吡啶甲酸反應基型活性染料對蠶絲織物染色工藝的探討

張 艷

(鹽城紡織職業(yè)技術(shù)學院輕化工程系，江蘇鹽城224005)

常用于蠶絲染色的傳統(tǒng)活性染料，必須使用堿劑使染料分子固著在絲素分子鏈上，致使染色工藝復雜，并且長時間在堿性條件下染色易使蠶絲受損，影響蠶絲的品質(zhì)。吡啶甲酸反應基型活性染料，是用煙酸取代基取代一氯三嗪上的氯原子，形成新型活性染料［1］，如圖1所示。吡啶甲酸反應基型活性染料，可以在中性條件下與纖維素纖維發(fā)生反應而固著，因此也被稱為中性固色活性染料。該類染料染色因其不加堿劑，常與配套用的分散染料共同實現(xiàn)滌棉混紡織物一浴法染色［2-5］。這類染料有:日本化藥株式會社生產(chǎn)的CN型活性染料、上海雅運紡織化工有限公司供應的NF型、N型活性染料、上海安諾其紡織化工有限公司供應的N型活性染料、上海亞好工貿(mào)有限公司供應的NE型活性染料。

本文采用上海雅運紡織化工有限公司的雅格素N型吡啶甲酸反應基型活性染料，研究了其在中性條件下對蠶絲織物的染色性能。

圖1 吡啶甲酸反應基型活性染料的合成Fig.1 Synthesis of reactive dyes based on picolinic acid reaction

1 實驗

1.1 材料與儀器

材料:精練后蠶絲織物(平方米質(zhì)量150 g/m2)，雅格素藏青N—SG(上海雅運精細化工有限公司)，氯化鈉(分析純，天津永大化學試劑有限公司)，皂粉(市售)。

儀器:YP102N電子天平(上海天平儀器廠)，721型光電分光光度儀(上海天美科學儀器有限公司)，Datacolor 600分光光度儀(瑞士Datacolor公司)，HH-S型恒溫水浴鍋、SW-12A型耐洗色牢度儀、Y571B型摩擦色牢度儀(均為南通三思公司)。

1.2 實驗方法

一定質(zhì)量濃度雅格素藏青N—SG，浴比1︰50，加NaCl，40℃入染，升溫至一定溫度，不加堿，染色一定時間取出，通過水洗→皂洗→水洗。

染色工藝處方:雅格素藏青N—SG質(zhì)量濃度為0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8 g/L;NaCl質(zhì)量濃度為 0、10、20、30、40、50 g/L;染色溫度為 60、70、80、90、100 ℃;保溫時間 30、60、90、120、150 min。

皂煮工藝處方:皂粉質(zhì)量濃度40 g/L，皂煮溫度95 ℃，皂煮時間30 min，浴比1︰50。

1.3 測試方法

1.3.1 上染率的測定

采用殘液比色法測定，染液的吸光度在72l型光電分光光度儀上測定，采用1 cm的比色皿，上染率E按下式計算:

式中:A0和A1分別為染色前后染液的吸光度。

1.3.2 固色率的測定

固色率F表示與纖維鍵合的染料占上染到纖維上的染料總量的百分比。將染色后的織物進行烘干。用電腦上測得其K/S值。測完之后將織物進行皂煮，皂煮后將織物洗凈烘干，測得其K/S值，然后按下式計算固著率F:

1.3.3 染色深度K/S值

Datacolor 600分光光度儀對染色織物進行K/S值的測定。測色條件為D65光源，10°視角。

1.3.4 摩擦色牢度

按GB/T 3920—2008《紡織品 色牢度試驗 耐摩擦色牢度》測定。

1.3.5 耐洗色牢度

按GB/T 3921.1—2008《紡織品 色牢度試驗 耐皂洗色牢度》測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 染色工藝因素分析

2.1.1 染色溫度的影響

質(zhì)量濃度0.2 g/L的雅格素藏青 N—SG，浴比1︰50，加 NaCl 50 g/L，40 ℃入染，分別升溫至 60、70、80、90、100 ℃，不加堿，染色 60 min，通過水洗→皂洗→水洗。染色后各溫度下的上染率和固色率如圖2所示。

圖2 染色溫度對上染率和固色率的影響Fig.2 Effects of temperature on dye-uptake and fixation rate

從圖2可以看出，染料的上染率隨溫度上升而下降，但是，染料的固色率隨著溫度的提高而上升。溫度達到100℃，固色率最高。這是因為，在不加堿條件下，吡啶甲酸反應基型活性染料需要通過高溫實現(xiàn)與蠶絲纖維的共價反應，具體反應過程如圖3所示。因此，吡啶甲酸反應基型活性染料對蠶絲的染色溫度采用100℃。

2.1.2 NaCl的影響

質(zhì)量濃度0.2 g/L的雅格素藏青 N—SG，浴比1︰50，分別加入 0、10、20、30、40、50 g/L 的 NaCl，40℃入染，分別升溫至100℃，不加堿，染色60 min，通過水洗→皂洗→水洗。各電解質(zhì)濃度下染色后的上染率如圖4所示。

從圖4可以看出，NaCl的加入對染色過程具有明顯的促染效果。這是因為，染色在中性條件下進行，吡啶甲酸反應基型活性染料屬于陰離子型染料，在染液中染料大分子帶負電荷，蠶絲的等電點為pH3.5～5.2，在染色條件下也帶負電。NaCl的加入有利于減少染料和纖維間的靜電阻力，提高上染率。在實驗的染料質(zhì)量濃度下，當NaCl的質(zhì)量濃度達到40 g/L之后，促染效果不明顯。因此，NaCl的質(zhì)量濃度選用40 g/L。

圖3 染料與蠶絲反應過程Fig.3 Reaction process of the reactive dyes and silk

圖4 NaCl質(zhì)量濃度對上染率的影響Fig.4 Effects of NaCl mass concentration on dye-uptake

2.1.3 染色時間的影響

質(zhì)量濃度0.2 g/L的雅格素藏青 N—SG，浴比1︰50，加NaCl 40 g/L，40 ℃入染，分別升溫至100 ℃，不加堿，分別染色 30、60 、90、120、150 min，通過水洗→皂洗→水洗。各染色時間下的上染率如圖5所示。

染色時間是影響染色的一個重要因素，活性染料染色，時間對染色效果會產(chǎn)生一定影響。從圖5可以看出，染色時間過短，染料不能充分上染;時間過長，活性染料水解增多(圖6)，使固色率下降，所以選擇適當?shù)娜旧珪r間非常重要，根據(jù)本實驗結(jié)果，染色時間為60 min時染色效果最佳。

2.1.4 染料的提升力

質(zhì)量濃度分別 0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8g/L 的雅格素藏青N—SG，浴比1︰50，加40g/L NaCl，40℃入染，分別升溫至100℃，不加堿，染色60 min，通過水洗→皂洗→水洗。染料的提升性能如圖7所示。

圖5 色時間對上染率和固色率的影響Fig.5 Effects of dyeing time on dye-uptake and fixation rate

圖6 染料水解過程Fig.6 Hydrolysis process of the reactive dyes

圖7 染料提升性能Fig.7 The improved properties of Argazol blue N—SG

所謂提升性是指隨著染料質(zhì)量濃度增加，纖維上染料質(zhì)量濃度遞增的性能。提升性不僅決定于染料的結(jié)構(gòu)，也與纖維的結(jié)構(gòu)有關(guān)，不同纖維的染色提升性不同。一般來說，在一定質(zhì)量濃度范圍內(nèi)，纖維線密度越低，染色提升性越好。如圖7所示，K/S值隨著染料質(zhì)量濃度提高而提高，當染料質(zhì)量分數(shù)達到4%時，活性染料雅格素藏青N—SG仍有一定的提升力，說明這種染料對蠶絲具有良好的染深性，適合各種深度的染色。

2.2 染色品色牢度分析

質(zhì)量濃度0.2 g/L的雅格素藏青N—SG，浴比1︰50，加 40 g/L NaCl，40 ℃入染，分別升溫至100 ℃，不加堿，染色60 min，通過水洗→皂洗→水洗。色牢度的測試結(jié)果如表1所示。

由表1可知，雅格素藏青N—SG染蠶絲的皂洗色牢度達到4級，而干摩擦色牢度達到4～5級，濕摩擦色牢度達到4級，可見吡啶甲酸反應基型活性染料對蠶絲色牢度是相當不錯的。

表1 染色蠶絲織物的色牢度Tab.1 Color fastness of the dyed silk fabric

3 結(jié)論

在雅格素藏青N—SG質(zhì)量濃度0.2 g/L的情況下，對蠶絲織物的染色條件為:中性條件，NaCl質(zhì)量濃度40 g/L，100℃染色60 min。雅格素藏青N—SG對蠶絲織物染色提升性好，具有良好的染深性。雅格素藏青N—SG對蠶絲織物的染色后皂洗色牢度和摩擦色牢度良好，均達到加工和服用要求。

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