目前应用于羊毛染色的染料主要有酸性染料、酸性媒介染料、金属络合染料及活性染料等,其中酸性染料和媒介染料使用较多。羊毛及其织物的常规染色在沸腾或接近于沸腾的温度下进行,以利于染料的上染和在纤维中的扩散。同时,由于羊毛纤维之间染色性能有差异,同一根纤维不同部分的染色性能也有差异,在染色的初期阶段容易造成上染不匀。为了获得均匀的染色产品,必须经过相当长的沸染时间,特别是酸性媒介染料。
酸性媒介染料的用量占羊毛用染料总量的30%,具有价廉、优异的湿牢度和高得色量的优点,但也有以下缺点:染色过程复杂、染色时间长(5~7h)、能耗大、设备利用率低、羊毛损伤严重。多年来,世界各国的研究者竞相研究酸性染料和媒介染料的低温、快速染色助剂和工艺,取得了令人满意的进展。国内也对羊毛的低温染色工艺做过大量研究,在低温染色方面取得了一定的进展,但缩短时间方面尚没有令人满意的结果。
我们通过大量试验研究开发了快速低温多功能羊毛染色助剂SFR-502,及其相应的应用工艺,主要思路是围绕快速、低温来考虑,取得了满意的效果。
1铬媒染料染色基本原理
染料从染液上染到纤维上并染着于纤维,共有4个过程,即染料自染液向纤维表面扩散、染料吸附于纤维表面、染料自纤维表面向纤维内部扩散及染料固着于纤维,而影响上染速率的关键是染料在纤维内部的扩散速率。染料在纤维内的扩散可近似地用Fick公式表示:
ds/dt=-D.dc/dx…(1),式中:
ds/dt——扩散速率;
dc/dx——染料的浓度梯度;
D——扩散系数。
染料扩散要克服阻力,所需要的能量称扩散活化能,其与温度的关系为:
LnD=A-E/RT……(2),式中:
E——扩散活化能;T——绝对温度;
R——气体常数;A——常数。
由于羊毛纤维角朊中含有12%左右的胱氨酸,其结构为:
在羊毛纤维表面形成交联程度很高的二硫键,阻碍了染液对纤维的渗透和扩散,使其上染速率下降。从式(2)中可知,提高
SFR-502的作用是在不影响染色色光、牢度的前提下,尽量缩短高温染色时间,降低染色温度,提高鲜艳度,从而节约能源,减少纤维损伤。
2染色工艺试验
2.1试验材料
媒介染料:媒介蓝SE、媒介棕RH、媒介黄2G。
染色试样:散毛、毛条、纯毛华达呢。
2.2染色工艺条件
(1)常规染色工艺条件见图1。
(2)SFR-502染色工艺条件见图2。
图1常规染色升温曲线
注:A-元明粉5%(owf,下同);D-硫酸(98%)0.2%;B-醋酸(98%)2%;E-红矾1%;C-染料2%。
图2 SFR-502染色升温曲线
注:A-冰醋酸(98%)3%,SFR-502 2%(owf,下同);D-甲酸1%,红矾0.9%;B-染料2%;E-SFR-502 1.7×0.9%;C-甲酸1.7%。