厚重滌氨綸織物熱熔染色勻染劑制備及應(yīng)用

阮仕奔，郭 銳，楊 鋒，艾 麗，2，曹紅梅

（1.武漢紡織大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，湖北武漢 430200；2.湖北省生物質(zhì)纖維及生態(tài)染整重點(diǎn)實驗室，湖北武漢 430200；3.常州紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇常州 213164）

滌氨綸雙組分織物因易洗易干、不易起球、柔軟舒適、彈性優(yōu)良被廣泛用于緊身衣、運(yùn)動服、護(hù)身帶等。與滌綸織物相比，滌氨綸織物染色加工難度較大［1］，例如容易沾色、色澤鮮艷度低、配色困難、色牢度較低、染色加工流程長、成本高、重現(xiàn)性較差等［2-4］；尤其在染黑色和藏青等深濃色時，氨綸纖維沾色較嚴(yán)重，色牢度下降明顯［5-6］。低COD 排放的液體分散染料快速發(fā)展［7-9］，適合滌綸織物的熱熔染色和直接印花，具有比常規(guī)分散染料更優(yōu)異的色牢度和更少的能源消耗。如直接對含黏合劑、液體分散染料和增稠劑的滌綸織物印花，經(jīng)過烘干、焙烘，無需皂洗或水洗，色牢度可達(dá)4～5 級；同樣，采用含黏合劑、液體分散染料和防泳移劑的染液染色，滌綸織物經(jīng)過連續(xù)浸軋、烘干和焙烘處理，也可以制備出無需水洗就具有較高色牢度的染色制品。液體分散染料中助劑較少，能夠明顯減輕染色和印花制品后處理負(fù)擔(dān)，甚至免去還原清洗，是一種節(jié)能減排的印染工藝［10-11］。這與液體分散染料和黏合劑性能有關(guān)，例如制備無團(tuán)聚、分散穩(wěn)定性優(yōu)良的納米級分散染料，需要選擇柔軟型黏合劑［12］。盡管液體分散染料的熱熔染色在結(jié)構(gòu)松散、絨布類滌綸織物上有較好的應(yīng)用，但是關(guān)于厚重滌綸或滌氨綸織物連續(xù)軋染染色的報道較少。厚重織物的熱熔染色容易產(chǎn)生染料泳移、著色不勻等問題，更因軋染時染料滲透性較差而出現(xiàn)白芯。因此，厚重滌綸或滌氨綸織物的連續(xù)軋染工藝仍然存在技術(shù)瓶頸。本研究圍繞低COD 的納米級液體分散染料在厚重滌氨綸織物熱熔染色中容易出現(xiàn)染色不均勻和染不透的問題，采用正交實驗考察助劑的影響，并制備勻染劑LD。

1 實驗

1.1 材料

織物：滌氨綸針織物［320 g/m2，滌綸（75D）92%，氨綸（40D）8%，無錫市梓鴻紡織有限公司］。

分散染料：液體分散黑MP、液體分散藍(lán)60、液體分散紅167、液體分散橙288（蘇州凱和銘興新材料有限公司）。

試劑：耐高溫滲透劑KE、高溫分散勻染劑MC、環(huán)保勻染劑PD、滌綸勻染劑EC、勻染劑ELD-S、增稠劑PTF3、勻染劑MP1（蘇州常春藤進(jìn)出口有限公司），高分子質(zhì)量分散劑CP72、中分子質(zhì)量分散劑CP70［巴斯夫（上海）股份有限公司］，勻染劑LD（MP1、CP72、MC 和KE 質(zhì)量比為1∶2∶1∶1，自制）。

1.2 儀器

YB571-Ⅱ摩擦色牢度儀（溫州市大榮紡織儀器有限公司），YM-30 軋染機(jī)（萊州元茂儀器有限公司），L-12A-1 耐水洗色牢度儀、MINI-TENTER 定形機(jī)（廈門瑞比精密機(jī)械有限公司），TU-1901紫外分光光度計（上海棱光技術(shù)有限公司），DHG-9140B 烘箱（上海豫明儀器有限公司），Datacolor 400 測配色系統(tǒng)（鴻寶電氣股份有限公司）。

1.3 染色

工藝流程：配制染色液→一浸一軋（軋液率為110%）→烘干（溫度為80 ℃）→熱熔固色（溫度為180 ℃，時間為45 s）→成品。

染色液：液體分散染料0.5%～6.0%，勻染劑0%～2%，余量水。

1.4 測試

表觀色深（K/S值）和明度（L*值）：用測配色系統(tǒng)（CIE 10°標(biāo)準(zhǔn)觀察角，D65光源，含鏡面反射）測試，測4次取平均值。按下式計算色差：

式中，L1*為皂洗前織物的明度；L2*為皂洗后織物的明度。

耐皂洗色牢度：按GB/T 3921—2008《紡織品 色牢度試驗?zāi)驮硐瓷味取贩椒ˋ 測試。

耐摩擦色牢度：按GB/T 3920—2008《紡織品 色牢度試驗?zāi)湍Σ辽味取窚y試。

2 結(jié)果與討論

2.1 助劑對染色性能的影響

由圖1 可以看出，皂洗前，與不加助劑相比，加入ELD-S、PD、MC 時K/S值降低，加入其余助劑時K/S值增加，加入EC、PTF3、MP1 時K/S值增加率超過8%；皂洗后，與不加助劑相比，加入CP70、CP72、PTF3、EC和KE 時，K/S值分別增加了8.7%、8.6%、7.3%、6.4%和5.8%，加入其余助劑時K/S值降低，加入MC 和MP1時K/S值下降幅度較小（2.5%和2.3%）。皂洗前后相比，加入KE、CP72、CP70 時K/S值增加，加入其余助劑時K/S值降低，加入MP1時K/S值下降幅度最大（13.4%）。

圖1 助劑對皂洗前后K/S 值的影響

皂洗前后織物K/S值的變化有賴于助劑性能。潤濕和滲透性好有利于染料向纖維內(nèi)部擴(kuò)散和滲透，織物表面浮色染料較少，比未添加助劑得色深。勻染及分散性能好可增大皂洗后織物的K/S值，這與助劑分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。勻染劑KE 為苯乙烯苯酚聚氧乙烯醚硫酸銨鹽，在染色溫度達(dá)到某一臨界值時，滌綸纖維迅速增塑膨脹，纖維玻璃化溫度降低，纖維內(nèi)孔隙顯著增大，染料迅速上染滌綸。皂洗液中的染料在助劑作用下再次上染纖維。而分散劑CP72、CP70 為聚亞烷基二醇聚合物，為非離子非線性聚合物，皂洗時可溶于水，促進(jìn)織物表面的浮色染料與纖維均勻結(jié)合，皂洗后織物K/S值不降反增。

2.2 正交實驗及勻染劑的復(fù)配

固定分散黑MP 用量為6%，選擇5 只助劑（MP1、KE、MC、PTF3、CP72）進(jìn)行正交實驗，考察這5 只助劑的相互作用以及對染色性能和色牢度的影響，結(jié)果如表1所示。

表1 L16（215）正交實驗和結(jié)果

由表2 可以看出，對L*值影響最大的分別為AE、A、E，其次為BC、CE，其余因子對L*值影響較小。說明MP1 與CP72 同時使用有明顯的協(xié)同作用，增加織物顏色深度。

表2 L*值和ΔL*值的極差分析

結(jié)合圖1 可知，MP1 可增加染料對纖維的附著，但結(jié)合牢度較差，所以浮色較多；使用CP72 的織物皂洗后K/S值反而增加，二者復(fù)配使用可有效增加織物皂洗前后的K/S值。MP1 和CP72 用量都為1.5%時，L*值最低（20.13），單獨(dú)使用時，增加用量會降低得色深度。MC 與KE、CP72 也有協(xié)同作用，MC 可促進(jìn)染料分散，KE 與CP72 均可促進(jìn)染料與纖維結(jié)合。當(dāng)KE 和MC 用量都為3.0%或MC 和CP72 用量分別為3.0%、1.5%時，L*值最低（20.45、20.32）。

對ΔL*值影響最大的分別為AC和AE，BC、E和C對ΔL*值影響較小；3.0% MP1 與1.5% MC 或者1.5%CP72 同時使用時，皂洗對L*值影響最大，廢水色度變高；同時使用3.0%的KE 和MC，皂洗對L*值影響最小，廢水色度最低；單獨(dú)使用CP72 或MC 時，減少CP72 用量或增加MC 用量，皂洗對L*值影響都較小。因此，MP1、CP72、MC 和KE 按質(zhì)量比1∶2∶1∶1 復(fù)配制成勻染劑LD 用于后續(xù)熱熔染色研究。

2.3 勻染劑LD 應(yīng)用

2.3.1 用量優(yōu)化

由表3 可以看出，在LD 用量較低時，L*值隨著用量的增加而減小，用量為1.0%時L*值最小；繼續(xù)增加LD 的用量，L*值增加。隨著LD 用量的增加，a*值先增加后趨于穩(wěn)定，b*值降低。即LD 能提升織物的紅光和藍(lán)光，具有增深效果。

表3 LD 用量對顏色特征值和色牢度的影響

隨著LD 用量的增加，耐摩擦色牢度先升高后降低。無助劑時，軋染織物與染液接觸時間短，染料僅借助軋輥壓力進(jìn)入纖維內(nèi)部，難以在短時間內(nèi)擴(kuò)散至纖維內(nèi)部而聚集在纖維表面，造成織物色牢度較差。添加LD 能促進(jìn)織物溶脹并增加染料吸附，染料更容易擴(kuò)散和滲透到纖維內(nèi)部，減少在纖維表面的聚集，白芯問題得到明顯的改善，而且能夠減少染料遷移，提升色牢度。但是過量則會使大分子助劑附著在纖維表面，對染料起到聚集吸附作用，過多染料在表面吸附會增加浮色，降低色牢度。LD 用量為2%時，黑色織物的色牢度明顯提升，耐干、濕摩擦色牢度分別達(dá)到4 級和4～5 級，耐皂洗沾色和變色牢度分別達(dá)到3～4級和4級。

2.3.2 應(yīng)用效果

固定LD 的用量為2.0%，染料的用量分別為2%（分散橙288）和3%（分散紅167、分散藍(lán)60），3 只液體分散染料對織物表面顏色特征值、橫截面顏色特征值和色牢度的影響見表4。

由表4 可以看出，加入LD 對分散紅167 和分散藍(lán)60 織物表面K/S值影響較小，但會降低分散橙288的K/S值；同時影響織物色光，如減少織物紅光和黃光（分散紅167、分散橙288），增加織物藍(lán)光（分散藍(lán)60）。加入LD 能明顯增加織物橫截面的K/S值，與不加LD 相比分別增加了185.8%、480.5%、326.6%。說明織物染色性能得到明顯改善，內(nèi)部無白芯現(xiàn)象。不加LD 的透染性較差，織物橫截面K/S值與表面K/S值的比值分別為48.5%、8.5%、20.3%，加入LD 后分別提高至138.0%、56.4%、90.3%。說明LD 能明顯改善織物內(nèi)部的染色性，提高厚重織物的透染性，防止出現(xiàn)白芯以及內(nèi)部得色深于表面的現(xiàn)象。

由表5 可以看出，添加LD 后，染料分散紅167、分散黑MP 染色織物的橫截面得色比無助劑深，這與染料的分子結(jié)構(gòu)和分子質(zhì)量有關(guān)，也可能與LD 加速染料聚集和提高染料利用率有關(guān)；當(dāng)染料分子質(zhì)量較高時，對聚酯纖維的親和力較高，染料一旦進(jìn)入纖維內(nèi)部就很難再向織物表面遷移［13］，導(dǎo)致纖維內(nèi)部得色較深。另外，LD 良好的潤濕和滲透性能夠明顯改善液體分散染料熱熔染色的透染性，不僅可以提高染色均勻性，不產(chǎn)生白芯，還能夠減少織物表面浮色，提升染色牢度。

表5 勻染劑LD 改善厚重染色織物的橫截面圖

3 結(jié)論

（1）在液體分散染料的熱熔染色液中添加高分子質(zhì)量分散劑、增稠劑和滲透劑（例如CP72、CP70、PTF3、KE、MP1）能夠提高織物對染液的吸附，有利于提高織物得色深度。

（2）MP1、CP72、MC 和KE 按質(zhì)量比1∶2∶1∶1 復(fù)配的LD 能有效防止厚重織物出現(xiàn)白芯現(xiàn)象，提升織物色牢度（耐摩擦和耐皂洗色牢度都不低于4級）。

（3）液體分散染料的熱熔染色工藝適合滌氨綸短流程加工。