2 分散 /活性一浴一步法染色工艺
2 . 1 染料的选择 选择染料时应防止两种染料产生沉淀 (可用 防沉淀剂 ), 防止沾色影响色光、牢度。考虑到染 料或助剂之间会相互作用影响到染色进行, 要选 择牢度相近的染料。这不仅对服用性能而言, 还 需要考虑后续染整加工的忍受程度。如分散活性 染料上染涤棉时, 在热定形处理中应考虑分散染
化纤与纺织技术 14 Chem ica l F iber & T ex tile T echno logy
第 1期 2005 年 3 月
型活性染料的反应性比 K 型活性染料高, 其反应 式如下 :
N D NH C N C R N D NH C N C R C N O cell + N CO OH C N N COOH + HO cell
第 1期 2005 年 3 月
化纤与纺织技术 Che m ical F iber & T extile T echno logy 13
文章编号 : 1672- 500X ( 2005) 01- 0013- 04
涤棉针织物分散 /活性染料一浴一步法染色工艺
李伟勇, 郑向红
(广东纺织职业技术学院, 广东 佛山 528041)
收稿日期 : 2004- 09- 24
1 染色基本原理
1 . 1 分散 /活性染料一浴一步法技术关键 很多分散染料分子中含有酯基、酰胺基、氰 基等基团, 这些基团在高温碱性条件下易发生水 解。例如: CH 2 C H 2OCOCH3 + H 2O CH3 COOH NH COCH 3 + H 2 O CN + H 2O
浴比 染色操作曲线同前。
1#40
2 . 2 . 3 分散匀染剂 用于分散 /活 性染料一浴一步法的分散匀染 剂必须要耐元明粉和耐高温。分散匀染剂用量必 须适当 , 过多会降低染 料上染量或产生 焦油状 物 ; 用量过少, 则分散液稳定性差。常用的分散 剂一般选用阴离子表面活性剂和非离子表面活性 剂作为染色匀染剂, 前者的作用是其亲油基吸附 在染料微粒表面 , 而亲水基则围绕在外 , 形成胶 束溶液 , 借助于胶束之间的相斥作用 , 使染料微 粒保持分散状态 , 防止了染料的聚集。这类分散 剂扩散效果好, 在高温时比较稳定, 对得色的影 响小。后者的作用是增加染料的溶解作用, 并抑 制染色 开始时的急剧 吸色, 加强染色的 匀染作 用。这类分散剂 分散效果 明显, 并 兼有匀 染作 用 , 但对得色量有一定的影响。 常用的分散高温匀染剂如 FZ - 802 匀染剂 ( 南京钟山化工厂 ) 、高温匀 染剂 GS( 上 海助剂 厂 ) 、高温匀染剂 A- 10( 常州曙光化工厂 )等 , 具 有匀染性强、 竭染性好、 价格低等优点, 并可替代 日本进口的 Toho Sa lt A - 10 、UF - 350 。通过试 验 , 选用南京钟山化工厂的 FZ- 802 匀染剂 , 染 色织物无染斑、色花等疵病 , 效果理想。其用量 一般控制在 0 . 5~ 1g /L。 2 . 2 . 4 皂洗和固色 ( 1) 皂洗 用分散 /活性染料一 浴一步法染色后, 既要 去除吸附在织物上的水解活性染料, 又要去除纤 维素纤维上吸附的分散染料, 因此必须对被染织 物进行皂洗。 取染毕的棉针织物 2g , 置于 100mL 的 1g /L 皂液中, 从室温升至 95∀ , 皂煮 15m in、 洗净 , 然 后做皂洗牢度试验, 试验结果为原样变色达 4~ 5 级 , 白布沾色达 4级 , 染色牢度良好。 ( 2) 固色 选用 R 型活性染料与分散染料进行 一浴一 步法染色 时, 织物 应先经 皂洗 , 再用 固色剂 固 色 , 以防止活性染料与纤维素的共价键水解断键 后 , 使色布的水洗牢度下降。 按染色深度 , 固色处理为 : 浅色品种 ( < 0 . 5 % ), 一般不需要进行固色
第 1期 2005 年 3 月
化纤与纺织技术 Che m ical F iber & T extile T echno logy 15
2 . 2 工艺条件的选择 2 . 2 . 1 盐用量 经小样试验, 盐 ( 元明粉 ) 的用量对 R 型活 性染料的上染率影响很大。根据染色深度, 盐的 用量一般为 : 浅色 < 0 . 5% 中色 0 . 5~ 2% 深色 > 2 % 染液处方: R 型活性染料 % 元明粉 g /L 分散剂 ( 匀染剂 ) g /L p H 缓冲剂 g /L 浴比 染色操作曲线: x y 1 0 . 5~ 1 1#40 10~ 40g /L 40~ 80g /L 80~ 100g /L
由反应式可见, R 型活性染料上的 3 - 羧酸 基吡啶是通过三嗪基键合到母体染料上的, 染色 时 , 在较高温度下 ( 110 ~ 130∀ ), 3- 羧酸基吡 啶脱落而与纤维素羟基迅 速反应形成共 价键结 合 , 完成固色过程, 且有较高的固色率。由于 R 型活性染料的活性基活化不仅仅是依靠氮杂环电 子云密度的分布 , 同时也依靠消脱基的极性之辅 助 , 因此, 当染料与纤维形成键后, 就比较稳定。 这是此类活性染料具有较高反应速率而形成稳定 的纤维 - 染料键的原因。 由于 R 型活性染料的活性基是中性的 , 故而 染浴可为中性 , 不需加碱剂, 这样就可以在分散 染料染色过程中 , 同时染活性染料, 染色时间可 缩短一半。
化纤与纺织技术 16 Chem ica l F iber & T ex tile T echno logy
第 1期 2005 年 3 月
处理; 中色品种 ( 0 . 5~ 2 % ), 可用季铵盐固色剂进 行固色处理 ; 亦可用固色剂 Y 处理; 深色品种 ( > 2 % ), 可 使用聚胺系固 色剂进 行固色处理 ; 亦可用 NKC 固色剂处理。
R 型活性染料在织物上的染色深度随元明粉 用量的增加而加深。但当用量超过一定值时 , 深 度的增 加不明显 , 而且对 分散染料的上 染有影 响。其用量视染色深度而定。一般浅色为 25g /L、 中色为 60g /L、深色为 90g /L。染毕需将元明粉 充分洗干净 , 才能进行固色。 2 . 2 . 2 染浴的 p H值 R 型活性染料在染色过程中所产生的羧酸吡 啶会使染浴的 p H 值逐渐降低 , 为稳定染浴的 p H 值 , 可加入 p H 缓冲剂, 如缓冲剂 P - T ( 用量在 0 . 5~ 1g /L, p H 值稳定在 6. 5~ 7 . 5) , 使用缓冲 剂可稳定染浴 p H 值, 以获得较好的染色效果和 色光重现性。另外, R 型活性染料在近中性染浴 中得色 量最高, 对分散染 料的水解破坏 影响最 小 , 这也是 R 型活性染料比其他类型活性染料能 与较多类型的分散染料用一浴一步法染色的优势 所在。 染液处方: R 型活性染料 % ( ow f) 元明粉 g /L 分散匀染剂 g /L p H 缓冲剂 g /L 2 60 1 0 . 5~ 1
OH OH OH -
CH 2CH 2OH +
NH 2 + CH 3 COOH
COOH + NH 3 !
水解反应引起分散染料水溶性增大 , 力份显 著降低 , 发生色变。在常用分散染料中, 分散蓝 HGL、福隆深蓝 S- 2GL、红玉 SE - GFL 以及含 有这些染料的拼混染料如福隆棕 S- 2BL、黑 S2BL 等容易发生这种情况。此外很多分散染料分 子中含有羟基 , 在碱性条件下 , 羟基能发生离子
表 1 R 型活性染料 的日晒 、 皂洗和摩擦牢度 染料 活性红 R - 3B 活性黄 R - RL 活性蓝 R - R 活性橙 R - 3R 活性紫 R - 5B 日晒 5 5~ 6 4 4~ 5 4 皂洗 ( 95∀ ) 级 原样变色 4~ 5 4 4~ 5 4 4 白布沾色 4 3 4 3 3~ 4 干摩 4 4~ 5 4 4~ 5 4~ 5 摩擦 级 湿摩 2~ 3 3~ 4 3 3~ 4 3~ 4
110~ 130∀ p H6 . 5~ 7 .5
料是否升华或活性染料是否会改变色光等问题。 2 . 1 . 1 分散染料的选择 ( 1) 耐碱性 某些分散染料在高温及碱性条件下会被分解 破坏或发生离子化, 涤纶在高温碱性条件下也容 易受损伤。一般来说用于竭染法的活性染料都需 要在碱性浴中固色, 即使是日本化药公司开发的 K ayace lo n R eact活性 染料也 需要 在中 性浴中 固 色。因此分散 /活 性一浴法染色必须选用能耐碱 的分散染料。适宜的分散染料有: C. I . 分散黄 37 、 42 、 56 、 73 、 163 、 164 ; C. I . 分散红 53 、 60 、 73 、 143 、 153 ; C. I . 分散蓝 56 、 60 、 73 、 87 、 158 、 183 ; C. I . 分散橙 73 、 13 、 29 等。 ( 2) 耐电解质性 与某些活性染料同浴染色时必须加入大量的 电解质 ( 盐 ) 以提高染料在织物上的固 色率。但 是盐的加入会降低某些分散染料的分散稳定性。 因此需要选用耐电解质性好的分散染料, 如 : C. I . 分散红 60 、 73 、 153; C. I . 分散黄 37 ; C. I . 分散蓝 56 、 73 ; C. I . 分散橙 13 等。 2 . 1 . 2 活性染料的选择 选择的活性染料应耐高温、对聚酯纤维不沾 色或少沾色、对棉纤维具有良好的亲和力、能够 和分散染料同浴染色且色牢度好。虽然从 KE 型 至 F 型活性染料中也可以选出能耐高温、色牢度 较好的活性染料 , 但是这类活性染料在 PH 值为 10~ 11 的染浴中固色 , 这对分散染料有分解破坏 作用。因此能与之同浴一步法染色的分散染料品 种较少。如 1 . 2 所述, R 型活性染料是能满足上 述要求的染料。其各项色牢度测试见表 1 。
化 , 使染料的水溶性增加 , 上染百分率降低 , 染 色织物颜色偏浅。所以分散染料染色时 , 染液的 p H 值控制在弱酸性范围, 如在 5~ 6 或 4 . 5~ 5 . 5 之间较为适宜, 此时染物颜色较鲜艳 , 上染百分 率较高。 但是用于浸染的活性染料一般在 p H 值 10~ 11 . 5 的碱性浴中才能与纤维素纤维起交联反应, 其固色温度在 100∀ 以下 , 而分散染料则需要在 100∀ 以上, 这样其不 同的染色、固色温 度以及 p H 值的工艺要求妨碍了涤棉混纺织物用同浴和 同一升温曲线染色 , 这便是分散 /活性一浴一步 法要解决的技术关键。解决的途径是选用耐碱性 的分散染料和适宜在中性浴固色的活性染料如 R 型活性染料。 1 . 2 R 型活性染料的反应机理 R 型活性染料由一氯均三嗪染料接上 3- 羧 酸基吡啶而成。由于三嗪环上氮原子的存在, 改 变了环上原来电子云密度分布的状态 , 使环上某 些碳原子的电子云密度降低, 较易接受亲核的纤 维素负离子的攻击, 而发生亲核取代反应。 R 型 活性染料与 K 型活性染料的不 同点在于三嗪环 上的氯离子基被季铵基所取代 , 从而加强了离子 基的正电性, 故其吸电子能力变大, 于是季铵化 离子基与纤维 素反应速率 便大大增 加。因此 R