专家投稿
锦/氨纶织物酸性染料染色释酸剂的应用实践
彭志忠
佛山市敬展纺织材料有限公司
莱菲雅广州新材料科技有限公司
2020/3/7
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锦/氨纶织物酸性染料染色释酸剂的应用实践


彭志忠 

[1.佛山市敬展纺织新材料有限公司  广东佛山  528216;2.莱菲雅(广州)新材料科技有限公司  广东广州  510660]


摘  要:探讨了有机酸酯释酸剂CS/VS及醋酸缓冲液随温度、浓度、时间的变化而pH值变化,以及对染色性能的影响情况;结果表明:有机释酸剂随着温度的升高而缓和释放酸剂以调节染浴pH值,有效控制酸性染料染色的上染速率,使染料的上染百分率平稳增加,可防止因醋酸缓冲液染色时上染较快,而产生染色不匀、染花及色差等疵病。

关键词:酸性染料染色;释酸剂;锦/氨纶织物;上染百分率;匀染性;染色重现性


1.前言

锦纶纤维强力高、耐磨性好、手感柔软、质感轻盈及透气吸湿性佳,广泛用于泳衣和内衣等服饰面料,锦纶纤维和羊毛及蚕丝等蛋白质纤维需在酸性条件下染色。锦纶纤维分子链两端分别含有-NH2和-COOH,分子链中也含有大量的-CONH-,酸性染料主要依靠范德华力和氢键上染,染料扩散进入纤维后,在pH值较低时与纤维上的-NH3+生成离子键上染,上染速度较快(特别是超过锦纶纤维玻璃化温度Tg时,上染速率迅速加快,极易产生锦纶染色不匀)。

同时,锦纶染座少,锦纶染色的酸性染料(包括弱酸浴和中性浴)与纤维的亲和力较高,染料在纤维上的迁移较困难,匀染性差,易发生竞染现象,造成染色不匀、色差、染花等疵病;染浴pH值对酸性染料的上染存有很大的影响,pH值不同,纤维吸附H+的量有很大的变化,染料的上染速率和上染量必然也不同。

理想的染浴pH值控制应是随染色的进行和温度提高,pH值由高到低平稳滑动变化,当pH值较高(即在中性至弱碱性)时,染料以范德华力和氢键上染锦纶纤维,作用力小,上染缓慢,染料可以通过解吸、移染获得匀染效果。随着温度升高,pH值下降至弱酸性,染料以离子键进入纤维内部与纤维结合,以保持染料的平稳上染。因此,采用pH值控制剂(染色释酸剂)使染浴的pH值受控,从而具有生产颜色稳定性较佳的染色工艺。

本文就研制的有机酸酯类释酸剂CS,测试其空白溶液的释酸性能和在染色中的上染速率、上染百分率、染色深度、始染和终染pH值、匀染度等性能,表明释酸剂CS可减少匀染剂的用量,其染色深度、匀染性均很好,工艺简单易行,使用方便,成本低。

2.实验部分

2.1 材料与药品

织物:锦/氨经编针织物 85%锦纶40D/12f、15%氨纶40D;门幅160cm。

染料:酸性Red N-2RBL、Yellow N-3RL、Blue N-BL系列,酸性Turquoise M-5G、Yellow N-4GL(莱菲雅公司)。

助剂:释酸剂Acid CS(自制),释酸剂Sandacid VS、酸性匀染剂M(科莱蒽公司),浴中柔软剂CN,醋酸、醋酸钠(化学纯),无水碳酸钠。

仪器与设备:FA2104精密电子天平(上海嘉展仪器有限公司);红外染色机(Roaches 英国罗切斯公司);YG741烘箱(常州市第二纺织仪器厂);pH值仪(上海医用仪器厂);电脑测色配色仪(Datacolor SF 650 美国);光源箱(Verivide CAC 60),THEN气流染色机,MONFONGS-328定形机。  

2.2 试验部分

2.2.1 染色工艺配方

染色配方/%(o.w.f)

A、卡其色染色配方

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B、湖绿色染色配方

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2.2.2染色升温曲线

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2.2.3 测试

A、释酸剂性能/染浴pH值:根据染色升温曲线,用pH计测定空白/染浴的pH值。

B、上染百分率:在升温过程中每10min吸取2mL染液测它的光密度,并补充2mL蒸馏水;用分光光度计测出残液光密度值,按下式计算染料的上染百分率。

上染百分率(%)=(1 -N1/N0)×100%   

式中,N1:染余液光密度值;N0:初始液光密度值。

C、匀染性和染深性:用Datacolor SF650电脑测配色仪,按CIE1976LAB色差系统检测其K/S值及匀染度,光源D65,入射角10°。

D、△E色差:按CIE1976LAB色差系统检定被测样品与标准样品之间的色差;

E、色牢度测试

耐皂洗色牢度参照AATCC Test Method 61-2004测定;

耐汗酸色牢度参照AATCC Test Method 15-2009测试;

耐水渍色牢度参照AATCC Test Method 107-2009测定。

3.结果与分析

3.1 释酸剂的释酸性能

分别配制规定浓度的释酸剂CS、VS溶液,按照上2.2.2染色升温曲线,每隔10℃取样(直至保温温度),冷却到25℃用pH计测定pH值;测定释酸剂CS/VS在不同浓度、不同温度段的pH值变化情况,比较两种释酸剂的释酸性能;测试结果如表1所示。

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由表1分析比较可看出:

(1)随时间的延长、温度的升高,释酸剂缓慢地放出酸剂,染浴的pH值逐渐降低;同时随着释酸剂用量增大,最终的pH值也越低;若增加释酸剂的用量,pH值会继续下降。

(2)从释酸剂CS/VS的释酸情况,发现两者的释酸速率接近,最终都能使染色体系达到pH值4.0~6.0的状态;对于释酸剂CS其释酸能力较强,释酸性能大于释酸剂VS。

3.2 释酸剂在染色中的pH控制性能

锦纶织物若染浴起始pH值过低,染料上染速率过快,易产生缸差及颜色稳定性差,尤其是卡其色和湖绿等敏感颜色最难控制;根据上2.2.2染色曲线,起始pH值分别取7、8.0、8.5,测试释酸剂CS=1.0g/L在不同温度空白染浴pH值变化,结果见表2所示。

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由表2可看出,随着温度的升高,释酸剂缓慢地释放酸剂,染浴的pH值逐渐降低。从起始不同pH值对比可知:同样的释酸剂用量,释酸剂加入后的染浴pH值存有不同,若要达到相同的终染pH值,需酌情调整染色用释酸剂用量;由于弱酸性染料染锦纶的pH范围在4~6,因此,释酸剂的用量应根据染浴起始、终染pH值而定,若始染pH值越高,对应释酸剂用量就增大。

3.3 释酸剂染色工艺对酸性染料的上染速率

锦纶弹力织物酸性染料染卡其、肉色和湖绿色系等实际生产始染pH值通常会选择7.0或8.0甚至低于8.0;根据上表2中不同始染pH值情况,选择始染pH值7.0、释酸剂CS=0.75g/L及pH值8.0、释酸剂CS=1.0g/L与传统工艺醋酸缓冲溶液(pH=4~4.5)对比,分析其对染料上染速率的影响;结果如图1所示。

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由上图1可看出,当始染pH=7.0、释酸剂用量0.75g/L及始染pH=8.0、释酸剂用量1.0g/L时,上染速率都比传统工艺(醋酸缓冲液工艺)的缓慢,平衡状态上染百分率不低于同传统工艺。由于释酸剂CS的加入,染浴的pH值逐步降低,可减缓始染与整个染色过程中染料的上染速率,有利于进行锦纶染色织物敏感颜色染色生产和色花、色差疵病的控制。

3.4 释酸剂染色工艺对酸性染料的上染率影响

配制释酸剂CS=0.75g/L、VS=1.0g/L和醋酸缓冲溶液(pH=4.5)于染浴中,按上2.2染色处方和升温曲线染色,每隔10℃测定酸剂对酸性染料染锦纶的上染百分率,测试结果图2。

由图2看出,随着温度的升高、时间的延长,染料上染百分率均增加上升;释酸剂CS、VS的上染百分率曲线比较平缓,有利于防止因上染百分率增加过快而导致产生的染色不匀与色差;而醋酸缓冲溶液的染浴中,曲线开始的斜率较大,切线方向较陡,由于醋酸缓冲溶液染浴的pH值较低,染料以离子键上染,初始上染百分率较高及上染较快,易造成染色不匀、色花。

而使用释酸剂染色由于开始阶段染浴的pH值较高,其上染百分率曲线开始的斜率较小,曲线较平缓,切线方向较平坦,染料上染较慢、初染率低,这样有利于避免染色不匀、色花的产生,而最终的织物得色量K/S不比醋酸缓冲液低。

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从释酸剂GS与VS的上染百分率曲线中可以发现,两者的曲线基本吻合,速度基本相似,两者的染色效果相当。释酸剂CS由于释放酸速度慢、终点放酸能力强,所以实际生产中释酸剂CS用量为0.5~1.0g/L,而释酸剂VS用量1.0~1.5g/L。

3.5 释酸剂对染色的匀染度、染色深度的影响

按上2.2.1湖绿染色处方和2.2.2升温曲线工艺,采用释酸剂CS/VS和醋酸缓冲液染色,测试不同浓度的释酸剂和醋酸缓冲溶液加入染浴后染色织物的染色深度、匀染性数值,结果见表3。

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由表3可以得出以下结论:

(1)随着释酸剂用量的增加,染色的K/S值都普遍提高,染色深度增加。这说明释酸剂用量增加后,随温度升高,释酸剂放酸量增加,使染浴的pH值下降得多,织物上的染座数量增加,染料以离子键上染,染料的得色量高。采用释酸剂GS和VS染色时相比,两者染色织物的K/S值基本相当,但其染色织物的K/S值总体比醋酸缓冲液要高。

(2)选用释酸剂与醋酸缓冲溶液为酸剂的染色织物相比,在释酸剂用量达0.8g/L时,锦纶织物K/S值就超越醋酸缓冲溶液的K/S值,而用量达1.0g/L时,已大超过。这是由于释酸剂随温度升高,释酸能力增加所致,利于酸性翠蓝上染。

(3)选用释酸剂与醋酸缓冲溶液为酸剂的染色织物相比,释酸剂染色工艺的匀染数值一般较低,绝大部分匀染性值小于0.39,说明其匀染性很好;而选用醋酸缓冲溶液为酸剂的染色织物匀染数值较高(高于0.65),因而其匀染性就较差。

3.6 释酸剂与传统工艺的染色牢度对比

按上2.2.1湖绿染色处方和2.2.2升温曲线工艺,采用释酸剂CS和醋酸缓冲液染色,测试不同染色酸染色工艺的织物染色牢度情况,测试结果见表4.

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由上表4可看出,与传统醋酸缓冲液染色工艺相比,释酸剂的染色工艺不影响酸性染料对锦纶的染色牢度,反而存有一定的色牢度提升。

4.结语

4.1 有机酸酯释酸剂随着染色温度的升高,缓慢地释放酸剂,染浴的pH值逐渐降低;可有效控制酸性染料上染锦纶的速率,避免醋酸/醋酸缓冲液染色时由于起始pH值较低、上染较快以及pH值波动产生的色差,减轻染色不匀和色差等疵病的问题。

4.2 释酸剂CS有效提供锦纶酸性染料染色的最佳酸度(pH值=4~6),平衡上染百分率、染色深度K/S值,提高匀染性,可降低匀染剂的用量,减少染色缸差和重现性差的缺陷,其性能和指标已超过国外同类产品。

4.3 释酸剂染色效果好,不影响锦纶织物染色得色量K/S值,而提升色牢度,工艺简单易行,使用方便;更能适宜高品质泳衣和内衣面料颜色的一致性和缸差稳定性的苛刻要求,尤其适宜卡其色(俗称肉色)和湖绿色等敏感色系生产。

 

作者简介:

彭志忠,江西新余人,印染高级工程师,从事染整技术三十余年;致力纺织染整、印花新工艺技术研发及应用推广管理等工作。

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