張麗華，任學勤，張 輝

(西安工程大學，陜西 西安710048)

活性翠藍K-GL棉織物染色性能分析

張麗華，任學勤，張 輝

(西安工程大學，陜西 西安710048)

用活性翠藍K-GL對經(jīng)過前處理的純棉織物進行染色實驗，用單因素分析法研究染色溫度、染色時間、固色溫度、固色時間、食鹽用量、堿劑用量、浴比等因素對染料上染效果的影響，測定其上染率、K/S值及勻染性，得出的最優(yōu)染色工藝條件為：染色溫度60 ℃，染色時間40min，固色溫度100 ℃，固色時間50min，食鹽40g/L，碳酸鈉15g/L，浴比1∶40。在最優(yōu)工藝條件下，活性染料的上染率可達到60%以上，有效減少了染料的浪費。

活性翠藍K-GL；純棉織物；染色；上染率；K/S值

我國對棉纖維的使用已有4 000多年的歷史[1]。近些年來，隨著各行各業(yè)對原生態(tài)綠色環(huán)保的越來越重視，棉纖維憑借其穿著舒適、可生物降解性以及可再生等優(yōu)點備受廣大消費者青睞，從而使得棉織物的產(chǎn)量逐年增加[2-3]。色彩鮮艷、色牢度好、舒適性高的棉織物面料已成為當今服裝面料的主流，用于染棉織物的染料有直接染料、還原染料、不溶性偶氮染料、硫化染料、活性染料等。直接染料染色工藝簡單、色譜齊全，且成本較低，但皂洗牢度較差；還原染料種類多、色譜也較全、色澤鮮艷、各項牢度都比較好，但價格昂貴，使用麻煩；硫化染料色譜齊全，價格低廉，染色牢度較好，使用方便，但色光不夠鮮艷，常用于棉織物深色產(chǎn)品的染色，該類染料最大的缺點是不耐氯漂；不溶性偶氮染料以染深色見長，水洗牢度高，價格比還原染料便宜，但該類染料不適用于染淺色，不耐氯漂[4-6]；活性染料因具備色譜齊全、色澤鮮艷、染色工藝簡單、適用性強，成本較低等優(yōu)點[7]，成為棉纖維染色使用最廣泛的一類染料。然而活性染料發(fā)展的時間還不長，隨著應用的增多，暴露的問題也越來越多。主要是染料利用率不高，性能不能滿足市場需求等[8]。

本文以純棉織物為研究對象，結(jié)合活性染料上染棉織物的現(xiàn)狀，從染色溫度、染色時間、固色溫度、固色時間、食鹽用量、堿劑用量、浴比等方面優(yōu)化染色工藝，從而提高活性染料棉織物染色的上染率。

1 實驗部分

1.1 材料與儀器

織物：經(jīng)退漿、煮練、漂白后的棉織物，經(jīng)緯紗線密度均為 19.5tex，經(jīng)、緯紗密度為 295×295根/(10cm)。

試劑：活性翠藍K-GL、氯化鈉(分析純)、碳酸鈉(分析純)、碳酸氫鈉(分析純)、氫氧化鈉(分析純)、平平加O、皂片。

儀器：DK-98-1電熱恒溫水浴鍋、JA2003型電子天平、玻璃棒、容量瓶、燒杯、量筒、移液管、溫度計、吸耳球、721型分光光度計、DaTaColourSF300型思維士電腦測色儀、YG571B型染色摩擦牢度儀、Y571C型染色刷洗牢度儀。

1.2 染色工藝

使用活性翠藍K-GL對棉織物染色采用一浴兩階段工藝。

1.2.1 染色工藝曲線

一浴兩階段染色工藝曲線見圖1。

1.2.2 染色配方

(1)染色原配方：染料用量2%(owf)，食鹽20g/L，碳酸鈉15g/L，平平加O2g/L，染色溫度T160 ℃，染色時間t120 min，固色溫度T290 ℃，固色時間t230 min，浴比1∶50。

(2)皂洗配方：碳酸鈉2g/L，皂片2g/L，皂洗溫度95 ℃，皂洗時間10min，浴比1∶30。

1.2.3 實驗步驟

實驗前配好一定濃度的標準染液。將前處理后的棉織物稱重，按染色配方計算溶液體積、染液體積及各助劑用量，吸取所需體積的染液于燒杯中，加水至溶液總量。將裝有溶液的燒杯放入水浴鍋中，加入所需量的平平加O，將水浴鍋升至所需染色溫度T1(60 ℃)，將織物用水潤濕后擠干，投入染浴中攪拌。染色10min后，夾起織物，加入1/2食鹽，攪拌溶解后放回織物。續(xù)染5min后，按前述步驟加入另外1/2食鹽，續(xù)染5min后，夾起織物，加入碳酸鈉，攪拌溶解后放回織物。以1 ℃/min升溫至固色溫度T2(90 ℃)，固色30min。染色過程中保持攪拌。在液面高度做上標記，適時補充熱水維持浴比。染色完畢后，傾去染色殘液，冷水洗，皂洗，熱水洗，冷水洗，烘干。

1.3 性能測試

1.3.1 上染率

上染百分率表示上染到纖維上的染料(包括與纖維鍵合和未鍵合的染料)占投入到染浴中染料總量的百分率。本實驗中，根據(jù)GB2391-80，使用721型分光光度計測定染料的上染率。

染色結(jié)束后，將染色殘液用蒸餾水稀釋至500ml備用，另在染色前配置標準染液一份，放置在和染色的同一水浴中，到達規(guī)定時間后，用蒸餾水稀釋至500ml備用，標準染液稀釋至500ml后再吸取5ml，用蒸餾水稀釋至100ml，染色殘液稀釋至500ml，吸取20ml，用蒸餾水稀釋至100ml，用721型分光光度計在最大波長(610nm)處分別測定其吸光度。上染率E(%)按下式計算：

(1)

式中A——標準染液的吸光度；B——染色殘液的吸光度；n——標準染液和染色殘液稀釋濃度的倍數(shù)。

1.3.2K/S值

1.3.3 勻染性[9]

選取染色布樣任意不同位置的15個點，在最大吸收波長處測定其表觀顏色深度K/S值，根據(jù)公式2計算K/S值的標準偏差Sr，用標準偏差Sr表示染色織物的勻染性。標準偏差數(shù)值越小，表示織物的勻染性越好，公式如下：

(2)

式中n為測量點數(shù)，本課題實驗中取n=15。

2 結(jié)果與分析

按原有配方進行染色，染料的上染率不高，影響染料上染率的因素主要有染色溫度、染色時間、固色溫度、固色時間、氯化鈉濃度、堿劑種類、堿劑濃度和浴比，采用單因素分析法優(yōu)化工藝。

2.1 染色溫度對上染率和K/S值的影響

設定染料用量2%(owf)，染色時間t1為20min，固色溫度T2為90 ℃，固色時間t2為30min，氯化鈉濃度20g/L，碳酸鈉濃度15g/L，浴比1∶50，平平加O2g/L，染色溫度T1分別為40，50，60 ℃，按1.2.3實驗步驟染色，并對染色后試樣進行性能測試。測試結(jié)果見表1，上染率與染色溫度的關(guān)系曲線如圖2所示。

隨著我國加入WTO，中國將會成為世界煙葉生產(chǎn)和消費的中心，但是我國煙葉的生產(chǎn)和質(zhì)量水平與世界煙草大國相比還有相當大的差距。煙葉生產(chǎn)環(huán)節(jié)多，技術(shù)要求高，煙農(nóng)零星分散種植，不利于生產(chǎn)水平和煙葉質(zhì)量的提高。美國、巴西、津巴布韋等煙葉生產(chǎn)大國早在20世紀90年代末就全部采取了農(nóng)場化種植、機械化操作、企業(yè)化管理的經(jīng)營模式，煙葉生產(chǎn)的各環(huán)節(jié)都采取了機械化作業(yè)的模式，降低了生產(chǎn)成本，提高了烤煙生產(chǎn)的科技含量，煙葉產(chǎn)量、質(zhì)量和效益較好，市場競爭力強。目前，發(fā)展適度規(guī)模種植，進行機械化作業(yè)、規(guī)范化管理已經(jīng)成為烤煙生產(chǎn)適應國內(nèi)、國際市場形勢，提高生產(chǎn)水平和煙葉質(zhì)量的發(fā)展方向。

表1 染色溫度對上染率和K/S值的影響

由表1結(jié)合圖2可知，隨著染色溫度的升高，染料上染率及K/S值都增大，溫度從50 ℃升到60 ℃時，上染率以很大幅度上升，當溫度為60 ℃時，上染率最高，K/S值最大。若繼續(xù)升高溫度，則染色溫度與固色溫度接近，不利于固染，因此染色溫度確定為60 ℃。

2.2 染色時間對上染率和K/S值的影響

設定染料用量2%(owf)，染色溫度T1為60 ℃，固色溫度T2為90 ℃，固色時間t2為30min，氯化鈉濃度20g/L，碳酸鈉濃度15g/L，浴比1∶50，平平加O2g/L，染色時間t1分別為20，30，40min，按1.2.3實驗步驟染色，并對染色后試樣進行性能測試。測試結(jié)果見表2所示，上染率與染色時間的關(guān)系曲線如圖3所示。

表2 染色時間對上染率和K/S值的影響

由表2結(jié)合圖3可知，隨著染色時間的加長，染料上染率及K/S值都增大，時間逐漸加長，上染率的增長幅度逐漸減慢，這是由于纖維對染料的吸附隨著時間的加長逐漸趨于飽和，當時間為40min時，上染率最高，K/S值最大。故染色時間確定為40min。

2.3 固色溫度對上染率和K/S值的影響

設定染料用量2%(owf)，染色溫度T1為60 ℃，染色時間t1為40min，固色時間t2為30min，氯化鈉濃度20g/L，碳酸鈉濃度15g/L，浴比1∶50，平平加O2g/L，固色溫度T2分別為80、90、100 ℃，按1.2.3實驗步驟染色，并對染色后試樣進行性能測試。測試結(jié)果如表3所示，上染率與固色溫度的關(guān)系曲線如圖4所示。

表3 固色溫度對上染率和K/S值的影響

由表3結(jié)合圖4可知，隨著固色溫度的升高，染料上染率及K/S值都增大，溫度逐漸升高，上染率的增長幅度逐漸加快，當溫度達到100 ℃，即達到沸染狀態(tài)時，上染率最高，K/S值最大。由此可見，該染料屬于高溫型染料，需要在沸染狀態(tài)下染料分子才能與纖維分子中的有關(guān)基團發(fā)生反應形成共價鍵結(jié)合固著在纖維中。故固色溫度確定為100 ℃。

2.4 固色時間對上染率和K/S值的影響

設定染料用量2%(owf)，染色溫度T1為60 ℃，染色時間t1為40min，固色溫度T2為100 ℃，氯化鈉濃度20g/L，碳酸鈉濃度15g/L，浴比1∶50，平平加O2g/L，固色時間t2分別為30，40，50min，按1.2.3實驗步驟染色，并對染色后試樣進行性能測試。測試結(jié)果見表4所示，上染率與固色時間的關(guān)系曲線如圖5所示。

表4 固色時間對上染率和K/S值的影響

由表4結(jié)合圖5可知，隨著固色時間的加長，染料上染率及K/S值都增大，時間逐漸加長，上染率的增長幅度逐漸加快，當固色時間為50min時，上染率趨于最高，K/S值最大。如果繼續(xù)加長固色時間，染料的水解反應會進一步加劇，水解染料對纖維親和力低，不具備與纖維反應形成共價鍵的能力，故時間的一味延長并不會對染料上染起促進作用。因此固色時間確定為50min。

2.5 氯化鈉濃度對上染率和K/S值的影響

設定染料用量2%(owf)，染色溫度T1為60 ℃，染色時間t1為40min，固色溫度T2為100 ℃，固色時間t2為50min，碳酸鈉濃度15g/L，浴比1∶50，平平加O2g/L，氯化鈉濃度分別為10，20，30，40，50g/L。按1.2.3實驗步驟染色，并對染色后試樣進行性能測試。測試結(jié)果如表5所示，上染率與氯化鈉濃度的關(guān)系曲線如圖6所示，勻染性與氯化鈉濃度的關(guān)系曲線如圖7所示。

表5 氯化鈉濃度對上染率和K/S值的影響

由表5結(jié)合圖6和圖7可知，隨著氯化鈉濃度的增大，染料上染率及K/S值都增大，說明氯化鈉對染料的上染起到了很好的促染效果。當氯化鈉濃度大于40g/L時，雖然上染率繼續(xù)增大，但增大的幅度降低，而且勻染性持續(xù)變差，這是由于鹽用量過高增加了染料的聚集，使得染色效果變差。另一方面，食鹽濃度過高也會造成浪費染料和增加污染。因此，綜合各方面因素考慮，氯化鈉濃度選40g/L為最佳。

2.6 堿劑種類對上染率和K/S值的影響

設定染料用量2%(owf)，染色溫度T1為60 ℃，染色時間t1為40min，固色溫度T2為100 ℃，固色時間t2為50min，氯化鈉濃度40g/L，浴比1∶50，平平加O2g/L，堿劑種類分別為無堿劑、碳酸鈉、碳酸氫鈉、氫氧化鈉，濃度均為15g/L。按1.2.3實驗步驟染色，并對染色后試樣進行性能測試。測試結(jié)果如表6所示，上染率與堿劑種類的關(guān)系曲線如圖8所示。

表6 堿劑種類對上染率和K/S值的影響

由表6結(jié)合圖8可知，染料上染過程需要堿劑固色，固色堿劑不同，上染率不同。選用碳酸鈉為固色堿劑時，染料上染率及K/S值最大，勻染性也較好，碳酸氫鈉固色效果也較好，但其勻染效果較差。使用氫氧化鈉為固色堿劑時，上染率迅速下降，可能是由于氫氧化鈉堿性太強，使得染液pH值太大，不利于染料的固色。因此，最終確定碳酸鈉為固色堿劑。

2.7 堿劑濃度對上染率和K/S值的影響

設定染料用量2%(owf)，染色溫度T1為60 ℃，染色時間t1為40min，固色溫度T2為100 ℃，固色時間t2為50min，氯化鈉濃度40g/L，浴比1∶50，平平加O2g/L，碳酸鈉濃度分別為5，10，15，20g/L。按1.2.3實驗步驟染色，并對染色后試樣進行性能測試。測試結(jié)果如表7所示，上染率與碳酸鈉濃度的關(guān)系曲線如圖9所示，勻染性與碳酸鈉濃度的關(guān)系曲線見圖10。

表7 碳酸鈉濃度對上染率和K/S值的影響

由表7結(jié)合圖9和圖10可知，當碳酸鈉濃度低于20g/L時，隨著碳酸鈉濃度的增大，染料上染率及K/S值都隨之增大；當濃度為15g/L時，上染率和K/S值均達到最大，勻染效果也最好；當碳酸鈉濃度大于20g/L時，隨著碳酸鈉濃度的增大，上染率及K/S值反而減小，勻染效果也變差。說明一定濃度的碳酸鈉對染色效果有利，但碳酸鈉濃度過高時，一方面會促進染料的水解，降低上染率，另一方面也會增加染料聚集，不利于勻染。因此，碳酸鈉濃度選15g/L為最佳。

2.8 浴比對上染率和K/S值的影響

設定染料用量2%(owf)，染色溫度T1為60 ℃，染色時間t1為40min，固色溫度T2為100 ℃，固色時間t2為50min，氯化鈉濃度40g/L，碳酸鈉濃度15g/L，平平加O2g/L，浴比分別為1∶20，1∶30，1∶40，1∶50，1∶60。按1.2.3實驗步驟染色，并對染色后試樣進行性能測試。測試結(jié)果如表8所示，上染率與浴比的關(guān)系曲線如圖11所示，勻染性與浴比的關(guān)系曲線如圖12所示。

表8 浴比對上染率和K/S值的影響

由表8結(jié)合圖11和圖12可知，當浴比小于1∶40時，染料的上染率高，但浴比太小(小于1∶30)時，勻染效果差，這是由于染浴中染料濃度太高，使得染料聚集，不易在織物上均勻擴散。當浴比大于1∶40時，隨著浴比的增大，上染率持續(xù)下降，這是由于染浴中染料濃度低，上染染料的量少。當浴比為1∶40時，染料上染率最高，且勻染效果好，故選擇浴比1∶40為最佳。

3 結(jié)論

采用活性翠藍K-GL對經(jīng)過前處理的棉織物進行染色，采用一浴兩階段染色工藝，通過分析染色配方中各工藝條件對染色性能的影響，得出最佳的染色工藝條件為：染色溫度60 ℃，染色時間40min，固色溫度100 ℃，固色時間50min，食鹽40g/L，碳酸鈉15g/L，浴比1∶40。在此工藝條件下，活性染料的上染率可達到60%以上，且勻染和透染效果好，有效提高了染料的利用率，避免資源的浪費。

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Research on the Dyeing Property of Reactive Turquoise Blue K-GL on Cotton Fabric

ZHANG Li-hua, REN Xue-qin, ZHANG Hui

(Xi′an Polytechnic University, Xi′an 710048, China)

The reactive turquoise blue K-GL was used to cotton fabric dyeing. The influences of dyeing temperature, dyeing time, fixation temperature , fixation time , dosage of salt and alkali agent and bath ratio on the dyeing effect were studied based on the single factor analysis method. The dyeing rate,K/Svalueandlevelnessweretested.Theoptimalprocessconditionsweredyeingtemperature60 ℃,dyeingtime40min,fixationtemperature100 ℃ ,fixationtime50min,sodiumchloride40g/L,sodiumcarbonate15g/L,bathratio1∶40.Undertheoptimumconditions,thedyeuptakeofreactivedyescouldreachmorethan60%,anditeffectivelyreducedthewasteofdyes.

reactive turquoise blue K-GL; cotton fabrics; dyeing; dye uptake;K/Svalue

2015-11-13

張麗華(1993-)，女，在讀碩士研究生，主要研究方向：紡織工程，E-mail:1163215996@qq.com。

TS

A

1673-0356(2016)02-0017-06