毛/滌混紡織物改性分散染料染色性能研究

張煒棟+黃旭

摘要：本文研發了一種新型的改性分散染料并對其染色性能進行研究。將β-乙烯砜硫酸酯活性基團引入到分散染料分子中，合成新的反應型分散染料，β-乙烯砜硫酸酯活性基團與羊毛形成共價鍵從而上染纖維，分散染料則上染滌綸。這種改性分散染料在pH值 7，100 ℃時具有最高上染百分率。研究發現，含有雙β-乙烯砜硫酸酯活性基團的改性分散染料的染色性能優于含單個活性基團的改性分散染料。改性分散染料的摩擦、皂洗和汗漬牢度較好。

關鍵詞：改性分散染料；中性條件；毛/滌混紡織物；上染百分率

中圖分類號：TS193.2 文獻標志碼：A

Dyeing Property of Reactive Disperse Dyes on Wool/ Polyester Blended Fabric

Abstract： A kind of new reactive disperse dye and its dyeing properties were researched. The bissulphatoethylsolphone reactive groups were introduced into the disperse dye and formed a new reactive disperse dye. The bis-sulphatoethylsolphone reactive groups could form covalent bond with wool and disperse dyes could be taken up to polyester. Maximum exhaustion values were observed at pH value 7 and 100℃. The dyes containing bis-sulphatoethylsolphone reactive groups had better dyeing properties compared with mono-sulphatoethylsulphone reactive group dyes. All dyed fabrics had good rub fastness， soaping fastness and perspiration fastness.

Key words： reactive disperse dyes； neutral condition； wool/polyester blend fabric； dye uptake

對于毛/滌混紡織物，由于滌綸纖維和羊毛纖維的物理和化學特性不同，通常需要采用兩種染料分別上染，其工藝路線長、時間長、能耗大，且對羊毛纖維損傷大。對此，業界致力于研究毛滌混紡織物分散染料一浴法染色，但一浴法通常有分散染料對羊毛沾色、染色溫度不一致和染色同色性等問題，因此毛滌混紡織物一浴染色受到極大限制。

蔡翔、宋心遠等人提出了羊毛/滌綸混紡織物分散染料助劑增溶染色的上染理論模型。Stapleton和Waters合成了用于毛滌混紡織物的活性分散染料，該系列染料中含有溴乙基砜活性基團，此類染料通過調整染料分子親水疏水平衡值，使得染料對親水性纖維親和力發生改變，從而達到控制染料在羊毛和滌綸纖維中的分配。當該系列染料分子中引入較長的烷烴鏈時，疏水性增強，有利于染料對滌綸纖維的上染，當染料分子中引入較多羥基時，親水性增強，有利于染料對羊毛纖維的上染。

本文研發了一種新型的分散染料，將β-乙烯砜硫酸酯活性基團引入到分散染料分子中，合成新的反應型分散染料，β-乙烯砜硫酸酯活性基團與羊毛形成共價鍵從而上染纖維，分散染料則上染滌綸，同時研究了改性分散染料上染毛/滌混紡織物的影響因素及染色色牢度。

1 實驗部分

1.1 主要材料及設備

1.2 實驗方法

1.2.1 改性分散染料的合成

（1）重氮鹽溶液制備

將4-硫酸乙酯砜基苯胺（95%）10 g加入到20 ℃、100 mL水中形成懸濁液，滴加 2 mol/L碳酸鈉調節溶液pH值至5.5，過濾。向濾液中加入鹽酸（36%）8.6 mL、冰50 g，使得溶液溫度降至 4 ℃以下。緩慢滴加亞硝酸鈉水溶液（2 mol/L）20 mL，控制反應溫度為 0 ～ 5 ℃，滴加過程在30 min完成，反應期間持續攪拌，過量的亞硝酸加入適量的氨磺酸去除。

（2）雙乙烯砜硫酸酯活性基分散染料的合成

在制備好的重氮鹽溶液中加入6-β-乙基砜基硫酸酯-2-萘胺（95%）8.72 g，在 0 ～ 5 ℃下攪拌 2 h，反應完成后過濾產物，40 ℃真空烘干得。

（3）單乙烯砜硫酸酯活性基分散染料的合成

在制備好的重氮鹽溶液中加入6-β-羥乙基砜基-2-萘胺（95%）6.98 g，在 0 ～ 5 ℃下攪拌 2 h，反應完成后過濾產物，40 ℃真空烘干得染料2。

1.2.2 織物染色

染色配方：

染料1/染料2（o.w.f） 1% ～ 5%

磷酸氫二鈉-檸檬酸緩沖溶液 調節pH值 3 ～ 7

滌綸低溫染色導染劑DR（o.w.f） 2.5%

分散劑DM-2480 1 g/L

勻染劑DM-2208 1 g/L

染色工藝條件：40 ℃入染，浴比 1∶50，每分鐘升溫 2℃至100 ℃，保溫30 min，降溫至40 ℃，清洗織物去除表面浮色，烘干。

1.2.5 色牢度的測試

皂洗牢度參照GB/T 3921 — 1997標準評定；摩擦牢度參照GB/T 3920 — 1997標準評定；耐曬牢度參照GB/T 8427 — 1998標準評定；汗漬牢度參照GB/T 3922 — 1995標準評定。

2 結果和討論

2.1 染浴pH值對染色性能的影響

將純毛織物用染料1（2%，o.w.f.）、染料2（2%，o.w.f.）在100 ℃下進行染色，調節染浴pH值，考察其對染料染色性能的影響，結果如圖 2 所示。

與染料2相比，染料1中可反應的β-乙烯砜硫酸酯基數量相對較少，所以的上染百分率與總固著率均優于染料2。在酸性條件下，兩種染料也均顯示出較高的上染百分率，這是由于酸性條件下羊毛纖維帶正電荷，染料在酸性條件下β-乙烯砜硫酸酯基穩定，呈現負電狀態，染料與纖維間的靜電引力的作用，使得染料大量吸附于纖維。

通常，活性染料在弱酸性條件下染毛很難獲得較高的上染百分率與總固著率，而本實驗制備的改性分散染料可在中性條件下獲得較高的上染百分率與總固著率，并且該染料同樣適用于滌綸織物及毛/滌混紡織物的染色。

從圖 4、圖 5 可以看出，在不同pH值條件下，兩種染料對毛、滌、毛/滌混紡織物的染色效果。從圖上可以發現，在pH值≤4 的條件下，兩種染料對滌綸織物均表現出較低的上染百分率，且染料1的上染百分率低于染料2，這可能是因為染料1中引入的β-乙烯砜硫酸酯基的親水性造成的。隨著pH值的逐漸提高，染料對毛/滌混紡織物的上染百分率也相應提高。以染料1為例，pH值提高，β-乙烯砜硫酸酯基發生消除反應生成乙烯砜基，乙烯砜基與羊毛纖維中的氨基進行親核加成反應而生成共價鍵使染料上染纖維，同時β-乙烯砜硫酸酯基發生消除反應生成乙烯砜基，染料的親水性發生改變，疏水性提高，有利于染料上染滌綸纖維。由于染料2中可發生反應的β-乙烯砜硫酸酯基較染料1較少，在生成的乙烯砜基數量及疏水性改變情況上均不及染料1，所以相同條件下對混紡織物染色時，1號上染百分率優于2號。

2.2 染色時間對染色性能的影響

在染色過程中，染色時間延長，上染纖維的染料不斷增加，上染百分率也不斷增加，最終達到平衡。在本文所用的染料對毛/滌混紡織物的染色過程中，染色時間對染色性能的影響如表 1 所示。

2.3 染料濃度對染色性能的影響

選擇染料1、2用量為1% ～ 5%（o.w.f），在pH值為 7、100 ℃時，上染羊毛纖維測定其上染百分率與總固著率。染料濃度對羊毛染色性能的影響如圖 6所示。

由圖 6 可以看出，染料1的上染百分率與總固著率均高于染料2，這是因為染料1中可反應的β-乙烯砜硫酸酯基數量相對較少；隨著染料濃度的增加，上染百分率與總固著率均有所下降。

同樣條件下，染料濃度對滌綸織物及毛/滌染色性能的影響如圖 7 所示。

由圖 7 可以看出，隨著染料濃度的增加染料在兩種纖維上的上染百分率有所下降；在染料濃度較低的情況下，兩種染料上染羊毛纖維相對較多。

2.4 染色織物染色牢度

在最佳染色工藝條件下，染料1、2用量2%（o.w.f），在pH值為 7、100 ℃時，對毛、滌、毛滌混紡織物染色。染色后，測試織物的摩擦牢度、皂洗牢度和汗漬牢度，結果如表2 所示。

由表 2 可知，3 種纖維的選用染料1、2染色均顯示出較好的染色牢度，且雙功能團的染料略優于單功能團染料。

3 結論

新型的含雙反應性官能團分散染料可在pH值 7、100℃條件下對毛及毛/滌混紡織物進行染色，該反應性分散染料含有兩個乙烯砜硫酸酯活性基，在中性條件下發生消除反應生成非離子的乙烯砜基。乙烯砜基與羊毛纖維中的氨基進行親核加成反應而生成共價鍵使染料上染纖維。由于染料的特殊結構從而使得該染料染毛、滌、毛/滌混紡織物有較高的摩擦、皂洗和汗漬牢度。

參考文獻

[1] 蔡翔，宋心遠. 助劑LAB在羊毛/滌綸混紡織物分散染料一浴法染色中的應用[J]. 印染助劑，2002，19（1）：16.

[2] Stapleton IW，Waters PJ. The dyeing of wool-polyester blends with reactive disperse dyes[J]. Journal of the Society of Dyers and Colourists，1980，96（6）：301-304.

[3] Youssef YA，Mousa AA，Faro-uk R，et al. Dyeing of nylon 6 fabric with a bifunctional sulphatoethylsulphone reactive disperse dye[J]. Color. Technol.，2007，123 （5）：312-316.

[4] 馬寧. C.I.活性藍19的消除反應動力學研究[J]. 紡織學報，2010，31（12）：93.

[5] 沈小麗，宋心遠. 羊毛活性/分散染料染色改性新概念[J]. 染整技術，2002，24（6）：11.

2 結果和討論

2.1 染浴pH值對染色性能的影響

將純毛織物用染料1（2%，o.w.f.）、染料2（2%，o.w.f.）在100 ℃下進行染色，調節染浴pH值，考察其對染料染色性能的影響，結果如圖 2 所示。

與染料2相比，染料1中可反應的β-乙烯砜硫酸酯基數量相對較少，所以的上染百分率與總固著率均優于染料2。在酸性條件下，兩種染料也均顯示出較高的上染百分率，這是由于酸性條件下羊毛纖維帶正電荷，染料在酸性條件下β-乙烯砜硫酸酯基穩定，呈現負電狀態，染料與纖維間的靜電引力的作用，使得染料大量吸附于纖維。

通常，活性染料在弱酸性條件下染毛很難獲得較高的上染百分率與總固著率，而本實驗制備的改性分散染料可在中性條件下獲得較高的上染百分率與總固著率，并且該染料同樣適用于滌綸織物及毛/滌混紡織物的染色。

從圖 4、圖 5 可以看出，在不同pH值條件下，兩種染料對毛、滌、毛/滌混紡織物的染色效果。從圖上可以發現，在pH值≤4 的條件下，兩種染料對滌綸織物均表現出較低的上染百分率，且染料1的上染百分率低于染料2，這可能是因為染料1中引入的β-乙烯砜硫酸酯基的親水性造成的。隨著pH值的逐漸提高，染料對毛/滌混紡織物的上染百分率也相應提高。以染料1為例，pH值提高，β-乙烯砜硫酸酯基發生消除反應生成乙烯砜基，乙烯砜基與羊毛纖維中的氨基進行親核加成反應而生成共價鍵使染料上染纖維，同時β-乙烯砜硫酸酯基發生消除反應生成乙烯砜基，染料的親水性發生改變，疏水性提高，有利于染料上染滌綸纖維。由于染料2中可發生反應的β-乙烯砜硫酸酯基較染料1較少，在生成的乙烯砜基數量及疏水性改變情況上均不及染料1，所以相同條件下對混紡織物染色時，1號上染百分率優于2號。

2.2 染色時間對染色性能的影響

在染色過程中，染色時間延長，上染纖維的染料不斷增加，上染百分率也不斷增加，最終達到平衡。在本文所用的染料對毛/滌混紡織物的染色過程中，染色時間對染色性能的影響如表 1 所示。

2.3 染料濃度對染色性能的影響

選擇染料1、2用量為1% ～ 5%（o.w.f），在pH值為 7、100 ℃時，上染羊毛纖維測定其上染百分率與總固著率。染料濃度對羊毛染色性能的影響如圖 6所示。

由圖 6 可以看出，染料1的上染百分率與總固著率均高于染料2，這是因為染料1中可反應的β-乙烯砜硫酸酯基數量相對較少；隨著染料濃度的增加，上染百分率與總固著率均有所下降。

同樣條件下，染料濃度對滌綸織物及毛/滌染色性能的影響如圖 7 所示。

由圖 7 可以看出，隨著染料濃度的增加染料在兩種纖維上的上染百分率有所下降；在染料濃度較低的情況下，兩種染料上染羊毛纖維相對較多。

2.4 染色織物染色牢度

在最佳染色工藝條件下，染料1、2用量2%（o.w.f），在pH值為 7、100 ℃時，對毛、滌、毛滌混紡織物染色。染色后，測試織物的摩擦牢度、皂洗牢度和汗漬牢度，結果如表2 所示。

由表 2 可知，3 種纖維的選用染料1、2染色均顯示出較好的染色牢度，且雙功能團的染料略優于單功能團染料。

3 結論

新型的含雙反應性官能團分散染料可在pH值 7、100℃條件下對毛及毛/滌混紡織物進行染色，該反應性分散染料含有兩個乙烯砜硫酸酯活性基，在中性條件下發生消除反應生成非離子的乙烯砜基。乙烯砜基與羊毛纖維中的氨基進行親核加成反應而生成共價鍵使染料上染纖維。由于染料的特殊結構從而使得該染料染毛、滌、毛/滌混紡織物有較高的摩擦、皂洗和汗漬牢度。

參考文獻

[1] 蔡翔，宋心遠. 助劑LAB在羊毛/滌綸混紡織物分散染料一浴法染色中的應用[J]. 印染助劑，2002，19（1）：16.

[2] Stapleton IW，Waters PJ. The dyeing of wool-polyester blends with reactive disperse dyes[J]. Journal of the Society of Dyers and Colourists，1980，96（6）：301-304.

[3] Youssef YA，Mousa AA，Faro-uk R，et al. Dyeing of nylon 6 fabric with a bifunctional sulphatoethylsulphone reactive disperse dye[J]. Color. Technol.，2007，123 （5）：312-316.

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[5] 沈小麗，宋心遠. 羊毛活性/分散染料染色改性新概念[J]. 染整技術，2002，24（6）：11.

2 結果和討論

2.1 染浴pH值對染色性能的影響

將純毛織物用染料1（2%，o.w.f.）、染料2（2%，o.w.f.）在100 ℃下進行染色，調節染浴pH值，考察其對染料染色性能的影響，結果如圖 2 所示。

與染料2相比，染料1中可反應的β-乙烯砜硫酸酯基數量相對較少，所以的上染百分率與總固著率均優于染料2。在酸性條件下，兩種染料也均顯示出較高的上染百分率，這是由于酸性條件下羊毛纖維帶正電荷，染料在酸性條件下β-乙烯砜硫酸酯基穩定，呈現負電狀態，染料與纖維間的靜電引力的作用，使得染料大量吸附于纖維。

通常，活性染料在弱酸性條件下染毛很難獲得較高的上染百分率與總固著率，而本實驗制備的改性分散染料可在中性條件下獲得較高的上染百分率與總固著率，并且該染料同樣適用于滌綸織物及毛/滌混紡織物的染色。

從圖 4、圖 5 可以看出，在不同pH值條件下，兩種染料對毛、滌、毛/滌混紡織物的染色效果。從圖上可以發現，在pH值≤4 的條件下，兩種染料對滌綸織物均表現出較低的上染百分率，且染料1的上染百分率低于染料2，這可能是因為染料1中引入的β-乙烯砜硫酸酯基的親水性造成的。隨著pH值的逐漸提高，染料對毛/滌混紡織物的上染百分率也相應提高。以染料1為例，pH值提高，β-乙烯砜硫酸酯基發生消除反應生成乙烯砜基，乙烯砜基與羊毛纖維中的氨基進行親核加成反應而生成共價鍵使染料上染纖維，同時β-乙烯砜硫酸酯基發生消除反應生成乙烯砜基，染料的親水性發生改變，疏水性提高，有利于染料上染滌綸纖維。由于染料2中可發生反應的β-乙烯砜硫酸酯基較染料1較少，在生成的乙烯砜基數量及疏水性改變情況上均不及染料1，所以相同條件下對混紡織物染色時，1號上染百分率優于2號。

2.2 染色時間對染色性能的影響

在染色過程中，染色時間延長，上染纖維的染料不斷增加，上染百分率也不斷增加，最終達到平衡。在本文所用的染料對毛/滌混紡織物的染色過程中，染色時間對染色性能的影響如表 1 所示。

2.3 染料濃度對染色性能的影響

選擇染料1、2用量為1% ～ 5%（o.w.f），在pH值為 7、100 ℃時，上染羊毛纖維測定其上染百分率與總固著率。染料濃度對羊毛染色性能的影響如圖 6所示。

由圖 6 可以看出，染料1的上染百分率與總固著率均高于染料2，這是因為染料1中可反應的β-乙烯砜硫酸酯基數量相對較少；隨著染料濃度的增加，上染百分率與總固著率均有所下降。

同樣條件下，染料濃度對滌綸織物及毛/滌染色性能的影響如圖 7 所示。

由圖 7 可以看出，隨著染料濃度的增加染料在兩種纖維上的上染百分率有所下降；在染料濃度較低的情況下，兩種染料上染羊毛纖維相對較多。

2.4 染色織物染色牢度

在最佳染色工藝條件下，染料1、2用量2%（o.w.f），在pH值為 7、100 ℃時，對毛、滌、毛滌混紡織物染色。染色后，測試織物的摩擦牢度、皂洗牢度和汗漬牢度，結果如表2 所示。

由表 2 可知，3 種纖維的選用染料1、2染色均顯示出較好的染色牢度，且雙功能團的染料略優于單功能團染料。

3 結論

新型的含雙反應性官能團分散染料可在pH值 7、100℃條件下對毛及毛/滌混紡織物進行染色，該反應性分散染料含有兩個乙烯砜硫酸酯活性基，在中性條件下發生消除反應生成非離子的乙烯砜基。乙烯砜基與羊毛纖維中的氨基進行親核加成反應而生成共價鍵使染料上染纖維。由于染料的特殊結構從而使得該染料染毛、滌、毛/滌混紡織物有較高的摩擦、皂洗和汗漬牢度。

參考文獻

[1] 蔡翔，宋心遠. 助劑LAB在羊毛/滌綸混紡織物分散染料一浴法染色中的應用[J]. 印染助劑，2002，19（1）：16.

[2] Stapleton IW，Waters PJ. The dyeing of wool-polyester blends with reactive disperse dyes[J]. Journal of the Society of Dyers and Colourists，1980，96（6）：301-304.

[3] Youssef YA，Mousa AA，Faro-uk R，et al. Dyeing of nylon 6 fabric with a bifunctional sulphatoethylsulphone reactive disperse dye[J]. Color. Technol.，2007，123 （5）：312-316.

[4] 馬寧. C.I.活性藍19的消除反應動力學研究[J]. 紡織學報，2010，31（12）：93.

[5] 沈小麗，宋心遠. 羊毛活性/分散染料染色改性新概念[J]. 染整技術，2002，24（6）：11.