棉織物活性染料微波染色與常規(guī)染色對(duì)比

鄧喜洪

（?？诮?jīng)濟(jì)學(xué)院新絲路時(shí)尚系，海南?？?571127）

活性染料色澤鮮艷、適用性廣，廣泛應(yīng)用于纖維素織物的染色。為提升活性染料對(duì)織物的染色效果以及色牢度，需要使用大量水、無(wú)機(jī)鹽和堿劑，既造成資源浪費(fèi)，又加劇環(huán)境負(fù)擔(dān)［1-4］；堿劑還可能導(dǎo)致染料水解，降低棉織物固色率［5-6］。因此，減少活性染料染色過(guò)程中水以及其他化學(xué)物質(zhì)的使用，實(shí)現(xiàn)節(jié)能、高效印染加工成為急需解決的問(wèn)題。微波技術(shù)可以對(duì)紡織品進(jìn)行高效、快速和均勻地加熱，將其應(yīng)用于織物的染色工藝可以提高染色效率，成為研究熱點(diǎn)。本實(shí)驗(yàn)以活性紅HE-3B 染料對(duì)棉織物進(jìn)行微波染色，考察微波功率對(duì)棉織物力學(xué)性能的影響，以及浴比、Na2CO3用量、Na2SO4用量、竭染時(shí)間、固色時(shí)間對(duì)上染率、固色率和K/S值的影響，比較微波染色和常規(guī)染色的染色效果。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料和設(shè)備

材料：棉織物（杭州新生印染有限公司），Na2CO3、Na2SO4（分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司），活性紅HE-3B（汕頭市科裕隆染料有限公司），皂液（工業(yè)級(jí)，江門(mén)市大明化工有限公司）。

設(shè)備：P70D20TP-C6 型微波爐（格蘭仕電器實(shí)業(yè)有限公司），101A-1 型電熱鼓風(fēng)干燥箱（上海市實(shí)驗(yàn)儀器總廠），PCL-1000A 型振蕩染色機(jī)（中山市永鳴機(jī)械廠），JA2003N 型電子天平（上海菁海儀器有限公司），H10K-L 型萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)（美國(guó)Tiniius Olsen公司），UV-1800 型紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)（上海美譜達(dá)儀器有限公司）。

1.2 棉織物微波染色

取活性紅HE-3B 0.02 g，Na2SO420～50 g/L 配制染液，取棉織物1 g 放入其中（浴比1∶3～1∶20），快速攪拌1 min 后微波染色（竭染2～6 min），加入Na2CO34～9 g/L，微波固色處理1～5 min，取出棉織物，離心、水洗、皂洗、烘干。

1.3 棉織物常規(guī)染色

取活性紅HE-3B 0.02 g，Na2SO4100 g/L 配制染液，取棉織物1 g 放入其中（浴比1∶30），以1 ℃/min 升溫至60 ℃后持續(xù)30 min，加入Na2CO310 g/L，60 ℃恒溫30 min，取出棉織物，離心、水洗、皂洗、烘干。

1.4 測(cè)試

上染率和固色率：上染結(jié)束后，將離心后的殘液倒入染色后的染液中，稀釋到與原染液相同的倍數(shù)，用紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)試吸光度，計(jì)算上染率=（1-A1/A0）×100%。其中，A0表示染色前染液吸光度，A1表示染色后染液吸光度。收集水洗液、皂洗殘液與染色后染液混合，稀釋到與原染液相同的倍數(shù)，用紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)試吸光度，計(jì)算固色率：

其中，A0表示染色前染液吸光度，A1表示染色后染液吸光度，A2表示皂洗后染液吸光度。

斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率：按GB/T 3923.1—2013《紡織品織物拉伸性能第1 部分：斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率的測(cè)定（條樣法）》測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2.1 微波功率對(duì)棉織物力學(xué)性能的影響

由圖1 可知，隨著微波功率增加，斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率先增大后減小，400 W 時(shí)均達(dá)到最大。這是因?yàn)槲⒉üβ试黾?，棉織物纖維中的自由水轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)合水，在微波輻射下可增強(qiáng)棉織物力學(xué)性能；微波功率過(guò)大時(shí)，結(jié)合水揮發(fā)較快，棉織物直接吸收微波能量，力學(xué)性能下降［7］。因此，微波功率選擇400 W。

圖1 微波功率對(duì)棉織物斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率的影響

2.2 微波染色工藝優(yōu)化

2.2.1 浴比

由圖2 可以看出，隨著浴比增大，上染率、固色率和K/S值均先升高后降低，1∶6 時(shí)達(dá)到最大值。這是因?yàn)樵”冗^(guò)小，染液體積較小，棉織物無(wú)法完全浸沒(méi)在染液中，上染率、固色率和K/S值均無(wú)法達(dá)到最大值；超過(guò)1∶6 時(shí)，因?yàn)樵”忍?，染料濃度減小，濃度梯度相應(yīng)減小，上染率、固色率和K/S值降低。

圖2 浴比對(duì)上染率、固色率和K/S 值的影響

2.2.2 Na2SO4用量

Na2SO4用量對(duì)上染率、固色率以及K/S值的影響如圖3所示。

圖3 Na2SO4用量對(duì)上染率、固色率和K/S 值的影響

由圖3 可知，隨著Na2SO4用量增加，上染率、固色率和K/S值逐漸增加；超過(guò)40 g/L，進(jìn)一步增加Na2SO4用量時(shí)，上染率、固色率和K/S值不再明顯增加。表明40 g/L 時(shí)即可實(shí)現(xiàn)染料分子從染液到棉織物纖維間和內(nèi)部的有效遷移［8］。Na2SO4過(guò)量會(huì)浪費(fèi)化學(xué)物質(zhì)，增加染料廢水處理成本，故Na2SO4用量選擇40 g/L。

2.2.3 竭染時(shí)間

由圖4 可知，隨著竭染時(shí)間延長(zhǎng)，上染率、固色率和K/S值逐漸增加；4 min 后繼續(xù)延長(zhǎng)染色時(shí)間，上染率、固色率和K/S值不再明顯增加。這是因?yàn)? min時(shí)，染料分子進(jìn)入棉織物纖維內(nèi)和纖維間基本達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的微波處理會(huì)消耗更多能源，降低棉織物力學(xué)性能［7］，因此竭染時(shí)間選擇4 min。

圖4 竭染時(shí)間對(duì)上染率、固色率和K/S 值的影響

2.2.4 Na2CO3用量

由圖5 可知，隨著Na2CO3用量增加，上染率、固色率和K/S值均先增大后減小，6 g/L 時(shí)達(dá)最佳染色效果。Na2CO3作為堿劑可以調(diào)節(jié)染液pH，促進(jìn)染料固色，但也會(huì)引起染料水解。微波染色可以在較低劑量下促進(jìn)染料固色，降低染料水解，減少染料廢水中的化學(xué)物質(zhì)，降低染料廢水對(duì)環(huán)境的污染程度［9］。

圖5 Na2CO3用量對(duì)上染率、固色率和K/S 值的影響

2.2.5 固色時(shí)間

由圖6 可知，隨著固色時(shí)間延長(zhǎng)，上染率、固色率和K/S值快速升高，3 min 后繼續(xù)延長(zhǎng)固色時(shí)間，上染率、固色率和K/S值增速變緩。這是因?yàn)殡S著固色時(shí)間的延長(zhǎng)，更多染料分子附著于棉織物纖維上；3 min時(shí)附著的染料分子趨于飽和?？紤]到更長(zhǎng)時(shí)間的微波處理不僅會(huì)消耗更多能源，而且可能降低棉織物力學(xué)性能，因此固色時(shí)間選擇3 min。

圖6 固色時(shí)間對(duì)上染率、固色率和K/S 值的影響

2.3 微波染色和常規(guī)染色對(duì)比

由表1 可看出，微波染色和常規(guī)染色的上染率、固色率、K/S值和色牢度相差不大。對(duì)比兩種工藝可以看出，微波染色工藝降低了水、Na2SO4和Na2CO3用量，縮短了工藝時(shí)間，有利于減少水和化學(xué)物質(zhì)的使用量，降低染料廢水處理成本。

表1 微波染色和常規(guī)染色的染色效果

3 結(jié)論

（1）微波染色優(yōu)化工藝：浴比1∶6，Na2CO36 g/L，Na2SO440 g/L，竭染時(shí)間4 min，固色時(shí)間3 min，此時(shí)上染率和固色率分別為61.2%、51.8%，K/S值為8.4。

（2）微波染色棉織物的力學(xué)性能、色牢度相比常規(guī)染色相差不大。微波染色工藝可減少水和化學(xué)物質(zhì)使用量，縮短工藝時(shí)間，降低染料廢水處理成本。