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改性棉织物的无盐染色工艺

来源:印染在线 发布时间:2011年07月28日

1引言
  活性染料对纤维素纤维的直接性低,染棉织物时存在上染率低的问题。在传统的染色工艺中,须加入大量的无机盐(一般为20~60g/L)促染,而高含盐量印染废水的排放又会破坏水的生态环境,盐分的高渗透性会导致江湖周围的水质盐碱化,从而降低农作物的产量;由于染色残液中含有大量的色素,染色后净洗需要大量的水,还会增加污水处理的负担。因此,提高活性染料的利用率和降低染色时的盐用量一直是人们期待解决的问题。
  本文将选用改性剂聚环氧氯丙烷胺化物对棉织物进行改性处理。在碱性条件下,纤维素离子为亲核试剂,改性剂中的氯甲基能与亲核试剂反应,而且在碱性条件下,改性剂的末端基团也能转化为环氧基与纤维素反应,纤维素与改性剂的反应性强。经改性后,染色时能大幅度降低纤维素纤维的负-电位。用活性染料在无盐中性条件下染色,可使染料上染百分率大大提高,染色残液中的色素大大减少,染色后只用水洗即可,染色及水洗的污染负荷均很小。

2实验部分
  21实验材料
  2.1.1织物规格
  32 s×32 s,312根10cm×266根10cm,丝光棉平布。
  2.1.2实验药品
  聚环氧氯丙烷胺化物(由东华大学提供)、活性红B2BF、活性黄B4RFN、活性蓝B2GLN、活性红K2G、活性嫩黄K6G、活性深蓝KNR、活性红X3B、活性嫩黄X6G、活性艳蓝XBR、烧碱、二甲基甲酰胺、氯化钠。
  2.1.3实验仪器
  HHS型恒温水浴锅、722型分光光度计、FA2004电子天平、MSC1型多光源分光测色仪。
  2.2实验方法
  2.2.1改性处方
  改性剂(聚环氧氯丙烷胺化物).x g/L
  氢氧化钠 y g/L
  浴比 1:50
  2.2.2改性工艺流程.
  将织物放入温度为40℃的改性液中&以℃min的速度升温至95℃&于95℃保持50min&取出织物,水洗至中性。
  2

.2.3改性后的染色工艺
  染料用量1%、2%(owf),浴比1:50,染色时间60min,X型活性染料的染色温度为30℃,K型活性染料的染色温度为90℃,B型活性染料的染色温度为65℃,染色后水洗、熨干。
  2.3实验结果的测定
  2.3.1上染百分率的测定
  用722型分光光度计,在所选用染料的最大吸收波长处测出染色前后染液的吸光度。上染百分率E可按下式计算:

2.3.2色强度KS值的测定
  采用MSC1型多光源分光测色仪,测出织物最大吸收波长处8个点的反射率R值,然后根据库贝尔卡蒙克公式:

3结果与讨论
  3.1当染料用量为1%(owf)时,改性剂用量对上染百分率的影响
  当氢氧化钠用量为20gL时,棉织物分别在改性剂用量为2.0g/L、2.5g/L、3.0g/L、4.0g/L的改性液中进行改性处理,然后再进行中性、无盐染色,结果见表1。

  由表1可看出,当氢氧化钠用量为2.0g/L,改性剂用量由2.0g/L增大到4.0g/L时,染料对改性棉的上染百分率随改性剂用量的增多而增大。这是因为,随着改性剂用量的增加,与纤维发生反应的量也在增加,因此上染到纤维上的染料量增多,染料的上染百分率提高。但当改性剂用量增大到2.5g/L后,若继续增大改性剂用量,上染百分率的变化并不大,因此改性剂用量以2.5g/L为佳。
  3.2当染料用量为1%(owf)时,氢氧化钠用量对上染百分率的影响
  当改性剂用量为2.5gL时,棉织物在氢氧化钠用量分别为2.0gL、2.5gL、3.0gL、4.0gL的改性液中改性处理后,再进行中性、无盐染色,结果见表2。

由表2可看出,当改性剂用量为2.5g/L,氢氧化钠用量由2.0g/L增大到4.0g/L时,染料对改性棉的上染百分率随着氢氧化钠用量的增多而增大。这是因为,改性剂与纤维素纤维的反应需在一定的碱性条件下进行,随着碱剂用量的增加,与纤维发生反应的改性剂量

也在增加,因此上染到纤维上的染料量增多,染料的上染百分率提高。但当氢氧化钠用量增大到2.5g/L后,若继续增大氢氧化钠用量,上染百分率的变化并不大,因此改性剂和氢氧化钠用量均以2.5g/L为佳。
  3.3当染料用量为2%(owf)时,改性剂用量对上染百分率的影响
  棉织物在氢氧化钠用量为6.0g/L,改性剂用量分别为5.0g/L、6.0g/L、7.0g/L、8.0g/L的改性液中改性处理后,再进行中性、无盐染色,结果见表3。

从表3可以看出,当碱剂用量不变时,随着改性剂用量的增加,染料的上染百分率得到较明显的提高;但当改性剂用量从7.0g/L增大到8.0g/L时,染料上染百分率变化不大,由此得出结论,改性剂的最佳用量为7.0g/L。

3.4当染料用量为2%(owf)时,氢氧化钠用量对上染百分率的影响
  当棉织物在改性剂用量为7.0g/L,氢氧化钠用量分别为5.0g/L、6.0g/L、7.0g/L、8.0g/L的改性液中改性处理后,再进行中性、无盐染色,结果见表4。

由表4可以看出,当改性剂用量不变时,随着碱剂用量的增加,染料的上染百分率有了较明显的提高;但当改性剂用量从7.0g/L增大到8.0g/L时,染料上染百分率的变化并不大。由此得出结论,碱剂的最佳用量为7.0g/L。
  3.5染色温度对B型、X型活性染料上染百分率的影响
  由表3、表4可以看出,改性时,改性剂和碱剂的用量均相同;改性染色后,K型活性染料的上染百分率高于B型、X型活性染料的上染百分率,而它们在工艺上的区别仅仅是染色温度不同,为此探讨了染色温度对B型、X型活性染料上染百分率的影响。
  棉织物在改性剂、碱剂用量均为7.0g/L的改性液中进行改性处理后,在活性红B2BF、活性嫩黄X6G用量均为2%(owf)的染浴中分别采用以下几种工艺进行染色。
  3.5.1活性红B2BF染色工艺
  I 65℃入染&染色60

min&水洗&熨干。
  II 65℃入染&染色10min后,以2℃min的速度升温至80℃,共染60min&水洗&熨干。
  III 65℃入染&染色10min后,以2℃min的速度升温至90℃,共染60min&水洗&熨干。
  3.5.2活性嫩黄X6G染色工艺
  I 30℃入染&染色10min后,以2℃min的速度升温至40℃,共染60min&水洗&熨干。
  II 30℃入染&染色10min后,以2℃min的速度升温至60℃,共染60min&水洗&熨干。
  染色结果见表5

由表5可以看出,当染色温度升高后,染料的上染百分率得到提高;当温度升高到90℃时,活性红B2BF的上染百分率达到996%;当温度升高到60℃时,活性嫩黄X6G的上染百分率达到991%,且染色残液中几乎无色。这是因为,当染色温度升高之后,染料的扩散速率增大,可使更多的染料分子克服阻力而向织物内部扩散,染料与纤维反应的几率增大,从而提高了上染百分率。因此,活性红B2BF的最佳改性染色工艺为3.5.1III,活性嫩黄X6G的最佳改性染色工艺为3.5.2.III。
  3.6染料—纤维键的验证
  染料用量:活性红B-2BF2%(owf)。
  未改性织物65℃入染,染15min加30g/L氯化钠促染,继续染45min,取出水洗;
  改性织物65℃入染,染10min之后,以2℃min的速度升温至90℃共染60min,取出水洗。

取以上两种织物各一小块,分别置于两只试管中,加入适量的二甲基甲酰胺,置于水浴锅中加热沸煮3~5min。
  水洗时,未改性的染色织物有大量的染料溶落到水洗液中,而改性后染色的织物几乎不掉色,这说明改性后染色织物上的浮色很少;织物放入二甲基甲酰胺中沸煮后,未改性的染色织物上的染料全部

剥落,而改性后染色的织物上的染料不会剥落,这说明改性后染色不需加碱,染料就能与纤维发生键合反应。
  3.7最佳改性染色工艺的应用及匀染性的测试
  选用不同类型的活性染料,染料用量为2%(owf),分别在最佳改性染色工艺条件下染色,染色后测试上染百分率和K/S相对标准偏差值,结果见表6。

提高率以及织物断裂强力降低率数值很接近,并且柠檬酸防皱整理不存在甲醛问题。由于采用了自制的混合催化剂,不存在磷系的水体污染问题,因而这是一种绿色加工方法,完全可以替代含有甲醛的2D树脂作为天然彩棉的防皱整理剂。

4结束语
  4.1在彩棉织物免烫整理中,可以采用非磷系的混合催化剂,防止磷系催化剂如次亚磷酸钠等)所带来的水系污染问题,实现真正的绿色加工。
  4.2柠檬酸可作为天然彩棉和普棉织物无甲醛抗皱整理剂,同时由于有色普棉织物和天然彩棉织物在内部结构上存在一定差异,造成在采用柠檬酸免烫整理后,织物性能上存在一定的差异。在天然彩棉织物上,柠檬酸的合理浓度为8%(owf)。经整理后,彩棉织物的各项性能指标最好,与普棉织物免烫整理后的性能较为接近。


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