張滇溪
(常州紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院紡織學(xué)院,江蘇常州 213164)
纖維素纖維表面在水中呈現(xiàn)負(fù)電性,但棉織物染色大部分都使用陰離子染料,纖維上的負(fù)電荷與陰離子染料會(huì)有排斥反應(yīng),所以上染率一般都很低?;钚匀玖鲜敲蘅椢锶旧凶畛S玫娜玖?,染色廢水的色度大,當(dāng)染深色時(shí)污染更加嚴(yán)重。為了提高染料的上染率,通常在染浴中加入高濃度的電解質(zhì),如NaCl 和NaSO4等,電解質(zhì)解離出正電荷吸附在纖維表面,這樣就可以增加纖維和染料之間的親和力,從而提高染料的上染率[1]。而過多的無機(jī)鹽會(huì)導(dǎo)致活性染料的溶解性降低,且染色結(jié)束后,這些無機(jī)鹽直接排入廢水,會(huì)帶來嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。改變這種染色方式可以改善水污染,因此,從20 世紀(jì)30 年代開始,為了提高纖維素纖維與陰離子染料的直接性,科研學(xué)者提出了很多工藝方法。對(duì)纖維素纖維進(jìn)行陽離子改性以提高染色能力吸引了許多科研學(xué)者的注意[2]。
酸性染料常用來染蛋白質(zhì)纖維,一般不用于纖維素纖維染色,因?yàn)樯先韭屎艿汀K嵝匀玖辖Y(jié)構(gòu)上含有季銨陽離子,在酸性條件下季銨陽離子與染料結(jié)合以達(dá)到上色的目的。因此,對(duì)纖維素纖維進(jìn)行化學(xué)改性,即用含有不同活性基團(tuán)的反應(yīng)性陽離子改性劑(如活性鹵、環(huán)氧基、氨基或乙氧基)處理棉織物,與纖維素纖維形成共價(jià)鍵結(jié)合,在纖維素纖維上引入可以和酸性染料結(jié)合的陽離子基團(tuán),纖維素纖維對(duì)酸性染料的吸附力得以提升。棉織物的陽離子改性可以擴(kuò)大纖維素纖維可用染料的范圍,如用熒光酸性染料染棉,增加了熒光纖維的品種,可滿足市場(chǎng)的需要,而且可以避免纖維素纖維用活性染料或直接染料染色時(shí)加入中性電解質(zhì)帶來的環(huán)境污染問題[3]。
張滇溪等[4]研究了弱酸性染料上染改性棉織物,但染色牢度較差。原因可能是:(1)改性劑性能較差,不能和染料實(shí)現(xiàn)有效結(jié)合;(2)改性工藝采用浸漬法,改性劑和棉織物結(jié)合較差。本研究對(duì)工藝進(jìn)行改進(jìn):(1)自制陽離子改性劑;(2)使用浸軋法對(duì)棉織物進(jìn)行改性,以期提高染料的上染性能。
材料:經(jīng)煮煉、漂白的全棉織物(30 tex,180 g/m2);二甲胺(分析純,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司),環(huán)氧氯丙烷、二乙烯三胺(分析純,上海凌峰化學(xué)試劑有限公司),弱酸性黃。
儀器:JJ-1 增力電動(dòng)攪拌器、SHA-C 水浴恒溫振蕩器(金壇恒豐儀器廠),HH-S11-1 電熱恒溫水浴鍋(上海華聯(lián)環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備公司恒昌儀器廠),JA2003Max200電子天平(上海精科天平),YB571Ⅱ摩擦牢度儀(溫州大榮紡織標(biāo)準(zhǔn)儀器廠),Color-Eye3100測(cè)色配色儀(Gretag Macbeth 公司),GYROWASH415水洗色牢度機(jī)(英國(guó)James H &Heal Co. Ltd.),DHG-9076A 電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司)。
陽離子改性劑的合成參考文獻(xiàn)[5]。
浸軋冷堆法改性工藝:改性劑120 g/L,氫氧化鈉44 g/L,浴比1∶4,兩浸兩軋,堆置16 h,充分水洗,烘干。
染料用量2%,醋酸調(diào)節(jié)pH=5~6,浴比1∶20,40 ℃入染,升溫至80 ℃,染色30 min。
1.4.1 上染率
采用722-n 型可見分光光度計(jì),在所選用染料的最大吸收波長(zhǎng)處測(cè)定染色前后染液的吸光度,按下式計(jì)算上染率:
式中,m、n分別為染色前后染液稀釋的倍數(shù);A、A0分別為染色前后染液稀釋m、n倍后的吸光度。
1.4.2 耐皂洗色牢度
按GB/T 3921—2008《紡織品色牢度試驗(yàn)?zāi)驮硐瓷味取分械腂(2)實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)定。根據(jù)GB/T 250—2008《紡織品色牢度試驗(yàn)評(píng)定變色用灰色樣卡》和GB/T 251—2008《紡織品色牢度試驗(yàn)評(píng)定沾色用灰色樣卡》進(jìn)行評(píng)級(jí)。
1.4.3 勻染性
在織物上任取10 個(gè)點(diǎn),用測(cè)色配色儀測(cè)出表觀色深K/S 值,然后計(jì)算出平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差(Sr)。標(biāo)準(zhǔn)偏差越小,則勻染性越好。
2.1.1 陽離子改性劑用量
由表1 可知,陽離子改性劑用量低于120 g/L 時(shí),隨著陽離子改性劑用量的增大,K/S值逐漸增大;陽離子改性劑用量高于120 g/L時(shí),K/S值減小,所以陽離子改性劑用量選擇120 g/L。
表1 陽離子改性劑用量對(duì)改性棉織物K/S值的影響
2.1.2 改性溫度
由表2可知,隨著改性溫度的升高,K/S值逐漸減小??赡苁菧囟冗^高引起了改性劑水解,故改性溫度定為室溫25 ℃。
2.1.3 改性時(shí)間
改性劑與棉織物反應(yīng)完全需要一定的時(shí)間。由表3 可知,16 h 之前,隨著改性時(shí)間的延長(zhǎng),K/S 值增大;16 h之后,隨著改性時(shí)間的延長(zhǎng),K/S值變小,說明反應(yīng)已經(jīng)基本完全。確定改性時(shí)間為16 h。
染色前后染液各稀釋16倍后的吸光度如表4所示。
表4 染色前后染液各稀釋16倍后的吸光度
以波長(zhǎng)為橫坐標(biāo),吸光度為縱坐標(biāo),根據(jù)表4繪制染色前后染液的吸光度曲線如圖1所示。
圖1 吸光度與波長(zhǎng)的關(guān)系圖
由表4、圖1可以看出,染色前后染液的吸光度在波長(zhǎng)為570 nm處達(dá)到峰值,染色前為0.701、染色后為0.140,上染率為80%。由此可以看出,棉織物在通過陽離子改性后,酸性染料可以很好的上染,且上染率較高。
由表5可以看出,改性棉織物的耐干摩擦色牢度與未改性棉織物的級(jí)數(shù)保持一致,但耐濕摩擦色牢度、耐皂洗色牢度較未改性棉織物下降了0.5 級(jí)。染色棉織物的標(biāo)準(zhǔn)偏差均較小,且目測(cè)染色均勻,沒有色花現(xiàn)象,說明改性棉織物的勻染性仍然較好。
表5 棉織物改性前后的染色牢度與勻染性
為改善棉織物的染色牢度,選用無醛固色劑進(jìn)行固色實(shí)驗(yàn)。改性棉織物在含2%固色劑TF-506F的固色液中70 ℃處理30 min(浴比1∶50),水洗兩次,皂洗,烘干,色牢度結(jié)果見表6。
表6 固色前后改性棉織物的染色牢度
由表6可知,改性棉織物經(jīng)固色后,耐摩擦色牢度提高了0.5~1.0級(jí),沾色牢度提高1.0級(jí),達(dá)到服用要求。
(1)改性棉織物用酸性染料染色,染料的上染率大大提高,可以節(jié)約染料;勻染性較好,耐干摩擦色牢度保持不變,但耐濕摩擦色牢度和耐皂洗色牢度下降了0.5級(jí)。
(2)棉織物改性優(yōu)化工藝:改性劑120 g/L,室溫堆置16 h。改性棉織物的酸性染料染色工藝:40 ℃入染,升溫至80 ℃,無鹽中性條件下染色30 min。
(3)經(jīng)固色處理后,改性棉織物的染色牢度達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。