鄧喜洪

（海口經(jīng)濟學院新絲路時尚系，海南海口 571127）

活性染料色澤鮮艷、適用性廣，廣泛應用于纖維素織物的染色。為提升活性染料對織物的染色效果以及色牢度，需要使用大量水、無機鹽和堿劑，既造成資源浪費，又加劇環(huán)境負擔［1-4］；堿劑還可能導致染料水解，降低棉織物固色率［5-6］。因此，減少活性染料染色過程中水以及其他化學物質的使用，實現(xiàn)節(jié)能、高效印染加工成為急需解決的問題。微波技術可以對紡織品進行高效、快速和均勻地加熱，將其應用于織物的染色工藝可以提高染色效率，成為研究熱點。本實驗以活性紅HE-3B 染料對棉織物進行微波染色，考察微波功率對棉織物力學性能的影響，以及浴比、Na2CO3用量、Na2SO4用量、竭染時間、固色時間對上染率、固色率和K/S值的影響，比較微波染色和常規(guī)染色的染色效果。

1 實驗

1.1 材料和設備

材料：棉織物（杭州新生印染有限公司），Na2CO3、Na2SO4（分析純，國藥集團化學試劑有限公司），活性紅HE-3B（汕頭市科裕隆染料有限公司），皂液（工業(yè)級，江門市大明化工有限公司）。

設備：P70D20TP-C6 型微波爐（格蘭仕電器實業(yè)有限公司），101A-1 型電熱鼓風干燥箱（上海市實驗儀器總廠），PCL-1000A 型振蕩染色機（中山市永鳴機械廠），JA2003N 型電子天平（上海菁海儀器有限公司），H10K-L 型萬能材料試驗機（美國Tiniius Olsen公司），UV-1800 型紫外-可見分光光度計（上海美譜達儀器有限公司）。

1.2 棉織物微波染色

取活性紅HE-3B 0.02 g，Na2SO420～50 g/L 配制染液，取棉織物1 g 放入其中（浴比1∶3～1∶20），快速攪拌1 min 后微波染色（竭染2～6 min），加入Na2CO34～9 g/L，微波固色處理1～5 min，取出棉織物，離心、水洗、皂洗、烘干。

1.3 棉織物常規(guī)染色

取活性紅HE-3B 0.02 g，Na2SO4100 g/L 配制染液，取棉織物1 g 放入其中（浴比1∶30），以1 ℃/min 升溫至60 ℃后持續(xù)30 min，加入Na2CO310 g/L，60 ℃恒溫30 min，取出棉織物，離心、水洗、皂洗、烘干。

1.4 測試

上染率和固色率：上染結束后，將離心后的殘液倒入染色后的染液中，稀釋到與原染液相同的倍數(shù)，用紫外-可見分光光度計測試吸光度，計算上染率=（1-A1/A0）×100%。其中，A0表示染色前染液吸光度，A1表示染色后染液吸光度。收集水洗液、皂洗殘液與染色后染液混合，稀釋到與原染液相同的倍數(shù)，用紫外-可見分光光度計測試吸光度，計算固色率：

其中，A0表示染色前染液吸光度，A1表示染色后染液吸光度，A2表示皂洗后染液吸光度。

斷裂強力和斷裂伸長率：按GB/T 3923.1—2013《紡織品織物拉伸性能第1 部分：斷裂強力和斷裂伸長率的測定（條樣法）》測試。

2 結果與討論

2.1 微波功率對棉織物力學性能的影響

由圖1 可知，隨著微波功率增加，斷裂強力和斷裂伸長率先增大后減小，400 W 時均達到最大。這是因為微波功率增加，棉織物纖維中的自由水轉變?yōu)榻Y合水，在微波輻射下可增強棉織物力學性能；微波功率過大時，結合水揮發(fā)較快，棉織物直接吸收微波能量，力學性能下降［7］。因此，微波功率選擇400 W。

圖1 微波功率對棉織物斷裂強力和斷裂伸長率的影響

2.2 微波染色工藝優(yōu)化

2.2.1 浴比

由圖2 可以看出，隨著浴比增大，上染率、固色率和K/S值均先升高后降低，1∶6 時達到最大值。這是因為浴比過小，染液體積較小，棉織物無法完全浸沒在染液中，上染率、固色率和K/S值均無法達到最大值；超過1∶6 時，因為浴比太大，染料濃度減小，濃度梯度相應減小，上染率、固色率和K/S值降低。

圖2 浴比對上染率、固色率和K/S 值的影響

2.2.2 Na2SO4用量

Na2SO4用量對上染率、固色率以及K/S值的影響如圖3所示。

圖3 Na2SO4用量對上染率、固色率和K/S 值的影響

由圖3 可知，隨著Na2SO4用量增加，上染率、固色率和K/S值逐漸增加；超過40 g/L，進一步增加Na2SO4用量時，上染率、固色率和K/S值不再明顯增加。表明40 g/L 時即可實現(xiàn)染料分子從染液到棉織物纖維間和內部的有效遷移［8］。Na2SO4過量會浪費化學物質，增加染料廢水處理成本，故Na2SO4用量選擇40 g/L。

2.2.3 竭染時間

由圖4 可知，隨著竭染時間延長，上染率、固色率和K/S值逐漸增加；4 min 后繼續(xù)延長染色時間，上染率、固色率和K/S值不再明顯增加。這是因為4 min時，染料分子進入棉織物纖維內和纖維間基本達到動態(tài)平衡。過長時間的微波處理會消耗更多能源，降低棉織物力學性能［7］，因此竭染時間選擇4 min。

圖4 竭染時間對上染率、固色率和K/S 值的影響

2.2.4 Na2CO3用量

由圖5 可知，隨著Na2CO3用量增加，上染率、固色率和K/S值均先增大后減小，6 g/L 時達最佳染色效果。Na2CO3作為堿劑可以調節(jié)染液pH，促進染料固色，但也會引起染料水解。微波染色可以在較低劑量下促進染料固色，降低染料水解，減少染料廢水中的化學物質，降低染料廢水對環(huán)境的污染程度［9］。

圖5 Na2CO3用量對上染率、固色率和K/S 值的影響

2.2.5 固色時間

由圖6 可知，隨著固色時間延長，上染率、固色率和K/S值快速升高，3 min 后繼續(xù)延長固色時間，上染率、固色率和K/S值增速變緩。這是因為隨著固色時間的延長，更多染料分子附著于棉織物纖維上；3 min時附著的染料分子趨于飽和?？紤]到更長時間的微波處理不僅會消耗更多能源，而且可能降低棉織物力學性能，因此固色時間選擇3 min。

圖6 固色時間對上染率、固色率和K/S 值的影響

2.3 微波染色和常規(guī)染色對比

由表1 可看出，微波染色和常規(guī)染色的上染率、固色率、K/S值和色牢度相差不大。對比兩種工藝可以看出，微波染色工藝降低了水、Na2SO4和Na2CO3用量，縮短了工藝時間，有利于減少水和化學物質的使用量，降低染料廢水處理成本。

表1 微波染色和常規(guī)染色的染色效果

3 結論

（1）微波染色優(yōu)化工藝：浴比1∶6，Na2CO36 g/L，Na2SO440 g/L，竭染時間4 min，固色時間3 min，此時上染率和固色率分別為61.2%、51.8%，K/S值為8.4。

（2）微波染色棉織物的力學性能、色牢度相比常規(guī)染色相差不大。微波染色工藝可減少水和化學物質使用量，縮短工藝時間，降低染料廢水處理成本。