李鵬剛，張斌

（1.西安工程大學(xué)，陜西西安 710048;2.上海湛和實(shí)業(yè)有限公司，上海 200232）

科研與實(shí)踐

陽離子染料可染滌綸纖維的染色工藝

李鵬剛1，張斌2

（1.西安工程大學(xué)，陜西西安 710048;2.上海湛和實(shí)業(yè)有限公司，上海 200232）

從染色工藝方面對陽離子可染改性滌綸的染色性能進(jìn)行了研究。通過逐次改變單一因素保持其他因素不變的方法進(jìn)行對比試驗(yàn)，測定各實(shí)驗(yàn)組纖維上染百分率，并進(jìn)一步探討了染料用量、酸度、助劑用量和時(shí)間對染色性能的影響。得出陽離子染改性滌綸的最佳染色工藝為:染料用量0.5% （owf），勻染劑1227用量0.5%（owf），醋酸鈉用量1.0%（owf），pH值3.5～4.5，保溫溫度100℃，保溫時(shí)間60 min，浴比30∶1。

改性滌綸;陽離子染料;染色;上染率

普通滌綸纖維即對苯二甲酸乙二酯的聚合物，是合成纖維的主要品種之一，其織物以挺括、免燙、防霉、防蛀等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用。但是，由于聚酯纖維分子鏈上沒有羧基、磺酸基等親水性基團(tuán)，因此滌綸織物吸濕透氣性差、不吸汗、而且染色性能差，只能在高溫、高壓下用分散染料染色，成本比較高［1］。國內(nèi)許多專業(yè)工作者對PET聚酯進(jìn)行改性研究，主要是通過化學(xué)改性和物理改性的方法來改善滌綸纖維的吸濕性和染色性［2］。

陽離子染料是一類在水溶液中能解離生成陽離子色素的染料，染料通常色澤鮮艷，水溶性好，色譜齊全，價(jià)格便宜，不僅用于腈綸和腈綸混紡織物的染色和印花，而且能用于改性滌綸，改性錦綸和絲綢的染色。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)材料及儀器

1.1.1 染色試樣

陽離子改性滌綸纖維。

1.1.2 化學(xué)試劑

30%醋酸;醋酸鈉分析純;勻染劑1227分析純;碳酸鈉分析純。

1.1.3 染料

陽離子艷藍(lán)RL;陽離子黃7GL;陽離子桃紅FG。

1.1.4 主要儀器設(shè)備

恒溫水浴鍋（單列兩空）;BS110S型電子天平;722型分光光度計(jì);HC－TP11－1型天平; 101型烘箱等。

1.2 染色工藝

在40℃入染，沸染下續(xù)染60 min，染色完畢后降溫冷卻，取出試樣，用冷水洗，用皂片2 g/ L、浴比50∶1配成皂煮液，在90℃下處理10 min，最后水洗、烘干試樣［3］（如圖1）。

圖1 改性滌綸染色工藝曲線圖

1.3 測定方法

1.3.1 染料最大吸收波長的測定

將染色原液用蒸餾水稀釋至0.04 g/L，選擇可見光范圍380～780 nm。用722型分光光度計(jì)在可見光范圍內(nèi)，采用試探法在不同波長下測染料的吸光度，最后在最大吸光度下找出染料的最大吸收波長。

1.3.2 染料上染率的測定

按實(shí)驗(yàn)處方將染料分別配制兩個(gè)染浴，放置在同一恒溫水浴中，其中一個(gè)染浴中加被染纖維，另一個(gè)染浴中不加被染纖維（標(biāo)準(zhǔn)染液），然后兩個(gè)染浴按染色工藝曲線升溫或保溫，直至染色完畢。

將染色殘液用蒸餾水稀釋至500 mL，吸取20 mL加入到100 mL容量瓶中，用蒸餾水稀釋至100 mL，在λmax處測定染色殘液的吸光度B;將經(jīng)歷染色過程的標(biāo)準(zhǔn)染液也稀釋至500 mL，吸取5 mL到100 mL容量瓶中，用蒸餾水稀釋至100 mL，在λmax處測定標(biāo)準(zhǔn)染液的吸光度A，然后按下式計(jì)算上染率（%）:

式中:X—染色殘液中染料質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）;

A—標(biāo)準(zhǔn)染料的吸光度;

B—染色殘液的吸光度;

n—標(biāo)準(zhǔn)染液和染色殘液的測試濃度的倍數(shù)。

2 結(jié)果與討論

2.1 陽離子艷藍(lán)RL的最大吸收波長

圖2 陽離子艷藍(lán)RL吸收光譜曲線

由圖2可知，通過對不同波長下吸光度的測定，最終得到陽離子艷藍(lán)RL的最大吸收波長為595 nm。

2.2 陽離子桃紅FG的最大吸收波長

圖3 陽離子桃紅FG吸收光譜曲線

由圖3可知，通過對不同波長下吸光度的測定，最終得到陽離子桃紅FG的最大吸收波長為520 nm。

2.3 陽離子黃7GL的最大吸收波長

圖4 陽離子黃7GL的吸收光譜曲線

由圖4可知，通過對不同波長下吸光度的測定，最終得到陽離子黃7GL的最大吸收波長為410 nm。

2.4 染料用量對上染百分率的影響

按表1的染色處方進(jìn)行染色實(shí)驗(yàn)。

表1 不同染料用量的染色處方

通過改變?nèi)玖嫌昧?，其它處方條件不變的方法進(jìn)行染色實(shí)驗(yàn)，得到的染色結(jié)果見圖5。

圖5 染料用量對上染百分率的影響

由圖5看出，隨著染料用量的增大染料的上染率急劇下降，在0.0%～1.0%（owf）這個(gè)范圍內(nèi)下降得比較快，染料用量大于1.0%（owf）后，上染率隨染料用量增加比較緩慢降低。因此在染料用量為0.5%（owf）左右時(shí)上染率較高。

首先由于改性滌綸纖維上的陰離子基團(tuán)是一定的，所能上染纖維的染料也是有限的，當(dāng)染料用量很少時(shí)，纖維能提供足夠的染座，因此上染率很高。其次，改性滌綸的內(nèi)部結(jié)晶度有所降低，但其結(jié)構(gòu)依然較緊密，染料分子較難進(jìn)入纖維內(nèi)部。對用量和上染率綜合考慮，染料用量在0.5%（owf）時(shí)，染料利用率較高，同時(shí)又能染上比較深的顏色。

2.5 pH值變化對染料上染百分率的影響

按表2的染色處方進(jìn)行染色實(shí)驗(yàn)。

表2 pH值變化的染色處方

通過改變pH值，其它條件不變的方法進(jìn)行染色實(shí)驗(yàn)，得到的染色結(jié)果見圖6。

圖6 pH值對上染百分率的影響

由圖6看出pH值對上染率影響很明顯。隨著pH值的增加上染率明顯提高。當(dāng)上染率達(dá)到80%左右時(shí)，pH值的影響開始減弱。因?yàn)楫?dāng)染浴pH值上升后，OH－濃度升高，更多磺酸基上氫離子解離，纖維分子鏈上正電荷數(shù)目增多，纖維與染料間親和力增加，上染率會(huì)隨之升高。但陽離子染料不耐堿，當(dāng)染液pH值大于7時(shí)，染液中H+離子濃度低，此時(shí)大多數(shù)陽離子染料會(huì)發(fā)生色變及結(jié)構(gòu)變化現(xiàn)象，不利于勻染。當(dāng)染液pH值低于2.5時(shí)，染液中氫離子濃度大，染料上染率低，而且部分陽離子染料會(huì)發(fā)生水解現(xiàn)象，導(dǎo)致消色或變色。

因此染浴pH值3.5～4.5是陽離子染料染改性滌綸的最佳范圍，此時(shí)能使染料有較好的穩(wěn)定性，色光保持純正，而且上染率也容易控制。

2.6 勻染劑1227用量對上染百分率的影響

按表3的染色處方進(jìn)行染色實(shí)驗(yàn)。

表3 勻染劑1227用量變化的染色處方

通過改變勻染劑1227用量，其它條件不變進(jìn)行染色實(shí)驗(yàn)，得到的染色結(jié)果見圖7。

圖7 勻染劑1227用量對上染百分率的影響

由圖7看出勻染劑1227對上染率也有較大影響。其用量小于0.5%（owf）時(shí)有勻染和促染作用，當(dāng)大于0.5%（owf）時(shí)會(huì)使上染率降低。因?yàn)閯蛉緞?227能阻滯纖維對陽離子染料的吸收，達(dá)到勻染效果，對改性滌綸CDP具有親和力，有限占領(lǐng)改性滌綸的酸性基團(tuán)，在染色過程中，它與陽離子染料產(chǎn)生競?cè)?，暫時(shí)被纖維吸收，當(dāng)高溫沸染時(shí)，它會(huì)逐漸脫落，讓位給染料，從而達(dá)到緩染目的。但用量過多會(huì)造成剝色作用，且影響染色殘液吸凈。

另外，勻染劑1227呈堿性，用量多少會(huì)影響染液pH值。隨著用量的增加染液pH值升高，纖維上負(fù)電荷量增加，使得染料與纖維親和力增加，上染率增加。綜合考慮兩方面因素均染劑1227用量0.5%（owf）為宜。

2.7 染色時(shí)間對上染百分率的影響

按表4的染色處方進(jìn)行染色實(shí)驗(yàn)。

表4 染色時(shí)間變化的染色處方

染色時(shí)間不同，處方及工藝條件不變的方法進(jìn)行染色實(shí)驗(yàn)，得到的染色結(jié)果見圖8。

圖8 染色時(shí)間對上染百分率的影響

由圖8看出隨著染色時(shí)間的推移上染率隨之增加，但在100 min以后，其增加速率明顯減慢。因此染色時(shí)間在100 min左右為宜。

因?yàn)樵诘蜏貢r(shí)，染料分子很難進(jìn)入纖維內(nèi)部，上染速率較低。當(dāng)溫度升高時(shí)，纖維分子鏈運(yùn)動(dòng)增加使得更多染料分子能夠進(jìn)入纖維內(nèi)部，從而使上染速率有所提高。吸附在纖維表面的陽離子染料，隨著染色溫度升高，尤其達(dá)到或超過纖維玻璃化溫度Tg以后時(shí)，表面吸附的染料很快向纖維內(nèi)相擴(kuò)散。在染色50 min時(shí)染液溫度接近改性滌綸玻璃化溫度，此時(shí)上染率有明顯提高。但由于陽離子染料在改性滌綸上內(nèi)相的擴(kuò)散模型為自由體積模型，且纖維上的染座是有限的，隨著時(shí)間的延長上染速率會(huì)逐漸減小。

3 結(jié)論

（1）陽離子染料對改性滌綸纖維染色最佳處方及工藝為:染料用量0.5%（owf），勻染劑1227用量0.5%（owf），醋酸鈉用量1.0%（owf），pH值4.5，浴比30∶1，保溫時(shí)間60 min，保溫溫度100℃。

（2）染色過程中pH值對上染率和色光的作用比較明顯，特別是當(dāng)pH值大于6時(shí)色光變化很大。

（3）小浴比染色能夠明顯提高染料的上染率，而且染料的利用率也很高;極易造成染色不勻，而且還要受到染色設(shè)備的限制，因此，一般浸染在30∶1左右為好。

（4）勻染劑1227對上染率有較大影響。其用量小于0.5%（owf）時(shí)有勻染作用，并能使上染率有所增加;當(dāng)大于0.5%（owf）時(shí)會(huì)使上染率降低。

（5）不同陽離子染料在改性滌綸染色中勻染性、上染率等有一定的差異。

［1］布羅德貝特.紡織品染色［M］.馬渝茳，陳英，譯.北京:中國紡織出版社，2004:263－264.

［2］唐永良.改性滌綸研究進(jìn)展［J］.合成纖維工業(yè)，2006，29（2）:53–55.

［3］金咸穰.染整工藝原理［M］.北京:中國紡織出版社，2000.

［4］王建平，洪晨躍.陽離子可染改性滌綸染色性能測定方法［J］.印染，1993，19（10）:30–32.

DYEING PROCESS OF POLYESTER USING CATIONIC DYE

LI Peng-gang1，ZHANG Bin2
（1.Textiles and Materials Faculty，Xi’an Polytechnic University，Xi’an 710048，China; 2.Shanghai Zhanhe Industrial Co.，Ltd.，Shanghai 200232，China）

The dyeing performance of modified polyester using cationic dye was studied from the dyeing process aspect.We carried on the comparative tests through the method of successively changing single factor but keeping other factors fixed，and measured the fiber dyeing percentage of each experimental group，and to further discussed the effects of dye，acidity，additives dosage and time on dyeing performance.The best dyeing process of modified polyester using cationic dye is like this:quality score of dye of 0.5%（owf），leveler 1227 of 0.5%（owf），sodium acetate of 1.0%（owf），pH value of 3.5－4.5，insulation temperature of 100℃，insulation time of 60 min，bath ratio of 30∶1.

modified polyester;cationic dye;dyeing;dye uptake

TS193.637

B

10.3969/j.issn.1672－500x.2011.01.001

1672－500X（2011）01－0001－03

2010－12－20

李鵬剛（1986－），男，陜西咸陽人，在讀碩士研究生，研究方向:紡織材料檢測技術(shù)。