孫向東，朱 平

(1 青島大學(xué)“纖維新材料及現(xiàn)代紡織”國家重點(diǎn)實驗室培育基地，山東 青島 266071；2 武漢紡織大學(xué)“新型紡織材料綠色加工及其功能化”教育部重點(diǎn)實驗室，湖北 武漢 430073)

活性染料印花固色劑WF的應(yīng)用研究

孫向東1,2，朱 平2,1

(1 青島大學(xué)“纖維新材料及現(xiàn)代紡織”國家重點(diǎn)實驗室培育基地，山東 青島 266071；2 武漢紡織大學(xué)“新型紡織材料綠色加工及其功能化”教育部重點(diǎn)實驗室，湖北 武漢 430073)

采用固色劑WF用于活性染料直接印花的快速固色，并與常規(guī)印花進(jìn)行比較。探討固色劑WF對印花織物的表觀色深、印花色度、染料的提升性、印花牢度的影響。研究結(jié)果表明：在活性染料印花快速固色中，固色劑WF的加入，表現(xiàn)出較高的表觀色深，使印花織物的明度有較大提高，彩度與常規(guī)印花標(biāo)樣接近。固色工藝參數(shù)的波動，對印花色度影響不大。染料的提升性高于常規(guī)印花，活性染料印花織物的皂洗牢度和摩擦牢度均達(dá)到較高水平。

印花；活性染料；快速固色；固色劑；應(yīng)用性

0 前言

活性染料直接印花快速固色并非簡單的縮短固色時間，而是在織物印花后，不經(jīng)烘燥直接進(jìn)行固色的技術(shù)，完成染料的遷移、固著，同時去除多余的水分。該技術(shù)的特點(diǎn)是：省去印花后的烘燥工序，有效的降低在烘燥時的能耗；因印花織物是在濕態(tài)下固色，無須在印花色漿中加入尿素，從而避免因尿素排放而造成的環(huán)境污染[1]；縮短了加工工藝流程，減少由此而造成的質(zhì)量問題。

活性染料直接印花快速固色技術(shù)使印制到織物上的活性染料在較短時間內(nèi)完成固色，這對活性染料、固色助劑、固色環(huán)境都提出了很高的要求，其中活性染料印花色漿中堿劑的類型及用量對活性染料固著在纖維素纖維上起著非常重要的作用。在活性染料常規(guī)印花中常用的堿劑是NaHCO3或Na2CO3。但在快速固色中，這類堿劑無法達(dá)到理想的固色要求，若提高其用量，不僅難以溶解，而且在制備成印花色漿后，還有可能造成色漿中的活性染料水解。改用堿性較強(qiáng)的固色劑如 NaOH，同樣會造成染料的水解。新型的活性染料快速固色劑 WF，該固色劑可使印花色漿保持較低的堿性條件，固色時則顯示出較高的堿性，在較短的固色時間內(nèi)，可提高活性染料在纖維素纖維上的固著率。

本試驗選用印花常用活性染料，與常用印花固色堿劑NaHCO3、Na2CO3和NaOH進(jìn)行對比，探討了固色劑WF的用量對各類活性染料印花織物表觀色深的影響；分析了采用不同類型固色劑對印花織物色度的影響；研究了當(dāng)工藝參數(shù)變化時，固色劑WF對印花織物色度的影響；通過試驗評價了快速固色劑WF對各類活性染料印花的提升性和牢度性質(zhì)。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

40×40，110×76全漂白絲光純棉細(xì)平布。

1.2 活性染料

活性紅B-3BF、活性黃B-4RFW、活性藍(lán)B-2GLN、活性紅K-2BP、活性藍(lán)K-R、活性黃K-RN、活性紫K-3R、活性艷紅KN-BS、活性嫩黃KN-5G、活性艷藍(lán)KN-RS。

1.3 實驗藥品

海藻酸鈉（工業(yè)級）、碳酸氫鈉（分析純）、氫氧化鈉（分析純）、碳酸鈉（分析純）、尿素（分析純）、固色劑WF（自制）、防染鹽S（化學(xué)純）、合成洗滌劑（工業(yè)級）、印花皂洗液（自制）。

1.4 實驗儀器

YKP6080實驗室平網(wǎng)印花機(jī)、瑞士Mathis公司DHe 實驗室蒸化機(jī)、Datacolor SF600測配色儀、Y571A摩擦牢度測試儀、SW8A耐洗色牢度試驗機(jī)。

1.5 試驗方法

印花色漿的組成：海藻酸鈉糊、活性染料、防染鹽S、堿劑。印花工藝流程：白布 → 印花 → 快速固色 → 后處理。

1.6 測試方法

1.6.1 表觀色深的測定方法[2]

采用DatecolorSF600測色配色儀測定純棉織物單色印花的表觀給色量，選用大孔徑進(jìn)行測量，測定在最大吸收波長下的K/S值。每個試樣測六個部位取平均值。

1.6.2 印花色度的評價方法[3,4]

采用CIE 1976 L*a*b*色度空間及色差公式評價濕蒸固色工藝的印花色度。使用Datacolor SF600測配色儀分別測量標(biāo)樣和試樣的L*a*b*值，利用測配色軟件直接算出相應(yīng)的ΔL*、Δa*、bΔ*值。

1.6.3 沾色性測定方法

將試樣與同樣規(guī)格的純棉未印花白色織物進(jìn)行同浴水洗、皂洗、水洗。試驗完成后，將同浴的純棉未印花的白色織物烘干后，按GB/G3921-1997《紡織品 色牢度試驗 耐洗色牢度》的方法。用沾色灰色卡評定貼襯純棉未印花的白色織物的沾色程度，并進(jìn)行評級。其中：5級為未沾色、1級為沾色最嚴(yán)重。

1.6.4 皂洗牢度測定方法[5]

皂洗牢度試驗方法采用GB/T3921.1—1997《紡織品 色牢度試驗 耐洗色牢度：試驗一》。

1.6.5 摩擦牢度測定方法[6]

試樣的摩擦牢度測定方法采用“GB/T5712—1997《紡織品耐摩擦牢度試驗方法》”。

2 結(jié)果與分析

2.1 固色劑WF對不同類型染料表觀色深的影響

由于堿劑及固色劑的類型及堿性相差很大，其用量不在同一水平，故使用統(tǒng)一編號，以便于在后續(xù)研究中進(jìn)行分析。堿劑及固色劑的類型、用量及用量編號參見表1。

表1 固色劑的類型及用量（%）

按表1中各固色劑的類型及用量配制印花色漿，其中染料用量為1%，防染鹽S為1%，染料為活性艷紅K-2BP、活性艷紅KN3B、活性紅B-3BF，1min固色時間。固色、后處理完成后，測定印花織物的K/S值，其結(jié)果見圖1，圖2，圖3。

由圖 1，當(dāng)固色劑用量較低時，表觀色深相差不大，都處在較低的水平，但隨著固色劑用量的增加，表觀色深發(fā)生較大的變化，氫氧化鈉及固色劑WF都具有較高的表觀色深，當(dāng)氫氧化鈉用量為0.7%，固色劑WF用量為1.5%時，表觀色達(dá)到或接近最高值，隨著氫氧化鈉用量的增加，表觀色深有明顯的降低，這說明氫氧化鈉用量的增加會造成活性艷紅 K-2BP的水解。而固色劑WF用量增加，表觀色深保持在一定的水平，說明固色劑WF對染料未造成明顯的水解。碳酸氫鈉和碳酸鈉作為堿劑的表觀色深基本是相似的，隨著堿劑用量的增加，表觀給色量相應(yīng)增加，但當(dāng)其用量達(dá)到 2%以上，表觀給色量的增加趨緩，同時在達(dá)到最大用量時，其表觀色深與氫氧化鈉和固色劑WF仍有較大的差距。

圖1 固色劑對活性艷紅K-2BP表觀色深的影響

由圖2，不同類型固色劑及用量對KN型活性染料表觀色深的影響K型活性染料極為相似，參見圖1，不同之處是，隨著氫氧化鈉用量的增加，表觀色深在達(dá)到最高值后，沒有明顯的降低，表明氫氧化鈉用量的增加造成染料水解的影響要小于對K型活性染料的影響。

由圖3，氫氧化鈉用量對B型活性染料印花表觀色

深的影響，表現(xiàn)出重現(xiàn)性較差，當(dāng)氫氧化鈉用量較低時，表觀色深即達(dá)到較高值，但隨著氫氧化鈉用量的增加，表觀色深表現(xiàn)出較大的波動，這是由于B型活性染料屬于雙活性基活性染料，染料的反應(yīng)性較高，較強(qiáng)的堿性更易造成染料的水解。固色劑 WF表現(xiàn)出良好的性能，當(dāng)固色劑WF用量達(dá)到1%時，表觀色深即達(dá)到最高值，再增加固色劑WF的用量，雖然表觀色深不再增加，但仍保持在一個穩(wěn)定的水平，這說明固色劑WF在固色過程中未造成染料的水解。以碳酸氫鈉和碳酸鈉作固色劑時，隨著用量的增加，表觀色深基本上呈直線增加，但達(dá)到最高用量的 5%時，其表觀色深仍明顯低于固色劑WF和氫氧化鈉。

2.2 固色劑WF對印花色度的影響

圖2 固色劑對活性艷紅KN-3B表觀色深的影響

圖3 固色劑對活性艷紅B-3BF表觀色深的影響

使用活性艷紅K-2BP、活性艷紅KN-3B和活性紅B-3BF三種活性染料，采用1min的快速固色時間，以常規(guī)印花織物作為標(biāo)樣，常規(guī)印花的固色方法采用常規(guī)蒸化，溫度102℃，時間7min，印花色漿中加入8%的尿素。

分別測定經(jīng)快速固色后印花織物的L*a*b*值，并與常規(guī)標(biāo)樣的L*a*b*值進(jìn)行對比，其結(jié)果參見表2。

表2 固色劑類型對印花色度的影響

由表 2，當(dāng)堿劑為氫氧化鈉時，三種類型的染料印花后的明度均較常規(guī)印花暗，說明使用氫氧化鈉作為堿劑，將使印花處的亮度降低，影響程度依次為活性艷紅 KN-3B、活性艷紅 K-2BP、活性紅 B-3BF。而從彩度差來看，三種染料的色光略偏綠光。碳酸氫鈉和碳酸鈉作堿劑時，印花處的 L*a*b*值均與常規(guī)印花標(biāo)樣相差不大。當(dāng)堿劑為固色劑WF時，印花處的彩度與常規(guī)印花標(biāo)樣接近，無明顯的變化，但明度變化較大，與常規(guī)印花標(biāo)樣比較，三種類型染料的明度均有提高，這表明使用固色劑WF作為堿劑的印花織物，顏色的鮮艷度有了一定的提高。

2.3 印花工藝參數(shù)變化對印花色度的影響

實際印花中，工藝參數(shù)會發(fā)生一定的波動，分析工藝參數(shù)變化而對印花色度的影響是必要的。

本試驗對B型活性染料進(jìn)行色度影響變化進(jìn)行了探討，B型活性染料屬雙活性基的活性染料，其反應(yīng)活潑性要大于K型和KN型活性染料，在固色中，工藝參數(shù)的變化，對B型活性染料所造成影響要大于K型和KN型活性染料。

活性染料用量為1%，固色劑WF用量為1.5%，防染鹽S用量為1%。固色工藝參數(shù)以溫度170℃、相對濕度60%、固色時間1min作為標(biāo)準(zhǔn)，改變溫度±10℃、相對濕度±10%和時間±0.5min，進(jìn)行濕固色處理，處理后依次進(jìn)行冷水洗、熱水洗、皂洗、水洗，60℃烘干。將試樣在測色儀上測定其ΔL*、Δa*、Δ b*值。結(jié)果見表3、表4和表5。

表3 固色溫度變化對印花色度的影響

由表3，當(dāng)溫度在160℃和180℃時，ΔL*值均達(dá)到2以上，且為正值，表現(xiàn)出明顯的色差，顏色均較170℃時的標(biāo)準(zhǔn)樣品淺，當(dāng)溫度在165℃和175℃時，ΔL*值均在1以下，表明溫度±5℃的波動不會對印花織物的明度造成明顯影響；Δa*值在 160℃、165℃、175℃時較小，表明在此溫度范圍內(nèi)無影響，在 180℃時Δa*值高于1，且為負(fù)值，說明試樣比標(biāo)樣偏綠；Δb*值在165℃、175℃低于1，無影響，160℃、180℃高于1有影響但不明顯。

活性黃B-4RFN的ΔL*、Δa*、Δb*值僅在180℃時高于1，表明此溫度固色時對明度及彩度都有一定的影響，有明顯的色差。

活性藍(lán)B-2GLN僅在160℃時Δb*略高，但影響較小，無明顯色差，其它溫度范圍符合要求。

綜上分析，在固色時，固色溫度的波動會對染料的色度造成一定的影響，當(dāng)溫度比標(biāo)準(zhǔn)固色溫度相差±5℃時，三種染料的差值均在1以內(nèi)；當(dāng)溫度比標(biāo)準(zhǔn)固色溫度相差±10℃時，部分差值超過1，其中以明度差較大，彩度差相對較小，目測觀察有一定的色差存在，但不明顯。因此±5℃的溫度變化，對固色后印花織物的色度影響較小。

表4 固色濕度變化對印花色度的影響

由表4，固色環(huán)境濕度的變化對印花色度的影響不大，當(dāng)環(huán)境濕度變化在±5℃時，色差值均小于1；當(dāng)環(huán)境濕度變化在±10℃時，雖有部分?jǐn)?shù)值大于 1，但與標(biāo)樣的色差僅有微小變化，表明環(huán)境濕度比標(biāo)準(zhǔn)濕度相差±10℃時，色差不明顯。由表3表明，在快速固色過程中，只要將濕度保持在一定范圍內(nèi)，并不會影響印花色度的變化。

由表5，活性染料固色時間的變化比標(biāo)準(zhǔn)60s固色時間相差10s，印花織物的色度無明顯變化，明度值和彩度值均在1以內(nèi)，目測色差無變化。當(dāng)固色時間為40s時，與標(biāo)準(zhǔn)60s固色時間相比較。明度值超過1，目測色差有一定的變化，但彩度仍在 1以內(nèi)，說明印花處的色光與標(biāo)準(zhǔn)色光的偏差并不明顯。當(dāng)固色時間高于標(biāo)準(zhǔn)固色時間20s后，試樣與標(biāo)準(zhǔn)樣之間的明度差和彩度差均小于1，目測色光無變化。由表5分析，活性染料快速固色時間變化對印花色度影響很小，當(dāng)快速固色時間過低時，染料的上染不完全，印花的色光偏差較大，當(dāng)染料充分上染后，即使固色時間多于標(biāo)準(zhǔn)時間，印花處的色度無明顯變化。

表5 固色時間變化對印花色度的影響

2.4 固色劑WF對染料提升性的影響

以常規(guī)印花方法作為比對，常規(guī)印花方法中堿劑為小蘇打，小蘇打的用量隨染料用量的增加而做想應(yīng)的增加，染料用量為1%以下時，小蘇打用量為1%；染料用量2%以下時，小蘇打用量為2%；染料用量超過2%，小蘇打用量為3%，尿素用量為8%。采用常規(guī)蒸化固色，蒸化溫度102℃，時間7min。

快速固色印花色漿中的染料用量從 0.5%～4%，固色劑WF用量分別為1%、2%、3%。印花色漿中不加尿素。完成印花、濕蒸固色、后處理后，測定試樣的表觀色深，其結(jié)果見圖4、圖5、圖6。

由圖4，當(dāng)K型活性染料的用量為3%時，表觀色深達(dá)到或接近最高，繼續(xù)增加染料用量，表觀色深不再增加。染料的提升性與固色劑 WF的用量有關(guān)，染料的提升性高低依次為固色劑WF%、常規(guī)印花固色、固色劑 WF2%和固色劑WF3%。比較固色劑WF在2%和3%的提升性曲線，固色劑WF在3%時的提升性雖然略高于2%，但3%的用量，宜造成染料的水解，由圖 4，當(dāng)染料用量增加到2.5%以上時，染料的表觀色深略有降低，表現(xiàn)出不穩(wěn)定狀態(tài)，這說明固色劑WF用量的增加無助于提高染料的提升性，而且會造成印花色漿的不穩(wěn)定，使染料水解，影響染料的上染率。當(dāng)染料用量低于1%時，固色劑WF的用量對染料的上染率影響不明顯，這表明當(dāng)染料用量低于或等于1%時，固色劑WF的用量為1%即可。

由圖5，KN型活性染料用量為3.5%時，染料的提升性最高。固色劑WF用量為2%和3%時，染料的提升性明顯高于常規(guī)印花和固色劑為1%時的提升性。固色劑用量為2%時染料的提升性與固色劑為3%時接近。

圖4 活性艷紅K-2BP提升性

圖5 活性艷紅KN-BS提升性

由圖6，B型活性染料的用量為2%時，采用固色劑WF固色的提升性接近最大值，而常規(guī)印花在染料用量高于 3%以后其提升性才趨緩。B型活性染料的反應(yīng)性較高，因此堿劑的加入使染料的上染率提高很快，固色劑用量對染料的提升性影響很大，固色劑用量為 1%時，隨染料用量的增加，提升性的增加低于固色劑用量為 2%的提升性；當(dāng)固色劑用量為3%時，染料提升性在達(dá)到一定值后，不升反降，這說明固色劑用量對染料的水解造成較大的影響，特別是染料濃度較高時這種影響更大。

2.5 固色劑WF對印花牢度的影響

通過印花牢度的測試、分析可全面的了解濕蒸固色后，印花織物的固色情況，在某種意義上講，比染料的表觀色深更為重要。本試驗對三種類型的印花常用染料，即活性基為一氯均三嗪基的K型活性染料、活性基為乙烯砜基的KN型活性染料和雙活性基的B型活性染料分別制成印花色漿，其中染料用量為2%，固色劑WF的用量為2%，防染鹽S用量為1%，海藻酸鈉糊用量為50%。采用全自動平網(wǎng)印花小樣機(jī)進(jìn)行印花，平網(wǎng)網(wǎng)目為150目，固色時間1min，固色后依次進(jìn)行冷流水沖洗、熱水洗、皂洗、水洗、烘干。最后測定試樣的皂洗牢度和摩擦牢度，結(jié)果見表6。

圖6 活性紅B-3BF提升性

表6 濕蒸固色沾色性及印花牢度

由表6，經(jīng)濕蒸固色后的印花織物均達(dá)到較高的牢度標(biāo)準(zhǔn)，印花織物的沾色性也符合要求。

3 結(jié)論

在活性染料印花快速固色中，堿劑的類型及用量對表觀色深影響很大，碳酸氫鈉和碳酸鈉，在短時間的固色條件下，表觀色深處于較低的水平；氫氧化鈉雖能達(dá)到較高的表觀色深，但對印花色漿的穩(wěn)定性有影響；固色劑WF，表現(xiàn)出較高的表觀色深，隨其用量增加，表觀色深雖不再增加，但保持較穩(wěn)定的水平。

氫氧化鈉對印花織物的色度有較大的影響，其顏色的鮮艷度降低，其彩度與標(biāo)樣有明顯的偏差；碳酸氫鈉和碳酸鈉的色度與常規(guī)印花標(biāo)樣接近；固色劑WF使印花織物的明度有較大提高，說明其鮮艷度增加，而彩度與常規(guī)印花標(biāo)樣相差不大。

溫度的變化對印花織物色度的影響較大；濕度在相差正負(fù)10%以內(nèi)，對色度的影響不大；固色時間低于標(biāo)準(zhǔn)時間20s對印花色度有一定的影響，高于標(biāo)準(zhǔn)固色時間20s對色度仍無影響。

固色劑WF用量高于2%和3%時，染料的提升性均高于常規(guī)印花相應(yīng)染料的提升性，但兩者所得表觀色深相差不太，考慮到固色劑對印花色漿穩(wěn)定性的影響，固色劑WF用量以2%為宜。

使用固色劑WF，活性染料印花織物的皂洗牢度和摩擦牢度均達(dá)到較高水平，符合印花布的牢度標(biāo)準(zhǔn)。

[1] 黃茂福. 常規(guī)印花的研究與開發(fā)綜述[A]. 全國印花學(xué)術(shù)和技術(shù)創(chuàng)新會議論文集[C]. 中國紡織工程學(xué)會染整專業(yè)委員會，2002.20～23.

[2] 趙濤. 聚酯/聚酰胺雙組分復(fù)合超細(xì)纖維染色性能研究[J]. 紡織學(xué)報，2000，(8)：24～27.

[3] 董振禮. 測色與計算機(jī)配色[M]. 北京：中國紡織工業(yè)出版社，2007.

[4] Kelvin Tritton. 印刷色彩控制手冊[M]. 北京：印刷工業(yè)出版社，2006.

[5] 陳英. 染整工藝實驗教程[M]. 北京：中國紡織工業(yè)出版社，2009.

[6] 金咸穰. 染整工藝實驗[M]. 北京：紡織工業(yè)出版社，1987.

Application of Printing Fixing Agent WF

SUN Xiang-dong1,2, ZHU Ping2,1
(1 Laboratory of New Fibre Materials and Modern Textile, the Growing Base for State Key Laboratory, Qingdao University, Qingdao Shangdong 266071, China;2 Key Laboratory of Green Processing and Functional Textiles of New Textile Materials, Wuhan Textile University, Wuhan Hubei 430073, China)

Fixing agent WF was applied to fast fixation for direct printing of reaction dye and was compared with normal printing. It was discussed that apparent color value, printing chroma, building up properties of dye and printing fastness of printing fabric were influenced by fixing agent WF. The results showed that the apparent color value and the lightness of printing fabric were increased when fixing agent WF was added in the fast fixation for reaction dye printing. And the fluctuating of processing parameter had less infection. The building up property was higher than the normal printing. The fastness to soaping and rubbing reached a higher level.

Printing; Reaction Dyes; Fast Fixation; Fixing Agent; Application

TS194.5

A

1009－5160(2011)06－0001－07

孫向東（1960-），男，副教授，研究方向：新型染整工藝及理論研究.

book=7,ebook=168