拼混型黑色分散染料的配伍性及其染色性能

劉 越， 莫林祥， 陳 豐

(1. 紹興文理學(xué)院 紡織服裝學(xué)院， 浙江 紹興 312000； 2. 浙江省清潔染整技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 浙江 紹興 312000； 3. 浙江紅綠藍(lán)紡織印染有限公司， 浙江 紹興 312030)

目前，純滌綸紡織品染色加工大都采用分散染料高溫高壓工藝完成[1],其中黑色滌綸紡織品染色用黑色分散染料大都為不同分散染料按照一定的比例拼混而成[2-4]，但從實(shí)際應(yīng)用情況看，商品黑色分散染料因其拼混用各組分的結(jié)構(gòu)及其配伍性能等原因，致使染色滌綸紡織品存在偏色、黑色深度不深[5]等不足，滿足不了消費(fèi)者的高端需求，同時(shí)也降低了紡織品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

為克服上述弊端，在前期實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，本文對(duì)所挑選出的1組單偶氮類[6]中溫型分散染料進(jìn)行相關(guān)的拼混實(shí)驗(yàn)，通過(guò)色三角法拼混染色實(shí)驗(yàn)，獲得具有染深性、色光穩(wěn)定的黑色分散染料拼混組分及其拼混比例。另外，為驗(yàn)證拼混黑色分散染料各組分間的配伍性，對(duì)拼混后的染色織物進(jìn)行剝色測(cè)色實(shí)驗(yàn)，探討剝色液中各染料組分與染色用拼混染料拼混比例之間的一致性。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器與材料

MS204S型電子天平、S210型pH計(jì)，梅特勒-托利多儀器(瑞士)有限公司；Datacolor600型測(cè)色配色系統(tǒng)，美國(guó)Datacolor公司；UF260Plus型強(qiáng)制對(duì)流型通用烘箱，德國(guó)MEMMERT公司；UV-2450型紫外-可見分光光度計(jì)，日本島津公司；IR-24SM型紅外線快速染色機(jī)，廈門RAPID有限公司。

實(shí)驗(yàn)用黑色分散染料由篩選的1組中溫型分散染料：分散紫SE-E(300%)、分散藍(lán)SE-F (300%)、分散橙SE-G (100%)按照一定比例拼混而成，各組分均為工業(yè)級(jí)，杭州福萊恩特精細(xì)化工有限公司；液黑，工業(yè)品，浙江紅綠藍(lán)紡織印染有限公司；保險(xiǎn)粉，分析純，天津市大茂化學(xué)試劑廠；冰醋酸，分析純，江蘇強(qiáng)盛功能化學(xué)股份有限公司；燒堿，分析純，汕頭市西隴化工廠有限公司；N,N-二甲基甲酰胺，分析純，上海潤(rùn)捷化學(xué)試劑有限公司。實(shí)驗(yàn)用織物滌綸機(jī)織物，市售。

1.2 色三角法黑色分散染料的拼混實(shí)驗(yàn)

1.2.1 色三角的建立

實(shí)驗(yàn)色三角設(shè)計(jì)方案如圖1所示。其中R代表分散紫SE-E，Y代表分散橙SE-G，B代表分散藍(lán)SE-F，拼混染料總用量為3%(o.w.f)，圖中數(shù)字編號(hào)代表相應(yīng)色三角染色樣編號(hào)。用測(cè)配色儀測(cè)試染樣顏色信息。根據(jù)拼混分散染料染色樣品L*、a*、b*值、K/S值等顏色信息獲得所需深黑色顏色配方[7-8]。

圖1 色三角拼混實(shí)驗(yàn)方案Fig.1 Color triangle mixing experiment

1.2.2 染色工藝

織物潤(rùn)濕、擠干→染色(冰醋酸調(diào)整染浴pH值為4.5～5.5，浴比為1∶30，室溫入染，以2 ℃/min速率升溫到130 ℃，保溫45 min后降溫到80 ℃)→熱水洗→還原清洗(保險(xiǎn)粉質(zhì)量濃度為2 g/L，燒堿質(zhì)量濃度為2 g/L，浴比為1∶30，溫度為80 ℃，時(shí)間為5 min)→水洗→皂洗(碳酸鈉質(zhì)量濃度為2 g/L，皂粉質(zhì)量濃度為5 g/L，浴比為1∶30，溫度為95 ℃，時(shí)間為10 min)→烘干(溫度為80 ℃)

1.3 剝色法黑色拼混染料各組分配伍性實(shí)驗(yàn)

采用殘液法可得到拼混各組分的相對(duì)上染率，但織物染色后還需要經(jīng)過(guò)水洗、還原清洗等工序以洗去浮色，而還原清洗所用的還原劑有可能破壞染料結(jié)構(gòu)，使其最大吸收波長(zhǎng)發(fā)生很大的改變，上述因素會(huì)導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果波動(dòng)大，準(zhǔn)確性較差，所以本文實(shí)驗(yàn)采用N,N-二甲基甲酰胺(DMF)剝色法測(cè)試拼混染料各組分用量[9]。

稱取(0.100 0±0.000 1)g試樣置于含有10 mL的DMF小試管中，在130 ℃油浴鍋內(nèi)保溫處理 15 min， 將剝下的染液轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中。重復(fù)上述步驟3次，第3次時(shí)剝色液已經(jīng)沒有明顯的顏色，最后將容量瓶用DMF定容，搖勻并用紫外-可見分光光度計(jì)測(cè)其吸光度。

根據(jù)朗伯-比爾定律，染料的吸光度具有加合性，據(jù)此可推出在不同波長(zhǎng)下溶液的吸光度為該波長(zhǎng)下各組分染料各自的吸光度之和[10-11]，即：在λ1波長(zhǎng)處，吸光度計(jì)算公式為

A(λ1)=A1(λ1)+A2(λ1)+A3(λ1)=

K1(λ1)C1L+K2(λ1)C2L+K3(λ1)C3L

(1)

在λ2波長(zhǎng)處，吸光度計(jì)算公式為

A(λ2)=A1(λ2)+A2(λ2)+A3(λ2)=

K1(λ2)C1L+K2(λ2)C2L+K3(λ2)C3L

(2)

在λ3波長(zhǎng)處，吸光度計(jì)算公式為

A(λ3)=A1(λ3)+A2(λ3)+A3(λ3)=

K1(λ3)C1L+K2(λ3)C2L+K3(λ3)C3L

(3)

式中：A為吸光度；K為摩爾吸光系數(shù)；L為光程，cm；C為染料的質(zhì)量濃度，g/mL。

對(duì)于已知A、K、L值的條件下，通過(guò)聯(lián)立方程即可求得溶液中各組分染料的C值，即各組分的用量。

1.4 拼混黑色分散染料的提升力實(shí)驗(yàn)

將拼混黑色分散染料按照所得配方進(jìn)行染色以測(cè)試拼混染料的提升性能，作為對(duì)比，以企業(yè)用液黑商品分散染料在同一工藝條件下進(jìn)行染色。

2 結(jié)果與討論

2.1 色三角法黑色分散染料的拼混效果

第1次色三角拼混染色實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。表中C表示CIELCH顏色空間中的彩度，同時(shí)也表示色樣在a*b*色彩圖形距離中心點(diǎn)的距離，該值越小表示顏色點(diǎn)在a*b*二維平面圖中距離中心點(diǎn)越近，同樣地L*值越小表示染色織物越黑[12]。

表1 第1次拼混染樣測(cè)色數(shù)據(jù)Tab.1 First time mixed color measurement data

由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，在第1次拼混色三角中，分散紫SE-E染得的純滌綸織物其色光呈紅藍(lán)色，分散橙SE-G染樣呈紅黃色，分散藍(lán)SE-F染樣呈綠藍(lán)色。其中編號(hào)為12#、13#、17#、18#、19#、24#、25#、26#的拼混色樣，其C值都小于3.5，由此可得到在染料總用量為3%(o.w.f)時(shí)，R(分散紫SE-E)用量在0.0%～1.4%(o.w.f)，Y(分散橙SE-G)用量在0.6%～2.4%(o.w.f)，B(分散藍(lán)SE-F)用量在 0.1%～2.4%(o.w.f)這個(gè)范圍內(nèi)變化時(shí)，會(huì)獲得更黑的顏色視覺效果。據(jù)此，可進(jìn)行再次拼混以獲得實(shí)驗(yàn)所需拼混染料組合。

數(shù)據(jù)表明，第4次拼混時(shí)，染樣的C值已經(jīng)都小于1，且變化幅度進(jìn)一步趨小。其中8#染色樣在所有的染樣中L*值最小為15.92，而K/S值最大，為24.74，染樣視覺色澤更暗，因此，拼混染料的最佳比例可確定為8#配方，即分散紫SE-E、分散橙SE-G、分散藍(lán)SE-F的比例為0.50∶1.85∶0.65。

2.2 拼混黑色分散染料的配伍性能

由于混合染料的吸光度具有加和性，且用量的變化對(duì)染料的吸光度亦有影響，因此，要明確同一染料不同波長(zhǎng)、濃度下各自對(duì)應(yīng)的吸光度。用紫外-可見分光光度計(jì)測(cè)試純DMF溶劑時(shí)，分散橙SE-G、分散紫SE-E以及分散藍(lán)SE-F的最大吸收波長(zhǎng)λmax分別為466、565和597 nm。為計(jì)算需要，分別測(cè)試了3種染料在各自最大波長(zhǎng)下相應(yīng)的吸收標(biāo)準(zhǔn)曲線，相關(guān)線性數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 3種染料在其最大波長(zhǎng)下的吸收標(biāo)準(zhǔn)曲線及其相應(yīng)線性數(shù)據(jù)Tab.2 Absorption standard curve and corresponding linear data of three dyes at its respective maximum wavelengths

注：Y為染料的吸光度；x為染料的質(zhì)量濃度，g/mL。

從表2中各染料吸收標(biāo)準(zhǔn)曲線可以看出，各單組分染料的濃度與吸光度線性相關(guān)系數(shù)都在0.999以上，表明實(shí)驗(yàn)所得線性相關(guān)性較高。根據(jù)表中相關(guān)數(shù)據(jù)，可計(jì)算出不同染料對(duì)應(yīng)條件下式(1)～(3)中的消光系數(shù)K值，其中不同波長(zhǎng)下單一染料用量與吸光度對(duì)應(yīng)關(guān)系式分別為：

1)在466 nm波長(zhǎng)下：分散紫SE-E，AR(466 nm)=8.916 8CR；分散橙SE-G，AY(466 nm)=35.786CY；分散藍(lán)SE-F，AB(466 nm)=6.6089CB。

2)在565 nm波長(zhǎng)下：分散紫SE-E，AR(565 nm)=41.218CR；分散橙SE-G，AY(565 nm)=2.860 6CY；分散藍(lán)SE-F，AB(565 nm)=32.8CB。

3)在597 nm波長(zhǎng)下：分散紫SE-E，AR(597 nm)=32.108CR；分散橙SE-G，AY(597 nm)=0.636 8CY；分散藍(lán)SE-F，AB(597 nm)=37.535CB。

對(duì)用量為3%(o.w.f)色三角所得配方拼混染料染色樣品進(jìn)行剝色后，在不同波長(zhǎng)下測(cè)得剝色液的吸光度分別為：A466 nm=0.729；A565 nm=0.458；A597 nm=0.404。將上述數(shù)據(jù)代入方程(1)～(3)中，聯(lián)立計(jì)算可得到CR：CY：CB=0.487 2∶1.798 9∶0.630 8，該比例與染色用配方各拼混組分用量比(分散紫SE-E、分散橙SE-G、分散藍(lán)SE-F用量比為0.50∶1.85∶0.65)極為接近，考慮到實(shí)驗(yàn)誤差，表明實(shí)驗(yàn)拼混染料各組分間具有良好的配伍性。

2.3 拼混黑色分散染料的提升力

對(duì)拼混實(shí)驗(yàn)染料進(jìn)行不同用量下的染色提升力實(shí)驗(yàn)，以企業(yè)目前所用的商品液黑分散染料進(jìn)行對(duì)比染色實(shí)驗(yàn)，其中液黑染色所對(duì)應(yīng)工藝濃度折算為干粉狀染料，經(jīng)染色實(shí)驗(yàn)后在相同條件下的用量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 實(shí)驗(yàn)拼混黑色分散染料的染色提升力Tab.3 Dyeing lifting power of experimental blending black disperse dye

對(duì)比表3實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，相同用量下實(shí)驗(yàn)拼混染料的提升力以及染色織物的明度值明顯優(yōu)于商品液黑，實(shí)驗(yàn)配方染樣在8%(o.w.f)用量時(shí)明度值已經(jīng)達(dá)到L*=14.62，而相同染色條件下企業(yè)目前所用的商品液黑分散染料在10%(o.w.f)用量時(shí)，染色樣明度值L*=15.91，表明實(shí)驗(yàn)拼混黑色分散染料在較低染料濃度條件下就可達(dá)到深黑色滌綸紡織品的染色效果。

2.4 拼混黑色分散染料的染色性能

為比較實(shí)驗(yàn)拼混分散染料與企業(yè)用液黑商品分散染料的染色效果，將企業(yè)增深處理后的染色滌綸產(chǎn)品(用量為8%(o.w.f))與6%(o.w.f)用量下的實(shí)驗(yàn)拼混分散染料染色樣品進(jìn)行測(cè)色，結(jié)果如表4所示。

表4 不同黑色分散染料染色樣品顏色數(shù)據(jù)Tab.4 Color data of different black disperse dyed samples

表4數(shù)據(jù)顯示：8%(o.w.f)用量企業(yè)染料染色并經(jīng)過(guò)增深處理的染樣與6%(o.w.f)用量實(shí)驗(yàn)拼混染料染色樣品的顏色性能接近，但明度值L*明顯偏低。

對(duì)6%(o.w.f)用量實(shí)驗(yàn)拼混分散染料染色樣品進(jìn)行摩擦色牢度測(cè)試，結(jié)果如表5所示。可見，實(shí)驗(yàn)拼混黑色分散染料各項(xiàng)色牢度滿足GB 18401—2010《國(guó)家紡織產(chǎn)品基本安全技術(shù)規(guī)范》指標(biāo)要求。

表5 實(shí)驗(yàn)黑色分散染料染樣色牢度數(shù)據(jù)Tab.5 Experimental black disperse dye staining sample color fastness data 級(jí)

3 結(jié) 論

1)N,N-二甲基甲酰胺高溫剝色法實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，拼混黑色分散染料染色樣品剝色液中，各組分間的用量比例與拼混染料組分間的拼混比例有較好的一致性，表明拼混實(shí)驗(yàn)中溫型分散染料分散紫SE-E、分散藍(lán)SE-F、分散橙SE-G具有良好的拼混配伍性，該性能確保了染色紡織品色光的穩(wěn)定性。

2)實(shí)驗(yàn)拼混黑色分散染料各組分間的拼混比例(分散紫SE-E、分散橙SE-G與分散藍(lán)SE-F)為0.50∶1.85∶0.65時(shí)，拼混分散染料染色滌綸樣品具有比商品液黑分散染料更低的明度值和優(yōu)良的提升力。

3)實(shí)驗(yàn)拼混分散染料染色樣品的顏色性能與商品液黑分散染料無(wú)顯著差異，染色樣品色牢度滿足國(guó)標(biāo)要求。