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羊毛染色中活性染料替代酸性媒介染料的分析

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    棉用活性染料在對羊毛的染色過程中,有兩個問題較難解決:①便喪失移染性能,難以獲得理想的勻染性;②染料難以獲得高的固著率。通過采用EA—2助劑預處理羊毛,用環保型的棉用活性染料染色,可得到色澤鮮艷、牢度好、固著率高、勻染性好的產品。從而替代對環境污染嚴重、染色濕牢度差、色光萎暗的酸性媒介染料及金屬絡合染料。

    1前言

    傳統的羊毛染色主要用酸性染料、酸性媒介染料及金屬絡合染料,其缺點集中表現在:①酸性染料特別是勻染性酸性染料,染色濕牢度差,相當一部分酸性染料屬禁用染料;②酸性媒介染料染色色光萎暗,對環境污染嚴重;③1∶1金屬絡合染料對纖維的損傷大,2∶1金屬絡合染料則勻染性差,色譜不全。這些問題影響了毛紡織業的進一步發展。因此,選用適當的染料,研究羊毛染色新方法、新工藝、新理論是十分重要而緊迫的?;钚匀玖暇哂猩珴甚r艷、色譜齊全、使用方便和適應性強等優點。近年來染料分子中引入兩個或多個不同的活性基,其染料的性能有超常的表現,雙活性基染料的開發,推進了活性染料的發展,從而使活性染料在羊毛染色上也有了新的突破,并開發了毛用活性染料?;钚匀玖吓c其他染料不同,在分子結構上具有反應性的活性基團,這些活性基團可以和蛋白質纖維上的羥基、氨基、亞氨基等發生共價鍵結合。因此其染色牢度較高,活性染料的活性基團的種類很多,但其與纖維的反應都是親核加成反應和親核取代反應。在堿性條件下,羥基、氨基都會形成負離子,其親核性提高。而羊毛由于它的特殊結構,在堿性條件下,鱗片易受損傷。因此染料的選擇、預處理、染色條件等都將影響到染色效果。

    2染料的選擇

    作為纖維素纖維用活性染料,生產量大且成本低,過去在羊毛染色時易產生小斑點等染疵問題,一般不采用。但是,最近隨著染色技術的進步,染色助劑性能的提高,作為羊毛用活性染料,目前已開發應市。含有α2溴代丙烯酰胺基的Lanasol染料(Ciba公司)就具有良好的上染性及色牢度。但是由于染料的成本問題,其應用受到一定的限制。而最近市場需求的是能代替酸性媒染染料,適于深色染色及能對應成本削減的染料。最近,在新開發上市的羊毛用活性染料產品中,最為常用的是纖維素纖維用反應基團—乙烯砜型反應基團。表1為羊毛用活性染料的示例:

    3EA—2助劑預處理羊毛

    棉用活性染料在對羊毛的染色過程中,有兩個問題較難解決:①染料一旦同纖維發生反應,便喪失移染性能,難以獲得理想的勻染性;②染料難以獲得高的固著率。通過采用自制EA—2助劑預處理羊毛,用環保型的棉用活性染料染色,得到色澤鮮艷、牢度好、固著率高、勻染性好的產品。

    羊毛中的氨基、羥基、巰基(-SH)在一定條件下都可以與活性染料反應,其中,主要是氨基和不同的活性染料可以形成兩種單鍵,即酰胺鍵和亞胺鍵,由于這兩種鍵都較穩定,羊毛成品不存在裂鍵問題,有較高的耐洗性。

    實驗以優選的預處理工藝對羊毛進行處理,分別改變染色時間和染色溫度,研究預處理后羊毛的染色性能。未處理羊毛按一般的活性染料染色工藝進行染色。預處理羊毛的染色工藝為:EA—2用量2%,60℃條件下處理20min后,取出洗至中性,80℃條件下染40min,實驗結果見表2。

    圖片

    由表2看出,經EA-2助劑處理后的羊毛上染百分率、固色率均有增加,勻染性、鮮艷度比未處理羊毛好,染色牢度沒有很大改變,斷裂強力稍有下降。用該助劑處理的羊毛具有以下特點:

    3.1羊毛活性染料染色前用EA-2助劑處理,能夠提高染料上染百分率、固色率,降低染色溫度,縮短染色時間。預處理條件為:EA-2助劑用量2%,60℃處理20min。

    3.2EA-2助劑預處理后的羊毛在80℃條件下染色40min,其染色牢度和常規沸染60min相比,沒有很大改變,但可節約能源,降低成本。

    3.3預處理后的羊毛染色勻染性及成品鮮艷度比未處理羊毛有所改善。

    3.4EA-2助劑預處理后對紅色染料、黃色染料染色效果較好,藍色染料效果不明顯,這可能與染料分子結構有關,有待進一步探討。

    3.5該工藝所用設備簡單,成本低,廢水中沒有金屬污染,是一種值得進一步研究和推廣的羊毛染色工藝。

    4染色工藝條件

    4.1堿劑的使用

    在活性染料對纖維素纖維染色時,堿充當了染料與纖維之間的反應觸媒,因此必須使用堿劑促進反應。此時,堿劑種類與用量不是重點,必需重點注意染浴的pH值。染色時的最佳pH值是基于染色溫度而變化的,pH值一般為10~1215。而羊毛由于它的特殊結構,在堿性條件下,鱗片易受損傷,因此pH值應控制在弱酸性范圍內。不同深淺時的pH值也有所不同。以α2溴代丙烯酰胺活性染料為例,淺色pH值617~7;中色pH值515~6;深色pH值415~5。pH值可通過(NH4)2SO4或HAC調節。

    4.2染色溫度

    由于羊毛外層有鱗片層,溫度低,不利于染料分子的擴散,升高溫度,上染率和固色率均可提高,所以羊毛染色的溫度要在100℃,同時要求染料的穩定性也要高,而預處理后的羊毛染色,隨染色溫度升高,K/S值增加,羊毛纖維顏色加深,80℃以后增加不明顯,反而影響羊毛纖維的手感。因此,預處理后的羊毛染色溫度以80℃為宜。

    4.3染色時間

    活性染料染色時間為60min左右,而經過預處理后的羊毛染30min后K/S值增加不明顯,說明預處理后的羊毛達到最高上染百分率所需要的時間較短,由于染色時間太短,不利于勻染。一般預處理后的羊毛染色時間以40min為宜。

    4.4后處理

    由于活性染料固著率低,染色后有部分染料沒有上染,因此堿性皂洗處理必不可缺。使用常規皂洗劑的中性皂洗處理得不到所需的效果。堿劑一般可用氨或純堿。常用的為氨水,注意必須降溫后再加氨水,以防氨水揮發和損傷纖維。

    5結論

    活性染料是取代羊毛纖維用含金屬染料(如媒染染料、金屬絡合染料等)的最佳選擇之一,毛用活性染料染色的羊毛纖維具有優良的性能,其強度也比用媒染染料染色的羊毛纖維強度高,只要合理選擇適當的活性染料,并控制染色條件,就有可能提高和改善活性染料對羊毛的上染率、色牢度及勻染性等性能。


更新日期:2021-01-22




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