热固型活性染料在锦/棉织物一浴法染色中的应用（一）

彭志忠

（广东佛山市敬展纺织材料有限公司  广东佛山  528216）

摘  要：锦/棉（粘胶）织物通常采用二浴套染法染色，即以中温型活性染料染棉，再以中性、酸性或分散染料染锦纶，缺点是工艺耗时长，加工产量低，能源消耗大，污水排放多，不符合“节能、减排、增效”绿色清洁生产的环保理念；采用热固型活性染料/分散或中性染料一浴法的染色，可实现快速染色短流程工艺，具有突出的“节能、减排、增效”优势和优良的颜色重现性。

关键词：热固型活性染料；锦/棉织物；快速短流程工艺；一浴法染色；节能减排；清洁生产

前 言

锦/棉（或粘/锦）织物手感糯柔、垂感好、织纹细腻、外观美、风格新异、经久耐穿、易洗涤，既有棉纤维的吸湿透气、手感柔软的性能，又有锦纶的弹力、耐磨耐用的优良特性，因而棉/锦类织物在纺织服装面料中占有重要地位。锦/棉织物通常采用二浴套染法染色，即以中温活性染料染棉，再以中性、弱酸性或分散染料染锦纶；缺点是工艺耗时长，加工产量低，能源消耗大，污水排放多，经济效益较差，不符合“节能、减排、增效”清洁生产的环保理念；且长时间的湿热加工锦/棉织物极容易受损伤。

近年来，国家环保政策越来越严，环保治理力度越来越大，污水处理成本也加大，同时染化料价格上涨而染费上涨困难等，严重制约印染企业的发展；如何降低生产成本，提高产品质量，简化工艺流程是每个印染企业所追求的目标。为此，大家都在不断地寻找与开发新的染整工艺、新的印染助剂及新型染料等。

一浴法的染色效果具有突出的“节能、减排、增效”优势，可有效地降低织物损伤；锦/棉织物一浴一步法染色的关键点有：

（1）染棉染料与染锦染料对染色温度的要求要相同或接近；

（2）染棉染料与染锦染料对染浴pH值的适应性要一致；

（3）染棉染料与染锦染料受电解质的影响要良好；

（4）所选择的染色染料对各类其他纤维的沾染少或不沾染。

1．热固型活性染料的概述

热固型活性染料与常规活性染料最大的差异就在于染色过程中不是以施加碱剂来促进染料与棉纤维反应，而在中性条件下，以提高染色温度来实现其活性基团与棉纤维发生反应而固着。该染料具有特殊的化学结构（采用3-羧基吡啶基季铵盐吡啶甲酸基为活性基），其反应强，能在100℃～130℃（100～120℃得色量最佳）高温中性染浴中与棉纤维发生反应而固着，热固型活性染料染棉匀染性及染色牢度好，应用方法也十分简便，但其染深性能较差。由于染色液中没有碱剂的存在，染色过程中活性染料的水解很少，故染料的上色率、固着率较高，染色重现性和匀染性良好。

此类染料有：

（1）日本化药株式会社CN型活性染料：活性黄CN-4G、活性黄CN-ML、活性黄CN-EX、活性红CN-3B、活性棕CN-AL、活性蓝CN-BG、活性翠蓝CN-2G。

（2）上海雅运纺织化工有限公司NF型活性染料：活性黄NF-GR、活性黄NF-4G、活性黄NF-GL、活性红NF-3B、活性红NF-EC、活性大红NF-GL、活性蓝NF-MG、活性蓝NF-MG、活性翠蓝NF-2G。

（3）上海安诺其纺织化工有限公司N型活性染料：活性黄N-GL、活性红N-3B、活性红N-7B、活性蓝N-FL、活性藏青N-R、活性墨绿N-BD。

（4）上海亚好工贸有限公司NE型活性染料：活性黄NE-RL、活性黄NE-ML、活性红NE-2BL、活性红NE-6BL、活性蓝NE-HL、活性蓝NE-MG、活性艳蓝NEGL、活性深蓝NE-BL等。

随着聚酯纤维和聚酰胺纤维等的快速发展，涤棉、涤粘和锦棉及棉醋等混纺织物的纺织品种也越来越多，热固型活性染料的出现，实现了棉/锦（或粘/锦）、棉/醋纤、棉/羊毛等混纺织物的一浴法快速染色，使得其染色变得更简单，提高了该类混纺织物（或纱线）的染整加工效率，降低生产成本及保护生态环境。

1.1 染色温度对热固型活性染料得色量的影响

热固型活性染料系列具有烟碱活性基，离去能力强，随着染色温度升高，反应速度提升快；热固型活性染料耐热性好，在100℃～120℃温度下保温一定时间可达到染色平衡，适宜在中性浴中进行染色固着；上染率稳定，得色深浅变化不明显。不同温度条件下，热固型活性染料染棉织物得色量，见下表1。

表1  热固型活性染料染色时温度与得色深度的关系

注：（1）处方：染料0.5%（o.w.f）、螯合剂1.0g/L、缓冲剂NRA 1.5g/L、元明粉30g/L。（2）工艺：浴比1︰20、升温速率2.0℃/min，以表1中所列的不同染色温度分别保温染色30min，水洗、皂洗。（3）检测：以100℃染色的得色深度为100%，相对得色深度由Datacolor SF 600X测色仪检测。

热固型活性染料染棉纤维，倘若染色温度低于100℃，得色会明显变浅，这表明染料与棉纤维反应固着不充分；倘若染色温度高于120℃，得色也会有变浅的趋势，减幅浅约5%。实践表明，热固型活性染料既适合沸温（100℃）染色，也适合高温（大于100℃）染色；热固型活性染料染棉纤维最适合的染色温度为100℃～120℃，在高温条件下进行染色，一方面棉纤维可充分溶胀也便于染料分子的移动，一方面高温时染料分子的运动也大大地加速，从而使得染色过程中染料分子的移染大大地提高。

1.2 染色浴pH值对热固型活性染料得色量的影响

热固型活性染料虽然不是以施加碱剂来促进染料与棉纤维反应，但对染浴pH值也存有一定敏感度，其适合在中性浴中染棉纤维；若染浴pH值小于7或大于7，得色量都会呈现降低，试验结果见下表2。

表2  热固型活性染料染棉染浴pH值与得色深度的关系

注：（1）染料0.5%（o.w.f）；（2）染浴pH=6，以稀醋酸调节；染浴pH=7，缓冲剂NRA 1.5g/L；染浴pH=8，以纯碱溶液调节，100℃温度×30min；（3）以染浴pH=7的相对得色深度为100%作相对比较；其他条件同表1。

从上表2试验结果得知，热固型活性染料（沸温）染棉在弱碱性或弱酸性条件下得色深度会降低，因此选择中性浴染色为佳；为此，染色时需添加染色缓冲剂以维持pH值为7左右，以便将锦/棉混纺织物染色浴pH值稳定在中性范围内。

1.3 电解质对热固型活性染料得色量的影响

热固型活性染料和其他类型的活性染料一样，由于溶解度相对较高，亲和力相对较弱，需要在电解质的促染作用下，才能获得相对较高的上染率；试验结果可见下表3。

表3  热固型活性染料染棉时元明粉用量对得色量的影响

注：（1）元明粉0～40g/L，100℃温度保温染色30min；（2）其他条件同表1。

从上表3结果得知，随着电解质（元明粉）的添加，热固型活性染料对棉纤维的上染率有所提升；为此，热固型活性染料染棉纤维需要在适量电解质存在下，染料分子的运动会加速提升，以提高其染棉织物/纱线的得色量。

1.4 热固型活性染料染棉对锦纶的沾色性

活性染料染锦/棉织物的棉组分时，由于活性染料与锦纶纤维之间既存在着氢键、范德华力结合，也存在着共价键结合，对锦纶组分会存有不同程度的沾色；由于不同结构的活性染料沾锦程度有轻有重，常用中温型活性染料，在染棉条件下对锦纶的沾染性普遍较重，故不宜采用；需要选用对锦纶纤维不沾色或微沾色的活性染料染色；热固型活性染料具有常用中温型活性染料无法相比的优点，即在中性沸温条件下染锦／棉（或锦／粘）织物中的棉/粘胶组分时，对锦纶组分几乎不沾色；测试结果见下表4。

表4  热固型活性染料在中性沸温染棉时对锦纶的沾色性

注：

（1）染料0.5%（o.w.f），分散螯合剂1.0g/L，食盐30g/L，缓冲剂（pH=7）1.5g/L，浴比1︰20，2℃/min升温，100℃恒温染色30min，水洗、皂洗、水洗。（2）沾色程度：分不沾色、微沾色、轻沾色、重沾色、严重沾色五档。

上表4结果表明，热固型活性染料在中性沸温条件下染棉，对锦纶不沾色或微沾色；因而有利于获得较好的染色重现性和各项色牢度，同时热固型活性染料对只染棉、锦留白的“闪白”产品和棉、锦异色的“闪色”产品具有独特的实用效果。

综合试验结果，热固型活性染料与分散染料（或中性染料）具有良好的同浴染色适应性，可实现一浴一步法快速染锦/棉类织物；表明可采用分散/热固型活性染料一浴法染浅色，而采用中性金属络合染料/热固型活性染料一浴法染中色。

2．分散/热固型活性染料一浴一步法染浅色

由于分散染料的相对分子质量小、扩散性好，加上与锦纶不存在发生离子键结合，系依赖两者之间的分子引力（氢键、范德华力）上染，以及其移染行为特别活跃等因素的存在，分散染料染锦纶的匀染透染性好，对锦纶自身染色品质的差异有良好的遮盖性，避免经柳、纬档等染疵产生；染浅色时，也避免了分散染料对锦纶染深性差、色牢度差等缺陷。实践证明，选择染锦纶色光纯正、上色性能好、色牢度好的（低能～中能型）分散染料染浅中色可得到良好的染色效果。

2.1 分散/热固型活性染料同浴染色的适应性

2.1.1 染色温度的适应性

锦纶虽属疏水性纤维，其玻璃化温度Tg比涤纶低得多，只有47～50℃；且吸湿溶胀性比涤纶大，所以分散染料染锦纶在沸温常压（100℃～110℃）条件下，便可获得相对较高的得色量，且色光纯正、重现性也好；不同染色温度下，分散染料染锦纶纤维的得色情况见下表5。

表5  不同染色温度分散染料染锦纶的得色深度

注：（1）处方：染料1.5%（o.w.f）、高温匀染剂1.0g/L、98%醋酸0.5mL/L；（2）工艺：浴比1︰20、升温速率2℃/min，表中对应的不同染色温度分别保温染色；（3）检测：Datacolor SF 600X测色仪检测，以100℃染色的相对得色深度为100%相对比较。

从上表5结果表明，染色温度大于60℃后分散染料染锦纶的上染速率会加快，但分散染料染锦纶在沸温常压（100℃～110℃）条件下，便可获得相对较高的得色量，且色光纯正；若在高温高压（120℃）条件下染色，其得色深度约有所提高，但色光的纯正度却会下降；同时当染色温度大于120℃时，锦纶会出现“纸化”现象，手感变僵硬、弹性消失、强力下降等。

为此，分散染料与热固型活性染料在沸温（100℃～105℃）常压条件下同浴染锦/棉织物是吻合的。

2.1.2 染浴pH值适应性

分散染料沸温染锦纶有两大特点：

（1）分散染料染锦纶纤维完全靠与锦纶之间产生的氢键、范德华引力以及偶极引力上染；而不像直接、中性、酸性等阴离子染料主要依赖与锦纶上的氨基呈离子键结合而上染；所以大部分的分散染料染锦纶对染浴pH值的依附性较小，在pH=4～8范围内染色效果没有明显变化。

（2）分散染料在沸温条件下染锦纶，与在高温（130℃）高压条件下染涤纶完全不同，其水解稳定性好，在染浴pH=6～8范围内几乎没有降解消色的迹象；因此，分散染料可以在中性范围内（pH=6～8）对锦纶正常染色；测试结果见下表6。

表6  分散染料染锦纶染浴pH值对染色量的影响

注：（1）处方：染料1.0%（o.w.f），分散匀染剂1.0g/L；（2）工艺：浴比1︰25，升温速率2℃/min，100℃保温染色30min；（3）检测：染浴pH值由pH S-25型数显酸度计测试，相对得色深度由Datacolor SF600X测色仪检测。

从上表6得知，分散染料在中性-偏弱酸性条件下（pH值=6.0～7.0）对锦纶常压沸温染色，可获得较高的得色量；热固型活性染料染棉最适合在中性染浴中高温染色；可见，在沸温（100℃）中性条件下，分散染料与热固型活性染料同浴染锦/棉（或锦/粘）织物，对染色浴pH值具有较优的同浴适应性。

2.1.3 电解质的适应性

热固型活性染料需要在电解质的促染作用下才能获得较高的上染率，电解质的加入对分散染料的热稳定性会产生一定负面影响，会削弱染料胶粒的负电荷（因为分散染料与阴离子型分散剂形成的染料胶粒带有负电荷，胶粒之间存在着同性电荷的排斥力，以提高分散染料微粒分散稳定性），而使得染料胶粒之间的排斥力减小，染料胶粒相互碰撞而聚集的概率也随之增大。据实践证明，分散染料在沸温（100～110℃）条件下的热稳定性要比高温（130℃）高压条件下好得多，但电解质的存在依然会对其热稳定性产生负面影响。

因此，在染浴中加入1～2g/L阴/非离子复合型高温分散匀染剂，可降低电解质的负面影响；因为阴/非离子表面活性剂复合使用，可以提高非离子型表面活性剂的浊点，改善其耐热性能，而且由于两者可以形成带双电层的混合胶束，对染料微粒的保护作用更强，分散液更稳定。

为此，染色工艺中需要加入低泡高温分散匀染剂，并选择分散稳定较优的分散染料，控制好电解质的量与加入方式，可获得浅～中色色泽鲜艳、匀染性及优良的得色量。

2.1.4 染色工艺操作

由于锦纶的玻璃化温度Tg低（47～50℃），在水中容易溶胀，加之分散染料的相对分子质量较小，故在较低温度下，分散染料便可产生上染锦纶纤维的行为；从表5可知，染浴温度大于60℃后，其得色量会明显增加；染色温度大于60℃后染料的上染速率会显著加快，但匀染性会明显降低，显然在升温过程中于65℃～70℃温度可设置一个保温染色时段，对实现锦纶织物染色匀染具有积极意义。

经检测，热固型活性染料染棉，染色温度在70℃以下时，染料-棉纤之间的固着反应尚未明显发生，此时染料的扩散行为与移染行为活跃，匀染透染效果良好；当染色温度大于70℃后，由于固着反应的发生，染料的扩散作用与移染作用会随之逐渐减弱；若升温太快，容易使染色初期产生的不均匀性定格为永久性色差、色花染疵。

因此，在染色升温过程中，需要在70℃温度保温染色一定时间，使染色初期产生的吸色不匀通过染料的扩散与移染作用以实现均匀化。可见，分散染料染锦纶与热固型活性染料染棉对工艺控制的要求也相对吻合。

综上所述，分散染料与热固型活性染料一浴一步法染锦／棉（或锦/粘）织物，具有良好的同浴快速染色的相容性；分散/热固型活性染料一浴一步法染锦/棉织物浅色的工艺具有较强的操作性与经济社会效应。

2.2 染色实践

（1）织物

18.2tex/llldtex（32英支×100旦）、524根/10cm×283根/10cm棉/锦府绸。

（2）色泽

浅砖红色。

（3）工艺处方/%（o.w.f）

活性黄NC-GR            0.072

活性蓝NC-MR            0.04

分散金黄SE-3R           0.01

分散红玉SE-2GFL         0.038

分散蓝E-4R               0.006

分散匀染剂               1.0g/L

pH缓冲剂（NRA）        1.0g/L

元明粉                   20g/L

工艺条件：室温入染→升温至70℃、保温染色15min→染色100℃×20min→排液→水洗、皂洗。

（4）染色工艺曲线见下图1

实践证明，热固型活性染料与分散染料具有良好的同浴染色适应性，以一浴一步法高温（100℃～120℃温度）快速染锦/棉类织物，即可以获得理想的染色效果，其应用十分方便，染色重现优良。

（未完待续，精彩内容详见下期……）

作者简介：

彭志忠，江西新余人，印染高级工程师，从事染整技术三十多年；致力于纺织染整、印花新技术研究及染化料应用技术管理等。

手  机：13922372675（微信同号）

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