改性聚酯纖維用防活性染料沾色劑的制備及其適用性

王維明，虞 波，陳緣晴，王中正

(1.紹興文理學院紡織服裝學院，浙江 紹興 312000;2.浙江省清潔染整技術研究重點實驗室，浙江 紹興 312000;3.紹興縣德美化工有限公司，浙江 紹興 312030)

改性聚酯纖維用防活性染料沾色劑的制備及其適用性

王維明1，2，虞 波1，2，陳緣晴1，2，王中正3

(1.紹興文理學院紡織服裝學院，浙江 紹興 312000;2.浙江省清潔染整技術研究重點實驗室，浙江 紹興 312000;3.紹興縣德美化工有限公司，浙江 紹興 312030)

以聚乙烯吡咯烷酮K30、十六烷基三甲基溴化銨和脂肪胺聚氧乙烯醚為原料，采用最優(yōu)化試驗設計配制了一種陽離子染料可染聚酯纖維防活性染料沾色劑。研究了防沾色劑對染料水溶液光譜吸收性能的影響及其在活性染料染色中的普遍適用性。結果表明，聚乙烯吡咯烷酮K30、十六烷基三甲基溴化銨和脂肪胺聚氧乙烯醚復配物可有效減弱活性染料對聚酯沾色，質量比為5∶1∶5的復配物效果最好。防沾色劑對活性染料水溶液的光譜吸收曲線、最大吸收波長和吸光度無明顯影響，且對活性染料具有良好的普遍適用性。

陽離子染料可染聚酯;聚酯纖維;活性染料;防沾色劑

普通滌綸是由聚對苯二甲酸乙二醇酯經(jīng)紡絲制得的一種聚酯纖維，除大分子鏈末端的羥基和羧基外，不再含有其他親水性基團，故其吸濕性較差，穿著過程中易產(chǎn)生靜電。此外，緊密的分子結構、高結晶度和取向度導致普通滌綸纖維染色困難，常需要在高溫高壓條件下進行［1－2］。針對上述缺陷，國內外科研工作者對普通滌綸改性進行了大量的研究，主要采用的改性方法有物理法、化學法和截面結構改變法［3］。目前，常見的改性滌綸有中空纖維［4］、陽離子染料可染纖維［2，5］、截面異形纖維［6－7］等。

文獻［8－9］報道了一種新開發(fā)的改性聚酯短纖維，不僅在分子結構中引入了羥基和磺酸基等親水性基團，而且具有中空結構，其獨特的結構特征賦予了纖維優(yōu)異的吸濕透氣性、保暖性、抗靜電性及常壓可染性［8－9］，適合與棉纖維混紡開發(fā)各種保暖面料與休閑運動面料。羥基、羧基等親水性基團的引入，雖然賦予了聚酯纖維諸多優(yōu)良特性，但同時給纖維的染整加工帶來許多不便，如該聚酯纖維與棉纖維混紡織物用分散染料染色后再套染活性染料時極易產(chǎn)生沾色［10］，導致顏色難以套平。目前，生產(chǎn)中主要通過反復調色來獲得色澤均一的染色產(chǎn)品，該方法耗時長，工藝條件受染料性能的影響較大。為縮短調色時間，提高產(chǎn)品質量穩(wěn)定性，本文采用復配技術與最優(yōu)化試驗設計配制一種聚酯纖維用防活性染料沾色劑，并探討其對活性染料的普適性。

1 試驗部分

1.1 材料與儀器

材料:純陽離子染料可染聚酯針織面料，線密度為18.4 tex，面密度為250g/m2。

化學藥品:聚乙烯吡咯烷酮K30、十六烷基三甲基溴化銨、脂肪胺聚氧乙烯醚、純堿、氯化鈉和滲透劑JFC;安諾素深藍L-H、安諾素深紅L-4B、安諾素黃棕L-F、雷馬素黃 4GL、雅格素藍R spec、雅格素紅BF-RR、雅格素藏青EC、普施安紅XL+和普施安黃XL+。

儀器:FA2104型電子天平、DGG-9240B型電熱恒溫鼓風干燥箱、L-12C/L-24A-1型振蕩染色機、UV-2450型紫外可見分光光度儀、Datacolor 600型測色配色儀。

1.2 試驗方法

工藝配方:染料用量為2.0%(o.w.f)，無水硫酸鈉40g/L，碳酸鈉20g/L，JFC 1 g/L，浴比為1∶30。

染色工藝曲線如圖1所示。

染色后處理:皂片2 g/L，95℃煮10 min，水洗后烘干。

1.3 測試方法

1.3.1 染料光譜吸收性能

采用UV-2450型紫外可見分光光度儀測試染液的吸收光譜曲線、最大吸收波長(λmax)與吸光度。

圖1 染色工藝曲線Fig.1 Dyeing diagram

1.3.2 染色織物沾色效果

將試樣折疊至不透光，采用Daracolor 600型測色配色儀測定試樣的L、a、b與△E值。

2 結果與討論

2.1 沾色性能

采用普施安紅XL+染棉工藝對聚酯纖維進行染色，以L、a、b和△E為評價指標，分析了聚酯纖維在活性染料染色過程中的沾色現(xiàn)象，試驗結果見表1。

表1 聚酯纖維活性染料沾色性分析Tab.1 Analysis of polyester fiber staining by reactive dye

由表1可見，與未染色樣相比，經(jīng)活性染料染色試驗樣的L值明顯減小，紅綠指數(shù)(a)值由負值(－0.06)變?yōu)檎?6.46)，即活性染料對聚酯纖維存在顯著的沾色作用。此外，△E值也說明了上述結論。

2.2 防沾色劑的配制

對于織物沾色而言，沾色越嚴重，亮度L值越小，色差△E值越大。采用最優(yōu)化設計試驗研究了聚乙烯吡咯烷酮K30、十六烷基三甲基溴化銨和脂肪胺聚氧乙烯醚三者協(xié)同作用對陽離子染料可染聚酯纖維防活性染料沾色效果的影響，因素水平表和試驗結果分別見表2、3。

表2 正交試驗因素水平表Tab.2 Orthogonal test factor level g/L

表3 正交試驗結果與分析Tab.3 Orthogonal test results and analysis

結合表1和表3數(shù)據(jù)可得，添加防沾色劑對減弱活性染料對聚酯纖維的沾色有一定效果。表3極差分析結果表明，試驗所選3種助劑對 L、a、b與△E值的影響順序存在一定的差異，其中對亮度值的影響順序為A＞B＞C，最佳濃度配比為A1B1C2;對色差值的影響順序均為A＞B＞C，最佳濃度配比為A3B1C2;對紅綠指數(shù)值的影響順序均為B＞C＞A，最佳濃度配比為A1B3C2;對黃藍指數(shù)b值的影響順序均為A＞B＞C，最佳濃度配比為A1B1C1。

為獲得最優(yōu)濃度配比，試驗比較了上述不同最優(yōu)組合配制助劑的防沾色綜合效果，結果如表4所示。

表4 最佳配比防沾色結果比較Tab.4 Comparing of anti-staining effect of optimal compositions

表4數(shù)據(jù)表明，1號試驗樣亮度值最大，紅綠指數(shù)值與色差值最小，黃藍指數(shù)(b)值最接近未染色布(見表1)，即1號試驗配制的助劑防沾色效果最好。這可能是因為聚乙烯吡咯烷酮K30中的內酰胺結構和溴化銨易與改性聚酯中羥基等陰離子發(fā)生結合，從而屏蔽活性染料沾色;但是過多的溴化銨也會與染料陰離子結合，結合后的大顆粒易黏附在纖維表面而產(chǎn)生沾色，而且會影響活性染料染棉的效果，所以，在配制防沾色劑時，需嚴格控制聚乙烯吡咯烷酮K30、十六烷基三甲基溴化銨和脂肪胺聚氧乙烯醚質量配比。

綜上所述，聚乙烯吡咯烷酮K30、十六烷基三甲基溴化銨和脂肪胺聚氧乙烯醚的最佳質量配比為5∶1∶5。下述試驗所用防沾色劑均采用該質量比配制而成。

2.3 防沾色劑對染料光學性能的影響

染料水溶液的吸收光譜和最大吸收波長(λmax)常用于判斷染料在介質中的聚集態(tài)是否發(fā)生變化。不同質量濃度的防沾色劑對質量濃度為50 mg/L的普施安紅XL+水溶液的吸收光譜曲線、最大吸收波長及其相對應的吸光度分別見圖2和表5。

圖2 防沾色劑質量濃度對染液吸收光譜曲線的影響Fig.2 Effect of anti-staining agent mass concentration on dye absorption spectrum curve

表5 防沾色劑質量濃度對最大吸收波長與吸光度的影響Tab.5 Effect of mass concentration of anti-staining agent on maximum absorption wavelength and absorbrance

由圖2可見，質量濃度為0～8 g/L的防沾色劑對染料水溶液的吸收光譜曲線無明顯影響。表5數(shù)據(jù)表明，防沾色劑質量濃度增加至8 g/L時，染料的最大吸收波長未發(fā)生變化，且最大吸收波長處的吸光度無明顯變化。由此可見，在試驗范圍內，防沾色劑的添加不會對染料在水介質中的聚集狀態(tài)產(chǎn)生明顯影響。

2.4 防沾色劑的適用性能

2.4.1 質量濃度對防沾色效果的影響

在上述研究的基礎上，研究了不同質量濃度防沾色劑的防沾色效果，試驗結果見表6。

表6 防沾色劑質量濃度對防沾色效果的影響Tab.6 Effect of additives mass concentration on anti-staining effect

由表6可見，防沾色劑質量濃度增加至4.0g/L時，試樣的亮度逐漸增大，即防沾色效果逐漸變得顯著，繼續(xù)增加防沾色劑用量無益于改善防沾色效果。表6中色差值的變化趨勢進一步說明防沾色劑質量濃度為4.0g/L時的防沾色效果最為顯著，所以，防沾色助劑的最佳質量濃度為4.0g/L左右。

2.4.2 防沾色劑對染料的選擇性

自制防沾色劑對活性染料的普遍適用性研究結果見表7所示，防沾色劑的質量濃度為4.0g/L。

表7 防沾色劑對活性染料的普遍適用性Tab.7 General applicability of anti-staining agent for reactive dyes

從表7可看出，不同活性染料對纖維的沾色程度存在較大的差異，其原因可能是染料的結構差異所致。染色溫度對聚酯纖維沾色現(xiàn)象無顯著性影響。通過系統(tǒng)篩選活性染料可以降低沾色現(xiàn)象，但是染料篩選的過程耗時耗力。

表7表明，防沾色劑的加入可顯著減弱試驗所選活性染料對聚酯纖維的沾色，且沾色越嚴重的染料，改善效果越顯著。由此可見，自制防沾色劑對聚酯纖維防活性染料沾色具有一定的普遍適用性。為達到最佳的防沾色效果，助劑用量宜因染料不同而作適當調整。

3 結論

1)采用常規(guī)染色工藝，活性染料對陽離子染料可染聚酯纖維存在顯著的沾色作用，染料結構是影響陽離子染料可染聚酯纖維活性染料沾色的重要影響因素。

2)聚乙烯吡咯烷酮K30、十六烷基三甲基溴化銨和脂肪胺聚氧乙烯醚三者的復配物可顯著減弱活性染料對陽離子染料可染聚酯纖維的沾色，其最佳質量配比為 5∶1∶5。

3)質量濃度在0～8 g/L范圍內變化，防沾色劑對活性染料水溶液的吸收光譜曲線、最大吸收波長及吸光度無明顯影響。

4)自制聚酯纖維防沾色劑對活性染料具有普遍適用性。

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Preparation and application of anti-reactive dye staining agent for modified polyester fibers

WANG Weiming1，2，YU Bo1，2，CHEN Yuanqing1，2，WANG Zhongzheng3
(1.College of Textile and Garment，Shaoxing University，Shaoxing，Zhejiang 312000，China;2.Key Laboratory of Clean Dyeing and Finishing Technology of Zhejiang Province，Shaoxing，Zhejiang 312000，China;3.Shaoxing Demei Chemical Co.，Ltd.，Shaoxing，Zhejiang 312030，China)

For cationic dyeable polyester fibers，an anti-reactive dye staining agent was prepared from polyvinyl pyrrolidione K30，cetyl trimethyl ammonium bromide and polyoxyethylene alkyl amine by optimum experiment design.The effect of anti-staining agent on spectra absorbability of aqueous dye solution was studied，and its universal applicability in reactive dyeing was also discussed.The results show that polyester staining of reactive dyes can be effectively weakened by the compound of polyvinyl pyrrolidione K30，cetyl trimethyl ammonium bromide and polyoxyethylene alkyl amine，and the best anti-staining effect can be achieved when their mass ratio was kept at 5∶1∶5.Anti-staining agent has no visible effect on the spectra absorption curve，maximum absorption wavelength and absorbance of aqueous dye solution.And the anti-staining agent shows good universal applicability in reactive dyes.

cationic dyeable polyester;polyester fiber;reactive dye;anti-staining agent

TS 193.2

A

10.13475/j.fzxb.20140501205

2014－05－10

2015－03－13

紹興市科技計劃項目(2012B70015)

王維明(1982—)，男，講師，博士。主要從事纖維材料性能研究和紡織品染整加工。E-mail:wangwm@usx.edu.cn。