何江林，孟慶濤

(天津工業(yè)大學(xué)紡織學(xué)院，天津 300387)

尿素在活性染料印花中的作用

何江林，孟慶濤

(天津工業(yè)大學(xué)紡織學(xué)院，天津 300387)

尿素具有多種優(yōu)良特性而被廣泛應(yīng)用于印花生產(chǎn)中。研究了尿素在活性染料印花中的助溶性和吸濕性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：加入尿素后，染液的濃度變大，水溶液中溶解的染料增加了，尿素具有助溶性。棉布的吸濕量隨著尿素濃度的增大而增加。

活性染料 尿素 助溶 吸濕

0 前言

活性染料，又稱反應(yīng)性染料，因其具有色譜齊全、色澤鮮艷、色牢度好、操作簡單等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于織物的印花[1]。活性染料分子中含有能與纖維發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的基團(tuán)，印花時(shí)，染料能與纖維以共價(jià)鍵結(jié)合成為整體，使得織物的耐洗牢度和耐摩擦牢度提高。

誠然，活性染料印花具有上述多種優(yōu)點(diǎn)，但是固色率低是不可否認(rèn)的。因此，在印花時(shí)，一般需要加入一些助劑來提高染料的固著率。其中，尿素便是最重要的助劑之一。

尿素，又稱脲，是由碳、氫、氧、氮四種元素組成的有機(jī)化合物，化學(xué)式為CO(NH2)2，含氮量約為46.67%。尿素能溶于水、醇，不溶于乙醚、氯仿，呈弱堿性，可與酸反應(yīng)生成鹽，有水解作用。工業(yè)或農(nóng)業(yè)用品為白色略帶微紅色固體顆粒，無臭無味[2]。在紡織行業(yè)，尿素常被用作吸濕溶脹劑[3-4]、助溶劑、氧漂穩(wěn)定劑[5-6]、絲光膨化劑[8]、染色稀釋溶脹劑[8]、活性染料染色增深劑[9]、、甲醛捕捉劑[10]。

尿素是一種很好的助溶劑。由于印花時(shí)染料的用量大，浴比較小，染料易聚集，故需要加入尿素以提高染料的溶解。尿素分子中親水性基團(tuán)，能與染料分子上的羧酸基或磺酸基化學(xué)鍵結(jié)合，染料分子之間的作用力遭到破壞，使染料聚集體迅速解離，從而提高染料的溶解度。另外，酰二胺基可破壞染料分子間的氫鍵和范德華力，降低鍵能，提高染料解離后呈單分子態(tài)存在的可能性[11]，促進(jìn)溶解。

尿素也是一種很好的吸濕劑?？椢镌谟』ê娓芍螅瑵窳康?，汽蒸過程中產(chǎn)生的水分不能使染料完全溶解，不能使纖維溶脹充分[12]。在汽蒸時(shí)，由于尿素分子比染料分子小很多，所以尿素分子會(huì)固定在纖維周圍；高溫條件下，釋放其鎖住的水分使纖維溶脹，有利于活性染料擴(kuò)散進(jìn)入纖維并與纖維固著，從而獲得較高得色量的印花織物[13]。

本文研究了尿素作為助溶劑和吸濕劑在活性染料印花中的體現(xiàn)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要材料與儀器

主要材料:純棉白布，活性翠藍(lán)K-GL(分析純，天津亞東隆興國際貿(mào)易有限公司)，海藻酸鈉(分析純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司)，無水碳酸鈉(分析純，天津市北方天醫(yī)化學(xué)試劑廠)，尿素(分析純，天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司)，防染鹽S(分析純，天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所)。

儀器：OP-03型汽蒸箱(天津華譜合力科技有限公司)，EDF-213型平網(wǎng)印花機(jī)(山東新泰市精度機(jī)械有限公司)，AR223CN型電子天平(奧豪斯儀器上海有限公司)，忠臣電磁爐(廣東順德忠臣電器有限公司)，DW-3型數(shù)顯電動(dòng)攪拌器(鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司)，DHG型電熱鼓風(fēng)干燥器(鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司)，Datacolor SF600型測配色儀(瑞士Datacolor公司)，V-1600型可見光分光光度計(jì)(上海美譜達(dá)有限公司)。

1.2 助溶性的測試

1.2.1 工藝配方

工藝配方如表1所示。

表1 工藝配方

1.2.2 工藝流程

將10g活性翠藍(lán)K-GL溶解在蒸餾水中，配制100g/L的染液，然后分別取0.1mL、0.2mL、0.3mL、0.4mL、0.5mL加入到500mL容量瓶中定容，配制濃度分別為0.02g/L 、0.04g/L、0.06g/L 、 0.08g/L 、0.10g/L的染液。測量其吸光度(λ=610nm)。每組數(shù)據(jù)測量三次，取平均值。

將適量尿素和10g活性翠藍(lán)K-GL混合溶解在蒸餾水中，置于100mL容量瓶中定容，同樣分別取0.1mL、0.2mL、0.3mL、0.4mL、0.5mL加入到500mL容量瓶中定容。測量其吸光度取平均值。探討加入尿素后對染液吸光度的影響。

1.3 吸濕性的測量

1.3.1 工藝配方

測試吸濕性的工藝配方如表2所示。

表2 吸濕性的工藝配方

1.3.2 工藝流程

前期準(zhǔn)備→干燥(100℃，4h)→稱重→上漿(3Pa，5m/h)→干燥(100℃，4h)→稱重→剪邊→稱重→汽蒸(99℃，10min)→稱重

前期準(zhǔn)備：裁剪棉織物和調(diào)制糊料；

第一次干燥：將織物烘干，除去吸附的水分；

第一次稱重：將密封袋稱重，再將已干燥完的織物快速封裝到塑料袋中并盡可能排盡空氣然后稱重；

上漿：刮兩次；

第二次干燥：將已上漿的織物烘干，除去吸附的水分；

第二次稱重：將已干燥的上漿織物裝入密封袋稱重；

剪邊：將織物周邊沒有上漿的部分剪去；

第三次稱重：將已剪邊的上漿織物稱重；

汽蒸：每次汽蒸需保證蒸箱內(nèi)的水位一致；

第四次稱重：將汽蒸完的織物裝入密封袋稱重。

1.3.3 測試方法

干漿重、干漿率和絕對吸濕量的計(jì)算公式如下：

M6=M3-M2

(1)

(2)

Hs=M5-M4

(3)

式中：M1，密封袋質(zhì)量(g)；M2，密封袋加烘干后織物的質(zhì)量(g)；M3，密封袋加烘干后上漿織物的質(zhì)量(g)；M4，密封袋加剪邊后上漿織物的質(zhì)量(g)；M5，密封袋加氣蒸后織物的質(zhì)量(g)；Mf，烘干后織物的質(zhì)量(g)；M6，干漿重：經(jīng)過烘干后，織物上帶有漿料的質(zhì)量(g)；P1，干漿率：干漿重M6對上漿后織物重量的百分比；Hs，絕對吸濕量：上漿織物經(jīng)過汽蒸后吸收的水分質(zhì)量(g)。

2 結(jié)果與討論

2.1 助溶性能

圖1顯示不加尿素時(shí)吸光度與染料濃度的關(guān)系，加入尿素后吸光度的變化如表3。

圖1 無尿素時(shí)吸光度與染液濃度的關(guān)系

取液量/mL0.10.20.30.40.5吸光度無尿素0.2030.4060.6030.8261.002有尿素0.2170.4310.6460.8541.059

由圖1可以看出，在染液濃度較低時(shí)，隨著染液濃度的增加，吸光度也逐漸增加，并且是正比例增大。由表3可以看出，加入尿素后，在取液量相同的情況下，染液吸光度大于不加尿素的染液吸光度，即說明：加入尿素后，染液的濃度變大，水溶液中溶解的染料增加了。由此可得，尿素對于活性染料的溶解是有幫助的，具有助溶性。

2.2 吸濕性能

2.2.1 干漿率與尿素濃度的關(guān)系

干漿率與尿素濃度的關(guān)系如圖2所示，從圖中可以看出，隨著尿素濃度的增加，干漿率也隨著增加，其主要原因是干漿中尿素占的比重增加而導(dǎo)致干漿率增加，但并不是呈倍數(shù)增長。

圖2 干漿率與尿素濃度的關(guān)系

2.2.2 干漿中海藻酸鈉和尿素的質(zhì)量關(guān)系

理論上干漿中海藻酸鈉的質(zhì)量應(yīng)該不變，而尿素質(zhì)量呈梯度增加。實(shí)際上從圖3可以看出，海藻酸鈉呈現(xiàn)緩慢減少的趨勢，而尿素雖然是呈現(xiàn)增加的趨勢，但不是成比例增加。原因可能是在配制糊料時(shí)沒有攪拌均勻和在上漿過程中刮涂的不均勻，這就導(dǎo)致干漿的質(zhì)量沒有達(dá)到預(yù)期的增長，而是隨著尿素的增加，趨向于一個(gè)飽和值。

圖3 干漿中尿素和海藻酸鈉的質(zhì)量

2.2.3 吸濕量與尿素濃度的關(guān)系

圖4 吸濕量與尿素濃度的關(guān)系

尿素濃度對吸濕量的影響如圖4所示，可以看出，隨著尿素的增加，吸濕量也在增加，且吸濕量的增加幅度減少。尿素增加一倍，但吸濕量沒有相應(yīng)增一倍，原因是通過磁力刮漿的方式上漿，實(shí)際上施加到織物上的尿素比預(yù)期的量少，因此上漿織物汽蒸時(shí)的吸濕量也會(huì)減少。

2.2.4 吸濕量與尿素溶解的關(guān)系

圖5 吸濕量與吸熱量的關(guān)系

注：尿素的摩爾質(zhì)量為60；1摩爾氮?dú)滏I斷裂需吸收391千焦的熱量；1摩爾尿素中含有4摩爾氮?dú)滏I。

由圖5可知，隨著尿素分解時(shí)吸收的熱量越多，尿素的吸濕量就越大，即吸濕性越好。在汽蒸條件下(高溫，濕度大)，尿素易溶解，氮?dú)滏I發(fā)生斷裂，吸收大量的熱，導(dǎo)致織物表面的溫度急劇下降，熱的水蒸氣遇冷發(fā)生液化現(xiàn)象，在織物表面凝結(jié)成小水滴被吸附。

由此可得出結(jié)論，尿素的吸濕強(qiáng)度會(huì)隨著溫度的升高和相對濕度的增加而增大。

3 結(jié)論

(1)尿素可作為助溶劑加入活性染料印花的色漿中，有效的促使染料分子電離和溶解，從而提高了活性染料的溶解度。

(2)尿素加入活性染料印花色漿后，因其在汽蒸時(shí)的吸熱特性，在織物表面吸附一層水膜，棉纖維充分溶脹，使得染料分子更快速的進(jìn)入纖維內(nèi)部，從而提高了固色率。

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2017-09-14

何江林(1993-)，男，碩士研究生，研究方向：紡織化學(xué)與染整。

TS192.5

A

1008-5580(2017)04-0090-04