鄭玉玲
(1.江蘇工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院紡織服裝學(xué)院,江蘇南通 226007;2.江蘇省先進(jìn)紡織工程技術(shù)中心,江蘇南通 226007)
羊毛是天然的蛋白質(zhì)纖維,具有優(yōu)良的柔軟性、韌性、彈性、耐磨性、吸濕性、保暖性,不易沾污,光澤柔和,可加工成各種精紡及粗紡高檔服裝面料、工業(yè)用呢以及裝飾用品[1]。羊毛纖維的分子結(jié)構(gòu)中既含有堿性基—NH2,又含有酸性基—COOH,同時,羊毛纖維表面存在疏水性的脂類外層和精密的鱗片層,使染料分子向羊毛纖維內(nèi)部擴(kuò)散受到一定的阻礙。所以,羊毛纖維的染色加工一般用酸性染料在大浴比沸煮條件下進(jìn)行。羊毛纖維雖然耐酸,但會因高溫和化學(xué)試劑的濕熱及機(jī)械作用發(fā)生水解和二硫鍵斷裂,導(dǎo)致羊毛纖維受到較大的損傷,強(qiáng)力下降,手感也變得粗糙,天然風(fēng)格遭到破壞。同時大浴比沸煮工藝也不利于環(huán)保,造成能源浪費(fèi)。因此,改變傳統(tǒng)染色工藝既有利于減小羊毛纖維的損傷,保持天然的風(fēng)格,又有利于節(jié)能減排[2-5]。
德龍素染料是一種結(jié)構(gòu)中具有α-溴代丙烯酰胺的活性染料,主要用于羊毛、蠶絲等蛋白質(zhì)纖維的染色,可與蛋白質(zhì)纖維中的—NH2發(fā)生加成和取代反應(yīng)而固著在纖維上,具有較高的反應(yīng)活性和良好的染色性能[5]。德龍素CE 型毛用活性染料三原色的色澤鮮艷,勻染性好,濕牢度優(yōu)良,而且不會分解出致癌芳香胺,不含重金屬,安全環(huán)保。
本研究選用德龍素紅CE 對粗紡羊毛線進(jìn)行染色,通過上染率、固色率和耐皂洗色牢度指標(biāo)對染色工藝進(jìn)行探討。
粗紡白羊毛線(6S/4,上海格布爾羊絨制品有限公司),德龍素紅CE(天津德凱化工有限公司),HAc、Na2CO3、(NH4)2SO4(分析純),勻染劑1227、平平加O、分散劑NNO、乳化劑OP、吐溫80、中性皂洗劑(南通朝日化工有限公司)。
UV-1801 紫外-可見分光光度計(北京瑞利分析儀器有限公司),SW-12A 耐洗色牢度試驗(yàn)機(jī)(南通宏大實(shí)驗(yàn)儀器有限公司),HH-6 數(shù)顯恒溫水浴鍋(江蘇金壇市新航儀器廠)。
工藝配方:德龍素紅CE 2%(omf),HAc 用量x,(NH4)2SO4用量y,染色溫度T,染色時間t,表面活性劑用量z,浴比1∶50,羊毛線2 g。
工藝流程:羊毛線檢驗(yàn)、稱重、潤濕→配制工作液→入染→升溫、保溫→后處理。
后處理工藝:固色(Na2CO32 g/L,80 ℃,15 min)→皂洗[中性皂洗劑1%(omf),70 ℃,10 min]→水洗(70 ℃,10 min)。
1.4.1 上染率
分別移取一定量染色前后的工作液,選擇大小合適的容量瓶定容、稀釋;同時配制相應(yīng)的參比溶液,即不含德龍素紅CE 染料,其他所有化學(xué)試劑或助劑一致的染料空白溶液。在紫外-可見分光光度計的可見光區(qū)(380~700 nm),以空白溶液為參比進(jìn)行光譜掃描,根據(jù)檢測結(jié)果確定最大吸收波長λmax=506 nm,且λmax處的吸光度值在0.2~0.7。在λmax處以染料空白溶液為參比,測出染前、染后工作液的吸光度,按下式計算上染率:
式中,A0為染前工作液的吸光度;Ax為染后工作液的吸光度。
1.4.2 固色率
將后處理流程的固色后殘液、皂洗液、水洗液與染色后殘液合并形成總殘液。移取一定量總殘液稀釋、定容,在λmax處測吸光度Ay,按下式計算固色率:
式中,A0為染前工作液吸光度;Ay為總殘液吸光度。
1.4.3 耐皂洗色牢度
按GB/T 3921—2008《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐皂洗色牢度》在耐洗色牢度試驗(yàn)機(jī)上測試,采用GB/T 251—2008 評定沾色,GB/T 250—2008 評定變色,用灰色樣卡評級。
由表1 可以看出,隨著HAc 用量的增加,上染率和固色率逐漸提高;當(dāng)HAc 用量為1.0%~1.5%時,上染率變化不大,這是因?yàn)槿驹≈械?NH4)2SO4起緩釋作用,使染浴pH 變化不大,耐皂洗色牢度基本不變;但HAc 用量達(dá)到2%~3%時,羊毛纖維易損傷、脆化而產(chǎn)生細(xì)小短絨,使染后殘液的吸光度略有增大,染后羊毛纖維在耐皂洗色牢度實(shí)驗(yàn)中掉落下來的小短絨易沾到貼襯織物上。故HAc用量選擇1.0%~1.5%。
表1 HAc 用量對染色效果的影響
由表2 可看出,隨著(NH4)2SO4用量的增加,上染率、固色率提高。隨著染色時間的延長和染色溫度的上升,(NH4)2SO4釋放出的酸和染浴中HAc 的緩沖作用使染浴pH 逐漸降低,羊毛分子中的—NH2結(jié)合H+生成的—NH3+數(shù)量逐漸增多,因此羊毛吸附染料陰離子的量增大,上染率逐漸提高[6]。但(NH4)2SO4用量增加到5.0%以上時對羊毛有損傷,手感發(fā)硬,洗滌過程中掉落的短纖絨毛沾到貼襯織物上。(NH4)2SO4用量達(dá)到3.0%~4.0%即可。
表2 (NH4)2SO4用量對染色效果的影響
由表3 可知,當(dāng)染色溫度升高到85~95 ℃時,上染率、固色率明顯提高,耐皂洗色牢度也有所提高;但染色溫度過高染料會有少量水解,從羊毛纖維上解析下來[4];同時,長時間的高溫沸煮,羊毛易損傷,耐皂洗色牢度降低??紤]節(jié)能因素,選擇85 ℃就可以達(dá)到染色效果。
表3 染色溫度對染色效果的影響
從表4 中可以看出,隨著染色時間的延長,上染率、固色率開始明顯提高,耐皂洗色牢度也有所提高;染色50 min 以后,上染率提高不明顯,耐皂洗色牢度也不再提高。染料上染率不會無限提高,會最終達(dá)到一個平衡上染率,如果再延長染色時間對上染率提高貢獻(xiàn)不大,過長的染色時間反而會引起活性染料的少量水解[4]。從節(jié)約能源、降低成本等方面綜合考慮,在達(dá)到染色效果的前提下,染色時間選擇60~70 min為宜。
表4 染色時間對染色效果的影響
由表5 可知,表面活性劑種類對毛用活性染料德龍素紅CE 染色羊毛線的影響很大。勻染劑平平加O是非離子表面活性劑,能使德龍素紅CE 染羊毛線時獲得較好的上染率、固色率和耐皂洗色牢度。勻染劑1227 是陽離子表面活性劑,和染料陰離子結(jié)合生成較穩(wěn)定的聚合物,從而阻礙染料上染纖維。擴(kuò)散劑NNO 是陰離子表面活性劑,其水溶液pH 在7~9,顯弱堿性,使染料在羊毛纖維上的吸附量降低。乳化劑OP和吐溫80 也都是非離子表面活性劑,具有乳化性能[7],易產(chǎn)生大量泡沫,羊毛染色后難清洗,使耐皂洗色牢度降低。因此選用平平加O 作為勻染劑。
表5 表面活性劑種類對染色效果的影響
由表6 可知,隨著平平加O 用量的增加,上染率、固色率先略有提高;在平平加O 用量達(dá)到2.0%后,上染率、固色率下降,耐皂洗色牢度變差。因?yàn)檫m量的平平加O 在染色過程中能起到緩染、勻染作用,但過量的平平加O 有剝色作用。平平加O 用量選擇1.0%~1.5%較適宜。
表6 平平加O 用量對染色效果的影響
采用活性染料德龍素紅對CE 羊毛線染色能獲得良好的上染率、固色率和耐皂洗色牢度。優(yōu)化的染色工藝:德龍素紅CE 2%、HAc 1.0%~1.5%、(NH4)2SO43.0%~4.0%、平平加O 1.0%~1.5%、染色溫度85 ℃、染色時間60~70 min、羊毛線2 g、浴比1∶50。上染率為95%~96%,固色率為94%~95%,耐皂洗色牢度的變色、沾色均為4~5級。