天絲織物染色和紫外線防護整理一浴加工

曹機良，孟春麗，閆 凱，杜思如

(河南工程學院材料與化學工程學院，鄭州 450007)

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天絲織物染色和紫外線防護整理一浴加工

曹機良，孟春麗，閆 凱，杜思如

(河南工程學院材料與化學工程學院，鄭州 450007)

采用L型活性染料三原色和反應型紫外吸收劑LIQ用于天絲織物的染色和抗紫外一浴整理，探討染料、碳酸鈉、氯化鈉和紫外吸收劑用量、處理溫度和時間等因素對天絲織物染色/抗紫外整理一浴工藝的影響，測試了整理織物的耐水洗性能。結果表明：隨著整理時間的延長和氯化鈉質量濃度的增加，天絲織物的抗紫外性能呈現逐漸升高的趨勢；隨著染色溫度的升高和碳酸鈉質量濃度的增加，天絲織物的UPF值先升高后降低；當L型活性染料為0.25%(owf)時，其對天絲織物進行染色和抗紫外一浴整理的最佳工藝為：紫外吸收劑LIQ為1.00%(owf)，氯化鈉為50g/L，碳酸鈉為7.5g/L，60℃保溫60min。整理后天絲織物具有較好的耐洗性，整理織物經30次標準洗滌后UPF值變化較小，耐洗和耐摩擦色牢度可達到服用要求。

天絲；活性染料；抗紫外整理；一浴

天絲光澤美麗，手感柔軟，懸垂性和飄逸性好，且生產流程環保，這些特點符合現代消費者的需求[1-2]。天絲織物因其具有上述優點，是夏季面料的選擇之一[3-4]，但天絲織物本身的紫外線防護性能較差，故作為夏季面料通常需要進行抗紫外整理[5-7]。在纖維素纖維用紫外吸收劑中，反應型紫外吸收劑能與纖維素羥基形成共價鍵結合[8]，故用其整理后的織物耐洗性能優良，適合耐久性紫外線防護整理[9]。活性染料是天絲織物最常用的染料品種，染色織物牢度較好，染色方法較為簡單[10]。雖然天絲織物的染色研究較多，但天絲織物的紫外線防護整理鮮見報道，對天絲織物進行活性染料染色和紫外線防護整理一浴加工的研究更少。由于反應型紫外吸收劑和活性染料與天絲的結合方式、結合機理類似，故可考慮對天絲織物進行活性染料染色和抗紫外整理一浴加工。

本文采用與天絲織物固色溫度相同的L型活性染料和反應型紫外吸收劑LIQ，用于天絲織物染色和抗紫外一浴加工，并探究各工藝因素對其染色和抗紫外性能的影響，以期為天絲織物染整加工提供借鑒。

1 試 驗

1.1 材料與儀器

織物：天絲97×97dtex(60×60s)紗，密度180×120根/cm，市售。

試劑：碳酸鈉(Na2CO3)、氯化鈉(NaCl)(分析純，天津市德恩化學試劑有限公司)；活性藏青L-3G、活性黃棕L-F和活性紅L-S(安諾其紡織化工有限公司)；反應型紫外吸收劑UV-SUN CEL LIQ(亨斯邁染化公司)；皂洗劑LTS(拓納(貿易)上海有限公司)。

儀器：RC-Z2400振蕩式常溫染樣機(上海一派印染技術有限公司)；SCT染料紡織品測色配色儀(沈陽菜譜科技有限公司)；UV-2000S紡織物防曬指數分析儀(美國labspere公司)；SW-12A耐洗色牢度實驗機(溫州方圓儀器有限公司)；M571B耐磨擦牢度試驗機(青島山紡儀器有限公司)。

1.2 染色和整理一浴方法

天絲2g，活性染料用量x%(owf)，氯化鈉質量濃度yg/L，紫外吸收劑UV-SUN CEL LIQ用量z%(owf)，浴比1∶50，30℃入染，以1℃/min的升溫速率升溫至T℃，此時一次性加入質量濃度為mg/L的碳酸鈉，保溫tmin。整理后織物充分水洗、皂洗、水洗、烘干。皂洗工藝：皂洗劑LTS 2g/L，浴比1∶50，90℃下皂洗15min。

1.3 測試方法

1.3.1 表觀色深值的測定

試樣的K/S值(表觀色深)在Color-Eye7000A測色儀上測定，測試光源為D65，視場角為10°，試樣測量4次后取其平均值。

1.3.2 抗紫外線性能測定

使用紡織物紫外線防護性能測試儀UV-2000S測試整理后蠶絲織物的UPF值，每塊試樣測試8次，取其平均值。UPF越大，說明抗紫外效果越好。

1.3.3 耐洗性測試

標準合成洗滌劑4g/L，浴比1∶50，40℃洗滌10min，然后將織物取出用冷水沖洗，晾干，為1次洗滌。重復上述方法n次，洗滌織物n次，然后測試洗滌后織物的紫外線防護性能與K/S值。

1.3.4 色牢度測試

染色試樣的耐洗和耐摩擦色牢度分別按照GB/T 3921—2008《紡織品 色牢度實驗 耐皂洗色牢度》實驗1和GB/T 3920—2008《紡織品 色牢度實驗 耐摩擦色牢度》進行。

2 結果與討論

2.1 染料用量對天絲染色和紫外線防護性能的影響

活性藏青L-3G、活性黃棕L-F和活性紅L-S分別為0.10、0.25、0.50、0.75、1.00、1.50、2.00、4.00%(owf)，氯化鈉20、20、30、30、40、40、50、60g/L，碳酸鈉10、10、10、10、10、10、15、15g/L，60℃保溫40min。織物測試并做數據處理如圖1和圖2所示。圖1染料用量對天絲K/S影響中，隨著染料質量濃度的增加，染料上染到天絲上的量增加，天絲的K/S值不斷增加，天絲顏色加深。從圖2可以看出，隨著染料質量濃度的不斷增加，天絲抗紫外性能不斷增加，織物UPF值逐漸增加，在同等染料質量濃度時，抗紫外性能的大小順序為活性藏青L-3G>活性紅L-S>活性黃棕L-F。這說明染料自身具有較好的抗紫外性能，織物上的染料量越多其紫外線防護性能越高，不同染料由于其結構性能的差異抗紫外性能也不盡相同。總體看來，L型活性染料三原色對天絲織物進行染色時，中淺色織物需進行紫外線防護加工整理。

圖1 染料用量對天絲織物K/S值的影響

圖2 染料用量對天絲織物UPF值的影響

2.2 碳酸鈉用量對天絲染色和紫外線防護性能的影響

活性染料0.25%(owf)，LIQ 1.00%(owf)，氯化鈉60g/L，60℃保溫40min，碳酸鈉用量對織物染色和抗紫外性能的影響如圖3和圖4所示。由圖3可以看出，加與不加碳酸鈉對天絲織物的K/S值影響很大，當加入2.5g/L碳酸鈉時，天絲織物的K/S值即達到較高值，碳酸鈉用量為5g/L時，天絲織物的K/S值達到最高值，此后進一步增加碳酸鈉用量，織物的K/S值略有下降，這可能與再生纖維素纖維天絲本身的性質有關，其結晶度相對較低，染料易吸附擴散進入纖維內部，另一方面，與L型活性染料本身的性質有關，L型活性染料屬于低堿型活性染料，其可以在相對較低的堿性條件下完成固色。圖4顯示，在碳酸鈉量為5或7.5g/L時，抗紫外效果最好，隨著碳酸鈉用量的增加，活性藏青L-3G、活性紅L-S和活性黃棕L-F所染天絲的UPF值先增大后減小。這主要是因為一方面隨著碳酸鈉用量的增加，體系的堿性增強，紫外吸收劑的水解程度增加，與天絲固著的紫外吸收劑減少；另一方面，隨著碳酸鈉用量的增加，L型活性染料的水解速率增加，染色天絲織物的K/S值降低，纖維上的染料量降低，而染料本身也具有紫外線防護功能，故織物的UPF值降低。由此可見，反應型紫外吸收劑LIQ與L型活性染料對天絲的染色和抗紫外一浴整理時，碳酸鈉量在5～10g/L時最佳。

圖3 碳酸鈉用量對天絲織物K/S值的影響

圖4 碳酸鈉用量對天絲織物UPF值的影響

2.3 氯化鈉用量對天絲染色和紫外線防護性能的影響

染料0.25%(owf)，LIQ1.00%(owf)，碳酸鈉7.5g/L，60℃保溫40min，氯化鈉用量對天絲染色和抗紫外性能的影響如圖5和圖6所示。從圖5可以看出，氯化鈉的量達到50g/L后，天絲的表觀色深值隨氯化鈉用量的增加而不再明顯增大。從圖6可以看出，活性藏青L-3G整理天絲的UPF值隨氯化鈉用量的增加而一直增加，活性黃棕L-F和活性紅L-S在氯化鈉用量為30或50g/L時，天絲UPF值不再隨鹽的量增加而明顯變化。這主要是因為氯化鈉在染浴中電離出的鈉離子，可以在一定程度上減小纖維負離子與染料或者紫外吸收劑負離子之間的電荷斥力，從而促進染料或者紫外吸收劑吸附天絲，但鹽的量增加到一定程度時，對電荷的屏蔽作用會達到飽和，促進作用不在增加。綜上所述，實際生產中應根據染料的結構性質確定氯化鈉用量，從實驗結果看，為了同時滿足顏色深度和紫外線防護性能的需求，可加入氯化鈉50g/L左右。

圖5 氯化鈉用量對天絲織物K/S值的影響

圖6 氯化鈉用量對天絲織物UPF值的影響

2.4 溫度對天絲染色和紫外線防護性能的影響

染料0.25%(owf)，LIQ 1.00%(owf)，氯化鈉50g/L，碳酸鈉7.5g/L，分別升溫至30、40、50、60、70、80℃，保溫40min，織物染色和抗紫外性能如圖7和圖8所示。從圖7可看出，天絲織物測試K/S值隨溫度的升高先增大后減小，60℃時K/S值最高，由圖8可知，天絲在70℃的UPF值最大。溫度是影響活性染料或反應型紫外吸收劑與天絲纖維的羥基發生共價鍵結合反應的重要因素之一。溫度越高活性染料和紫外吸收劑與纖維的反應速率越快，同時活性染料和反應型紫外吸收劑的水解速率也隨之增加，且溫度超過60℃后，染料和紫外吸收劑的水解反應速率將超過其固著反應速率。溫度太低，活性染料和反應型紫外吸收劑很難在纖維內部擴散，活性基的反應活性也較低；溫度過高，活性染料和反應型紫外吸收劑均容易水解，所以溫度過低和過高都可以使天絲K/S值和抗紫外性能降低[5]。綜上所述，紫外吸收劑與活性染料對天絲一浴整理，溫度的最佳范圍在60～70℃之間。

圖7 溫度對天絲織物K/S值的影響

圖8 溫度對天絲織物UPF值的影響

2.5 時間對天絲染色和紫外線防護性能的影響

染料0.25%(owf)，LIQ 1.00%(owf)，氯化鈉60g/L，碳酸鈉7.5g/L，60℃時加入碳酸鈉，處理時間不同，測試織物的K/S值和UPF值如圖9和圖10所示。從圖9和圖10可以看出，處理時間為10、20、30min時，天絲織物的K/S值和UPF值較低，這是因為處理時間短，處理溫度低，而且體系中沒有加堿，染料和紫外吸收劑沒有和天絲發生共價鍵結合，只是吸附在纖維表面，在洗滌過程中從纖維表面脫落。隨著溫度升高，時間延長，以及堿的加入，天絲的K/S值和UPF值不斷增大。但當處理時間超過60min后，天絲的K/S值、UPF值不再隨時間的延長發生明顯變化。這主要是因為當天絲處理時間達到一定程度時，染料和紫外吸收劑從染浴中充分擴散進入纖維內部，發生化學反應，從而牢固的結合在纖維內部。所以，紫外吸收劑與活性染料對天絲一浴充分整理的最合適時間為加堿后保溫30min以上。

圖9 時間對天絲織物K/S值的影響

圖10 時間對天絲織物UPF值的影響

2.6 紫外吸收劑用量對天絲染色和紫外線防護性能的影響

染料0.25%(owf)，LIQ 0.25、0.50、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00%(owf)，氯化鈉60g/L，碳酸鈉7.5g/L，60℃保溫40min，測得織物的染色和抗紫外性能如圖11和圖12所示。從圖11可以看出，紫外吸收劑用量對天絲K/S值有一定的影響，隨著紫外吸收劑用量的不斷增加，天絲K/S值有所減小，這是因為，紫外吸收劑和染料在纖維內部擴散和反應結合存在競爭，紫外吸收劑上和活性染料的活性基團均可以與天絲的羥基發生共價鍵結合，紫外吸收劑用量增加，染料上染到天絲上的量有所減小，天絲K/S值減小。從圖12可以看出，隨著紫外吸收劑用量的增加，天絲的UPF值逐漸增大。這是因為反應型紫外吸收劑與天絲織物形成牢固的共價鍵，紫外吸收劑用量越多，更多的紫外吸收劑整理到天絲上。

圖11 紫外吸收劑用量對天絲織物K/S值的影響

圖12 紫外吸收劑用量對天絲織物UPF值的影響

2.7 耐洗性測試

L型活性染料0.25%(owf)，LIQ 1.00%(owf)，氯化鈉60g/L，碳酸鈉7.5g/L，60℃時加入碳酸鈉，處理40min，對整理天絲織物洗滌不同次數后測得其K/S和UPF值如圖13和圖14所示。由圖13和圖14可以看出，隨著洗滌次數的增加，天絲上的染料在一定程度上脫離到洗滌液中，造成表觀色深值有所降低，但減小的幅度并不大，這說明活性染料上染天絲的耐洗性較好。同時天絲織物的UPF值隨著洗滌次數的增加也稍有下降，但跟K/S值變化一樣幅度較小，說明反應型紫外吸收劑與天絲的結合較為牢固。

圖13 水洗次數對天絲織物K/S值的影響

圖14 水洗次數對天絲織物UPF值的影響

2.8 色牢度測試

L型活性染料0.25%(owf)，LIQ 1.00%(owf)，氯化鈉60g/L，碳酸鈉7.5g/L，60℃時加入碳酸鈉，處理40min，對整理天絲織物進行色牢度測試，結果如表1所示。由表1中的數據可以得知，天絲抗紫外整理和活性染料染色一浴染色結果的耐洗和耐摩擦牢度均在4級以上，達到服用性能的要求。

表1 抗紫外整理和活性染料染色一

浴處理天絲織物的染色牢度

試樣耐洗色牢度/級沾棉沾毛褪色耐摩擦色牢度/級干濕活性藏青L-3G54～54～554～5活性黃棕L-F554～555活性紅L-S54～544～54

3 結 論

a)采用L型活性染料和反應型紫外吸收劑LIQ用于天絲織物的染色和紫外線防護整理一浴加工，當LIQ用量較低時天絲織物具有較好的紫外線防護性能且對天絲的K/S值影響較小，可以實現天絲織物淺色染色和抗紫外一浴加工。

b)L型活性染料0.25%(owf)時，其與紫外吸收劑LIQ對天絲織物進行染色和抗紫外一浴整理的最佳工藝為：紫外吸收劑LIQ 1.00%(owf)，氯化鈉50g/L，碳酸鈉7.5g/L，60℃保溫40min。

c)紫外吸收劑的用量為1.00%(owf)，L型活性染料0.25%(owf)時，天絲織物的UPF值均達到40以上，具有很好的抗紫外效果，一浴染色和紫外線防護整理后天絲織物的耐洗和耐摩擦牢度均在4級以上。

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(責任編輯：康 鋒)

One Bath Dyeing and Anti-UV Finishing of Tencel Fabric

CAOJiliang,MENGChunli,YANKai,DUSiru

(Department of Materials and Chemical Engineering, Henan Institute of Engineering, Zhengzhou 450007, China)

L-type reactive dyes and reactive ultraviolet absorbent LIQ were used for one bath dyeing and anti-UV finishing of tencel fabrics. The effect of dyes, sodium carbonate, sodium chloride and ultraviolet absorbent dosage, temperature and time one bath dyeing and anti-UV finishing of tencel fabrics was researched. The washing performance of finished tencel fabrics was also tested. The results show that anti-UV performance of finished tencel fabric increases with the increase in finishing time and mass concentration of sodium chloride. UPF value of finished tencel fabric first increases and then decreases with the rise in dyeing temperature and mass concentration of sodium carbonate. When L-type reactive dye is 0.25%(owf), the optimal process of one bath dyeing and finishing for tencel fabrics is as follows: ultraviolet absorbent LIQ 1.00% (owf), sodium chloride 50g/L, sodium carbonate 7.5g/L, and treatment at 60℃ for 60 min. After finishing, tencel fabric has good washing fastness; UPF value of finished fabrics changes little after 30 times of standard washing, and the washing fastness and color fastness to rubbing can reach the wearing requirements.

tencel; reactive dyes; anti-ultraviolet finishing; one bath

2015-10-30

河南省鄭州市中原區2014年度科技攻關計劃項目(中原科[2015]3號)

曹機良(1982-)，男，湖南湘陰人，講師，主要從事紡織品功能整理方面的研究。

TS195.5

A

1009-265X(2016)06-0025-06