dyeing temperature, holding time, and pH on homochromatism of acid dye easy-dyed spandex fiber and nylon fibers were discussed. The optimal dyeing process of various dyes on homochromatism of acid dye easy-dyed spandex fiber and nylon fibers was gained, and washing color fastness of the two fibers was tested under such process. The experimental result shows that there is no chromatic aberration problem when easy-dyed spandex fibers/nylon fibers are dyed with dark color. When they are dyed with light color (dye dosage 1% owf), homochromatism is good under such conditions as dyeing temperature 70℃, holding time 60 min, pH 4.5, bath radio 1∶30. Under such conditions, staining fastness and color fading fastness of the two fibers can reach industrial production requirements after the three dyes are used.

acid dye easy-dyed spandex fiber; Nylon fiber; one-bath dyeing; homochromatism

2015-10-12

浙江省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(LY15E030010)

梁小琴(1992-)，女，重慶永川人，碩士研究生，研究方向?yàn)樾滦腿菊瘜W(xué)品及綠色合成技術(shù)。

林俊雄，E-mail:linjunxiong@zstu.edu.cn

TS193.8

A

1009-265X(2016)05-0034-05