陳何卿，陳 旭，管永銀，周 龍，沈 虹，任 煜，姚理榮，王春梅

（1.南通大學(xué)紡織服裝學(xué)院，江蘇南通 226019；2.新鳳鳴集團(tuán)湖州中石科技有限公司，浙江湖州 313000）

滌綸常規(guī)分散染料染色是將水作為染色介質(zhì)，染色時(shí)需要加入分散劑等助劑，染色后還要對(duì)染色織物進(jìn)行還原清洗，去除織物表面的浮色和低聚物，會(huì)產(chǎn)生大量的廢水。因此，分散染料的無(wú)水染色技術(shù)受到了越來(lái)越多的關(guān)注，出現(xiàn)了多種新的加工技術(shù)［1-4］。溶劑染色具有生產(chǎn)效率高、能源消耗低等優(yōu)點(diǎn)，不存在污水處理問(wèn)題，而且溶劑染色技術(shù)不需要使用超臨界流體染色所需的昂貴高壓設(shè)備，現(xiàn)有染色設(shè)備稍加改造就可滿足溶劑染色的需要。溶劑染色還有一個(gè)重要的優(yōu)點(diǎn)就是可以解決滌綸織物染色時(shí)的低聚物問(wèn)題，但溶劑染色也存在費(fèi)用高、溶劑回收麻煩以及溶劑毒性等問(wèn)題［5-6］。

低共熔溶劑（deep eutectic solvents，DES）作為一種綠色和安全的溶劑［7-8］，不具有揮發(fā)性，比較容易回收和回用，是一種潛在的、可用于分散染料溶劑染色的新型染色介質(zhì)［9］。本研究以氯化膽堿與乙二醇組成的DES 為染色介質(zhì)，探討了滌綸分散染料染色工藝及染色效果。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料與儀器

織物：滌綸經(jīng)編針織物。試劑：雅特隆紅玉SWD、雅特隆黃棕SWD、雅特隆深藍(lán)SWD（上海雅運(yùn)紡織化工有限公司），分散劑NNO（江蘇海安石油化工有限公司），氯化膽堿（上海笛柏生物科技有限公司），乙二醇、磷酸二氫銨、連二亞硫酸鈉（西隴化工股份有限公司），醋酸、氫氧化鈉（國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。儀器：EL303 型電子天平［梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司］，PHS-3C 型精密pH 計(jì)（上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司），IR-12SM 型紅外線試色機(jī)（廈門(mén)瑞比精密機(jī)械有限公司），101AB-1 型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥機(jī)（海門(mén)市恒昌儀器廠），TU-1901型雙光束紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)（北京普析通用儀器有限責(zé)任公司），Datacolor SF650 型測(cè)色配色儀［德塔顏色商貿(mào)（上海）有限公司］，YSS-02 型熨燙升華色牢度試驗(yàn)儀（浙江德清縣儀器廠），TG 209 F3型熱重分析儀（德國(guó)NETZSCH 公司）。

1.2 DES 的制備

稱取一定量氯化膽堿，并按照物質(zhì)的量比稱取相應(yīng)的乙二醇，一起加入燒杯中，在密封、80 ℃條件下用磁力攪拌器加熱攪拌，直至形成澄清透明的DES，冷卻。

1.3 分散染料染色

以水為介質(zhì)的常規(guī)染色工藝配方：分散染料2%（omf），分散劑NNO 1 g/L，磷酸二氫銨2 g/L，醋酸調(diào)節(jié)pH 為4～5，浴比50∶1。

以DES 為介質(zhì)的溶劑染色工藝配方：分散染料2%（omf），浴比50∶1。

染色工藝曲線如下所示：

續(xù)缸染色：根據(jù)染色浴比和剩余染液的量，計(jì)算出續(xù)染滌綸織物的質(zhì)量，再重復(fù)染色2次。

還原清洗：以水為介質(zhì)的染色織物，浴比30∶1，保險(xiǎn)粉2 g/L，氫氧化鈉2 g/L，80 ℃還原清洗10 min，水洗、烘干。溶劑染色織物不進(jìn)行還原清洗。

1.4 測(cè)試

1.4.1 染料吸收光譜曲線

采用雙光束紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)，在波長(zhǎng)350～800 nm 內(nèi)測(cè)試溶劑染色前后染料的吸收光譜曲線。

1.4.2 染色滌綸K/S值

采用測(cè)色配色儀測(cè)定，測(cè)試光源為D65，10°視角，測(cè)試4次，取平均值。

1.4.3 耐干熱色牢度

按照GB/T 5718—1997《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐干熱（熱壓除外）色牢度》，在150 ℃熱處理30 s，用測(cè)色配色儀測(cè)定變色與沾色牢度。

1.4.4 染色織物的熱穩(wěn)定性

采用熱重分析儀在氮?dú)夥諊聹y(cè)試染色滌綸的熱穩(wěn)定性，測(cè)試溫度范圍為40～800 ℃，升溫速度為20 ℃/min。

2 結(jié)果與討論

2.1 溶劑染色效果的影響因素

2.1.1 氯化膽堿與乙二醇物質(zhì)的量比［n（氯化膽堿）∶n（乙二醇）］

按n（氯化膽堿）∶n（乙二醇）=1∶1、1∶2、1∶3 分別制成DES，在130 ℃染色30 min，不添加染料續(xù)缸染色3次，測(cè)得染色織物的K/S值如表1所示。

表1 n（氯化膽堿）∶n（乙二醇）對(duì)染色織物K/S值的影響

由表1 可以看出，以氯化膽堿與乙二醇組成的DES 為染色介質(zhì)，在不添加染料的情況下續(xù)缸染色3次，仍然可以獲得一定的顏色，說(shuō)明分散染料在DES中的溶解度較大，染料在滌綸織物上的上染率較低；隨著DES 中乙二醇比例的增加，第1 次染色織物的K/S值逐漸下降。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，氯化膽堿與乙二醇按物質(zhì)的量1∶1 混合，在80 ℃下攪拌30 min，形成澄清透明溶液，但冷卻后會(huì)有晶體析出，不能在室溫下形成穩(wěn)定的DES。所以選取氯化膽堿與乙二醇物質(zhì)的量比為1∶2。

2.1.2 染色溫度

以氯化膽堿與乙二醇物質(zhì)的量比1∶2 所制得的DES 為介質(zhì)，在不同染色溫度下染色30 min，按照1.3的方法進(jìn)行續(xù)缸染色，滌綸織物的K/S值如表2所示。由表2 可以看出，隨著染色溫度的升高，染色滌綸織物的得色量逐漸增加，但120、130 ℃時(shí)染色織物的K/S值差異不大。

表2 染色溫度對(duì)染色織物K/S值的影響

2.1.3 染色時(shí)間

以氯化膽堿與乙二醇物質(zhì)的量比1∶2 所制得的DES 為介質(zhì)，按照1.3 的方法進(jìn)行續(xù)缸染色，在120 ℃下染色不同時(shí)間，滌綸織物的K/S值如表3所示。

表3 染色時(shí)間對(duì)染色織物K/S值的影響

由表3 可以看出，隨著染色時(shí)間的延長(zhǎng)，K/S值隨之增大，但染色時(shí)間超過(guò)40 min，染色基本達(dá)到平衡，K/S值基本不變。

2.1.4 pH

為了考察pH 對(duì)染色效果的影響，以氯化膽堿與乙二醇物質(zhì)的量比1∶2 所制得的DES 為介質(zhì)，用醋酸將染浴pH 調(diào)至4～5 和不調(diào)pH（近中性）分別進(jìn)行溶劑染色，按照1.3 的方法在120 ℃染色40 min，測(cè)得染色滌綸的K/S值如表4 所示。由表4 可以看出，染液在pH 為4～5 時(shí)，染色滌綸的K/S值要高于染液在中性時(shí)染色滌綸的K/S值。

表4 pH 對(duì)染色織物K/S值的影響

2.1.5 浴比

其他條件不變，降低浴比對(duì)滌綸進(jìn)行染色，測(cè)得染色織物的K/S值如表5 所示。由表5 可以看出，隨著染色浴比的降低，染色織物的K/S值增大。

2.2 溶劑染色前后染料的吸收光譜

3 種分散染料染色前后的吸收光譜如圖1 所示。由圖1 可以看出，染色前后雅特隆紅玉SWD 染液的最大吸收波長(zhǎng)都在532 nm，雅特隆黃棕SWD 染液的最大吸收波長(zhǎng)分別在430、433 nm，而雅特隆深藍(lán)SWD 染液的最大吸收波長(zhǎng)由染色前的580 nm 變化至571 nm。3 種染料在溶劑染色前后對(duì)光的吸收特性未發(fā)生明顯改變，說(shuō)明氯化膽堿與乙二醇組成的DES 對(duì)3種染料的結(jié)構(gòu)沒(méi)有影響。

圖1 溶劑染色前后染料的吸收光譜

2.3 染色滌綸的耐干熱色牢度

DES 和水相染色滌綸織物的耐干熱色牢度如表6所示。

表6 DES 和水相染色滌綸織物的耐干熱色牢度

按照1.3 的方法，分別以氯化膽堿與乙二醇物質(zhì)的量比1∶2 所制得的DES 和水為介質(zhì)，在浴比30∶1、120 ℃的條件下染色40 min。由表6 可以看出，水相染色織物的K/S值比DES 染色高得多，但水相和DES 染色滌綸織物的耐干熱色牢度沒(méi)有明顯差異，均較好。

2.4 染色滌綸的熱穩(wěn)定性

圖2 為3 種染料水相染色和溶劑染色滌綸織物的TG 圖。由圖2 可以看出，3 種染料水相染色與DES染色滌綸織物的熱穩(wěn)定性相近，水相染色與DES 染色織物的分解都開(kāi)始于416 ℃左右，終止分解溫度為501.1 ℃，且在800 ℃下的殘?zhí)柯氏嗖畈⒉淮?，因此以氯化膽堿與乙二醇組成的DES 為介質(zhì)染色滌綸，對(duì)滌綸熱穩(wěn)定性的影響不大。

圖2 溶劑與水相染色織物的TG 圖

3 結(jié)論

（1）以氯化膽堿與乙二醇物質(zhì)的量比1∶2 所制得的DES，可作為分散染料雅特隆紅玉SWD、雅特隆黃棕SWD 和雅特隆深藍(lán)SWD 的染色介質(zhì)，較優(yōu)的染色條件為：染色溫度120 ℃、染色時(shí)間40 min、染浴pH 4～5，降低浴比可提高得色量。

（2）與傳統(tǒng)的水相染色相比，以DES 為介質(zhì)續(xù)缸染色3 次仍然可獲得色澤，但首次染色織物的K/S值比水相染色低得多。以DES 為介質(zhì)，染色前后染料的最大吸收波長(zhǎng)基本不變。

（3）DES 染色與水相染色滌綸的耐干熱色牢度與熱穩(wěn)定性相似。