毛用活性染料德龍素紅CE羊毛染色工藝探討

鄭玉玲

（1.江蘇工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院紡織服裝學(xué)院，江蘇南通 226007；2.江蘇省先進(jìn)紡織工程技術(shù)中心，江蘇南通 226007）

羊毛是天然的蛋白質(zhì)纖維，具有優(yōu)良的柔軟性、韌性、彈性、耐磨性、吸濕性、保暖性，不易沾污，光澤柔和，可加工成各種精紡及粗紡高檔服裝面料、工業(yè)用呢以及裝飾用品［1］。羊毛纖維的分子結(jié)構(gòu)中既含有堿性基—NH2，又含有酸性基—COOH，同時(shí)，羊毛纖維表面存在疏水性的脂類外層和精密的鱗片層，使染料分子向羊毛纖維內(nèi)部擴(kuò)散受到一定的阻礙。所以，羊毛纖維的染色加工一般用酸性染料在大浴比沸煮條件下進(jìn)行。羊毛纖維雖然耐酸，但會(huì)因高溫和化學(xué)試劑的濕熱及機(jī)械作用發(fā)生水解和二硫鍵斷裂，導(dǎo)致羊毛纖維受到較大的損傷，強(qiáng)力下降，手感也變得粗糙，天然風(fēng)格遭到破壞。同時(shí)大浴比沸煮工藝也不利于環(huán)保，造成能源浪費(fèi)。因此，改變傳統(tǒng)染色工藝既有利于減小羊毛纖維的損傷，保持天然的風(fēng)格，又有利于節(jié)能減排［2-5］。

德龍素染料是一種結(jié)構(gòu)中具有α-溴代丙烯酰胺的活性染料，主要用于羊毛、蠶絲等蛋白質(zhì)纖維的染色，可與蛋白質(zhì)纖維中的—NH2發(fā)生加成和取代反應(yīng)而固著在纖維上，具有較高的反應(yīng)活性和良好的染色性能［5］。德龍素CE 型毛用活性染料三原色的色澤鮮艷，勻染性好，濕牢度優(yōu)良，而且不會(huì)分解出致癌芳香胺，不含重金屬，安全環(huán)保。

本研究選用德龍素紅CE 對(duì)粗紡羊毛線進(jìn)行染色，通過上染率、固色率和耐皂洗色牢度指標(biāo)對(duì)染色工藝進(jìn)行探討。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料

粗紡白羊毛線（6S/4，上海格布爾羊絨制品有限公司），德龍素紅CE（天津德凱化工有限公司），HAc、Na2CO3、(NH4)2SO4（分析純），勻染劑1227、平平加O、分散劑NNO、乳化劑OP、吐溫80、中性皂洗劑（南通朝日化工有限公司）。

1.2 儀器

UV-1801 紫外-可見分光光度計(jì)（北京瑞利分析儀器有限公司），SW-12A 耐洗色牢度試驗(yàn)機(jī)（南通宏大實(shí)驗(yàn)儀器有限公司），HH-6 數(shù)顯恒溫水浴鍋（江蘇金壇市新航儀器廠）。

1.3 染色工藝

工藝配方：德龍素紅CE 2%(omf)，HAc 用量x，(NH4)2SO4用量y，染色溫度T，染色時(shí)間t，表面活性劑用量z，浴比1∶50，羊毛線2 g。

工藝流程：羊毛線檢驗(yàn)、稱重、潤濕→配制工作液→入染→升溫、保溫→后處理。

后處理工藝：固色（Na2CO32 g/L，80 ℃，15 min）→皂洗［中性皂洗劑1%(omf)，70 ℃，10 min］→水洗（70 ℃，10 min）。

1.4 測(cè)試

1.4.1 上染率

分別移取一定量染色前后的工作液，選擇大小合適的容量瓶定容、稀釋；同時(shí)配制相應(yīng)的參比溶液，即不含德龍素紅CE 染料，其他所有化學(xué)試劑或助劑一致的染料空白溶液。在紫外-可見分光光度計(jì)的可見光區(qū)（380～700 nm），以空白溶液為參比進(jìn)行光譜掃描，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果確定最大吸收波長(zhǎng)λmax=506 nm，且λmax處的吸光度值在0.2～0.7。在λmax處以染料空白溶液為參比，測(cè)出染前、染后工作液的吸光度，按下式計(jì)算上染率：

式中，A0為染前工作液的吸光度；Ax為染后工作液的吸光度。

1.4.2 固色率

將后處理流程的固色后殘液、皂洗液、水洗液與染色后殘液合并形成總殘液。移取一定量總殘液稀釋、定容，在λmax處測(cè)吸光度Ay，按下式計(jì)算固色率：

式中，A0為染前工作液吸光度；Ay為總殘液吸光度。

1.4.3 耐皂洗色牢度

按GB/T 3921—2008《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐皂洗色牢度》在耐洗色牢度試驗(yàn)機(jī)上測(cè)試，采用GB/T 251—2008 評(píng)定沾色，GB/T 250—2008 評(píng)定變色，用灰色樣卡評(píng)級(jí)。

2 結(jié)果與討論

2.1 HAc用量

由表1 可以看出，隨著HAc 用量的增加，上染率和固色率逐漸提高；當(dāng)HAc 用量為1.0%～1.5%時(shí)，上染率變化不大，這是因?yàn)槿驹≈械?NH4)2SO4起緩釋作用，使染浴pH 變化不大，耐皂洗色牢度基本不變；但HAc 用量達(dá)到2%～3%時(shí)，羊毛纖維易損傷、脆化而產(chǎn)生細(xì)小短絨，使染后殘液的吸光度略有增大，染后羊毛纖維在耐皂洗色牢度實(shí)驗(yàn)中掉落下來的小短絨易沾到貼襯織物上。故HAc用量選擇1.0%～1.5%。

表1 HAc 用量對(duì)染色效果的影響

2.2 (NH4)2SO4用量

由表2 可看出，隨著(NH4)2SO4用量的增加，上染率、固色率提高。隨著染色時(shí)間的延長(zhǎng)和染色溫度的上升，(NH4)2SO4釋放出的酸和染浴中HAc 的緩沖作用使染浴pH 逐漸降低，羊毛分子中的—NH2結(jié)合H+生成的—NH3+數(shù)量逐漸增多，因此羊毛吸附染料陰離子的量增大，上染率逐漸提高［6］。但(NH4)2SO4用量增加到5.0%以上時(shí)對(duì)羊毛有損傷，手感發(fā)硬，洗滌過程中掉落的短纖絨毛沾到貼襯織物上。(NH4)2SO4用量達(dá)到3.0%～4.0%即可。

表2 (NH4)2SO4用量對(duì)染色效果的影響

2.3 染色溫度

由表3 可知，當(dāng)染色溫度升高到85～95 ℃時(shí)，上染率、固色率明顯提高，耐皂洗色牢度也有所提高；但染色溫度過高染料會(huì)有少量水解，從羊毛纖維上解析下來［4］；同時(shí)，長(zhǎng)時(shí)間的高溫沸煮，羊毛易損傷，耐皂洗色牢度降低。考慮節(jié)能因素，選擇85 ℃就可以達(dá)到染色效果。

表3 染色溫度對(duì)染色效果的影響

2.4 染色時(shí)間

從表4 中可以看出，隨著染色時(shí)間的延長(zhǎng)，上染率、固色率開始明顯提高，耐皂洗色牢度也有所提高；染色50 min 以后，上染率提高不明顯，耐皂洗色牢度也不再提高。染料上染率不會(huì)無限提高，會(huì)最終達(dá)到一個(gè)平衡上染率，如果再延長(zhǎng)染色時(shí)間對(duì)上染率提高貢獻(xiàn)不大，過長(zhǎng)的染色時(shí)間反而會(huì)引起活性染料的少量水解［4］。從節(jié)約能源、降低成本等方面綜合考慮，在達(dá)到染色效果的前提下，染色時(shí)間選擇60～70 min為宜。

表4 染色時(shí)間對(duì)染色效果的影響

2.5 表面活性劑種類

由表5 可知，表面活性劑種類對(duì)毛用活性染料德龍素紅CE 染色羊毛線的影響很大。勻染劑平平加O是非離子表面活性劑，能使德龍素紅CE 染羊毛線時(shí)獲得較好的上染率、固色率和耐皂洗色牢度。勻染劑1227 是陽離子表面活性劑，和染料陰離子結(jié)合生成較穩(wěn)定的聚合物，從而阻礙染料上染纖維。擴(kuò)散劑NNO 是陰離子表面活性劑，其水溶液pH 在7～9，顯弱堿性，使染料在羊毛纖維上的吸附量降低。乳化劑OP和吐溫80 也都是非離子表面活性劑，具有乳化性能［7］，易產(chǎn)生大量泡沫，羊毛染色后難清洗，使耐皂洗色牢度降低。因此選用平平加O 作為勻染劑。

表5 表面活性劑種類對(duì)染色效果的影響

2.6 平平加O 用量

由表6 可知，隨著平平加O 用量的增加，上染率、固色率先略有提高；在平平加O 用量達(dá)到2.0%后，上染率、固色率下降，耐皂洗色牢度變差。因?yàn)檫m量的平平加O 在染色過程中能起到緩染、勻染作用，但過量的平平加O 有剝色作用。平平加O 用量選擇1.0%～1.5%較適宜。

表6 平平加O 用量對(duì)染色效果的影響

3 結(jié)論

采用活性染料德龍素紅對(duì)CE 羊毛線染色能獲得良好的上染率、固色率和耐皂洗色牢度。優(yōu)化的染色工藝：德龍素紅CE 2%、HAc 1.0%～1.5%、(NH4)2SO43.0%～4.0%、平平加O 1.0%～1.5%、染色溫度85 ℃、染色時(shí)間60～70 min、羊毛線2 g、浴比1∶50。上染率為95%～96%，固色率為94%～95%，耐皂洗色牢度的變色、沾色均為4～5級(jí)。