酸性染料和陽離子染料對毛錦腈混紡紗同浴染色

羊毛、錦綸、腈綸多組分纖維的染色具有一定特殊性由于羊毛和錦綸用的是同一類陰離子染料．兩種纖維的上染率不同．淺色錦綸上色快．得色量高．深色錦綸得色淺．羊毛得色量高：腈綸用的是陽離子染料．進(jìn)行同浴染色．既要解決好電荷異性的染料離子相互作用產(chǎn)生難溶性沉淀問題．義要解決好陰離子染料對毛錦同步上色的要求這就是毛錦腈多組分纖維混紡紗同浴染色的關(guān)鍵所在，必須對染料、助劑、水和pH值等工藝條件進(jìn)行試驗(yàn)和優(yōu)化．來確定生產(chǎn)丁藝本文通過試驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐．改善了以往毛錦腈多組分纖維混紡紗同浴染色同色效果不理想的老大難問題．取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益．

1同浴染色基本理論概述

1．1酸性染料對羊毛的染色機(jī)理羊毛的染色一般可用的染料有活性、酸性、中性等，但常用的一般為弱酸性染料。

羊毛屬于蛋白質(zhì)纖維．纖維分子端的氨基含量比較高．故羊毛有很好的耐酸性在染色過程中．染浴中的酸先被羊毛吸收．染浴中的氫離子越多．羊毛吸收氫離子越多。因此，羊毛在酸性染浴中隨pH值變化而發(fā)生不同情況的離子化。

為了維持中性．羊毛纖維在吸收氫離子的同時(shí)．也要吸收相當(dāng)數(shù)量的陰離子。由于染料陰離子比酸根陰離子有更大親和力．所以酸根逐漸被染料陰離子取代。

1．2酸性染料對錦綸的染色機(jī)理錦綸在染色中最常用染料有直接、酸性及金屬絡(luò)合染料等．其中弱酸性染料是染錦綸的主要染料．其上染錦綸的機(jī)理與羊毛基本相似。

由于錦綸氨基數(shù)比羊毛低得多．在使用兩個(gè)或兩個(gè)以上染料拼色時(shí)往往會(huì)發(fā)生競?cè)镜默F(xiàn)象．因此在拼色時(shí)．必須注意選擇配伍性較好的染料。

1.3陽離子染料對腈綸的染色機(jī)理

腈綸纖維所以能用陽離子染料染色是因?yàn)槠渖洗蠖嗪屑s1％的帶酸性基團(tuán)的共聚單體．由此構(gòu)成了能與陽離子染料相結(jié)合的染色座位．其染色過程如下：

染色開始時(shí)．由于腈綸的表面具有很多的負(fù)電荷(強(qiáng)酸型的負(fù)電荷更多)．因此染料色素的陽離子被腈綸吸附．使電荷得到中和隨著染浴溫度的提高．當(dāng)達(dá)到腈綸的玻璃化溫度后．分子鏈段運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)生和加劇．使分子鏈間的微隙加大增多．這時(shí)染料就開始向纖維內(nèi)部擴(kuò)散．但陽離子染料在腈綸中擴(kuò)散需要較高能量．移染比較困難．因此溫度對擴(kuò)散速率的影響較大為克服上色太快而產(chǎn)生染色不勻的現(xiàn)象．嚴(yán)格控制玻璃化溫度后的升溫速率．適當(dāng)延長陽離子染料吸盡時(shí)間．并在染浴中加入適量的緩染劑是實(shí)現(xiàn)勻染的重要手段

2同浴染色工藝設(shè)計(jì)

2．1染料選擇

弱酸性染料是染羊毛和錦綸的主要染料由于錦綸的分子為線型分子．分子鏈上沒有支鏈和大的側(cè)基．但有許多可以形成氫鍵的基團(tuán)．染料分子容易和纖維分子靠攏．具有較大的范德華力．染料與纖維之間易生成氫鍵．因此酸性染料對錦綸的親和力要比羊毛的高酸性染料染錦綸的飽和值為2．3％．弱酸性染料為5．0％～5．2％．所以錦綸常用弱酸性染料．借助于氫鍵和范德華力提高染料上染率。

同時(shí)．還必須要求染浴中弱酸性染料對腈綸纖維沾色少．其染料分子結(jié)構(gòu)中．除了含有磺酸基團(tuán)(一SO3H)外，最好還有氨基(一NH2)、亞氨基(一NH)、羥基(一0H)等親水基團(tuán)。

陽離子染料是腈綸染色的主要染料．用于毛錦腈混紡紗同浴染色的陽離子染料．要求有較好的水溶性．陽離子分子量不宜太大（≤400)．對羊毛的沾染應(yīng)比較少或者雖有沾染但在高溫階段可以基本上移染到腈綸上去．因此通常選用M型和X型陽離子染料。

在毛錦腈同浴染色時(shí)．當(dāng)染浴中的酸性染料陰離子磺酸基與陽離子染料發(fā)生結(jié)合時(shí)．彼此都失去了離子性．但由于氨基、羥基等親水基團(tuán)的存在．使染料的絡(luò)合物仍能保持一定的親水性和分散性．防止了難溶性沉淀物的產(chǎn)生。

2．2染色溫度與上染率的影響

在用弱酸性染料染錦綸和羊毛時(shí)．染色溫度對上染率有較大影響。一般說．溫度高上染速度快．但是由于錦綸的玻璃化溫度較低(45℃左右)．隨著染浴溫度的提高．分子鏈段開始運(yùn)動(dòng)．染料開始擴(kuò)散上染．在溫度接近60℃時(shí)．染料開始解聚．鏈段運(yùn)動(dòng)也加強(qiáng)．染料上染加速．出現(xiàn)上染臨界溫度區(qū)域羊毛上染的臨界區(qū)域在90～110℃．基本與腈綸相同要控制好染色溫度以及上染率是實(shí)現(xiàn)錦綸和羊毛同色性的關(guān)鍵為防止染色不勻．一般起始溫度選定以40℃為好。

2．3助劑選擇

采用陽離子染料和酸性染料對毛錦腈混紡紗同浴染色時(shí)．除了合理選擇染料之外．還應(yīng)防止陰、陽離子結(jié)合產(chǎn)生的沉淀．所以選擇適當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣┳鳛榉稚?、勻染、防沉劑極為重要，一般選用非離子和陰離子助劑考慮酸性染料對毛錦兩種纖維上色率的不同．必須選擇錦綸封閉劑或者叫錦綸阻染劑．使其在染浴起始溫度時(shí)．將錦綸上的離子化氨基(一NH3+)暫時(shí)封閉起來．阻止酸性染料對錦綸染色．此時(shí)羊毛就有充分機(jī)會(huì)吸附酸性染料當(dāng)染色溫度達(dá)到85℃以上接近羊毛臨界溫度的時(shí)候．隨著溫度的逐步升高．錦綸封閉劑逐漸被親和力大的染料陰離子取代．從而使毛錦兩種纖維達(dá)到同色效果。

2．4染浴的DH值控制

在毛錦腈多組分纖維混紡紗采用酸性和陽離子染料同浴染色時(shí)，染浴DH值變化往往會(huì)影響羊毛和錦綸纖維的沾色情況及上染率變化。特別是錦綸，在pH值<3時(shí)，纖維會(huì)發(fā)生脆損．染料吸附量會(huì)劇烈增加．影響羊毛的同色性：陽離子染料在DH值高于或低于4．5時(shí)會(huì)發(fā)生不同程度水解．色光會(huì)發(fā)生變化。所以．為了兼顧3種纖維在同浴中的染色穩(wěn)定性．一般DH值控制在4～5之間．此時(shí)陽離子染料對羊毛、錦綸沾色情況不太明顯。

3試驗(yàn)部分

3．1材料及儀器

材料規(guī)格：65％腈綸+30％羊毛+5％錦綸絲混紡紗。

染料：享斯邁公司弱酸性染料和中性染料．德司達(dá)公司阿斯曲拉陽離子染料以及國產(chǎn)陽離子染料。

助劑：滲透劑、酸性勻染劑、錦綸阻染劑、腈綸勻染劑、沉淀防止劑及元明粉、硫銨、90％醋酸等。

儀器：常溫振蕩染樣機(jī)(中國臺灣瑞比)、標(biāo)準(zhǔn)牢度皂洗儀器、Y571B型耐摩擦色牢度儀

3．2測試評定

皂洗牢度測試：采用耐洗色牢度ISO105一C03—1989標(biāo)準(zhǔn)。

耐摩擦色牢度測試：采用GB3920--1997(紡織品耐摩擦色牢度試驗(yàn)方法》。

4結(jié)果與討論

4．1工藝試驗(yàn)

染色工藝曲線見圖1。

工藝條件：浴比1：20，染色pH值控制在4．5．每次加入染料和助劑都要充分稀釋溶解．后道水洗和皂洗按照常規(guī)工藝。

4．2陽離子染料對羊毛的沾色影響試驗(yàn)

選擇部分國產(chǎn)染料以及部分進(jìn)口阿斯曲拉陽離子染料．染料濃度1．5％．分別進(jìn)行陽離子染料對羊毛的沾色試驗(yàn)．結(jié)果見表1。

從表1中得出．所選擇的染料在腈綸染色過程中．對羊毛沾色比較?。瓷味仍?-4級以上．而其他的各項(xiàng)染色牢度良好。

4．3酸性染料、中性染料在羊毛和錦綸上的同色性影響試驗(yàn)

選擇適合羊毛和錦綸染色的染料．染料濃度1．5％．進(jìn)行兩種(羊毛和錦綸)纖維的同色性觀察以及相關(guān)染色牢度的測試．結(jié)果見表2。

從表2中得出．所選擇的染料本身的各項(xiàng)染色牢度良好．但是部分毛用染料對錦綸上染性有一定的影響．使羊毛和錦綸纖維的同色性有不同程度的差異．可以通過加入一定量的錦綸阻染劑來改善。

4．4錦綸阻染劑對羊毛和錦綸的同色性影響試驗(yàn)

常用的錦綸防染劑為陰離子化合物選擇錦綸阻染劑．試驗(yàn)用量分別是l％、2％、3％，來比較羊毛和錦綸上的同色性效果．結(jié)果見表3。

從表3中得出．阻染劑不同的用量對酸性染料或中性染料在羊毛和錦綸纖維上的分配起到一定的作用通常弱酸性染料的防染劑用量在2％左右．其效果比較明顯：而酸性染料和中性染料的防染劑用量在3％左右。

5大樣生產(chǎn)

在小樣試驗(yàn)取得較好效果的前提下．用此工藝進(jìn)行了批量生產(chǎn)

5．1生產(chǎn)工藝

原料：65％腈綸+30％羊毛+5％錦綸混紡紗

生產(chǎn)設(shè)備：MY一800染紗機(jī)，每缸300kg，浴比1：20。

工藝流程：坯紗準(zhǔn)備一膨化一裝缸一前處理一染色一降溫一出缸一烘干一打包

前處理：80℃，20min洗凈。同浴染色工藝曲線見圖2

5．2工藝處方

毛錦腈多組分纖維混紡紗7種顏色的染色處方見表4

5．3染色牢度試驗(yàn)

根據(jù)客戶提供的米色、粉色、棕色、墨綠、咖啡、紅色等色樣分別作了批樣試染．通過多次批樣試驗(yàn)．以及染料助劑篩選．確定了染色工藝配方和染色升溫曲線．同色效果以及其他品質(zhì)指標(biāo)得到了外貿(mào)公司的確認(rèn)．且下達(dá)了批量生產(chǎn)任務(wù)。染色成品的牢度測試結(jié)果見表5。

5．4經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益分析

采用酸性染料和陽離子染料同浴染色工藝．其產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益分析見表6。

根據(jù)2006年每月下單15t任務(wù)量結(jié)合表6分析．同浴染色每噸可節(jié)約1419．00x5％=70．95元．全年僅此一項(xiàng)就節(jié)約了12771元左右。另外．對設(shè)備占用、用工以及并線時(shí)的損耗都有較大輻度的降低．還未計(jì)算在內(nèi)。

通過毛錦腈混紡紗同浴染色生產(chǎn)工藝的成功投產(chǎn)．摒棄了以往傳統(tǒng)的散毛多浴染色．再后并線的工藝．縮短了整個(gè)生產(chǎn)循環(huán)的周期．避開在并線時(shí)由于管理疏忽產(chǎn)生的不必要損失．滿足了適應(yīng)市場，小批量快交貨的需求由于同浴染色大大降低了水、電、汽以及染化料助劑的消耗．節(jié)約了T時(shí)．減少了污水排放量，更加符合清潔生產(chǎn)和節(jié)能降耗的要求．取得了經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的雙豐收。

6結(jié)論

6．1通過對羊毛、錦綸、腈綸多組分纖維染色的機(jī)理探討．其混紡紗同浴染色在理論上是可行的和有價(jià)值的。

6．2毛錦睛多組分纖維混紡紗同浴染色．必須嚴(yán)格選擇T藝中的陽離子染料與酸性染料．防止因上染速率不同產(chǎn)生色花與色差．提高染色重現(xiàn)性。

6．3錦綸阻染劑可以降低錦綸的染色速率．增加錦綸和羊毛的同色性．此外，選擇適當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣┳鳛榉稚ⅰ蛉?、防沉淀劑對于毛錦腈多組分纖維混紡紗同浴染色極為重要。

6．4染色溫度和上染率的嚴(yán)格控制是實(shí)現(xiàn)毛錦腈多組分纖維混紡紗同浴染色的關(guān)鍵一般，起始溫度以40℃為好由于錦綸的染色臨界溫度為60℃．羊毛的染色臨界溫度為90～110℃．因此升溫至60℃以上時(shí)．要更加注意。

6．5染浴DH值會(huì)影響纖維的上染率和強(qiáng)力．一般控制在4～5之間可兼顧3種纖維在同浴中的穩(wěn)定性。

6．6大生產(chǎn)實(shí)踐證明．毛錦腈混紡紗同浴染色是可行的．其同色性效果是理想的同浴染色工藝的推廣既提高了生產(chǎn)工效又降低能源消耗．更加符合清潔生產(chǎn)的理念．取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。