左凱杰，王興隆，何瑾馨

（1.東華大學(xué)化學(xué)化工與生物工程學(xué)院，上海 201620；2.常州旭榮針織印染有限公司，江蘇常州 213017；3.紡織面料技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 201620）

棉纖維是一種天然纖維素纖維，由其織成的針織物一般采用活性染料染色，染色過程中需要耗用大量的無機(jī)鹽（元明粉或氯化鈉）促染，純堿固色，導(dǎo)致印染廢水電解質(zhì)濃度偏高，處理難度增加。因此，近些年來研發(fā)陽離子改性技術(shù)，用于棉織物的無鹽無堿或少堿染色。用于棉纖維陽離子改性的助劑很多，公開報(bào)道的有環(huán)氧氯丙烷-硫脲、甜菜堿、單/雙季銨鹽、CHPTAC 等［1-4］。該類研究主要集中在純棉纖維或織物染色性能，對(duì)于棉和其他纖維混紡或交織織物的染色工藝研究較少。

錦/棉/氨織物的傳統(tǒng)染色工藝大多采用先前處理，然后染棉，再套染錦綸，工藝流程長，用水量大，染料利用率不高，污染較嚴(yán)重。針對(duì)此問題，本實(shí)驗(yàn)以新型陽離子改性劑DVR-100 對(duì)錦/棉/氨針織物進(jìn)行改性，棉纖維經(jīng)過改性后帶正電荷，可以采用酸性染料染色，使酸性染料同浴同步上染錦綸/棉/氨織物成為可能。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料及儀器

材料：錦/棉/氨細(xì)針羅馬布（比例43.6/46.4/10.0），紗線規(guī)格及比例為棉/錦（80/20）混紡紗70s58%、錦綸40D 32%、氨綸20D 10%，220 g/m2；酸性黑Black BH、酸性藏青Dark Blue SR、酸性翠藍(lán)Blue 3G、酸性艷藍(lán)Blue M-2R、酸性紅Red SGS、酸性嫩黃Yellow 4GL（江蘇德旺化工工業(yè)有限公司），陽離子改性劑DVR-100、非硅滲透劑FS（深圳市迪威科技有限公司），勻染劑FTSK（拓納化學(xué)），酸性固色劑HT-GL（蘇州合秦化工有限公司），冰醋酸、燒堿（工業(yè)級(jí)）。

儀器：Datacolor SF-600 型計(jì)算機(jī)測(cè)色儀，紅外線高溫染色機(jī)（中國臺(tái)灣流亞科技有限公司），常溫振蕩水浴鍋（江蘇省金壇市恒豐儀器廠），高溫高壓溢流染色機(jī)（50 kg，臺(tái)灣東庚），JA203H 電子天平（常州幸運(yùn)電子設(shè)備有限公司），耐洗色牢度試驗(yàn)機(jī)SW-24AⅡ（溫州大榮紡織儀器有限公司），色牢度摩擦試驗(yàn)儀M238BB（上海鼎徽儀器儀表設(shè)備有限公司）。

1.2 染整工藝

1.2.1 陽離子改性及漂白工藝

陽離子改性可以分為平幅冷堆和繩狀浸漬兩種方式，本實(shí)驗(yàn)采用平幅冷堆改性方式。改性工藝：陽離子改性劑DVR-100 100 g/L，燒堿100 g/L，非硅滲透劑FS 10 g/L，浸軋（軋余率80%左右），常溫密封袋密封12～15 h。

改性結(jié)束后無需水洗，可充分利用殘留的堿劑進(jìn)行精練漂白。漂白工藝：27.5%雙氧水3.5 g/L，雙氧水穩(wěn)定劑0.5 g/L，精練乳化劑1.0 g/L，溫度98 ℃，時(shí)間30 min，浴比1∶20。精練后進(jìn)行酸洗、除氧。黑色無需經(jīng)過漂白，陽離子改性后水洗、酸洗，中和即可。

1.2.2 染色工藝

黑色和藏青色染料用量為4%，其余各色染料用量為3%，染色過程中需加入親染料型勻染劑1 g/L，染色結(jié)束后采用酸性固色劑（4 g/L）進(jìn)行固色。工藝流程如下：

1.3 測(cè)試

1.3.1K/S值

在D65光源、10°視場(chǎng)下，采用計(jì)算機(jī)測(cè)色儀測(cè)試，每塊布測(cè)8次。

1.3.2 勻染性

由K/S 平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差進(jìn)行評(píng)價(jià)，標(biāo)準(zhǔn)偏差公式如下［5］：

其中，n=8，i=1～8。

1.3.3 耐摩擦色牢度

按照GB/T 3920—2008《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐摩擦色牢度》測(cè)試。

13.4 耐皂洗色牢度

按照GB/T 3921—2008《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐皂洗色牢度》測(cè)試。

1.3.5 抑菌性能

按照FZ/T 73023—2006《抗菌針織品》測(cè)試。

2 結(jié)果與分析

2.1 勻染性

分別試染了黑色、藏青色等6 組顏色，采用計(jì)算機(jī)測(cè)色儀測(cè)試K/S 值，并根據(jù)公式計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差（標(biāo)準(zhǔn)偏差越小，表示勻染性越好；標(biāo)準(zhǔn)偏差越大，表示勻染性越差），結(jié)果如表1所示。

由表1 可以看出，除翠藍(lán)色以外，其余各色的K/S值波動(dòng)范圍基本在±0.5 以內(nèi)。從標(biāo)準(zhǔn)偏差看，各顏色為0.007 8～0.029 4，均較小，說明經(jīng)過陽離子改性后，織物的勻染性很好，無色花、色斑現(xiàn)象。

影響錦/棉/氨針織物短流程染色均勻性的因素包括：（1）坯布陽離子改性的均勻性；（2）染色工藝的設(shè)定，包括升溫速率、加料時(shí)間、保溫時(shí)間等。該工藝在陽離子改性階段采用平幅冷軋堆方式，同時(shí)在浸軋液中加入非硅滲透劑，既可以保證浸軋液的快速均勻滲透，又避免了滲透劑不耐濃堿造成的漂油問題；此外，陽離子改性劑在強(qiáng)堿低溫條件下的水解率相對(duì)較低，增加了與棉纖維反應(yīng)的概率，改性的均勻性較好。

表1 K/S值及標(biāo)準(zhǔn)偏差

在染色工藝設(shè)定過程中，由于棉纖維經(jīng)過陽離子改性后表面帶有正電荷，對(duì)酸性染料陰離子的吸附力大大增強(qiáng)。因此，首先要嚴(yán)格控制織物升溫速率在1 ℃/min 以內(nèi)，降低染料分子的動(dòng)能，避免染料與纖維快速反應(yīng)造成的不勻染問題；其次，染色過程中使用親染料型勻染劑，進(jìn)一步降低染料與纖維的反應(yīng)速率，使其在可控條件下均勻穩(wěn)定地上染。

2.2 色牢度

由表2 可以看出，除大紅色以外，各顏色的耐濕摩擦色牢度均有大幅度的提升，其中藏青色、翠藍(lán)色甚至達(dá)到了4 級(jí)，黑色也達(dá)到了3～4 級(jí)；耐皂洗色牢度方面，除大紅色棉沾色為3 級(jí)、尼龍沾色為3～4 級(jí)、翠藍(lán)色棉沾色為3～4 級(jí)以外，其余均在4 級(jí)以上，較傳統(tǒng)工藝有所提升。原因可能是棉纖維經(jīng)過陽離子改性后，陽離子大分子在纖維表面形成網(wǎng)狀交聯(lián)，避免了摩擦?xí)r纖維的掉落；同時(shí)傳統(tǒng)工藝中棉纖維與活性染料雖可形成共價(jià)鍵，但上染率低、浮色多，而棉纖維與酸性染料之間形成離子鍵，上染率高，因此各項(xiàng)色牢度均有所提升。此外，織物表面陽離子的存在，也有利于酸性染料固色劑的成膜，阻礙皂洗過程中錦綸上酸性染料的掉落，從而使錦綸纖維的耐皂洗色牢度得到不同程度的提升。

表2 耐摩擦色牢度及耐皂洗色牢度

2.3 抑菌性能

由表3 可以看出，經(jīng)過陽離子改性后的錦/棉針織物對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、白色念珠菌的抑菌率分別達(dá)到95.4%、99.3%、94.8%，抑菌效果非常明顯。原因是該陽離子改性劑為含季銨鹽的有機(jī)高分子，可以通過靜電場(chǎng)的作用將帶有負(fù)電的細(xì)菌刺穿，使細(xì)胞壁破裂，細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)滲出，從而導(dǎo)致細(xì)菌死亡［6］。

表3 織物的抑菌性能

2.4 能耗分析

從6 組顏色中選擇翠藍(lán)色，按照短流程工藝試染兩匹布。成品檢驗(yàn)布面品質(zhì)良好，無色花、色漬異?，F(xiàn)象，錦綸與棉纖維得色率基本相當(dāng)，無明顯異色現(xiàn)象，與傳統(tǒng)工藝染色的布面品質(zhì)接近；但生產(chǎn)時(shí)間及能耗有明顯降低，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表4所示。

表4 能耗分析表

由表4 可以看出，采用短流程工藝染色后，用水量由原來的11 缸降至6 缸，節(jié)水45.4%；染一缸布所用的時(shí)間由原來的10.5 h 縮短至6.5 h，效率可提升38.1%；此外，經(jīng)過陽離子改性后，棉染色無需再用鹽、堿，節(jié)約了資源的同時(shí)，染色廢水中的電解質(zhì)濃度也大大降低，有利于對(duì)于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。

3 結(jié)論

針對(duì)錦/棉/氨混紡或交織織物的染色，采用陽離子改性技術(shù)對(duì)棉纖維進(jìn)行改性，然后用酸性染料同時(shí)上染錦綸、棉。該工藝具有以下特點(diǎn)：（1）勻染性好，無色花、色漬異常現(xiàn)象，錦綸纖維與棉纖維無明顯異色；（2）部分色系的耐濕摩擦色牢度和耐皂洗色牢度較傳統(tǒng)工藝有明顯改善，至少也與傳統(tǒng)工藝相當(dāng)；（3）具有耐水洗的抑菌功能；（4）工藝時(shí)間短，用水量較傳統(tǒng)工藝大大減少；（5）鹽、堿等電解質(zhì)用量大幅減少，可降低污水處理難度，生態(tài)環(huán)保。