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4.2色媒体预处理工艺的优化7
4.2.1色媒体用量对染色效果的影响7
4.2.2预处理时间对染色性能的影响8
4.2.3棉织物浸渍法改性优化工艺条件9
4.3色媒体改性棉织物染色工艺优化10
4.3.1染料用量对染色性能的影响10
4.3.2盐用量对染色性能的影响11
4.4最佳工艺条件12
4.5染色性能测试13
5结论14
6参考文献14
摘要
用德美化工的阳离子改性助剂色媒体对棉织物进行改性。
棉织物用色媒体改性后,采用活性染料在无盐条件下染色的染色方法,分析了色媒体预处理工艺和无盐染色工艺的各个因素对染色效果的影响,并优化得出色媒体预处理较佳工艺:
色媒体用量10%(owf),60℃下处理30min。
较佳染色工艺:
染料用4.0%(owf),染色温度80℃,染色时间30min。
采用上述优化工艺染色的织物与传统染色工艺相比具有失重率小、手感柔软、工艺时间短、生产成本低、对环境的污染小、色牢度高等优点。
关键词:
棉织物;
色媒体;
活性染料;
无盐染色
ABSTRACT
UsingcationicmodificationofDymaticchemicalagentstomodifiedcottonfabriccolormedia.Modifiedcottonfabriccolormedia,undertheconditionofsalt-freedyeingusingreactivedyedyeingmethod,analyzedthecolormediapretreatmentprocessandsalt-freedyeingprocessoftheeffectsofvariousfactorsonthedyeingpretreatmentandoptimizewellmediabettercraft:
colormediadosageis10%(owf),processingunder60℃for30min.Betterdyeing,dyewith4.0%(owf),dyeingtemperature80℃,dyeingtimefor30min.Dyeingfabricswasoptimizedbyusingtheweightlessnessratecomparedwithtraditionaldyeingprocessofsmall,soft,shortprocesstime,lowproductioncost,littlepollutiontotheenvironment,highcolorfastness.
Keywords:
cottonfabrics;
Colormedia;
Reactivedyes;
Nosaltdyeing
1前言
棉织物活性染料染色的传统工艺流程为:
煮漂→染色→皂煮→固色→整理[1]。
一般活性染料上染率较低,残留液中含量较高。
为了克服这一缺点,提高上染率,一般染色时需要加入大量的中性电解质,通常是氯化钠或元明粉,使磺化的水溶性活性染料“上染”纤维,然后加入碱使得染料—纤维形成共价键而固色[2]。
加入中性电解质虽然提高了活性染料的上染率,减小了残留液中的染料含量,降低了对环境的污染,但大量的中性电解质在污水处理中难以去除,对环境的污染严重。
一般中型印染厂每月中性电解质—盐的用量可达200-400吨,耗量巨大,染色后大量的盐、碱的排放导致水质恶化,严重破坏了生态环境[3]。
近年来,由于对生态环保的要求越来越高,许多研究工作者致力于探究棉纤维的化学改性,以实现无盐或低盐染色,但大都难以实现真正的无盐、无碱染色。
本实验采用德美公司开发的染色助剂——色媒体,直接对棉织物进行预处理,在棉纤维上引入正电荷和反应性功能团,实现棉织物的无盐、无碱活性染料染色。
色媒体是一种含有活泼氢及其它反应性官能团的预聚体,其渗透到纤维内部后会发生聚合反应,形成包裹在纤维上的含染座的阳离子高分子物。
因此,经色媒体预处理后的纤维对阴离子型活性染料有优异的吸附力。
这是一种新的染色技术,它改变了染料反应的对象,使活性染料与阳离子高分子材料反应,而不是染料与纤维的结合。
该方法在中深色品种的染色中可取得较理想的效果,具有显著的环保意义。
本实验不仅可以提高活性染料对棉纤维染色性能及染色牢度,而且由于用无盐无碱染色降低了电解质对环境的破坏,具有更高的研究价值。
2理论部分
活性染料是其离子或分子中含有一个或一个以上的反应性基团(俗称活性基团),在碱性条件下,能与纤维素纤维上的羟基反应形成共价键,从而上染纤维。
活性染料对纤维素纤维具有亲和力,主要用于棉、黏胶等纤维素纤维的染色。
活性染料的结构有别于其他染料,其化学结构通式为[4]:
W—D—B—Re
式中:
W是水溶性基团,一般为磺酸盐
D是染料发色体或母体染料
B活性基与母体的连接基或称桥基
Re是反应性基团(活性基)
本实验所用的染料为:
活性橙染料。
活性染料具有一氯均三嗪活性基的活性染料,他的反应性较低,稳定性较差,中性溶解时可加热近沸而无显著水解,要求在较高温度条件下固色。
色媒体是一种含有活泼氢及其它反应性官能团的预聚体,其渗透到纤维内部后会发生聚合反应,形成包裹在纤维上的含染座的阳离子高分子物【5】。
因此,经阳离子色媒体预处理后的纤维对阴离子型活性染料有优异的吸附力。
3实验部分
3.1实验仪器及药品
退煮漂棉织物(西安工程大学),色媒体-阳离子改性剂((广东德美精细化工股份有限公司),活性橙染料KG(西安工程大学),食盐,纯碱,烧杯,量筒,温度计,容量瓶(250ml、100ml、50ml、),移液管,吸耳球,玻璃棒,皂粉,托盘天平,恒温水浴锅,烘箱,722s可见分光光度计(上海精密科学仪器有限公司),秒表,CM-70型电脑测色仪(日本上色新技术研究所)
3.2色媒体改性工艺
图1色媒体改性工艺流程
3.3染色工艺
3.3.1不加盐染色工艺:
图2不加盐染色工艺流程
3.3.2加盐染色工艺:
图3加盐染色工艺
3.4测试指标
3.4.1手感
综合5名有经验的手感评定人员的评定结果,通过触摸法,测试试样的手感,分3个等级:
3级为优;
2级为一般;
1级为差。
3.4.2耐摩擦色牢度测试
耐摩擦牢度按GB/T3920—1997《纺织品色牢度实验耐摩擦色牢度》测试。
3.4.3耐皂洗色牢度测试
皂洗牢度按GB/T3921—1995《纺织品色牢度实验耐皂洗色牢度》测试
4结果与讨论
4.1色媒体预处理棉织物的目的和效果
色媒体能在棉纤维上引入正电荷和反应性功能团,预处理时具有一定的吸湿性,有利于色媒体渗透到棉纤维内部并发生聚合反应,并使色媒体在织物上均匀分布,避免染色时色花,引入棉上的正电荷能在不加盐的条件下充分吸附活性染料.而反应性功能团能在不加碱的条件下与活性染料形成共价键固色。
4.2色媒体预处理工艺的优化
4.2.1色媒体用量对染色效果的影响
棉针织坯布分别在不同色媒体用量的工作液中采用浸渍法改性,初始温度为室温,以1℃/min升温至6O℃,处理30min,取出织物,水洗。
改性后的棉针织布用4.0%(owf)活性橙KG染色,染色工艺见3.3.1,测定其K/S值,结果见图4
图4色媒体用量对染色效果的影响
由图4可知,色媒体用量较低时,染色K/S值随色媒体用量提高而明显提高;
用量达到8.0%(owf),染色织物的K/S增幅趋缓,说明此时色媒体与棉纤维的反应基本达到饱和,当色媒体用量达到8.0%(owf)后.再增加其用量,染色后织物的K/S值稍下降,这说明色媒体用量为8.0%(owf)时,在棉纤维上基本达到饱和吸附,多余的色媒体与染料结合聚集在染液中,从而使上染纤维的染料量降低。
因此,在色媒体预处理棉织物的无盐染色工艺中,选取色媒体用量为8.0%(owf)最佳。
实验染色织物结果:
4.2.2预处理时间对染色性能的影响
选取色媒体用量8.0%(owf),浴比1:
20,在30℃的温度条件下,分别预处理10min、20min、30min、40min、50min,再用4.0%(owf)活性橙KG染色,染色工艺见3.3.1,测定其K/S值,结果见图5
图5色媒体预处理时间对染色性能的影响
由图5可知,当温度低于30℃时,随着色媒体预处理时间的增加k/S值逐渐提高,而当超过30min后,K/S值随着色媒体预处理时间的增加而降低。
因为在30min前色媒体逐渐与纤维结合,而30min后色媒体与纤维结合以到达饱和,继续增加预处理时间还可能导致纤维上的色媒体溶解在溶液中,染色K/S值降低。
4.2.3棉织物浸渍法改性优化工艺条件
因此,棉织物浸渍法色媒体改性优化工艺条件为:
色媒体8.0%(owf),改性温度30℃,改性时间3Omin。
4.3色媒体改性棉织物染色工艺优化
4.3.1染料用量对染色性能的影响
先按3.2色媒体改性工艺对棉织物处理,然后按3.3.1染色工艺曲线,用活性橙KG染料分别对8.0%(owf)色媒体预处理的棉织物进行染色实验。
选取染料用量为1%(owf)、2%(owf)、3%(owf)、4%(owf)、5%(owf)。
浴比为50:
1。
染色完成后,测定其K/S值.结果见图5
图6染料用量对染色性能的影响
由图6可知,随着染料用量的增加,8.0%(owf)色媒体预处理的棉织物的K/S值均随之提高,但当染料用量大于4.0%(owf)时,K/S值曲线趋于平缓这是因为8.0%(owf)色媒体上的阳离子基团与活性基团的数量是有限的,不能无限吸附染料并固色。
因此,综合考虑上述染料的利用率和成本,用量为4.0%(owf)为宜。
4.3.2盐用量对染色性能的影响
在室温条件下加入4.0%(owf)活性橙KG染料,10min后加入1/2食盐处理10min后,控制升温速率以1℃/min升温至90℃处理10min后在加入1/2食盐在处理20min,进行后处理。
按此工艺分别对用色媒体处理后的棉织物及未处理的棉织物进行染色处理。
食盐用量分别为0g/L,10g/L,20g/L,30g/L,40g/L,50g/L。
测量K/S值,结果如图6。
图7盐用量对染色性能的影响
由图7可知,随着食盐用量的增加K/S值逐渐提高,当食盐用量低于10g/L时,K/S值提高比较快,从20g/L-40g/L增加减缓,而食盐用量超过40g/L后,随着食盐用量的增加,K/S值几乎保持不变。
因为纤维上的染座是有限的,当食盐用量达到40g/L时,纤维对染料的吸附已经达到饱和。
而色媒体改性后的织物的染色K/S值都明显比未用媒体改性后的织物的染色K/S值高。
说明色媒体改性后的棉织物染色所得色泽深,色媒体可以提高织物的K/S值,提高上染百分率。
改性:
未改性:
4.4最佳工艺条件
综合上述实验结果,色媒体预处理棉织物活性染料最佳染色工艺为:
色媒体用量8.0%(owf),改性温度30℃,改性时间3Omin,染料用量4.0%,染色温度90℃,染色时间30min。
4.5染色性能测试
4.5.1最佳工艺条件下染色织物的手感
表1传统染色工艺与色媒体改性活性染料染色工艺的织物手感性能比较
染色工艺
手感/级
传统染色工艺
2
色媒体改性染色工艺
3
4.5.2最佳工艺条件下染色织物的摩擦牢度
表2最佳工艺条件下染色织物的摩擦牢度
染色条件
干摩/级
湿摩/级
3—4
4—5
4
4.5.3最佳工艺条件下染色织物的皂洗牢度
表3最佳工艺条件下染色织物的皂洗牢度
褪色/级
沾色/级
传统工艺
5结论
5.1色媒体预处理棉织物活性染料最佳染色工艺为:
色媒体用量8.0%(owf),改性温度30℃,改性时间3Omin,染料用量4.0%(owf),染色温度80℃,染色时间30min。
5.2通过对棉织物色媒体预处理,可实现无盐活性染料染色,具有强力保留高、失重小、工艺简单、染色时间短、节约能源、提高效率、降低成本、减少污染等特点。
6参考文献
[1]陈英.染整工艺实验教程[M].中国纺织出版社:
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[3]张华.广东省佛山市顺德金纺集团有限公司.中国纺织工程学会,中国印染行业协会.2008,10(14)
[4]赵涛.染整工艺与原理下册[M].中国纺织出版社:
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[5]周光勇,刘金华,杨澄宇,顾学平.广东德美精细化工股份有限公司,广东佛山.文章编号:
1000—4017(2009)18—0023—03
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- 媒体 改性 棉织物 活性染料 染色 性能 研究