活性染料多色拔扎染工藝研究

宋 淑 娟

(山東科技職業(yè)學院 紡織服裝系，山東 濰坊 261053)

拔扎染是拔染技術在扎染中的應用，區(qū)別于拔染印花，故稱其為“拔扎染”或“扎拔染”[1]。拔扎染是在已經(jīng)染色的織物上，根據(jù)圖形設計要求將織物捆扎，再把拔染劑采用浸、噴或灑的方法施加到捆扎后的織物上，把未捆扎保護部分的顏色破壞而使顏色消除或變色，形成白色或淺色的花型[2]。活性染料拔扎染工藝是指將活性染料染色的織物按需要進行捆扎(或用塑料紙包扎)保護后進行拔染的工藝。

傳統(tǒng)拔扎染工藝一般呈現(xiàn)淺底深花或深底淺花的效果，圖案斑駁無序，滿足了現(xiàn)代年輕人追求個性的心理，受到現(xiàn)代設計師的喜愛[2]。但傳統(tǒng)的拔扎染大多色彩單一，隨著人們生活水平的提高，單調(diào)的色彩不能適應現(xiàn)代人對色彩的審美需求，從而限制其應用和發(fā)展。目前，對拔扎染工藝條件的研究甚少，對拔扎染工藝條件沒有較詳細的報道。本文通過對目前生產(chǎn)中常用的活性染料染色織物在不同工藝條件下的拔扎染色彩圖案的變換效果的分析研究，確定活性染料多色拔扎染的可行性及適用的工藝條件，從而為多色拔扎染的產(chǎn)品設計及多色拔扎染的工藝設計提供理論依據(jù)，使拔扎染產(chǎn)品更具特色且符合時尚審美需求，有利于扎染業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。

1 實 驗

1.1 儀器及用具

恒溫水浴鍋(常州普天儀器制造有限公司)，燒杯、三角燒瓶等(市售)。

1.2 面 料

純棉平布(市售)，經(jīng)緯紗細度19.5 tex×19.5 tex，經(jīng)緯紗密度307根/10 cm×260根/10 cm。

1.3 染料及化學藥品

食鹽、保險粉(天津市華東試劑廠)，氫氧化鈉、次氯酸鈉、雙氧水、高錳酸鉀、純堿、草酸(煙臺市雙雙化工有限公司)，均是化學純，活性染料。

2 活性染料的拔染性能研究

2.1 常用拔染劑及拔染機理

2.1.1 常用拔染劑

活性染料染色織物拔扎染常用的拔染劑分兩類：氧化劑和還原劑。氧化劑常用的有次氯酸鈉、雙氧水、高錳酸鉀，還原劑常用的有保險粉、雕白粉等[3]。由于雕白粉的還原能力不及保險粉，拔扎染效果也較差[4]，所以本文只選用三種氧化劑和保險粉進行對比實驗。

2.1.2 活性染料拔扎染機理

活性染料拔扎染是通過氧化或還原破壞染料分子結(jié)構(gòu)中的發(fā)色基團和染料-纖維結(jié)合鍵而實現(xiàn)的。

染料分子結(jié)構(gòu)的破壞：氧化劑對活性染料分子結(jié)構(gòu)的破壞表現(xiàn)在可使染料中的偶氮基分解、氨基氧化、羧基甲基化[5]。還原劑可破壞活性染料分子中的偶氮基，使其斷裂成兩個氨基，活性基連接在染料的重氮組分上的染料能夠拔白，活性基連接在染料的偶合組分上不能拔白，因為與纖維結(jié)合的組分有顏色。還原劑對金屬絡合的活性染料不容易拔染，對酞菁、蒽醌結(jié)構(gòu)的染料不能夠拔白[6]。

染料-纖維結(jié)合鍵的斷裂：氧化劑和還原劑的破壞作用及染料-纖維結(jié)合鍵的水解[7-8]。

2.2 工藝流程

活性染料染色→捆扎→浸水→拔染→水洗→皂洗→解開捆扎→水洗→干燥。

2.3 拔扎染實驗

2.3.1 捆扎方法

將面料對折后，再扇形折疊，用線繩捆扎，不需要拔染的部分用塑料紙包扎起來。拔染后的效果是拔染部分成近似圓形的圖案，未拔染部分的顏色幾乎不會受到影響。拔扎染后的效果如圖1所示。

圖1 保險粉法拔扎染實驗Fig.1 Experiment pictures of the discharge and tie-dyeing with sodium hydrosulfite method

2.3.2 活性染料染色及拔染工藝條件

按上述方法捆扎后，用活性染料對純棉織物進行染色，分別用四種拔染劑進行處理。活性染料染色及拔染的工藝條件見表1[9]、表2。顏色的深淺對拔染效果有較大的影響，但淺色不明顯，所以地色染色用浸染的方法，活性染料的質(zhì)量分數(shù)是2%[4]。

表1 活性染料染色工藝條件Tab.1 The dyeing technological conditions of reactive dyes

表2 四種拔染法工藝條件Tab.2 The technological conditions of four kinds of discharge

2.4 結(jié)果分析

通過對多種活性染料進行四種拔染方法的實驗研究，本文選用了其中常用的8只不同母體結(jié)構(gòu)及活性基的活性染料的實驗結(jié)果，如表3所示。表3中的數(shù)字是根據(jù)GB/T 250—2008《紡織品 色牢度試驗 評定變色用灰色樣卡》進行評定的變色等級。5級表示顏色無變化，1級表示顏色變化色差大。數(shù)字后面標注顏色的是拔扎染后的顏色，拔白表示拔扎染后顏色基本是白色，無標注的表示拔扎染后只有顏色深淺的變化，而色光無變化或者變化很小。

表3 B型活性染料四種拔染法實驗結(jié)果Tab.3 The results of four discharge experimental with the B type reactive dyes

通過表3可以看出，拔染色彩變換效果最好的是保險粉法，次氯酸鈉法和雙氧水法中多數(shù)染料的拔染效果不明顯，高錳酸鉀拔白效果好。

2.4.1 高錳酸鉀法

高錳酸鉀對絕大多數(shù)活性染料有很好的拔白效果，參與實驗的活性染料中的黃、橙、紅、翠藍、艷藍等顏色均基本被拔白，呈白色或很淺的顏色。深色的染料如深藍、藏青、黑、棕色等有顏色的變換，但也是呈很淺的黃色或桔黃色。這是因為高錳酸鉀在一定條件下釋放出的活性氧的氧化能力很強，可以破壞活性染料的發(fā)色體系，從而消除活性染料的顏色[12]。

2.4.2 次氯酸鈉法和雙氧水法

參與實驗的活性染料中，次氯酸鈉法有個別染料會有顏色的變換，雙氧水法中酞菁結(jié)構(gòu)的活性染料拔染效果明顯，因為含有酞菁結(jié)構(gòu)的活性染料容易被雙氧水氧化裂解[6]。兩種方法拔染后大部分活性染料的顏色色調(diào)變換不明顯，所以，作為活性染料多色拔扎染的拔染劑效果不理想。

2.4.3 保險粉法

保險粉法拔白效果不及高錳酸鉀法，拔扎染后完全呈白色效果的染料較少，但大多數(shù)染料特別是深色染料顏色變換較明顯，色彩變換多樣。

能夠拔白的染料較少是因為堿性還原法只能破壞活性染料中含有偶氮基且活性基團連接在重氮組分上的染料(這種染料很少)，以及與纖維以醚鍵結(jié)合的大部分乙烯砜型的活性染料[13]，所以表3中活性染料能夠拔白的染料只有乙烯砜型基的活性染料橙KN-5R。

顏色變換多樣的原因主要有以下幾個方面：一是偶氮結(jié)構(gòu)的活性染料，其活性基連接在偶合組分的染料留在織物上的組分有顏色，比如活性紅B-3BF保險粉拔染后變成黃色；二是有些結(jié)構(gòu)類型的活性染料保險粉法拔染后會有變色現(xiàn)象，比如蒽醌結(jié)構(gòu)和酞菁結(jié)構(gòu)的活性染料，被還原后變成桔黃色和紫色，雖說會被空氣氧化重新變回原來的顏色，但是在其氧化以前進行高溫皂洗及拔扎染處理過程中染料-纖維鍵的斷裂，都會去除部分染料，特別是蒽醌類的活性染料，其氧化速度較慢，經(jīng)過保險粉燒堿作用和皂洗后會拔去大部分染料，比如蒽醌結(jié)構(gòu)的活性艷藍KN-R和活性艷藍B-RV拔扎染后變成淺紫色；三是不會被保險粉破壞發(fā)色體系的染料，拔染及皂洗過程中染料-纖維結(jié)合鍵的斷裂也會使顏色變淺；四是拔扎染工藝條件較低，比如溫度較低、時間較短、拔染劑的濃度較低等，而使染料部分破壞，從而產(chǎn)生顏色變換。

拔扎染后有些染料捆扎部分的顏色較淺，而拔染的圓形部分顏色卻比捆扎部分深，如圖1所示。這是因為除了偶氮結(jié)構(gòu)的活性染料以外，其他結(jié)構(gòu)的活性染料有被空氣氧化而復原的現(xiàn)象[6]，而被捆扎的部分拔染后不會被空氣氧化，所以皂洗后顏色較淺。

深色的不易拔染的活性染料，如金屬絡合結(jié)構(gòu)的活性染料棕色、深藍、黑色等，拔染后顏色變換明顯，圖案多色效果好，如圖1(a)(b)所示。

通過以上分析可以看出，對于活性染料拔扎染而言，高錳酸鉀法在多數(shù)染料只適合拔白效果，次氯酸鈉法和雙氧水法大部分染料的拔扎染效果不明顯，染料的可選擇性較小；并且高錳酸鉀、次氯酸鈉和雙氧水是強氧化劑，都會對棉織物造成損傷，而保險粉法顏色變換多，且對棉織物基本不會造成損傷。所以，這四種常用拔染劑中，保險粉法是最適合的活性染料多色拔扎染的拔染劑。

3 保險粉法拔扎染工藝研究

保險粉是活性染料拔扎染常用的拔染劑，通過前文實驗說明保險粉對所有的參與實驗的染料都有拔染作用，對于不同結(jié)構(gòu)的活性染料其拔染效果有所區(qū)別，現(xiàn)通過實驗獲得最適宜的活性染料多色拔扎染工藝條件。

3.1 工藝流程

活性染料染色→捆扎→浸水→拔染→皂洗→水洗→解開捆扎→水洗→干燥。

為了避免活性染料保險粉拔染后被空氣氧化的問題，采用拔染后直接先皂洗后水洗的方法。

3.2 工藝條件

3.2.1 活性染料染色的工藝條件

活性染料的染色工藝條件見表1。

3.2.2 拔扎染的工藝條件

捆扎方法同2.3.1。

拔染過程中的工藝條件如溫度、時間、保險粉的質(zhì)量濃度、氫氧化鈉的質(zhì)量濃度等，對活性染料染色面料的顏色及圖案都會有一定影響。為了獲得各工藝條件對活性染料拔扎染效果的影響，分別對各項工藝參數(shù)進行實驗驗證，見表4。

表4保險粉法拔扎染各工藝參數(shù)的實驗條件Tab.4 The experimental conditions of the discharge and tie-dyeing with sodium hydrosulfite method

3.3 工藝分析

通過對表4的實驗條件進行活性染料的拔扎染實驗，測試結(jié)果(圖2—圖5)表明溫度、時間、保險粉的質(zhì)量濃度和氫氧化鈉的質(zhì)量濃度對拔扎染圖案色彩都有一定的影響，其中溫度和保險粉的質(zhì)量濃度對拔扎染的色彩影響較大，保險粉和氫氧化鈉的使用比例對拔扎染圖案的擴散面積及部分深色染料的顏色變換有較大的影響。

3.3.1 溫度的選擇

圖2是根據(jù)表4的“溫度”工藝條件進行實驗的部分圖片。

溫度對拔染色彩的影響：隨著溫度的升高，拔染的色彩變化程度提高，容易拔染的染料如活性染料中偶氮結(jié)構(gòu)淺色調(diào)的金黃、橙、紅、紫色等在60 ℃時就達到較好的拔染效果，如圖2(a～d)。較難拔染的染料如蒽醌、酞菁和金屬絡合結(jié)構(gòu)的艷藍、翠藍、棕、黑等,需要到80 ℃才能達到較好的拔染效果，如圖2(e～h)所示。除了少量能夠拔白的偶氮基的活性染料和部分乙烯砜型的活性染料外，大部分染料不能夠被拔白，不能拔白的染料各呈不同的顏色，如大部分偶氮結(jié)構(gòu)的紅色活性染料拔染會呈現(xiàn)深淺不同的黃色。

圖2 溫度對拔扎染效果的影響Fig.2 Effect of temperature on discharge and tie-dyeing

活性染料翠藍KGL在80 ℃拔染后的效果如圖1(c)所示，其在拔染液中呈紫色，在空氣中會被氧化變成較淺的翠藍色，且捆扎部分形成一圈較淺顏色。活性艷藍B-RV 80 ℃拔染后的效果如圖2(h)所示，其在拔染液中呈桔黃色，氧化后變成淺紫色，且邊界顏色會變得較深，呈現(xiàn)好看的花紋，但捆扎部分不形成淺色的圈紋。原因是蒽醌類染料在空氣中氧化速度較慢，暴露在空氣中的部分還未氧化就已經(jīng)皂洗的緣故。而酞菁類染料在空氣中氧化速度很快，皂洗時已經(jīng)部分被空氣氧化復色，所以暴露在空氣中的部分比捆扎部分顏色深。

溫度對拔染圖案的影響：隨著溫度的升高，圖案的邊界會更清晰，20 ℃和40 ℃時邊界比較模糊，有由淺至深的顏色過度，較易拔染的染料在60 ℃、不易拔染的染料在80℃時邊界就比較分明了，如圖2所示。值得注意的是，雖然在20、40 ℃時拔染不完全，但是可以拔染出斑斕的圖案，在圖案設計時是可以運用的技巧。但溫度選擇一般要高于20 ℃，否則多數(shù)染料拔染效果不明顯。

這里需要注意，在堿性浴中保險粉的穩(wěn)定性受溫度的影響很大，溫度越高，分解越快[14]，所以在達到拔染效果的情況下，盡量選擇較低的溫度。

3.3.2 時間的選擇

圖3是根據(jù)表4中“時間”的工藝條件進行實驗的部分圖片。

圖3 時間對拔扎染效果的影響Fig.3 Effect of time on discharge and tie-dyeing

時間對拔染色彩及圖案的影響較小，容易拔染的染料如偶氮結(jié)構(gòu)的活性染料黃、金黃、橙、紅、紫等顏色在10 min內(nèi)達到較好的拔染效果，如圖3(a～f)所示；在1 min時的剝色效果比40℃時10 min的剝色效果還要好很多,如圖2(b)和圖3(a)所示。對于難拔染的深色染料，由于在60 ℃時很難達到較好的拔染效果，因此即使拔染20 min也達不到80 ℃的拔染效果，如圖2(h)比圖3(h)拔染效果更好些。由于拔染不完全會使圖案呈現(xiàn)斑斕多彩的效果，特別是不易拔染深色染料，如圖3(g)所示。

3.3.3 保險粉質(zhì)量濃度的選擇

圖4是根據(jù)表4“保險粉質(zhì)量濃度”的工藝條件進行實驗的部分圖片。

圖4 保險粉質(zhì)量濃度對拔扎染效果的影響Fig.4 Effect of the concentration of sodium hydrosulfite on discharge and tie-dyeing

對圖案的影響：在氫氧化鈉質(zhì)量濃度10 g/L的條件下，隨著保險粉質(zhì)量濃度從1 g/L增加到20 g/L，拔染圖案的面積會逐漸增大，圖案邊界也越清晰，如圖4(a～e)所示。

對色彩的影響：容易拔染的部分偶氮結(jié)構(gòu)的染料,如大部分的紅、部分橙、黃等顏色的活性染料在保險粉質(zhì)量濃度為1 g/L時就達到較好的拔染效果，如圖4(a～e)所示。較難拔染的偶氮、雙偶氮結(jié)構(gòu)的活性染料,如黃、橙、紫色等在保險粉為10 g/L時能達到較好的拔染效果，如圖4(f～h)所示。難拔染的如酞菁、金屬絡合結(jié)構(gòu)的活性染料，如翠藍、棕、黑等顏色隨著保險粉質(zhì)量濃度的增加，拔染效果會變好，但由于溫度在60 ℃，所以保險粉達到20 g/L時也不能達到最好的拔染效果，如圖4(i～l)所示，說明在溫度較低的情況下，只增加保險粉的質(zhì)量濃度是難以達到最佳拔染效果的。

3.3.4 氫氧化鈉質(zhì)量濃度的選擇

氫氧化鈉在活性染料拔扎染中的作用有兩個：一是增加保險粉的穩(wěn)定性，因為保險粉的水溶液性質(zhì)不穩(wěn)定,暴露于空氣中易吸收氧氣而氧化，加入氫氧化鈉可以降低保險粉的分解，氫氧化鈉加入量應保證在保險粉用量的20%以上[15]；二是在一定條件下可破壞某些偶氮結(jié)構(gòu)的活性染料的發(fā)色體系、使染料-纖維結(jié)合鍵水解斷裂[7]。

圖5是根據(jù)表4“氫氧化鈉質(zhì)量濃度”的工藝條件進行實驗的部分圖片。

氫氧化鈉的質(zhì)量濃度對部分深色染料拔扎染效果有比較大影響，對較易拔染的活性染料如偶氮結(jié)構(gòu)的黃、橙、紅等染料的拔染的顏色變換效果影響不明顯，在氫氧化鈉1 g/L的時候就達到很好的剝色效果。圖5(a～b)是活性染料紅BPF在表4的實驗條件下，氫氧化鈉1、20 g/L的拔扎染效果，拔扎染的顏色變換效果差別很小。但對于不易拔染的活性染料如酞菁、金屬絡合結(jié)構(gòu)的活性翠藍、棕、黑等顏色在其質(zhì)量濃度是1 g/L時剝色效果卻是最好的，如圖5(c)(h)所示。而且有些染料在不同氫氧化鈉質(zhì)量濃度下，其拔扎染后會呈現(xiàn)不同的色彩，如圖5(h～l)所示，說明氫氧化鈉的質(zhì)量濃度對拔扎染效果也會產(chǎn)生影響。

圖5 氫氧化鈉質(zhì)量濃度對拔扎染效果的影響Fig.5 Effect of the concentration of sodium hydroxide on discharge and tie-dyeing

為了保證保險粉的穩(wěn)定性，且使活性染料在拔扎染過程中呈現(xiàn)多種色彩，氫氧化鈉的質(zhì)量濃度根據(jù)需要控制在1～10 g/L。

3.4 色牢度測試

由于部分活性染料拔扎染后顏色發(fā)生變化，為了解拔扎染產(chǎn)品染色牢度，對其耐洗、耐摩擦色牢度進行測試。活性染料染色工藝條件見表1，拔扎染工藝條件見表2保險粉法，活性染料分別選擇了分子結(jié)構(gòu)不同且有顏色變化的三種活性染料。對于扎染產(chǎn)品目前尚無相關的國家標準，只有《SN/T 0968—2000出口藍染、扎染制品檢驗規(guī)程》，其中色牢度的檢測只要求檢測耐洗和耐摩擦色牢度。所以，選擇了耐洗和耐摩擦色牢度進行測試，其結(jié)果見表5。

表5 保險粉法拔扎染色牢度測試結(jié)果Tab.5 The test results for discharge and tie-dyeing color fastness of the sodium hydrosulfite method

測試方法采用GB/T 39212008《紡織品 色牢度試驗 耐皂洗色牢度》及GB/T 3920—2008《紡織品 色牢度試驗 耐摩擦色牢度》。變色等級是根據(jù)GB/T 250—2008《紡織品 色牢度試驗 評定變色用灰色樣卡》進行評定，沾色等級是根據(jù)GB/T 251—2008《紡織品 色牢度試驗 評定沾色用灰色樣卡》進行評定。通過表5可以看出，這三種活性染料拔扎染后變化顏色的耐洗和耐摩擦色牢度是比較好的。

4 結(jié) 論

1)對于活性染料地色面料的拔扎染，保險粉的拔扎染效果比次氯酸鈉、雙氧水、高錳酸鉀都要好，一是保險粉對棉織物無損傷，二是保險粉對參與實驗的所有活性染料都有拔染作用，三是保險粉法拔扎染后很多染料有雙色甚至多色的拔扎染效果。

2)保險粉法拔扎染工藝條件中，溫度和保險粉的質(zhì)量濃度對拔扎染的效果影響最大，其中溫度是決定因素，溫度達不到染料所需要的拔染溫度，改變?nèi)魏纹渌墓に嚄l件都很難達到最佳的拔染效果。一般情況下活性染料地色織物的拔扎染工藝條件是：溫度60～80 ℃，時間1～10 min，保險粉的質(zhì)量濃度是1～10 g/L，氫氧化鈉的質(zhì)量濃度1～10 g/L。為了得到斑斕多色的拔扎染效果可以適當降低拔染溫度，合理地選用時間、氫氧化鈉及保險粉的質(zhì)量濃度。

3)在活性染料地色拔扎染工藝設計中，可根據(jù)不同的需求來選擇，不一定要選擇最佳拔染效果時的工藝條件。利用不完全拔染時的特殊效果，可以獲得意想不到的拔扎染作品；利用不同活性染料保險粉拔染效果，可以設計制作不同色彩的多色拔染作品。