M系列與R系列染料配伍性能對(duì)比與探究

曹 穎，戴樺根，劉 會(huì)，曹宗滿

(1.嘉興職業(yè)技術(shù)學(xué)院紡織與藝術(shù)設(shè)計(jì)分院浙江嘉興314001;2.浙江嘉欣絲綢股份有限公司，浙江嘉興314001)

活性染料的種類很多，色譜較全，其組合方式多樣。在活性染料的染色處方中，如果各組份染料對(duì)織物的親和力不同，勢(shì)必會(huì)引起吸附上染比例的改變，最終導(dǎo)致打樣時(shí)，不易打準(zhǔn)，打樣效率低。因此，必須充分考慮處方中染料間的配伍性[1]。配伍性好的染料組合，有利于提升各組份染料得色量[2]。M系列、R系列染料是生產(chǎn)中比較常用的活性染料，力份為150%，具有較高提升力。M系列染料分子含有一氯均三嗪和β－羥乙基砜硫酸酯的雙活性基染料，反應(yīng)活性強(qiáng)，屬于中溫型;R系列染料是一氯均三嗪活性染料，屬于高溫型。論文分析了上述兩類常見染料的配伍性，依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，并結(jié)合本廠實(shí)際，廠家可對(duì)組合進(jìn)行篩選、復(fù)配，以適應(yīng)大生產(chǎn)的需要。

1 試驗(yàn)

1.1 材料與儀器

材料:全棉機(jī)織面料(平方米質(zhì)量為125g/m2)，快速濾紙(杭州邦易化工有限公司)，活性紅R-2BF、活性黃RW、活性深藍(lán)R-2GLN、活性紅M-3BE、活性黃M-3R、活性藍(lán)M-2GE(力份150%，浙江閏土股份有限公司)，NaCl(分析純，上海聯(lián)試化工試劑有限公司)，Na2CO3(分析純，溫州市化學(xué)用料廠)，皂片(上海市紡織工業(yè)技術(shù)監(jiān)督所)。

儀器設(shè)備:721型分光光度計(jì)(寧波紡織儀器廠)，HHS-6恒溫水浴鍋(南通三思機(jī)電科技有限公司)，XY系列200C精密電子天平(寧波紡織儀器廠)，Colori5D電子測(cè)配儀(杭州三錦儀器設(shè)備有限公司)，YG748型染色小樣快速烘箱(寧波紡織儀器廠)。

1.2 濾紙滲圈試驗(yàn)

通過測(cè)定一定量染料溶液在濾紙上滲化的尺寸大小，衡量染料的擴(kuò)散性能。將染液垂直滴于濾紙上，晾干后制成濾紙滲圈試樣，比較滲圈尺寸大小，衡量染料的擴(kuò)散性能[3]。

1.3 染色試驗(yàn)

染色工藝條件為，染料相對(duì)織物質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%，NaCl質(zhì)量濃度20g/L，Na2CO3質(zhì)量濃度10g/L，浴比1︰50，室溫入染，以2℃/min升溫到65℃。皂洗部分，皂片質(zhì)量濃度2g/L，浴比1︰50。皂洗溫度95℃。皂洗時(shí)間是10min[4]。樣品取點(diǎn)如圖1。

圖1 染色布樣取點(diǎn)Fig.1 Sampling points diagram of dyed clothsample

1.4 上染率與固色率的測(cè)試

上染率采用殘液比色法，用分光光度計(jì)測(cè)定染液吸光度[5]。

式中:A為染色過程中染料的吸光度;A0為染色前染料的吸光度。

固色率的測(cè)試，準(zhǔn)備兩個(gè)含有皂液的燒杯A，B，放在同一水浴鍋中，A中不加試樣，B中加試樣，經(jīng)10min后取出A燒杯。B燒杯中試樣皂洗結(jié)束后，取出試樣，殘液待用。

式中:Ab為B燒杯殘液沖稀后的吸光度;Aa為A燒杯液體沖稀后的吸光度;Vb為B染浴沖稀后的體積;Va為B染浴沖稀后的體積。

1.5 拼色試驗(yàn)方法

將M系列三種染料、R系列三種染料按照下列處方配成兩種染浴。每種染浴可以放6個(gè)平行樣，染色工藝處方為:染料相對(duì)織物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%，NaCl 20g/L，Na2CO310g/L，浴比1︰50，室溫入染，以2℃/min升溫到65℃。按照?qǐng)D2的時(shí)間點(diǎn)測(cè)定對(duì)應(yīng)時(shí)間的染液的吸光度。

圖2 拼色試驗(yàn)殘液取點(diǎn)Fig.2 Sampling points diagram of residual liquid of color matching experiment

1.6 殘液中各染料質(zhì)量分?jǐn)?shù)

繪制每種染料的吸收特性曲線然后測(cè)定殘液的吸光度，即:

測(cè)定吸光系數(shù):取活性染料紅、黃、藍(lán)分別配制已知濃度染液，在處測(cè)定三溶液的吸光度，計(jì)算出

式中:b為比色皿厚度，mm;c為染液質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%。

計(jì)算混合染液中染料的濃度CR、CY、CB:將上面求出的各吸光系數(shù)值代入聯(lián)立方程式(3)(4)(5)中并求解。

計(jì)算各染浴中各染料質(zhì)量分?jǐn)?shù)[6]，設(shè)染浴中染料濃度的總量為100%，則每個(gè)取樣點(diǎn)三只染料的濃度的比例為 PR、PY、PB:

1.7 染料配伍性試驗(yàn)

染浴一:活性紅R-2BF，活性黃RW，活性深藍(lán)R-2GLN;染浴二:活性紅 M-3BE，活性黃 M-3RE，活性藍(lán)M-2GE。

取4塊相同質(zhì)量的布樣 R1、R2;M1、M2;染浴達(dá)到染色溫度后在染浴一中加入電解質(zhì)后先投入R1，15 min后加入 R2，30 min后加入 Na2CO3，固色30min，水洗、烘干。染浴二用同樣方法處理M1、M2。染色工藝處方為，染料用量為對(duì)織物質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.06%，NaCl20g/L，Na2CO310g/L，浴比1︰50，室溫入染，以2℃/min升溫到65℃[2]。

1.8 色差的測(cè)定

利用Color i5D電子測(cè)配儀，將待測(cè)織物折2層，D65 光源，10°視角，分別測(cè) ΔE、ΔL、Δa、Δb，測(cè) 3 次，求平均值。

2 結(jié)果與討論

2.1 濾紙滲圈試驗(yàn)

濾紙滲圈試驗(yàn)可評(píng)價(jià)染料擴(kuò)散性能、親和力以及拼色性能，故兩組染料滲圈試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 濾紙滲圈試驗(yàn)結(jié)果Tab.1 Experimental results of filter paper circle infiltration

如表1所示，R系列染料的滲圈直徑大于M系列染料，表明其擴(kuò)散性能較好，親和力較小。但是該組染料間滲圈直徑差別較大，即染料間親和力相差較大，因此在拼色時(shí)易出現(xiàn)競?cè)粳F(xiàn)象，并導(dǎo)致前后色差。相比R系列染料，M系列染料間滲圈直徑相近，該組染料對(duì)織物親和力相近，拼色效果好。

2.2 各個(gè)染料的S、E、F、R 值

R系列和M系列染料的S、E、F、R值如表2所示。

表2 染料的 S、E、F、R 值Tab.2 S，E，F(xiàn) and R values of the dyes %

對(duì)直接性值(S)分析后，S值顯示加NaCl 30min后染料達(dá)到第一次上染平衡時(shí)的上染率，反映染料對(duì)纖維的親和力或直接性高低。在有NaCl，溫度為60℃和染色30min的條件下，M系列染料的S值普遍較R系列染料的S值高，其中較為明顯的是活性黃M-3RE較活性黃RW高出約54%。說明M系列染料對(duì)纖維素纖維的親和力和直接性較高。染色時(shí)，染料S值應(yīng)在適當(dāng)范圍內(nèi)，否則勻染性和透染性差，并造成色花。因此，采用M系列染料染色時(shí)，為避免上述問題的產(chǎn)生，可以采用加鹽或者多批加鹽，并控制染色時(shí)間和溫度，提高勻染性。

對(duì)吸盡值(E)分析顯示加Na2CO3后，與R系列染料較為接近的活性紅M-3BE的E值比活性紅R-2BF的E值，在染色結(jié)束時(shí)染料的最終上染率高于4.7%。值得注意的是對(duì)于S值小，E值大，相差高于30%的染料(如活性深藍(lán)R-2GLN)，加堿后易產(chǎn)生染色不勻。這種情況只能通過分批次逐漸加堿的辦法解決染色不勻，而不能通過移染來提高勻染效果。

對(duì)固色值(F)分析后，顯示面料經(jīng)過皂煮后去除了浮色。在染色織物洗去浮色后測(cè)得的染料固著率見表2。由表2可知，M系列染料的F值高于R系列染料，表明固色性能較好。

固色速率值(R)分析，表示染料的反應(yīng)性，加Na2CO310 min后的固色率。分析結(jié)果表明，加入Na2CO3后，活性紅R-2BF和活性藍(lán)M-2GE，固色速率都較快，這與染料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)。

2.3 各染料的上染曲線和固色曲線

根據(jù)1.4染色試驗(yàn)和式(1)(2)可計(jì)算得出各個(gè)染料的上染率和固色率，作出染色曲線和固色曲線，見圖3和圖4。

圖3 M、R系列染料的上染率曲線Fig.3 Dye uptake curves of Mseries and Rseries dyes

由圖3可見，R系列染料中活性紅R－2BF的上染率最高，其他兩種染料的上染率較低，三個(gè)染料的上染規(guī)律存在比較大的差異，而M系列的三只染料曲線形狀基本一致，上染規(guī)律相近，拼色時(shí)不易出現(xiàn)競?cè)粳F(xiàn)象，配伍性好。

圖4 M、R系列染料的固色率曲線Fig.4 Fixation curves of Mseries and Rseries dyes

與上染率曲線圖結(jié)果基本一致，M系列的三個(gè)染料固色曲線相接近，最終固色率相差不大，而R系列染料中活性黃RW的固色率極低與其他兩個(gè)染料相差較大，整體配伍性能較差。

2.4 各染料在染浴中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比例

通過1.5拼色試驗(yàn)方法和1.6殘液中各染料質(zhì)量分?jǐn)?shù)比例計(jì)算方法可得出拼色試驗(yàn)結(jié)果，如圖5、圖6所示。

1)拼色好的一組染料(活性紅M-3BE、活性黃M-3RE、活性藍(lán)M-2GE)，試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。

圖5 活性紅M-3BE、活性黃M-3RE、活性藍(lán)M-2GE在染浴中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)曲線Fig.5 Concentration curves of M-3BE，M-3RE and M-2GR in dye bath

從圖5可以看出，染料在染浴中質(zhì)量分?jǐn)?shù)基本不變，曲線形狀基本相同，說明隨著染色反應(yīng)的進(jìn)行，樣品的色光沒有太大的偏差，只是濃度由淺色到深色的變化，配伍性好。

2)拼色差的三只染料(活性紅R-2BF、活性黃RW、活性深藍(lán)R-2GLN)的試驗(yàn)結(jié)果見圖6。

圖6 活性紅R-2BF、活性黃RW活、性深藍(lán)R-2GLN在染浴中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)曲線Fig.6 Concentration ratio curves of R-2BF，RW and R-2GLN in dye bath

從圖6可以看出，該系列的三只染料在染浴中的濃度比例差別比較大，活性紅R-2BF在殘液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)基本在50%以上，織物不易顯紅光。而隨著時(shí)間的推移，活性黃RW在染浴中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸增大，活性深藍(lán)R-2GLN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸減小，尤其在加入Na2CO3之后，染浴中，染料質(zhì)量分?jǐn)?shù)與初始濃度間的差值進(jìn)一步增大，說明該系列配伍性差。

2.5 染料配伍的色光測(cè)試結(jié)果

通過1.7染料配伍性試驗(yàn)和1.8色差的測(cè)定，R1、R2兩塊面料放入由三只R系列染料組成的同一染浴，R2比R1晚投入15min，測(cè)試R1、R2之間色光。

M1、M2兩塊面料放入由三只M系列染料組成的同一染浴，M2比M1晚投入15min，測(cè)試M1、M2之間色光，結(jié)果見表5。

表5 染料的配伍色光測(cè)試結(jié)果Tab.5 Compatibility and color testing results of the dyes

R系列染料的Δa為負(fù)值即偏綠光缺紅光，說明紅色染料的上染較不穩(wěn)定，與前期試驗(yàn)所得結(jié)論相同。M系列染料的綜合色光值ΔE相對(duì)較小，說明該組染料組合染色時(shí)，面料色光一直較好，即該套染料的配伍性較好。

3 結(jié)論

1)在所討論的兩組染料中R系列的染料擴(kuò)散性能好，但是M系列的染料擴(kuò)散直徑更為接近，對(duì)纖維素纖維的親和力相差較小，染料性能相似，在拼色時(shí)可以相互混拼。

2)活性染料的S、E、F、R值綜合地反映了染料的直接性、擴(kuò)散性和反應(yīng)性，因而可用它們來分析染料的染色性能和評(píng)價(jià)染料的配伍性。在配伍性試驗(yàn)中綜合比較兩組染料的S、E、F、R值和上染固色曲線，發(fā)現(xiàn)M系列染料的各個(gè)值較為接近上染固色曲線也較為接近，說明染料性能相似，配伍性較好。

3)染料的上染固色曲線形狀越相近，染料在拼色染浴中各個(gè)染料的濃度比例越接近，其在染色中的綜合一致性表現(xiàn)越好，色差越小。

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