活性染料用于棉麻織物染色的性能比較

朱元昭， 肖 培， 趙亞楠， 汪 青,2

(1.中原工學(xué)院； 2.河南省紡織服裝協(xié)同創(chuàng)新中心， 鄭州 450007)

棉、麻纖維是應(yīng)用最廣泛的天然纖維素纖維，其中棉纖維回潮率達(dá) 8%，具有良好的親水性，手感柔軟，穿著舒適，染色性能好[1]；麻纖維強度高，抗菌性和導(dǎo)熱性好，挺括涼爽，出汗后不貼身。從服裝面料現(xiàn)狀看，采用單一原料的織物已越來越少，而由多種纖維組合而成的織物越來越多[2]。棉麻混紡織物融合了棉纖維和麻纖維的優(yōu)良特性，充分發(fā)揮了天然纖維的優(yōu)勢，同時降低了單獨使用麻織物時高昂的成本，具有更好的服用性能，深受廣大消費者的喜愛。

雖然棉、麻織物均為天然纖維素纖維，但二者聚合度、結(jié)晶度和取向度等不同，它們的混紡織物在活性染料同浴染色時，染料在纖維上的分配不同，造成兩種纖維色澤存在一定差異[3]，這在很大程度上降低了染色一次即成率，造成資源浪費。本文利用活性染料對棉、麻織物進行染色，研究鹽用量(硫酸鈉)、堿用量(碳酸鈉)對棉、麻織物上染量的影響，比較棉、麻織物染色性能的差異，為制定工廠棉麻混紡織物同色性染色工藝提供理論參考。

1 實 驗

1.1 實驗材料和儀器

實驗材料：純棉半制品、亞麻織物(市售)、ANOZOL紅 3BE、ANOZOL黃 3RE、ANOZOL藍(lán) 3BF、無水硫酸鈉(AR)、無水碳酸鈉(AR)、乙二胺四乙酸(AR)、皂洗劑(自制)。

實驗儀器：Scout電子天平SE、WSJB紅外恒溫加熱磁力攪拌器、電熱恒溫水浴鍋、紫外可見分光光度計(UV2400)、Datacolor SF600X電子測色配色儀、電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱、染色摩擦色牢度儀。

1.2 實驗方法

1.2.1 染色處方

活性染料ANOZOL紅3BE、ANOZOL黃 3RE、ANOZOL藍(lán) 3BF用量均為0.5%(owf)，無水硫酸鈉為5～60 g/L，無水碳酸鈉為4～12 g/L，浴比1∶100。

1.2.2 染色工藝條件

將染浴以1～2 ℃/min的升溫速率升至60 ℃，加入Na2SO4，染色60 min后加入Na2CO3，固色60 min，將染色織物先后進行溫水洗、冷水洗，然后將織物放入95 ℃的皂煮液(Na2CO32 g/L, 皂洗劑 2 g/L，浴比1∶100)中皂煮10 min，最后將織物水洗后烘干。染色工藝曲線如圖1所示。

1.3 測試方法

1.3.1 上染速率曲線

按照染色處方配置標(biāo)準(zhǔn)液，將潤濕的織物放入配好的染液中，開始計時，每隔5 min用膠頭滴管吸取燒杯中的染液放入比色皿中，用 UV2400型紫外可見分光光度計分別測定殘液和標(biāo)準(zhǔn)液(原液)在相應(yīng)染料最大吸收波長處的吸光度值A(chǔ)i、A0，然后計算上染率:

式中:A0為標(biāo)準(zhǔn)染液的吸光度；Ai為染色殘液的吸光度；n為標(biāo)準(zhǔn)染液與染色殘液的測試濃度的倍數(shù)。

以上染率為縱坐標(biāo)，時間為橫坐標(biāo)，繪制上染速率曲線[4]。

1.3.2 織物表觀深度的測定

表觀深度是指不透明固體物質(zhì)的顏色給予人們的直觀深度感覺。表觀深度值可以用庫貝耳卡·蒙克(Kubela-Munk)函數(shù)值K/S值來表示。K/S值越大，表示顏色越深；K/S值越小，表示顏色越淺[5-6]。

利用DatacolorSF600X電腦測色配色儀對棉、麻試樣分別進行K/S值測定，同一樣品更換其位置測量5次，求取平均值。其中測色的條件為：D65光源，10 ℃視角，小孔徑(SAV)，UV不包含[7]。

2 結(jié)果與討論

2.1 鹽用量對棉、麻織物上染速率的影響

在堿用量為10 g/L時，僅改變?nèi)疽旱柠}用量，采用ANOZOL紅3BE分別對棉、麻織物進行單獨染色，所得上染速率曲線見圖2。

(a)棉織物

(b)麻織物圖2 不同鹽用量下棉、麻織物的上染速率曲線

由圖2可知，同樣條件下，棉、麻織物的上染率隨時間變化的曲線大致相同，均表現(xiàn)為：鹽用量越多，初染速率越大，上染率越高；在同一鹽用量條件下，隨著染色時間的延長，上染率增大，加入堿后(60 min時)，上染速率急劇增大，隨后逐漸降低，最終趨于平衡。這是因為：在開始時，染液濃度高，初染速率高。鹽的加入可以降低染料分子與纖維間的動電層電位，減小活化能，從而提高染料的吸附速率及上染率，促進染色[8-9]；堿的加入可加快染料分子與纖維分子發(fā)生共價結(jié)合，使纖維上的染料濃度快速增大，從而增大上染率[10]。

(a) 30 g/L

(b) 40 g/L

(c) 60 g/L圖3 在不同鹽用量時棉、麻織物的上染速率曲線

圖3為其他條件均相同，鹽用量分別為30 g/L、40 g/L、60 g/L時，棉、麻織物的上染率曲線對比圖。由圖3可以看出，在鹽用量及其他條件相同時，棉織物的初染速率、上染率及平衡吸附量均大于麻織物，但差別不大。這可能是由于麻纖維的結(jié)晶度和取向度較棉纖維高[3,11]，麻纖維的結(jié)構(gòu)緊密，染料在麻纖維內(nèi)的擴散速率慢，上染率低，最終使平衡上染率低于棉織物。然而在染料用量比較低的情況下，染料對纖維的上染率不高，鹽用量對棉麻織物上染率的影響可能不夠明顯，平衡吸附量差別不大。

2.2 堿用量對棉、麻織物上染速率的影響

堿用量是控制染料固色的一個重要因素。在鹽用量為20 g/L時，僅改變堿的用量，采用活性染料分別對棉、麻織物進行單獨染色。不同堿用量情況下，棉、麻織物上染率隨時間變化的曲線如圖4所示。

(a)棉織物

(b)麻織物圖4 不同堿用量下棉、麻織物上染速率曲線

由圖4可知，染色60 min后加入堿，隨著堿用量的增加，其上染速率增大，最終上染率增大，且棉麻織物上染率增大趨勢相同。這是因為在一定范圍內(nèi)，隨著堿用量的增加，染液pH值增大，纖維素陰離子濃度增加，從而使染料和纖維較快地形成共價鍵[12]，染液中剩余的染料量迅速減小，上染率增加。但隨著堿用量增加到一定程度，纖維素離解出的羥基數(shù)量增加，纖維對染料陰離子的斥力增加，以致上染速率增加的速度逐漸減小。

圖5為其他條件均相同，堿用量為4 g/L、8 g/L、12 g/L時，棉、麻織物的上染率隨時間變化曲線對比圖。綜合圖5可知，棉織物的初染速率高于麻織物，并且在加入相同量的堿后，棉織物的上染率及平衡上染率均高于麻織物，棉、麻織物具有一致的上染趨勢。這可能是因為麻纖維的結(jié)晶度和取向度較棉纖維高, 染料在麻纖維內(nèi)的擴散速率慢，使麻纖維的初染速率低；加入堿后上染率的提高主要取決于染料對纖維的直接性[10]。由于染料對棉織物的直接性高，使得染料能更快速地對棉織物上染，即棉織物的上染率高于麻織物。所以如果對棉麻混紡織物進行同浴染色，若增大堿用量，有可能使棉織物的上染率比麻織物高，所以為了獲得較好的同色性，需要選擇合適的堿用量。

(a) 4 g/L

(b) 8 g/L

(c) 12 g/L圖5 不同堿用量下棉、麻織物的上染速率曲線

2.2 K/S值的比較

在堿用量為10 g/L，鹽的用量為5 g/L、10 g/L、15 g/L、20 g/L、25 g/L、30 g/L、35 g/L、40 g/L、45 g/L、50 g/L、55 g/L、60 g/L時，分別采用三種活性染料(ANOZOL紅 3BE、ANOZOL黃 3RE、ANOZOL藍(lán) 3BF)對棉、麻織物在相同的條件下進行單獨染色，棉、麻織物K/S值隨鹽用量的變化曲線如圖6所示。其他條件不變,在鹽用量為20 g/L時，僅改變堿的用量(3 g/L、4 g/L、5 g/L、6 g/L、7 g/L、8 g/L、9 g/L、10 g/L、11 g/L、12 g/L)所得的棉、麻織物K/S值隨堿用量的變化曲線如圖7所示。

由圖6可知，使用同種染料在相同條件下分別對棉、麻織物染色時，棉、麻織物的K/S值均隨鹽用量的增加而增大，兩者增大的趨勢相同，棉織物的K/S值平均高于麻織物8%左右。這說明在染液中加入鹽，棉、麻織物染色機理相同，均可以降低染料分子與纖維間的動電層電位，減小活化能，從而提高染料的吸附速率及上染率，促進染色，從而使棉麻織物的表觀得色量增大。在相同條件下染色，二者的表觀得色量相差不大，說明二者具備同浴染色的條件。

(a) 活性紅

(b) 活性黃

(c) 活性藍(lán)圖6 紅、黃、藍(lán)3種染料染色后棉、麻織物K/S值隨鹽用量的變化曲線

由圖7可知，棉、麻織物的K/S值均隨堿用量的增加而增大，二者增大的趨勢基本相同，棉織物的K/S值平均大于麻織物5%左右。這說明在染液中加入堿可以提高棉麻織物的表觀得色量，堿對棉、麻織物染色的作用機理相同。在相同條件下染色，棉、麻織物具備同浴染色的條件。

(a) 活性紅

(b) 活性黃

(c) 活性藍(lán)圖7 紅、黃、藍(lán)3種染料染色后棉、麻織物K/S值隨堿用量的變化曲線

3 結(jié) 語

通過研究鹽用量、堿用量對棉、麻織物在相同條件下染色的上染特性發(fā)現(xiàn)，隨著鹽用量的增加，棉、麻織物的上染率及K/S值均增大，兩者增大的趨勢相同，且棉織物的K/S值平均高于麻織物8%左右；固色階段，堿用量在12 g/L以下時，隨著堿用量的增加，棉、麻織物的上染率及K/S值均增大，兩者增大的趨勢相同，且棉織物的K/S值平均大于麻織物5%左右。因此，如果對棉麻混紡織物進行同浴染色，有可能獲得較好的同色性。

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