活性染料色谱齐全、色泽鲜艳、价格较低、水溶性好、扩散性和匀染性好,使用方便,并具有较好的耐洗牢度和摩擦牢度,广泛应用于纤维素纤维的染色和印花。但活性染料用于棉织物染色时,由于其上染率和固色率较低,使染料的利用率较低,难以染得深浓的色泽。为提高活性染料的上染率,染色时往往采用高浓度的盐进行促染,但这会产生含大量盐的废水,造成环境污染,近年来活性染料的无盐和低盐染色已成为印染工作者研究的热门话题之一。基于此,笔者采用轧蒸工艺对棉织物进行了无盐染色。该工艺是最近兴起的一种新型工艺,近期在国内印染行业得到关注和其它染色工艺相比,它具有透染性与和匀染性好,小样到大样的重现性好,工艺控制要求简单,工艺稳定性高,艺流程短,能耗较小,生产效率高等特点。
1试验
1.1试验材料、试剂及仪器
织物:C(16.5+16.5),50.5340/130双经平纹纯棉织物
染料:活性红,活性藏青(山西彩佳印染有限公司)
试剂:螯合分散剂,固色碱剂CJ—R,均为工业级(山西彩佳印染有限公司);皂洗剂马来酸酐一丙烯酸共聚物钠盐MA—AA,工业级(陕西科信染化有限公司);氯化钠,氢氧化钠,碳酸钠,均为分析纯(国药集团化学试剂有限公司)。
仪器:R一3红外自动定型烘干机,Y571一B摩擦牢度试验机,FA2004电子天平,P—Al强力压轧树脂机,SW一12型A耐洗色牢度试验机,汽蒸箱,SF300思维士电脑测色仪。
1.2染色工艺流程
1.2.1活性染料无盐染色工艺
浸轧染液(染料20g/L,螯合分散剂2g,L,纯碱30g/L轧液率65%)一预烘一汽蒸(饱和蒸汽)一冷水洗一皂洗(95℃,25min)一冷水洗一烘干
1.2.2活性染料传统染色工艺
浸轧染液(染料20g/L,螯合分散剂2g/L,轧液率65%)一预烘(100—102~C)一浸轧固色碱液(氯
2结果与讨论
2.1预烘温度对染色性能的影响
织物在浸轧染液后,织物上的水主要以三种形式存在:(1)分布在纤维表面或织物组织结构的空隙中,会以自身重力而流动或从织物上流下的水,称为流动水;(2)处在纤维间的毛细管网络中,由于毛细管效应,在织物中较难流动的水,称为毛细管水;(3)进入纤维内部和吸附在纤维表面的水,进入纤维无定形区的孔道网络中的水称为纤维吸收水。
从图l和表l可以看出,随着预烘温度的升高,织物的K/S值和摩擦牢度不断增加,在达到一定预烘温度后,织物的K/S值和摩擦牢度随着预烘温度的升高不断下降。这是因为织物浸轧完染液后,进入预烘阶段,预烘的目的主要有两方面:一是提供纤维的溶胀和染料的渗透时间,确保染料正常扩散上染;二是尽量去除织物上的水分,特别是流动水和毛细管水,使织物湿度低于纤维临界含水率。而在预烘过程中,预烘温度太高,棉纤维的溶胀度相对较大,水和染料的活化能相对较低,毛细管显著,染料的泳移程度增大。同时,温度太高,可能会使部分染料和纤维在预烘时过早固色,不仅会导致固色率不高,而且染料的透染性差,纤维外层的固色量高,色牢度也不好。相反,织物的预烘温度太低时,在相同的预烘时间内,织物的含水量较高,在汽蒸固色阶段,染料较易发生水解,会导致染色织物的K/S值和摩擦牢度降
2.3汽蒸时间对染色性能的影响
从图3可以看出,随着汽蒸时间的延长,染色织物的K/S值先不断增加,在达到一定程度后,K/S值又呈下降趋势。这是因为浸轧在织物上的染料在预烘时只有少量对纤维发生吸附、扩散和固着,在用饱和蒸汽汽蒸时,染料从蒸汽中吸收水分后扩散进入纤维间的毛细管中,在被纤维吸附的同时向纤维内部扩散,并发生固色反应j。织物的固色是一个过程,需要一定的时间,因此随着汽蒸时间的延长,织物的得色量不断增加,表现为K/S值的增加。然而到达一定汽蒸时间后,织物的得色量又呈下降趋势。这可能是由于染料与纤维键合固着后,在继续汽蒸的过程中,发生了不可逆的断键水解造成的。因此,活性红和活性藏青的汽蒸时间分别选择为90s和ll0s。
2.4固色碱剂一R浓度对染色性能的影响
从图4可以看出,随着固色碱剂cJ—R浓度的增加,染色织物的K/S值先增加后降低。这是因为加入碱剂后,一方面促使纤维素纤维羟基离子化,加速了染
2.5皂液浓度对染色性能的影响
轧染织物经汽蒸固色后,织物上残留部分被水解的染料和少量尚未参加反应的染料,以及染液和固色液中的其他添加物,必须充分洗净,才能获得优良的染色牢度。从表2可以看出,随着皂液浓度的增加,织物的干摩和湿摩都有较大程度的提高,但皂液浓度达到一定程度后,织物的色牢度变化不大。这是因为皂洗过程中,皂洗剂马来酸酐一丙烯酸共聚物钠盐的加入对皂洗液中的杂质具有良好的分散和悬浮作用,可防止杂质沾污设备和织物,可使印染品表面浮色彻底清除;同时它又具有良好的络合能力,能将水中C82M离子螯合,防止生成钙镁染料色淀,降低皂洗效果J。因此,选择MA一从浓度为1~1.5g/L。
2.6棉织物无盐染色工艺和传统染色工艺染色性能的比较
从表3可以看出,无盐染色工艺染色后织物的K/S值能达到传统染色工艺染色的要求,甚至略优于传统染色工艺的染色效果。不难看出,无盐染色工艺和传统染色工艺相比具有以下特点:(1)减少了工艺控制点,提高了产品质量;(2)染料和碱剂一浴连续轧染,减少了操作人员,降低了用工成本;(3)更重要的是该染色工艺不需用盐,从根本上消除了印染污水中盐难以去除的难题。
3结论
3.1综合评价染色棉织物的K/S值、摩擦牢度和皂洗牢度,得到了无盐染色的最佳工艺条件:活性红和活性藏青预烘温度都控制在100~102℃,预烘时间分别为50s和55s,汽蒸时间为90s和l10s,固色碱剂CJ—R的浓度分别为2g/L和3g