活性染料與纖維素纖維反應(yīng)需在適宜的堿性條件下進行，堿劑能促使纖維素纖維羥基電離成纖維素陰離子，纖維與染料間以共價鍵結(jié)合，提高固色率[1]。傳統(tǒng)工藝中，純堿水溶性差，染料易鹽析；而氫氧化鈉對染料敏感，堿性太強，染色符樣率低；其次，針對纖維素活性染料代用堿的研究文獻較多，一定程度上克服了純堿固色的某些缺點，但棉織物冷軋堆液體堿固色的應(yīng)用不成熟，有一定的研究價值。液體固色堿的開發(fā)，適用于印染自動化連續(xù)生產(chǎn)，染料利用率高，重現(xiàn)性好，具備節(jié)能減排的突出優(yōu)勢，符合印染行業(yè)“十三五”清潔生產(chǎn)技術(shù)進步和應(yīng)用推廣[。

本研究針對活性染料染色工藝中各個供堿組分和緩沖因素對織物的影響，研制了純度較高的液體固色堿，篩選KN型活性染料，應(yīng)用于棉針織布冷軋堆染色的試樣，探討了液體固色堿的染色性能，確定染色定量關(guān)系，從而便于染色產(chǎn)品的質(zhì)量管理。

織物：20 tex，180 g/m2純棉針織布(浙江怡創(chuàng)印染有限公司)。

試劑：KN型活性系列染料(工業(yè)級，上海科華染料工業(yè)有限公司)；碳酸氫鈉、碳酸鈉、氫氧化鈉(分析純，上海凌峰化學(xué)試劑有限公司)；尿素、元明粉、皂片、滲透劑(分析純，浙江傳化股份有限公司)；市售固色堿(東莞市宏其紡織助劑有限公司)；液體固色堿(實驗室自制)。

儀器：Colori7電腦測色配色儀(X-Rite有限公司)；Y571B耐摩擦牢度儀(萊州市電子儀器有限公司)；YG026D型織物強力機(常州市第二紡織機械廠)；pHS-3C型精密酸度計(上海精密科學(xué)儀器有限公司)；SW-12耐洗色牢度試驗機(江蘇無錫紡織儀器廠)；HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋(常州國華電器有限公司)；DHG-9240A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(上海精宏實驗設(shè)備有限公司)。

2、實驗方法

2.1 液體固色堿一浴法冷軋堆染色工藝

一浴法冷軋堆工藝流程：棉織物浸軋染液(一浸一軋，軋液率70%)→打卷堆置(室溫30 ℃，2～8 h)→水洗→皂洗(凈洗劑2 g/L，95 ℃，10 min)→水洗→烘干。

2.2 固色堿冷軋堆參考工藝

冷軋堆工藝流程：棉織物浸軋染液(一浸一軋，軋液率70%)→打卷堆置(室溫30 ℃，4 h)→水洗→皂洗(凈洗劑2 g/L，95 ℃，10 min)→水洗→烘干。其中純堿25 g/L，尿素20 g/L，元明粉30 g/L；市售固色堿4 g/L，尿素20 g/L，元明粉30 g/L，室溫堆置4 h。

3、測試方法

3.1 染液pH值測試

pH值按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 7573—2009《紡織品 水萃取液pH值的測定》進行測定。

3.2 染色織物K/S值測試

采用電腦測色配色儀Colori7系統(tǒng)，在每個布樣不同位置測5個點后取平均值，用于表征織物表觀色深度。

3.3 染料固色率測試

染料固色率按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 27592—2011《反應(yīng)染料軋染固色率的測定》進行測定。

3.4 染料水解穩(wěn)定性測試

通過測定染色織物染料固色率變化表征水解程度。

3.5 染色牢度測試

耐摩擦色牢度按GB/T 3920—2008《紡織品 色牢度試驗 耐摩擦色牢度》測試。

耐皂洗色牢度按GB/T 3921.3—2008《紡織品 色牢度試驗 耐洗色牢度 試驗方法3》測試。

3.6 頂破強力測試

織物頂破強力按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 19976—2005《紡織品 頂破強力的測定 鋼球法》進行測定，并計算頂破強力的損失百分率。

強力損失/%=(F?-Fx)/F?×100

式中：F?為未處理棉布頂破強力，N；Fx為堿劑處理后棉布的頂破強力，N。

1、固色堿穩(wěn)定性研究

1.1 液體固色堿質(zhì)量濃度對溶液pH的影響

將不同用量的純堿、市售固色堿和液體固色堿分別溶解在1 L蒸餾水中，配置不同質(zhì)量濃度的溶液，分別測pH值，結(jié)果見表1所示。

表1 堿劑及其質(zhì)量濃度對pH值的影響

由表1可知，純堿質(zhì)量濃度由5 g/L增加到40 g/L，pH值增加了0.24，而市售固色堿質(zhì)量和液體固色堿濃度由0.5 g/L增加到4 g/L，溶液pH值分別增加了1.01和0.38，相對而言，純堿在較高的濃度下，具備較好pH值緩沖性；通過數(shù)據(jù)分析和比較，液體固色堿的緩沖組分能保證對固色反應(yīng)所需的緩沖能力，供堿度組分能夠提供穩(wěn)定的染色pH環(huán)境，綜合考慮染色成本和對pH值穩(wěn)定性要求，選擇液體固色堿作為堿劑比較合適。

1.2 液體固色堿對染料水解穩(wěn)定性的影響

已有研究結(jié)果表明，乙烯砜活性染料冷軋堆染色對染色pH值和時間比較敏感[9-10]，用液體固色堿調(diào)節(jié)染液pH值，選用比較敏感的活性翠藍(lán)KN-G染料冷軋堆染色用固色率變化表征染料水解穩(wěn)定性，結(jié)果如圖1所示。

注：染料質(zhì)量濃度10 g/L，尿素15 g/L，元明粉20 g/L，室溫堆置1 h。

圖1 液體固色堿對染料水解穩(wěn)定性的影響

由圖1可知，在室溫條件下，隨著液體固色堿染液pH值的升高，棉纖維與活性染料的共價鍵鍵合速度加快，固色率增加；pH值約11時，固色率達(dá)到最高，再次提升pH值，則固色率下降，原因是增加堿劑用量，染料水解反應(yīng)速度大于染料與纖維鍵合速度，綜上所述，染料pH值在10～11有較好的水解穩(wěn)定性。

2、 冷軋堆工藝因素對染色效果的影響

2.1 液體固色堿質(zhì)量濃度

活性染料需在堿性條件下才能與纖維素羥基反應(yīng)生成共價鍵結(jié)合，在活性染料質(zhì)量濃度10 g/L，尿素15 g/L，元明粉20 g/L，室溫堆置1 h條件下，選擇不同質(zhì)量濃度的液體固色堿固色，用染色織物K/S值表征，結(jié)果如圖2所示。

圖2 液體固色堿質(zhì)量濃度對染色效果的影響

由圖2可知，隨著液體固色堿用量的增加，染色織物的K/S值提高，當(dāng)質(zhì)量濃度為2 g/L時，K/S值達(dá)到最大，繼續(xù)增加液體固色堿用量，K/S值變化不明顯，略呈下降趨勢，這是因為液體固色堿能提供較高且穩(wěn)定的堿性，纖維與染料共價鍵結(jié)合幾率增加，較短時間內(nèi)獲得較大的表面色深，但堿劑用量過大，乙烯砜染料受到水解影響，能與纖維發(fā)生共價鍵結(jié)合的染料量減少，故K/S值變化趨小。因此選擇液體固色堿質(zhì)量濃度2 g/L。

2.2 堆置時間

在活性染料質(zhì)量濃度10 g/L，液體固色堿2 g/L，尿素15 g/L，元明粉20 g/L條件下，考察堆置時間對染色織物K/S值的影響，結(jié)果如圖3所示。

圖3 堆置時間對染色效果的影響

由圖3可知，隨著堆置時間的增加，染色織物的K/S值增加，堆置時間3 h，染色織物的K/S值達(dá)到最大值，之后達(dá)7 h基本不變，繼續(xù)增加堆置時間，染色織物的K/S值逐漸下降。這是因為液體固色堿能使染液保持較高且較為穩(wěn)定的pH值，堆置時間過長會引起與纖維素共價鍵固著的染料發(fā)生共價鍵水解斷裂[11]，從而影響染色織物的K/S值。考慮到冷軋堆染色效率，實際固色溫度略低，選擇時間3 h為宜。

2.3 尿素和元明粉的影響

在活性染料質(zhì)量濃度10 g/L，液體固色堿2 g/L，加入不同用量的尿素和元明粉，室溫堆置3 h后，測試染色織物K/S值，結(jié)果如圖4所示。

由圖4可知，元明粉有助于活性染料反應(yīng)性基團與纖維素反應(yīng)，當(dāng)元明粉質(zhì)量濃度小于15 g/L時，促染效果顯著，當(dāng)質(zhì)量濃度達(dá)到15 g/L以上時，K/S值變化較平緩，選擇元明粉質(zhì)量濃度15 g/L為宜；尿素可以提高活性染料冷軋堆染色的K/S值，尿素對染料起助溶和膨化纖維的作用，但隨著尿素質(zhì)量濃度的提高，K/S值反而呈下降趨勢，因此選擇尿素質(zhì)量濃度10 g/L為宜。

3、冷軋堆染色織物性能對比

3.1 染色牢度和強力變化

分別測試染色織物的染色牢度和頂破強力，結(jié)果如表2所示。

表2 冷軋堆染色織物性能對比

注：純堿冷軋堆參考1.2.2,液體固色堿冷軋堆參考2.2,拼色質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%,純棉針織白坯頂破強力為580 N。

由表2冷軋堆染色織物性能對比可知，耐摩擦色牢度和耐皂洗色牢度均達(dá)到3級以上，液體堿固色處理后，染色織物色牢度獲得明顯改善，同時對棉針織物的頂破強力影響更小，表明液體固色堿完全可以代替常規(guī)堿劑作為活性染料棉針織冷軋堆染色固色用堿。

3.2 顏色指標(biāo)

按照優(yōu)化的液體固色堿與常規(guī)純堿冷軋堆工藝進行染色，以純堿固色織物做標(biāo)樣，比較染色織物的顏色指標(biāo)，見表3。

表3 染色織物顏色變化指標(biāo)

注：純堿冷軋堆參考1.2.2，此染色布為標(biāo)樣；液體固色堿冷軋堆參考2.2，以此染色布為試樣；拼色質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%。

由表3可見，活性KN型染料冷軋堆染色用液體固色堿固色，一定程度能獲得較好的染色深度，染色織物色差變化波動較小，色差變化符合染色要求。表明兩種堿劑固色試樣的染色深度和染色色光基本一致，故液體固色堿固色能夠獲得常規(guī)染色工藝的效果。

液體固色堿pH值穩(wěn)定，用量少，緩沖能力較好，適用于活性染料冷軋堆染色；液體固色堿活性冷軋堆染色優(yōu)化工藝條件為：液體固色堿質(zhì)量濃度2 g/L，元明粉質(zhì)量濃度15 g/L，尿素質(zhì)量濃度10 g/L，堆置3 h；液體固色堿冷軋堆染色，織物強力損失小，固色效果優(yōu)良。

來源 | 《現(xiàn)代紡織技術(shù)》2020年第5期 浙江理工大學(xué)雜志社

作者 | 陸水峰，張 芳

整理 | 印染人 王峰