匀染剂在活性翠兰KN-G中的应用


苏华,李华美,奚进
                 ( 泰兴市锦鸡染料有限公司,江苏泰兴225404)
    摘要:活性翠兰KN-G 在染中、深色时易产生色点、色斑、色花现象。商品化染色加工时添加适当和适量的匀染剂,同时采用科学的染色方式可避免上述问题的产生,提高各项色牢度。
    关键词: 活性染料; 染色; 匀染剂; 缓染
    以铜酞菁结构为母体的活性翠兰染料色泽鲜艳、成本低,具有较好的染色性能,因与其他色调活性染料拼色时具有独特的地位,而被广泛应用于纤维素纤维 染色。但由于其分子结构成环状立体,分子量大,直接性高,扩散性差,难以渗透到纤维素纤维内部,易造成染色不均匀; 特别是加入纯碱后会出现染料凝聚现 象,易产生色点、色斑、色花现象,浮色多,色牢度差等问题[1 ~ 2]。通过添加匀染剂,染色过程中正确使用硫酸钠和碱剂,选择合适的螯合分散剂、皂洗 剂、固色剂等,可解决染色时产生色点、色斑、色花现象,同时提高各项色牢度。
    1 ·试验部分
    1. 1 试验试剂和染化料
    活性翠兰KN-G,泰兴市锦鸡染料有限公司; 硫酸钠,纯碱,均为工业品; 匀染剂JY-21,江阴助剂化工有限公司。
    1. 2 试验仪器
    平动式常温染样机,靖江染色机制造有限公司;ALC-110. 4 电子天平,上海锐赛科学仪器有限公司;SF600 测色仪,美国Datacolor 公司; Y572B 摩擦牢度仪,常州市第二纺织机械厂。
    1. 3 试验
    1. 3. 1 耐碱盐稳定性试验
    取浓度为10g /L 的活性翠兰KN-G,并加入计算量的匀染剂JY-21 ( 分别为0、0. 5、1. 0、1. 5、 2. 0g /L) 。配制活性翠兰KN-G 溶液,于50℃在搅拌下加入60g /L 硫酸钠,20 g /L 纯碱,加完后立即用玻璃棒蘸取以上溶液 滴在滤纸上慢慢渗透,看其在滤纸中心有无明显凝聚的染料析出。
    1. 3. 2 染色匀染性试验
    匀染剂的性能常用的测试内容有: 匀染性实验、上染率实验、染色时间对上染率的影响、固色温度对染色强度及色光的影响等。
    取2%( 按织物质量计) 的活性翠兰KN-G 及不同量的匀染剂( 分别为0、0. 5、1. 0、1. 5、2. 0g /L) 及 60g /L 的硫酸钠加入染缸中,浴比为1 ∶ 20,布样放入其中摇匀。染缸放入平动式染样机中,从常温缓慢升温到60℃,于60℃ 吸色 30min,再加入定量的20g /L 纯碱升温到80℃,固色60min。取布样用50℃水冲洗几次,用醋酸中和10min,然后再用95℃的 2g /L 皂煮片皂煮15min,用50℃水冲洗3 次,用冷水冲洗10min。将洗净后的布样进行烘干,采用SF600 测色仪测K/S 值 ( K 为色料吸收系数,S 为色料散射系数) 或折算得到强度,根据染色情况、K/S值或强度及各项性能,从而判定其染色的匀染性。
    ( 1) 不同用量的匀染剂对上染情况的影响用
    K/S 值来表示,使用SF600 测色仪测试。
    ( 2) 以匀染剂JY-21 用量1. 5g /L 为例,于80℃条件下测试染色时间对染色结果的影响,用K/S 值表示,见表1。
               
    ( 3) 以未加匀染剂JY-21 的活性翠兰KN-G 做基准,分别试验匀染剂用量为0. 5、1. 0、1. 5、2. 0g /L按上述染色条件染色,测产品的色光、强度及各项牢度,见表2。

    ( 4) 匀染剂用量为1. 5g /L,按上述染色的工艺配方,但固色温度为60℃、80℃ 条件,测产品的染色强度及各项牢度,见表3。
             
    2· 结果与讨论
    2. 1 试验原理
    活性翠兰KN-G 的染料分子结构成环状且比较大,水溶性较差,扩散性能差,在60℃的染液中,溶解度较好。但在固色条件下,随着纯碱的加入,染 料的凝聚程度却陡然增大,出现盐析凝聚现象,导致染料的水溶性下降。染色初期上染速率快,产生色泽不匀、色点、色花。因而要解决这些问题,首先要提高染料 在纤维中扩散性能,控制好染色初期上染速率。在染色中加入匀染剂起到增溶、分散、缓染等作用。特别是当染浴中存在大量的电解质时,染料分子仍能保持稳定, 不产生盐析凝聚现象,从而获得良好的匀染效果和较高的染色牢度。
    2. 2 耐碱盐稳定性
    采用斑点法测试滤纸上有无明显凝聚的染料析出,耐碱盐稳定性的测试结果见表4。
             
    从表4 中可以看出,在不加匀染剂JY-21 的染液中加入硫酸钠、纯碱8min 后就会析出染料。在50℃水温时活性翠兰KN-G 溶解度能达 到150g /L,主要是因为活性翠兰KN-G 溶解主要依靠染料分子中的可溶性磺酸基团及β-乙基砜基硫酸酯的酯基,其中β-乙基砜基硫酸酯基的溶解性 要高于磺酸基,活性翠兰的溶解度由溶解性基团上的钠离子的电离度所决定,电离度愈高,溶解性能愈好。当加入硫酸钠后,硫酸钠中的钠离子会抑制染料的电离, 染料分子之间的引力会大于分子之间的斥力,硫酸钠超过60g /L,染液中的电解质过量,电离平衡被打破,活性翠兰将会从溶解状态转变为非溶解状态,产生 盐析现象,染料会发生凝聚,但1h 左右染料不会析出; 然而在加入纯碱后染料中的乙基砜硫酸酯水解加剧,水溶性大的乙基砜基硫酸酯水解变成乙烯砜基,造 成染料的溶解度迅速降低,再加上硫酸钠的存在使染料盐析,发生凝聚,导致染料析出。因此在固色过程时加入纯碱后由于无匀染剂的存在使染料很容易析出,造成 析出的染料附着在纤维表面上,不能很好地与纤维素纤维上的羟基发生反应形成稳定的共价健,染色结束后进行水洗、皂洗时染料从纤维表面脱落,造成纤维表面产 生色点、色斑、色花现象,形成染色不均匀。
    从表4 中可以看出加入不同量的匀染剂JY-21的染液析出染料时间由10min 延长至最高2h。根据市场及染色应用的要求,将匀染剂用量控制 在15% ~ 20%,商品化的染料在硫酸钠60g /L、纯碱20g /L 的条件下搅拌1h 以上,水溶液无染料析出。该方法可以在染色前取样先进行 测试,合格后再进行染色匀染性的试验和放大样,这样可以减少大生产的损失。
    2. 3 染色的匀染性
    2. 3. 1 匀染剂的用量对上染情况的影响
    不同用量的匀染剂对上染情况的影响用K/S 值来表示,使用SF600 测色仪测试,测试结果见表5。
               
    从表5 可见,随着匀染剂质量浓度的提高,织物表面得色深度( K/S 值变小) 渐渐变浅,说明随着匀染剂在染色体系中的质量浓度提高,缓染的效果越来越趋于明显,有利于染料均匀地上染到织物上,减少或避免产生色点、色斑、色花现象。
    2. 3. 2 染色时间对上染情况的影响
    根据表1 染色时间对上染情况的影响观察: 加入匀染剂初染时K/S 相差不大,说明加匀染剂后变化缓慢。不加匀染剂的K/S 值变化快,说明不加匀染剂的样品上染速度快,较易产生色点、色斑、色花,加入匀染剂后上染速度变慢,有利于解决色花、色点问题。
    2. 3. 3 匀染剂对染色色光强度及牢度的影响
    根据表2 数据可以看得出: 加匀染剂后的染料色光变化不大,匀染剂加多了色光略偏暗; 染色强度随着匀染剂用量增加稍有下降。加匀染剂对皂洗和 摩擦牢度有所改善: 皂洗沾色牢度提高半级,皂洗变色牢度提高1 ~ 2 级; 干磨摩擦牢度提高半级,湿磨摩擦牢度提高1 ~2 级。这主要是固色阶段 染液由中性变为碱性,染料会瞬时上色,吸附平衡被打破,染液中的染料会迅速与纤维发生共价反应,造成上色不匀,染料渗透性差,浮色重,皂洗、摩擦时未形成 共价健的化合物很容易从纤维表面脱落,造成各项色牢度很差,加入匀染剂后基本克服上述缺点,提高了牢度性能。
    2. 3. 4 固色温度对染色强度及牢度的影响
    根据表3 数据可以看得出: 使用匀染剂在80℃与在60℃ 条件下固色,色光基本不变,但80℃固色的强度提高14%,其他皂洗牢度、摩擦牢度 也提高1 级。一般的KN 型活性染料固色温度为60℃条件下,但是活性翠兰KN-G 的结构特殊,分子量大,直接性高,扩散性差,难以渗透到纤维内部, 造成染色不均匀。为了克服上述缺点,可以通过提高固色温度来增加分子的扩散性,同时使纤维素充分膨胀,使染料能很好地与纤维素分子上的羟基发生化学反应形 成共价健,这样形成的染料-纤维素共价健比较牢固,染色强度、皂洗牢度、摩擦牢度也相应有所提高。
    根据上述的实验情况可以看出,加入匀染剂能够对染料有增溶、分散、缓染的作用,这样就能使染料即使在较高的电解质及高pH 值中也能减少染料的水解、凝聚,吸色速率趋于平缓,染料上色缓慢,特别是在固色阶段缓染效果更好,从而能够克服和减少色点、色斑、色花现象。
    匀染剂用量大,效果会更好,但用量偏大也会造成染色强度下降,而且色光也发生变化,造成色光偏暗。根据染色强度的变化和匀染效果,碱盐稳定性的时 间长短而看,用量少,效果不明显; 用量大,染色强度将会大大降低,色光也得不到保证。匀染剂的用量最好控制在1. 5 ~ 2g /L 为好。这样匀染 效果既好,染色强度又能得到保证,色光变化又不大,纤维素表面的浮色染料相对较少,从而使皂洗牢度和摩擦牢度提高。
    3 ·结论
    在活性翠兰KN-G 中加入适量的活性匀染剂JY-21,可提高染料的溶解性、耐碱性和分散效果,特别在固色阶段效果更加明显,缓染效果佳,能够 使染料的皂洗牢度和摩擦牢度得到大大改善。匀染剂用量保持在1. 5 ~ 2g /L 左右,棉纤维前处理洗碱要干净,染色过程中正确化料,硫酸钠用量 60g /L,于80℃用20g /L 的纯碱分段加入固色,染色结束后要充分水洗、皂洗,后整理时控制温度及酸碱性,只有这样才能保证染色质量,杜绝色 点、色斑、色花的产生,达到匀染的效果。
参考文献
[1]陈轩. 纯棉针织物活性翠蓝KN-G 染色生产实践[J]. 印染,2001, 36( 3) : 26-27.
[2]缪毓镇. 活性翠蓝G 的染色特性及浸染工艺[J]. 印染,2005,31( 2O) : 10-14.