棉織物漂染一浴法染色工藝優化

趙士毅，李美真，陳天聰，許 磊，靳蕙榕，張宇飛

(內蒙古工業大學 輕工與紡織學院，內蒙古 呼和浩特 010080)

隨著生活水平不斷提高，人們的環境保護意識得到了增強，環境問題成為近年來最重要的問題之一，在這種嚴峻形勢下，一些對環境污染嚴重的傳統染色工藝面臨著淘汰。傳統棉織物染淺色相時，需先對棉織物進行漂白處理[1]，以除去棉織物中殘存的天然色素，從而提高棉織物的白度和染色后的鮮艷度[2]。傳統的練漂染工藝為了提高印染產品的質量，提出“重煮輕漂”的理念，成為了印染工藝選擇的依據[3]。但隨著科技的發展，染料性能有了很大提高，染色助劑性能也得到了很大改善，漂染一浴法染色成為印染工作者研究的新課題。本文針對棉織物活性染料染淺色的漂染一浴法進行研究，探討漂白劑對染料分解造成的浪費和對色光及色牢度的影響。此外，考慮到不同染料對漂白劑的敏感程度不同，所以漂染一浴法工藝是一個動態的工藝。其生產效率高，可減輕布面擦傷和破損，降低織物的強度損失，避免了染色色花出現。

1 實驗部分

1.1 材料與儀器

材料：未漂白純棉織物(5 cm×15 cm，質量1 g)。

試劑：30%H2O2(天津市東方化工廠)，純堿(無水碳酸鈉，東莞市聚鵬化學有限公司)，氧漂穩定劑(上海涓瑞化工有限公司)，HCl(石家莊朋松化工貿易有限公司)，硅酸鈉(天津大茂化工試劑廠)，氫氧化鈉(天津致遠化學試劑有限公司)，活性染料諾威克隆深夜色S-R染料(邢臺歐揚化工有限公司)。

設備：DJ-200 J電子分析天平(上海衡平儀器儀表廠)，H720恒溫水浴鍋(金壇市友聯儀器研究所)，Y802 K熱風烘箱(上海博迅實業有限公司醫療設備廠)，CM-3600 A測色配色儀(上海卡羅卡超儀器有限公司)，722G可見分光光度計(上海儀電分析儀器有限公司)。

1.2 測試方法

1.2.1 上染百分率測試

采用722G可見分光光度計，測試染色前后染液的吸光度，計算染料的上染百分率[4]。A1、A2分別為染前、染后的染液吸光度值;L1、L2分別為染前、染后染液稀釋倍數[5]。上染百分率為：

1.2.2 顏色特征值測試

采用CM-3600 A測色配色儀，測試染色后棉織物的K/S值及b*值[6]。

1.2.3 耐摩擦色牢度測試

耐摩擦色牢度按照GB/T 3920—2008《紡織品 色牢度試驗 耐摩擦色牢度》進行測試[7]。

1.3 實驗過程

1.3.1 傳統漂染工藝

常規漂白工藝處方：30% H2O2質量濃度5 g/L，Na2SiO3(40°Be′)質量濃度7 g/L，pH值10.5～11.0，浴比1∶40，溫度85 ℃，時間60 min。棉織物常規漂白工藝曲線見圖1[8]。

圖1 棉織物常規漂白工藝曲線

選擇棉織物染色常用的諾威克隆深夜色S-R活性染料，考慮到染淺色相，常規棉織物染色工藝處方為：染料用量0.05%(owf)，NaCl用量25%(owf)，純堿用量8.5%(owf)，浴比1∶40。活性染料常規染色工藝曲線見圖2。

圖2 活性染料常規染色工藝曲線

1.3.2 漂染一浴法染色

首先進行單因素實驗，再通過正交試驗確定最優工藝[9]。漂染一浴法單因素變量見表1，活性染料漂染一浴法工藝曲線見圖3。

表1 漂染一浴法單因素變量

圖3 活性染料漂染一浴法工藝曲線

2 實驗結果分析

2.1 單因素實驗

2.1.1 過氧化氫用量的影響

采用漂染一浴法，染色溫度65 ℃,保溫時間40 min，純堿用量8.5%(owf)時，H2O2用量對K/S值和b*值的影響見表2。可以看出，諾威克隆深夜色S-R染料對H2O2非常敏感。當H2O2用量為1%(owf)時，b*值的絕對值相對較大，此時黃光最小，說明H2O2起到了有效的漂白作用。當H2O2用量超過1%(owf)時，上染百分率明顯降低；當H2O2用量為5%(owf)后，染料幾乎完全被氧化破壞，染色深度明顯降低，漂白效果也明顯下降。

表2 H2O2用量對K/S值和b*值的影響

2.1.2 純堿用量的影響

采用漂染一浴法，染色溫度65 ℃，保溫時間40 min，H2O2用量為1%(owf)時，純堿用量對K/S值及上染百分率的影響見圖4。

圖4 純堿用量對K/S值及上染百分率的影響

由圖4可見，當純堿用量為7.5%(owf)時，所染色試樣的K/S值最大，說明固色充分。

2.1.3 保溫溫度的影響

采用漂染一浴法，染色溫度65 ℃，H2O2用量1%(owf)，純堿用量7.5%(owf)時，保溫溫度對K/S值及上染百分率的影響見圖5。

圖5 保溫溫度對K/S值及上染百分率的影響

由圖5可見，染色溫度在65 ℃時，染色試樣的K/S值最大，當保溫溫度更高后，K/S值降低，說明較高的染色溫度造成了該活性染料的水解[10]。

2.1.4 保溫時間的影響

采用漂染一浴法，H2O2用量1%(owf)，純堿用量7.5%(owf)，染色溫度65 ℃時，保溫時間對K/S值及上染百分率的影響見圖6。

圖6 保溫時間對K/S值及上染百分率的影響

由圖6可知，當保溫時間達到40 min時，染色樣的K/S值最大，時間大于40 min染料因水解導致上染百分率降低。

根據上述單因素分析，得出采用漂染一浴法染色時，最優工藝為：諾威克隆深夜色S-R染料用量0.05%(owf)，H2O2用量1%(owf)，NaCl用量25%(owf)，純堿用量7.5%(owf)，浴比1∶40，染色溫度65 ℃，染色時間40 min。

2.2 正交試驗

諾威克隆深夜色S-R染料染色正交試驗設計表及試驗結果見表3、4。

表3 正交試驗設計表

表4 正交試驗結果

注：K1、K2、K3為K/S值的平均值,R為極差。

由表4可以得出，上染百分率最高和K/S值最大時，過氧化氫用量1%(owf),純堿用量7.2%(owf)，保溫溫度65 ℃，保溫時間43 min，所得結果與單因素實驗結果基本接近。極差R值越大，表示因素對試驗指標影響越大，按極差大小決定因素的主次順序為：保溫溫度>過氧化氫用量>保溫時間>純堿用量。

2.3 漂染一浴法與常規法染色對比

2.3.1 織物性能對比

漂染一浴法染色與常規法染色織物性能對比見表5。可以看出，2種染色方法染色試樣的b*值相近，說明漂染一浴法所使用的過氧化氫都對棉織物起到了漂白作用，漂染一浴法所染試樣的K/S值較常規染色試樣的小，這是由于過氧化氫對織物進行漂白的同時對染料上染織物產生了影響。2種染色方法所染試樣濕摩擦牢度都達到了4級，達到GB/T 3920—2008《紡織品 色牢度試驗 耐摩擦色牢度》標準。

表5 漂染一浴法與常規法染色織物性能對比

2.3.2 氧漂穩定劑的影響

漂染一浴法中加入氧漂穩定劑,可使b*值由-14.23減小到-18.36，K/S值由1.284增加到1.364，濕摩擦牢度保持4級不變，加入氧漂穩定劑后，穩定劑減慢了H2O2的分解，使漂白作用更充分，也降低了對染料的氧化破壞作用，使染色效果更佳。

2.3.3 染料損失率分析

采用漂染一浴法染色時，由于加入了H2O2使織物的K/S值較常規染色降低，所以需要追加染料用量才能達到相同的色深值。以達到相同K/S值計算出染料損失率[11]，漂染一浴法與常規染色試樣色差見表6。

表6 漂染一浴法與常規染色試樣色差

由表6可以看出，追加染料量0.08%(owf)時，與常規染色標樣色差接近4級，標樣間已無明顯差別。由此計算出漂染一浴法工藝中，諾威克隆深夜色S-R染料的損失率為37.5%左右。

3 結 論

本文對棉織物漂染一浴法染色工藝進行研究，所用染料為諾威克隆深夜色S-R，漂白劑為H2O2。通過實驗，得出如下結論：

①優化得到棉用諾威克隆深夜色S-R的漂染一浴法染淺色相時最優工藝為：染料用量0.05%(owf)，H2O2用量1%(owf)，染色保溫溫度65 ℃，保溫時間40 min，所用促染劑NaCl用量25%(owf)，固色純堿用量7.5%(owf)。但是由于諾威克隆染料對H2O2非常敏感，通過實驗得知該染料適合于常規染色工藝，但要用于漂染一浴法工藝還需要進一步的研究。

②漂染一浴法染色與常規染色效果比較接近，只是織物K/S值較傳統染色稍低，可以通過追加少量染料解決。

③漂染一浴法的總體生產成本得到了降低，具有節能減排的顯著效益。