氧化清洗對分散染料染色迭代滌綸織物耐皂洗色牢度的影響

權(quán)格格，王雪燕，王 潔

(西安工程大學紡織科學與工程學院，陜西西安 710048)

0 前言

近年來，青島新維紡織開發(fā)有限公司開發(fā)出的一種新型滌綸在市場上嶄露了頭角，該產(chǎn)品注冊的商品名稱為迭代?滌綸，它是滌綸的衍生品，是一種升級版的滌綸纖維，由常規(guī)滌綸改良而成[1]。 由于在滌綸紡絲原液中加入了特殊的功能性單體，迭代滌綸的物理和化學結(jié)構(gòu)不同于常規(guī)滌綸纖維，迭代滌綸具有良好的親水性、吸濕排汗性、柔軟性、抗起球性及抗靜電性能，而且染色性能顯著改善，可以實現(xiàn)常壓染色[1－2]，因此迭代滌綸具有很好的應(yīng)用前景。 然而迭代滌綸經(jīng)分散染料染色后，仍需還原清洗后處理[3－4]。 通常還原清洗選用燒堿和保險粉體系。 保險粉儲存穩(wěn)定性差，易燃、易爆、易分解[5]，在應(yīng)用過程中會產(chǎn)生惡臭的毒性硫化氫氣體、二氧化硫氣體釋放，污染空氣，此外，其存在廢液COD 值高，污水處理難度大等缺點[6]。 所以分散染料染色迭代滌綸織物采用無硫清洗后處理方法替代傳統(tǒng)含硫還原清洗方法以提高織物色牢度，該研究非常有意義[7]。

課題組前期利用自制的金屬蛋白配合物催化雙氧水分解，能夠釋放出羥基自由基等高活性物質(zhì)的特性，構(gòu)建雙氧水/金屬蛋白配合物催化體系，對活性染料和分散染料染色織物進行后處理，在適當條件下，破壞織物上的浮色染料結(jié)構(gòu)，而不破壞固著染料，獲得了良好的去浮色后處理效果[8－9]。 本研究探究該催化體系對分散染料染色迭代滌綸織物耐皂洗色牢度的影響，其目的是為迭代滌綸無硫清洗后處理提供一種新途徑。

1 實驗部分

1.1 實驗材料及藥品

材料:迭代滌綸經(jīng)編針織物(75D/72F)，面密度180g/m2(青島新維紡織開發(fā)有限公司)。

藥劑:金屬蛋白配合物(自制)，30%雙氧水、氫氧化鈉、保險粉、硅酸鈉(天津市大茂化學試劑有限公司)，無水碳酸鈉(無錫市亞泰聯(lián)合化工有限公司)，分散紅玉S－5BL、分散黑ECT、分散橙S－4RL、分散深藍HGL(工業(yè)品，浙江龍盛集團股份有限公司)。

1.2 實驗工藝方法及條件

1.2.1 前處理工藝

無水碳酸鈉用量:2g/L，十二烷基苯磺酸鈉:3g/L，皂粉:2g/L，浴比:50 ∶1，90℃處理30min，再充分水洗。 織物前處理是在HS 型高溫電腦程控染樣機(由佛山市華高自動化設(shè)備有限公司制造)上進行。

1.2.2 分散染料染色工藝

分散紅玉S－5BL:4% owf，pH 為6，浴比:50 ∶1，50℃入染，1℃/min 升溫至98℃，沸染60min，織物染色是在HS 型高溫電腦程控染樣機(由佛山市華高自動化設(shè)備有限公司制造)上進行。

1.2.3 去浮色后處理工藝

(1)氧化清洗后處理工藝

金屬蛋白配合物用量:0g/L～5g/L，30%H2O2用量:0mL/L～5mL/L，70℃～90℃處理5min 后，加入堿(NaOH 用量:0g/L～3g/L，或Na2SiO3用量:0g/L～3g/L)，繼續(xù)處理tmin，浴比為30 ∶1。

織物氧化清洗和還原清洗是在HS 型高溫電腦程控染樣機(由佛山市華高自動化設(shè)備有限公司制造)上進行。

1.3 測試方法

1.3.1 染色深度變化程度

用Colori7 愛色麗分光測色儀(由上海嘉恩科技有限公司制造)，在D65 光源，10°視野的條件下，測定清洗前后織物的表觀顏色深度K/S值，織物折疊2 層，每個試樣測定4 次，取平均值。 染色深度變化程度用Δ(K/S)表示，按下式計算。

Δ(K/S)＝(K/S)2－ (K/S)1

(K/S)1和(K/S)2分別為去浮色前后染色織物的K/S值。

1.3.2 浮色殘液吸光度

用UV－1900PC 型紫外/可見分光光度計(由AOE 翱藝(上海)有限公司生產(chǎn))測量分散染料染色迭代滌綸織物清洗處理殘液在其最大吸收波長下的吸光度值(A)。

1.3.3 耐皂洗色牢度

以GB/T3921.3－2008?紡織品 色牢度試驗 耐皂洗色牢度?為測試標準。 變色牢度等級利用“灰色樣卡”進行評定，通過Colori7 愛色麗分光測色儀測試沾色白布與標準白布之間的色差DE評定沾色牢度的優(yōu)劣，DE越大，說明沾色牢度越差。

2 結(jié)果與討論

2.1 氧化清洗處理工藝的優(yōu)化

2.1.1 金屬蛋白配合物用量對分散紅玉S－5BL染色迭代滌綸織物的耐皂洗色牢度影響

迭代滌綸織物先按照1.2.1 工藝前處理去除織物上的雜質(zhì)，再按照1.2.2 工藝染色，最后按照1.2.3(1)氧化清洗后處理工藝去除染色織物上的浮色，溫度為80℃時，加入3mL /L H2O2，改變金屬蛋白配合物用量，處理5min 后，加入1g/L NaOH繼續(xù)處理15min。 去浮色處理效果見表1。

表1 金屬蛋白配合物用量對浮色去除效果及耐皂洗色牢度影響

從表1 可以看出，隨著金屬蛋白配合物用量增加，原樣變色牢度等級不發(fā)生變化，牢度良好，均為4～5 級；清洗去浮色殘液的吸光度值先減小后增大；Δ(K/S)值變化先增大后減小。 當金屬蛋白配合物用量為2g/L 時，Δ(K/S)值最大，織物上浮色去除程度最大，棉沾色和滌沾色最小，色牢度最好。表明適當提高金屬蛋白配合物用量，雙氧水分解釋放出更多高氧化性活性物質(zhì)，提高浮色去除程度，提高織物沾色牢度。 而且浮色分散染料結(jié)構(gòu)被破壞，清洗殘液色度值減小，有利于污水的后處理。但金屬蛋白配合物用量過多，雙氧水分解速率過快，雙氧水無效分解增大，導(dǎo)致織物上浮色去除效果變差，色牢度沒有進一步提高；由上頁表1 還可以看出，只加雙氧水，不加金屬配蛋白合物，棉沾色和滌沾色偏大，且殘液色度值大，不利于污水處理，因此必須加入適量金屬蛋白配合物，確定金屬蛋白配合物用量為2g/L。

2.1.2 H2O2用量對分散紅玉S－5BL 染色迭代滌綸織物的耐皂洗色牢度影響

按照1.2.3(1)氧化清洗后處理工藝去除分散紅玉S－5BL 染色迭代滌綸織物上的浮色，溫度為80℃時，固定金屬蛋白配合物用量2g /L，加入不同用量的H2O2，處理5min 后，加入1g/LNaOH，繼續(xù)處理15min。 去浮色處理效果見表2。

表2 H2O2用量對浮色去除效果及耐皂洗色牢度影響

從表2 可以看出，隨著雙氧水用量增加，原樣變色牢度等級不發(fā)生變化，牢度良好，均為4～5級；清洗浮色殘液的吸光度值逐漸減小；Δ(K/S)值變化先增大后減小，隨后增大；棉沾色和滌沾色先增大后減小。 當雙氧水用量為5mL/L 時，Δ(K/S)值較大，織物上浮色去除效果好，棉沾色和滌沾色基本達到最小，獲得較好的棉沾和滌沾色色牢度，而且清洗殘液色度最小。 其原因是:隨著雙氧水用量逐漸增大，釋放出的羥自由基等高氧化性活性物質(zhì)量增多，織物上浮色染料去除程度增大，進而提高滌沾色和棉沾色牢度，并將更多浮色染料的結(jié)構(gòu)破壞，使得清洗殘液色度減小。 而且由表2 看出，只加金屬蛋白配合物，不加雙氧水殘液吸光度值大，滌沾色和棉沾色值較大，因此需要加入合適用量的金屬蛋白配合物和雙氧水才能達到良好的去浮色效果，由實驗確定雙氧水用量為5mL/L。

2.1.3 堿種類及用量對分散紅玉S－5BL 染色迭代滌綸織物的耐皂洗色牢度影響

按照1.2.3(1)氧化清洗后處理工藝去除分散紅玉S－5BL 染色迭代滌綸織物上的浮色，溫度為80℃時，加入5mL/L H2O2與2g/L 金屬蛋白配合物，處理5min 后，加入不同種類和不同用量的堿處理15min。 去浮色處理效果見表3。

表3 堿種類及用量對浮色去除效果及耐皂洗色牢度的影響

從表3 可以看出，隨著堿用量增加，原樣變色牢度等級不發(fā)生變化，牢度良好，均為4～5 級；當NaOH 作為堿劑時，隨著堿用量增大，清洗浮色殘液的色度值逐漸增大；Δ(K/S)值逐漸增大；棉沾和滌沾色先減小后增大。 這是因為在強堿性的NaOH 溶液中，浮色染料易于從織物上脫落，而且隨著堿用量增加，金屬蛋白配合物催化雙氧水分解羥基自由基等高活性物質(zhì)的量增多，達到更好地去浮色和破壞浮色染料結(jié)構(gòu)的效果，但堿用量太大，有可能破壞固色的染料結(jié)構(gòu)，使得Δ(K/S)值繼續(xù)增大，造成色牢度降低。 Na2SiO3作為堿劑時，隨著堿用量的增多，去浮色殘液色度值先增大后減小，再增大；Δ(K/S)值先增大，后逐漸減小，棉沾和滌沾色有較小減小趨勢(與不加堿比較)。 Na2SiO3堿性較弱，需增加用量才能達到棉沾色最少，而且Na2SiO3存在硅垢問題，因此不考慮選擇Na2SiO3。由于不加堿，浮色去除不充分，棉沾色和滌沾色較大，加入適量堿劑，提高雙氧水釋放高活性物質(zhì)的效率，提高去除浮色程度，織物沾色牢度提高。 當堿劑選擇為1g/L NaOH 時，去浮色滌沾色和棉沾色牢度均比較小，而且清洗浮色殘液的吸光度值小，色度污染小。 因此確定去浮色液中加入1g/L NaOH。

2.1.4 處理溫度對分散紅玉S－5BL 染色迭代滌綸織物的耐皂洗色牢度影響

按照1.2.3(1)氧化清洗后處理工藝去除分散紅玉S－5BL 染色迭代滌綸織物上的浮色，固定5mL/L H2O2與2g/L 金屬蛋白配合物用量，在不同溫度下，處理5min 后，加入1g/L NaOH 繼續(xù)處理15min，去浮色處理效果見表4。

表4 溫度對浮色去除效果及耐皂洗色牢度的影響

從表4 可以看出，隨著去浮色溫度的逐漸上升，原樣變色牢度等級不發(fā)生變化，牢度良好，均為4～5 級；去浮色殘液吸光度值先減小后增大；Δ(K/S)值逐漸增大；棉沾色和滌沾色先增大后減小。當溫度為90℃時，Δ(K/S)值最大，浮色去除程度最大，棉沾色和滌沾色達到最小，獲得較好的棉沾和滌沾色色牢度。 隨著溫度升高，堿性催化氧化體系中，雖然破壞的浮色染料量增加，但織物上的浮色染料脫落量增加更多，導(dǎo)致90℃去浮色殘液色度值較高。 因此，為了有效去除浮色，氧化清洗后處理溫度確定為90℃。

2.1.5 處理時間對分散紅玉S－5BL 染色迭代滌綸織物的耐皂洗色牢度影響

在90℃條件下，加入5mL/L H2O2與2g /L 金屬蛋白配合物，處理5min 后，加入1g/L NaOH 處理t min。 去浮色處理效果見表5。

表5 時間對浮色去除效果及耐皂洗色牢度的影響

從表5 可以看出，隨著處理時間的延長，原樣變色牢度等級不發(fā)生變化，牢度良好，均為4～5級；去浮色殘液吸光度值先增大后減小；Δ(K/S)值逐漸增大；棉沾色和滌沾色牢度逐漸變差。 說明處理時間太長，氧化體系中釋放出的高活性質(zhì)點會繼續(xù)破壞已固著的染料，導(dǎo)致Δ(K/S)值繼續(xù)增大，并導(dǎo)致清洗殘液的吸光度值增大，但處理時間繼續(xù)延長，脫落染料結(jié)構(gòu)逐漸被破壞，吸光度值又有減小趨勢。 由表5 可以看出，當t ＝10min 時，棉沾色和滌沾色均最小，清洗殘液的吸光度值最小，色度污染最小。 因此確定去浮色工藝為:在90℃條件下，加入5mL/L H2O2與2g/L 金屬蛋白配合物，處理5min 后，再加入1g/L NaOH 繼續(xù)處理10min。

2.2 氧化清洗處理工藝對不同種類分散染料染色迭代滌綸織物的耐皂洗色牢度的影響

選擇4 種分散染料，按照1.2.2 工藝染色，染料用量均為4%owf，然后將這四種染料染色的迭代滌綸織物分別按照以上優(yōu)化的氧化清洗工藝處理，并與傳統(tǒng)還原清洗工藝去浮色后處理效果進行對比，去浮色處理效果見表6。

表6 不同染料還原清洗與氧化清洗浮色去除效果及耐皂洗色牢度的影響

從表6 可以看出，四種分散染料染色的迭代滌綸織物經(jīng)利用還原清洗與氧化清洗方式去除浮色后，原樣變色牢度等級不發(fā)生變化，牢度良好，均為4～5 級；從棉沾色和滌沾色牢度來看，分散深藍HGL、分散橙S－4RL 和分散紅玉S－5BL 這三種染料染色迭代滌綸氧化清洗去浮色效果優(yōu)于傳統(tǒng)還原清洗去浮色效果。 而分散黑ECT 染料染色迭代滌氧化清洗去浮色效果略差于傳統(tǒng)還原清洗去浮色效果。 表明氧化清洗新工藝去浮色效果可以達到傳統(tǒng)還原清洗工藝去浮色效果。 而且傳統(tǒng)還原清洗工藝去浮色殘液吸光度值均大于氧化清洗去浮色工藝，說明氧化清洗處理殘液色度值低，色度污染?。贿€原清洗Δ(K/S)值均大于氧化清洗，即經(jīng)氧化清洗后織物的表觀顏色深度變化小，染色深度值除了與織物上的染料量有關(guān)外，還與染料在織物上的聚集狀態(tài)有關(guān)。 可見氧化清洗新工藝尤其優(yōu)勢，其屬于無硫化清洗，值得深入研究。

3 結(jié)論

(1)優(yōu)化出4% owf 分散紅玉S－5BL 染色迭代滌綸織最佳氧化清洗去浮色工藝為:30% H2O25mL/L，金屬蛋白配合物2g/L，90℃處理5min 后，再加入1g/L NaOH 繼續(xù)保溫處理10min。

(2)結(jié)果表明，氧化清洗去浮色方法能夠有效去除分散染料染色迭代滌綸織物上的浮色，織物的耐皂洗色牢度效果基本達到、甚至超過傳統(tǒng)還原清洗效果，而且去浮色殘液色度值低，色度污染小，更有利于染色廢水處理，而且氧化清洗屬于無硫清洗方法，值得深入研究。