Megaperse?CF系列耐堿分散染料的應用

唐燕迅，杭新花

（1.上海萬得化工有限公司，上海 201203；2.江蘇伊思達紡織有限公司，江蘇常州 213161）

1 分散染料酸性染色工藝的短板

1.1 低聚物侵擾

滌綸低聚物是聚酯高分子縮聚反應過程中的副產物，其結構有線形與環(huán)形兩種。環(huán)形結構的低聚物有二聚體至十聚體（及以上）多種形態(tài)，給滌綸染色帶來危害的主要是環(huán)狀三聚體小分子[1]。環(huán)狀三聚體小分子由3個乙基對苯二甲酸酯首尾對接構成，簡稱C3[2]。分析揭示，C3占低聚物雜質總量的70%以上，其疏水性及平面對稱性強，因而在水中聚集、結晶趨勢明顯，染整加工中令人煩惱的低聚物就是C3發(fā)生了結晶聚集（線形結構的低聚物組分占比不多，并且在高溫下有一定的水溶性，不易結晶，對滌綸染色的負面影響不大）。

在分散染料染色過程中，因高溫脫出并解散到染浴中的C3雖呈疏水性，但初始數(shù)量少、顆粒小，暫時能以亞穩(wěn)定狀態(tài)分散于弱酸性染液中，但其結晶聚集行為會隨著溫度上升、時間延長及數(shù)量增加而加劇；到染色后期，隨著染浴溫度下降，滿足C3結晶的條件富集，聚集速率與規(guī)?？焖僭龃螅次奂又?。

低聚物的危害：（1）裹掖浴中分散染料等雜質形成高黏度焦油斑，影響色光重現(xiàn)，織物被低聚物黏著后剝色回修困難，成本損耗巨大。實踐表明染色浴比越小，沾污程度越大，這顯然有悖于低浴比節(jié)能減排要求。（2）附著在纖維表面使染物手感生澀、光澤暗啞。純滌色紗上多見黏著性白色粉末，沾有白色粉末的紗線在織造時不但污染織機，更會因摩擦力增加頻發(fā)導致紗針卡頓，產生織疵。部分分布于滌綸紗線表面的白色粉末的存在形態(tài)：一半探出纖維表面，一半仍滯留于纖維內部，露出部分在浴中結晶增長，在纖維表面形成楞坎，從而在織機導紗針內產生滑行阻力加劇卡頓，對于該情形，柔軟劑的作用乏力。（3）淤塞筒子紗內層，加重內外層差，產生報廢色紗。（4）沉積到染缸腔壁及加熱器表面，既沾污織物，又降低熱效；堵塞染缸內置濾網影響染液循環(huán)等。

1.2 滌棉類（T/C）紡織品染色的高耗低效

天然纖維素類紡織品的前處理需要在高溫強堿條件下進行，以去除共生于纖維中的雜質、色素以及織物上的油污或漿料，此過程在溫度與時間上與滌綸分散染料染色存在較好的吻合度，實現(xiàn)滌棉類紡織品前處理與分散染料染色一浴的兩全構想由此而來，但該構想總是受到分散染料適用pH的制約，所以，T/C類紡織品染色的主流方式仍未擺脫二浴二步法。在節(jié)能減排理念日益普及的今天，該工藝短板更加突出。

2 Megaperse?CF系列耐堿分散染料簡介

滌綸低聚物在高溫堿性條件下易水解（反應式如下），低聚物小分子會發(fā)生開環(huán)水解，轉化成可溶性的羧酸鈉鹽與乙二醇，水解產物能溶解于染浴中，且不影響染色，能隨染色殘液順利排出[3]，從根本上杜絕了C3在染浴中滯留及結晶聚集的可能。理論上滌綸堿性染色能一舉解決上述問題，所以，耐堿分散染料的應用與推廣一直為業(yè)界所關注。

Megaperse?CF系列耐堿分散染料正是基于以上思考，有針對性地研發(fā)的一組不含堿敏性基團，可以在pH=4～14及強氧化劑存在下染色并穩(wěn)定發(fā)色的分散染料。目前Megaperse?CF系列耐堿分散染料共有16個品種，色系完整，應用于滌綸及其混紡或交織物的堿性染色能夠徹底消除低聚物問題，可實現(xiàn)堿氧前處理與分散染料染色同浴，純滌織物堿減量與分散染料染色同浴，工藝適應性寬，色牢度優(yōu)良，環(huán)保安全，符合歐盟關于紡織品的生態(tài)標準。

3 應用舉例及效果對比

3.1 純滌綸筒子紗堿性染色工藝

加工對象：300D純滌網絡絲，染深咖啡色；應用單位：江蘇伊思達紡織有限公司；染色設備：立信高溫高壓筒子染色機。

工藝配方：橙CF-OGC 1.3%，紅CF-RDC 0.8%，藏青CF-NBC 1.1%，美佳勻CF 1.5 g/L，燒堿1.5 g/L（注：Megaperse?CF系列耐堿分散染料由上海萬得化工有限公司提供，耐堿高溫勻染劑美佳勻CF由萬得國際安力化學有限公司提供）。工藝曲線如下：

染色效果：（1）堿性染色同酸性染色的色紗經目測對比，前者光澤相對柔和，因為纖維表面經高溫堿蝕后漫反射增強。（2）經一年多大樣生產，成品色紗未發(fā)生一例白色粉末及筒子內層紗污染致廢問題。（3）因高溫堿性浴無疏水物沉積，染液循環(huán)通透性提高，層差改善顯著，內層的雜質淤積問題得到解決。以往純滌筒子色紗回倒至內層時，常會因低聚物污染板結導致回倒工況改變，影響色紗成筒；即使勉強全部倒出，也會因層差大或紗線發(fā)毛而不得不手工撇除一部分；而堿性染色的色紗能夠全部倒出利用。

紗線染色失重按成因可分為：（1）在染色過程中，因紗上油污的清除及少量低聚物的脫離而產生的正常減重；（2）因層差板結污染等導致的被動廢棄。若不計纖維受熱縮率，前者只失重不失長，而后者既失重又失長，堿性染色有效避免了被動失長。下游織造未再有白色粉末污染及織造卡頓的投訴。

3.2 滌棉類煮漂染一浴一步工藝

3.2.1 滌棉紗線的染色

加工對象：45s65/35滌棉筒子紗，染深寶藍色；應用單位：江蘇伊思達紡織有限公司；染色設備：立信高溫高壓筒子染色機。

工藝配方：藏青CF-NBC H/C 1.98%，紅玉CFRBC 0.09%，艷藍CF-BBC 0.84%，Meclear 40C 1 g/L，美佳勻CFN 2 g/L，27%雙氧水4 g/L（注：Meclear 40C為螯合分散劑；美佳勻CFN是多功能勻染劑，在染浴中同時起提供OH-及穩(wěn)定pH的作用，配方選用美佳勻CFN就不用另加堿劑，提示用量1.5～3.0 g/L）。工藝曲線如下：

3.2.2 滌棉針織布的染色

加工對象：32s65/35滌棉針織布，染紅蓮色；應用單位：南昌華遠紡織染整有限公司；染色設備：HJ-500型高溫高壓溢流染色機。

工藝配方：紫CF-VC 0.56%，紅CF-RDC 0.25%，美佳勻CF 1.5 g/L，Meclear 40C 1.5 g/L，27%雙氧水5 g/L，燒堿1.5 g/L（注：若棉相配棉等級低或染坯含雜高，可以加精煉劑或去油紗劑，提高燒堿、雙氧水用量等）。工藝曲線同3.2.1。

染色效果：（1）分散染料染色后的布面潔凈，用滲圈法檢測，水滴在布面滲圈均勻。（2）該用戶自采用堿性染色工藝后，再未發(fā)生焦油斑問題（焦油斑在T/C類面料的繩狀染色中相對多見，造成的危害也更大，一方面是因為染色過程中布匹在染缸內壁的摩擦運行會增加低聚物的沾污概率，繩狀形態(tài)有利于附著物在布隙間藏匿；另一方面在低聚物結晶增長吸附分散染料形成焦油膠團的過程中，脫落于浴中表面積巨大的纖維毛羽及金屬離子會誘導吸附低聚物。大多數(shù)染廠在用分散染料染色時，很少有使用螯合分散劑的習慣與防范意識，低估了從染坯天然纖維素相中高溫溶出的金屬離子以及不良水質的影響[4]）。在高溫堿性條件下，隨著C3與聚酯類毛羽的水解，黏性解除、誘導效應減弱，形成焦油斑的條件隨之瓦解。

由表1可知，從染坯進缸到套染棉環(huán)節(jié)，每染一缸，堿性同浴工藝比傳統(tǒng)工藝縮減4道工序，縮短工藝時間2.5 h（即減少染機約2.5 h的大功率耗電運行）；節(jié)約用水5缸（即對應減少排污5缸）；免除了單獨前處理部分的蒸汽消耗；染色保溫后無須特意高溫排放，對設備及環(huán)境影響小，可在降溫至80℃后直接注入保險粉保溫還原清洗，進一步節(jié)省熱能，同時也便于回收降溫過程中釋放的熱能。另外，隨著分散染料堿性染色的持續(xù)運行，染缸內壁、加熱器及其他相關輔助設備表面不會再有頑固黏著性雜質增生，能維持相對清潔，可進一步減少潛在的次生性危害。

表1 兩種工藝流程及各工序的溫度、時間和用水對照表

3.3 大樣色牢度

耐皂洗色牢度、耐摩擦色牢度、耐升華色牢度分別按GB/T 3921—2008、GB/T 3920—2008、GB/T 5718—1997測試；耐升華色牢度測試條件為180℃、30 s。從表2中可以看出，色牢度數(shù)據(jù)均達到常規(guī)紡織品色牢度要求。T/C紗深寶藍色耐濕摩擦色牢度為2～3級，與棉套染了活性染料，染色總深度高有關；紅蓮色T/C針織布為尚未套染棉的半成品，其耐摩擦色牢度數(shù)據(jù)慎作參考。

表2 實驗室檢測常規(guī)色牢度數(shù)據(jù)表

4 染色與堿減量同浴工藝實驗

在高溫堿性條件下，除了低聚物會發(fā)生水解，聚酯高分子物表面的酯基也會發(fā)生水解，形成較低聚合度的水解產物，最終均生成水溶性的對苯二甲酸鈉和乙二醇造成失重[5]。傳統(tǒng)堿減量工藝存在耗堿耗水量大、減量可控性差及減量后水洗壓力大等不足。根據(jù)染色效果評估，分散染料堿性染色工藝或可成為改善這些問題的有效途徑。

4.1 超細滌綸絲仿桃皮梭織布

織物：Peach Coshibo，150D/96F半光假捻滌綸紗梭織布，（10.00±0.01）g/塊（實驗用布染前與染后稱重均預先充分吸濕、烘干，再置于20℃恒溫箱中回潮24 h）。預處理：清水100 ℃熱洗15 min；染色+堿減量：Megaperse?CF染料1.0%(omf)，美佳勻CF 1.5 g/L，浴比1∶20，130℃，60 min。不同染料（金黃CF-GYC、紅CF-RDC、黑CF-BXC）在不同堿用量下染色的深度值與減量率見表3。

表3 不同染料在不同堿用量下染色的深度值與減量率

4.2 普通純滌平紋梭織布

織物：20×20/60×60純滌平紋布，（10±0.01）g/塊。染色+堿減量：藏青CF-NBC 1.0%(omf)，美佳勻CF 1.5 g/L，浴比1∶20，130 ℃，60 min。

表4中，Da、Db值為布樣的CIE色位值。Da是紅綠軸上表征紅綠偏向的分度值，正值為紅，負值為綠；Db是黃藍軸上表征黃藍偏向的分度值，正值為黃，負值為藍。絕對值越大偏向程度越大，反之越小。數(shù)據(jù)顯示5個布樣的色位值彼此相差很小，色光接近。

表4 藏青CF-NBC在不同堿用量下染色的深度值、色位值與減量率

4.3 實驗結果

Megaperse?CF系列耐堿分散染料染色適合染色-堿減量一浴法工藝，在整個加工過程中，染色物色光穩(wěn)定，重現(xiàn)性好；滌綸織物堿減量處理的失重率與燒堿用量呈相對穩(wěn)定的線性正比關系；染料品種變換對滌綸織物堿減量的失重率幾乎不產生影響；采用間歇式130℃×60 min進行堿減量，用堿量少，工藝安全性高，失重率穩(wěn)定可控，可以有效規(guī)避減量過度或減量不勻引起的織物強力下降、風格改變問題；就超細滌綸絲仿桃皮梭織布而言，當燒堿用量為2 g/L（未使用促減劑）時，失重率就達15%左右，此時織物的手感和懸垂性與客戶提供的整理樣布相近。

特別提醒：不同的原料和組織規(guī)格，織物的減量率有差異。普通滌綸布在相同條件下處理，燒堿用量至4 g/L時（未使用促減劑），織物的失重率僅能達到10%左右；同時不難預見同一種滌綸制品不同的浸染方式（如筒染與絞染、溢流與卷染）減量率也會不同。所以，采用染色-堿減量一浴法工藝時，一定要對加工對象進行專門實驗，確定燒堿用量及其他工藝參數(shù)后方可生產，遇到一單多缸的加工情況，要盡可能保證每缸各工序參數(shù)一致。

5 分散染料堿性染色注意事項

5.1 筒子染色的特征現(xiàn)象

常年染分散染料的老設備在初始試用堿性染色工藝前務必進行清缸處理。因長期的高溫染色，包括其他因素影響，設備內腔壁積聚有不可忽視的頑固附著物，是金屬離子、硅垢皂垢、纖維毛羽等拒水性物質在高溫下的沉積纏結，而在此過程中，滌綸低聚物的介入令固化后的混凝體附著穩(wěn)定性增強。常溫雖無大礙，但實踐發(fā)現(xiàn)在分散染料堿性染色初試階段，因高溫強堿與勻染劑的持續(xù)、輪番作用，這種常年陳垢會因低聚物組分遭到刻蝕減損而逐漸松解剝離，并會以懸浮小顆粒狀往染浴分散。此過程對筒子染色的影響較大，表現(xiàn)為雜質對紗筒的濾過性阻擋，加重層差。更頭疼的是這種小顆粒能進入紗筒，遭紗網兜捕后滯留其中，這種不溶性、機械性滯阻顆粒任憑工作液正反循環(huán)沖刷或熱洗酸洗均不能有效清除。此現(xiàn)象可能且只可能發(fā)生在筒子紗初試堿性染色的頭幾缸中，隨著染缸腔壁陳垢的消解，后續(xù)染色會回歸正常?？椢镱惒粫艽擞绊?，因為這種小顆粒并無黏性，隨機粘到織物表面后會隨織物的運行而脫落。

為避免上述麻煩，推薦必要的染前清缸工藝：燒堿5 g/L，美佳勻CF 5 g/L，130～135 ℃保溫60～90 min，高溫直排，保險粉4 g/L，80℃還原清洗20 min，排液，酸洗。經驗確認最多需要洗缸兩次，筒子染色即可安全運行。

5.2 高溫勻染劑與堿劑的合理組合及選用

實驗證明，普通高溫勻染劑耐堿穩(wěn)定性差，分散染料堿性染色必須選用美佳勻CF、CFN這類高溫堿性條件下分散性能穩(wěn)定的品種。若待染物需要較高強度的前處理或染色-堿減量同步處理，則必須選用美佳勻CF與燒堿組合；若待染物只需輕度前處理或僅需遏制低聚物，則可以選用美佳勻CF與純堿組合或單用美佳勻CFN，以減少滌綸不必要的失重。

5.3 滌黏類制品的堿性染色

因再生纖維素的高溫耐強堿穩(wěn)定性弱于天然棉（麻）類，所以，這類細支品種應慎用燒堿與美佳勻CF組合，選用美佳勻CFN多功能勻染劑為妥，美佳勻CFN用量1.5～3.0 g/L就能將染浴的pH穩(wěn)定在10.2左右，高溫對再生纖維素強力的影響輕微。實際上，滌黏類制品通常也無需苛刻的前處理。

6 結語

（1）Megaperse?CF系列耐堿分散染料堿性染色能夠消除滌綸低聚物（包括焦油斑）問題，對純滌類染色質量提升顯著；可以實現(xiàn)T/C類制品前處理與染色同浴，且效能優(yōu)勢明顯；染色-堿減量一浴工藝可行；pH寬容度大、重現(xiàn)性好；色牢度滿足紡織品相關標準。

（2）Megaperse?CF系列耐堿分散染料及其應用符合綠色低碳、節(jié)能增效的環(huán)保理念，工藝適應性寬，具有較好的市場與應用前景。