李俊禮， 武宗文， 周培文， 曹長青

(中原工學(xué)院， 鄭州 450007)

常見助劑對酸性藍(lán)K-4R助溶及染色性能的影響

李俊禮， 武宗文， 周培文， 曹長青

(中原工學(xué)院， 鄭州 450007)

研究了丙二醇、異丙醇、尿素及N-甲基吡咯烷酮等助劑對酸性染料K-4R的助溶效果，探討了這些助劑對染料的固色率、K/S值、干濕摩擦牢度及皂洗牢度等染色性能的影響。結(jié)果表明：丙二醇與異丙醇助溶效果較差，尿素與N-甲基吡咯烷酮效果較好；在一定范圍內(nèi)，隨助劑的增多，其對染料的助溶效果顯著提升，但染料的固色率和K/S值明顯降低；助劑對織物濕摩擦牢度有一定影響，對干摩擦牢度和皂洗牢度沒有影響。

助劑；K/S值；固色率；色牢度

隨著低浴比染色和新型印花技術(shù)的發(fā)展，在對織物進(jìn)行染色時對染料濃度要求越來越高[1-2]。一般酸性染料在水中溶解度較低。例如，酸性藍(lán)K-4R屬一種金屬絡(luò)合染料，在水中溶解度很低,常溫下僅3 g/L，即使在高溫下溶解度也僅能達(dá)到15 g/L。因此，利用酸性染料進(jìn)行染色時往往需要添加助劑才能獲得相應(yīng)的深色[3-5]。常用的染料助劑有多元醇、吡咯烷酮、尿素及其衍生物、酮及酮醇醚等[6-7]。它們大多是通過破壞染料分子內(nèi)的氫鍵來提升染料溶解度，但助劑可能對染料的染色性能產(chǎn)生一定的影響，具體表現(xiàn)為得色量及色牢度的變化。

本文研究了幾種常用的染料助劑對酸性藍(lán)K-4R的助溶效果，并探討了在對尼龍織物進(jìn)行染色時，這些助劑對染料固色率、K/S值及色牢度等性能產(chǎn)生的影響，以期為此類研究提供參考和借鑒。

1 實 驗

1.1 實驗材料及儀器

(1)實驗材料： 尼龍針織布(100 g/m2)、 酸性藍(lán)(市售)、標(biāo)準(zhǔn)皂片(市售)、丙二醇(分析純)、異丙醇(分析純)、尿素(工業(yè)級)、N-甲基吡咯烷酮(分析純)、硫酸銨(分析純)。

(2)實驗儀器：UV2400紫外可見分光光度計、DATACOLOR SF600X分光光度計、XH-KG68染色機(jī)電腦、Y571L染色摩擦色牢度儀、SW-12(L)耐洗色牢度試驗機(jī)。

1.2 染色工藝

(1)工藝處方：酸性藍(lán)K-4R 0.1 g、尼龍針織布5 g、硫酸鈉5 g、水x～50 g(為了保證水和助劑的總量保持一致，所有配方助劑和水的總量都是50 g)、助劑(尿素、N-甲基吡咯烷酮、丙二醇、異丙醇分別為0 g、0.5 g、1.5 g、2.5 g、3.5 g、5 g)、冰乙酸調(diào)節(jié)pH。

(2)工藝流程： 配制染液→冰乙酸調(diào)節(jié)pH到6→室溫入染→1 ℃/min的升溫速率升至60 ℃后保溫15 min→1 ℃/min升溫至85 ℃保溫45 min→2 ℃/min冷卻速度冷卻至室溫→60 ℃熱水洗→冷水洗→皂煮(皂片5 g/L、95 ℃、10 min)→水洗→烘干[8]

1.3 測試方法

(1)染料溶解度。采用GB/T3671.2-1996《水溶性染料冷水溶解度的測定》中規(guī)定的相應(yīng)方法測定染料在25 ℃時的溶解度。

(2)助劑助溶效果評定。在溶解度基礎(chǔ)上提升一個等級的濃度后，參照國標(biāo)《染料在冷水中的溶解度》中規(guī)定的相應(yīng)方法測定不同濃度助劑染料的溶解度。根據(jù)抽濾時間及濾紙上有無殘渣來確定溶解度極限。

(3) K/S值測定。采用DATACOLORSF600X分光光度計測定染色織物的K/S值。D65光源，10°視場[9]。

(4)固色率計算。公式為：

式中：M0為染色時染料加入量(g)；M1為廢液中染料質(zhì)量(g)。

進(jìn)一步完善檢察機(jī)關(guān)與環(huán)境保護(hù)職能部門的協(xié)作機(jī)制。認(rèn)真落實省檢察院與省生態(tài)環(huán)境廳簽訂的《關(guān)于加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)檢察監(jiān)督與行政執(zhí)法協(xié)作配合的意見》，健全聯(lián)席會議制度，建立聯(lián)動執(zhí)法、提前介入、聯(lián)合調(diào)查等工作機(jī)制；建設(shè)全省統(tǒng)一的行政執(zhí)法與刑事司法銜接信息共享平臺，立足“江蘇省危險廢物動態(tài)管理信息系統(tǒng)”等平臺，建立危險廢物信息共享機(jī)制；建立人員互派跟班學(xué)習(xí)、聯(lián)合培訓(xùn)調(diào)研掛職鍛煉制度，互相學(xué)習(xí)，取長補(bǔ)短。

(5)耐摩擦色牢度。根據(jù)GB/T3920-1997《紡織品耐摩擦色牢度試驗》中規(guī)定的相應(yīng)方法測定染色后織物干濕摩擦牢度。

(6)耐皂洗牢度。根據(jù)GB/T3921-2008《紡織品耐皂洗色牢度試驗》中規(guī)定的相應(yīng)方法測定織物皂洗牢度。

2 結(jié)果與討論

2.1 助劑對染料溶解性的影響

根據(jù)國標(biāo)規(guī)定的相關(guān)方法測得染料酸性藍(lán)K-4R溶解度為3g/L。為分析助劑對染料溶解度的影響，分別測試了助劑加入后濾紙增重、抽濾時間、染料溶解度等參數(shù)。將染料濃度提升至4g/L后濾紙增重和抽濾時間分別見表1、表2，不同助劑濃度下染料的溶解度如圖1所示。

表1 助劑及其加入量對應(yīng)濾紙的增重

由表1可知，隨著助劑的增多，異丙醇、N-甲基吡咯烷酮所對應(yīng)的濾紙殘留物逐漸減少，丙二醇所對應(yīng)的濾紙殘留物先減少后增加，尿素所對應(yīng)的濾紙呈增重趨勢。由表2可知：隨著助劑的增加，抽濾時間減少。尿素及N-甲基吡咯烷酮在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%時有較短的抽濾時間，說明此時助劑對染料有很好的助溶效果。異丙醇在濃度1%～3%時抽濾時間出現(xiàn)銳減，說明在異丙醇濃度為3%時，染料能很好地溶解。丙二醇濃度在3%～5%時抽濾時間發(fā)生突變，隨著濃度增加，抽濾時間并無明顯變化。

表2 助劑及其加入量的染液對應(yīng)的抽濾時間

圖1 不同助劑濃度下染料的溶解度

綜合表1、表2可知，無論是濾紙增重還是抽濾時間，N-甲基吡咯烷酮和異丙醇都表現(xiàn)出隨其濃度的提高，染料溶解性能明顯提升的現(xiàn)象。隨著尿素、丙二醇濃度的提高，濾紙質(zhì)量逐漸增加，抽濾時間變短。這是由于隨著助劑濃度的提升，濾紙對尿素和丙二醇吸附量增多，并且室溫下吸附于濾紙上的尿素與丙二醇不會自然揮發(fā)。此時，濾紙增重包括殘留在濾紙上的染料和吸附于濾紙上不易揮發(fā)的助劑。

由圖1可以看出，隨著助劑的增多，染料溶解度呈增大趨勢；隨著異丙醇和丙二醇的增多，染料溶解度提升較小，而尿素和N-甲基吡咯烷酮對染料溶解度提升明顯。尿素和N-甲基吡咯烷酮在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%時染料溶解度可達(dá)20 g/L，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%時染料溶解度可達(dá)30 g/L。并且，由圖1可知，N-甲基吡咯烷酮助溶效果優(yōu)于另外3種助劑。

2.2 助劑對染液染色性能的影響

2.2.1 助劑濃度對染色織物K/S值的影響

為表征不同助劑對織物染色的影響，分別測試了染色織物K/S值和固色率，具體見圖2、表3。

圖2 助劑加入量對K/S的影響

加入量/%異丙醇丙二醇尿素N-甲基吡咯烷酮060．260．260．260．2259．85655．860458．654．652．957．1657．453．452．654．2855．852．552．354．11055．150．452．152．6

由圖2可知，隨著助劑的增加，織物的K/S呈下降趨勢。這是由于助劑使染料在水中的溶解度增加，使染料在織物中的分配系數(shù)減小，從而使染料上染率下降。由表3可知，隨著助劑的增加，織物的固色率呈下降趨勢，其原因與K/S值下降原因相同。

2.3 助劑對織物色牢度的影響

助劑的加入有可能改變?nèi)旧椢锏纳味取Ｒ虼?，測試了不同助劑加入后對色牢度的影響，具體見表4、表5及表6。

表4 助劑及其加入量對干摩擦牢度的影響

表5 助劑及其加入量對濕摩擦牢度的影響

表6 助劑及其加入量對皂洗牢度的影響

由表4可知，助劑對織物的干摩擦牢度無明顯影響。 由表5可知，在助劑加入量為2%～6%時染色織物的濕摩擦牢度增加，但當(dāng)加入量增至8%和10%時，染色織物的濕摩擦牢度降低，這可能因為，K/S值較大會使織物吸附更多未固色染料，當(dāng)助劑增多時，染色織物會吸附較多助劑，在進(jìn)行濕摩擦牢度測試時，殘留的助劑影響染料與織物的結(jié)合，從而導(dǎo)致濕摩擦牢度降低。由表6可知，助劑對皂洗牢度影響較小。

對比表4、表5和表6可以看出，染色織物的干濕摩擦牢度優(yōu)于皂洗牢度，這可能是由于在皂洗過程中，在高溫及陰離子表面活性劑作用下，染料能更加充分地被溶解和洗去，表現(xiàn)出皂洗牢度低于干濕摩擦牢度的現(xiàn)象。

3 結(jié) 語

(1)在抽濾過程中向染液中加入尿素、N-甲基吡咯烷酮可提高染料溶解度，丙二醇和異丙醇對染料的助溶效果較差，但隨著濃度提高略有改善。在加入高濃度染液情況下，N-甲基吡咯烷酮、尿素對染料溶解度改善明顯，且N-甲基吡咯烷酮助溶效果最好。

(2)隨著異丙醇、丙二醇、尿素、N-甲基吡咯烷酮等助劑加入量的增加，染料固色率及K/S值減小，染色織物濕摩擦牢度略有提升，干摩擦牢度及皂洗牢度無顯著變化。

[1] 胡元元.高濃度液體活性染料的配制及穩(wěn)定性研究[DB/OL].(2008-12-08)[2016-12-10]. http://d.g.wanfangdata.com.cn/Thesis_Y1335846.aspx.

[2] 武宗文，周培文，李俊禮，等.20D尼龍冷轉(zhuǎn)印墨水中酸性染料用量的優(yōu)化[J].印染,2015(10):35-38.

[3] 辛秀蘭.水性油墨[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版,2012:201-205.

[4] 任再新,楊軍浩.液狀酸性染料的制備方法和檢測[J].染料與染色,2006，43(5):3-6.

[5] 朱元昭，趙亞楠，楊勇，等.羊毛/錦綸纖維酸性染料染色的同色性研究[J].中原工學(xué)院學(xué)報，2016，27(4)：43-47.

[6] Toshiki T, Fu J.Ink Set for Ink-jet Recording and Ink-jet Recording Method：美國，7198362[P].2007年.

[7] 蔡再生,陳光杰.一種液體活性染料穩(wěn)定劑的制備方法：中國，CN10025303.5[P].2005年3月16日.

[8] 趙濤.染整工藝與原理[M].上海：中國紡織出版社, 2011:144-148.

[9] 陳宏武,張偉,張艷.單氟三嗪陽離子活性染料的染色性能[J].印染,2014(22):24-26.

(責(zé)任編輯：姜海芹)

Effects of Common Additives on the Solubility and Dyeing Properties of Acid Blue K-4R

LI Jun-li,WU Zong-wen, ZHOU Pei-wen, CAO Chang-qing

(Zhongyuan University of Technology, Zhengzhou 450007, China)

The effects of propylene glycol,isopropyl alcohol,urea and N methyl pyrrolidone on dissolving of acid dyes K-4R were studied. After dyeing the fabrics’ fixation rate,K/S,dry and wet rubbing,soaping fastness were further discussed. The results show that with increasing the amount of cosolvent, the solubility of dye is improved,but the fixation rate and K/S and wet rubbing fastness presents a downward trend,it is has no influence on dry rubbing and soaping fastness.

co-solvent; K/S value; fixation rate; fastness

2016-12-15

李俊禮(1990-)，男，河南商丘人，碩士生，主要研究方向為紡織化學(xué)與染整。

1671-6906(2017)01-0023-04

TS193.2

A

10.3969/j.issn.1671-6906.2017.01.005