活性染料在蚕丝织物上的拼色相容性探讨-前沿技术-集萃印花网

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活性染料在蚕丝织物上的拼色相容性探讨

集萃印花网 2009-11-16 00:00:00

【集萃网观察】1前言

目前，蚕丝的染色印花主要用酸性染料，但酸性染料存在牢度欠佳的问题。活性染料中的反应性基团可以与蚕丝纤维以共价键结合，其共价键的键能远大于氢键、范德华力，且蚕丝-染料键的稳定性高于棉-染料键，因此，用活性染料染蚕丝，能达到优良的湿牢度。

活性染料主要应用于纤维素纤维的染色，且在商业上形成了完整的染料品种和应用技术体系。在活性染料染蚕丝方面，国外很多学者很早就对其反应机理进行了研究。适合于蚕丝染色的活性染料的主要类型有：(1)如α溴代丙烯酰胺型染料、二氟一氯嘧啶型染料等毛用活性染料；(2)乙烯砜基或含乙烯砜基的棉用活性染料；(3)含一氟均三嗪基的棉用活性染料。

活性染料应用于蚕丝织物染色，可从以上品种的染料中挑选相容性好的三原色染料进行拼色，但活性染料在蚕丝上的相容性研究还鲜有报道。在实际染色加工中，为了染得满意的特定的颜色，经常要采用两只以上的染料来拼色，这就涉及到染料的拼色相容性问题。染料的相容性是指两只及两只以上的染料拼混后的染色行为。若这些染料在同一染浴中以相同速率上染，在整个染色过程中被染物的色调或色相始终保持一致，则认为这些染料是相容的。SERF染色特征值可以评价活性染料的染色性能，也可利用这些特征值来表征染料的相容性。也可以采用色相角一时间曲线来评价三原色染料的相容性。一种比较好的试验方法是测定活性染料的SERF染色特征值，并采用基于SERF值选择几种三原色染料拼染对染色条件变异敏感度高的棕色，采用色相角随时间的变化曲线来评价三原色染料的相容性。另外，Datye和Mishra提出了采用色度图法评价染料相容性的方法，即一组实验在不同染料浓度下染色结束染得布样，另一组实验在染色过程中的不同时间点取得布样，用两组实验中布样的色度值在色度图中的重叠程度来评价染料的相容性，并成功应用于酸性染料染尼龙、阳离子染料染腈纶、分散染料染涤纶，但还未见用于评价活性染料相容性的报道。

本文研究的目的是：通过分析SERF值，在Everzol活性染料中选择几种三原色染料拼染对染色条件变异敏感度高的棕色、选择黄色和蓝色染料拼染艳绿。采用色相角随时间的变化曲线对拼染棕色、艳绿的染料的相容性进行评价，同时采用色度图重叠程度评价法评估在预加碱染色法中活性染料的相容性。本文的研究工作对实际生产中选择合适的染料拼染蚕丝，并提高匀染性、减少色差具有重要意义。

2试验材料和方法

2．1试验材料

织物：纺织品色牢度试验用蚕丝标准贴衬织物(电力纺，GB／T 7568．6—2002)。

染料：乙烯砜硫酸酯基型Everzol活性染料，台湾永光化学工业股份有限公司提供。

其它化学品：硫酸钠和碳酸钠，分析纯试剂：平平加O(匀染剂)，工业品；洗涤剂Invadine DA(用于皂洗)，亨斯迈纺织染化中国公司提供。

2．2染色方法

2．2．1 SERF值的测定

基本染色处方：染料2％owf元明粉50g／L、平平加O 0．5 g／L、纯碱3 g／L，浴比1：50，温度60℃。采用台湾永光化学工业股份有限公司推荐的一种模拟实际染色过程的升温染色方法，染色工艺流程参见图l(a)。染后水洗，90℃皂洗15min(InvadineDA 3g／L)，充分水洗。染色和皂煮均在普通水浴恒温振荡器中进行。所有染料的S、R5、R10、E(F)值分别在取样点6、7、8、12处测得。考虑到蚕丝在不加碱的情况下与染料也具有一定的反应性，故这里的染色特征值增加一个指标，即不加碱时6点的固着百分率Fo。

图1 SERF值测定试验及预加碱染色法工艺流程图

(a)标准染色法：A平甲加0、染料、硫酸钠、织物，B碳酸钠；

(b)预加碱染色法：A平平加O、染料、硫酸钠、织物、1／3碳酸钠，B 2／3碳酸钠。

2．2．2拼色相容性的评价

2．2．2．1采用色相角随时间的变化曲线评价相容性

选用SERF值相近(或不相近)的三原色染料、黄色和绿色染料对蚕丝织物进行拼色染色，分别染得棕色和艳绿，了解染色过程巾的色光变化(用色相角H表示)，染色过程中色相角变化小，说明染料的相弈性好，同时此三原色染料适合用作拼色的三原色染料。

拼染棕色处方：黄染料x％owf,红染料y％owf,蓝染料z％owf(染料总浓度为2％owf)，助剂同SERF值测定试验；染色工艺流程见图1(a)。

拼染艳绿处方：黄染料x％owf,蓝染料y％owf(染料总浓度为2％owf)，助剂同SERF值测定试验；染色工艺流程见图1(b)。

2．2．2．2采用色度图法评价相容性

同时，选用SERF值相近(或不相近)的三原色染料、黄色和绿色染料对蚕丝织物进行拼色染色，实验分两组进行：组1为不同浓度染料染色，染色结束时取样；组2为染色过程中不同时间取样，取样点及染色工艺流程见图1(b)。用色度图重叠程度的大小来表征拼色相容性的好坏，重叠程度大，说明染料的相容性好。

拼色染色处方：

组1：

棕色：黄染料x％owf、红染料y％owf、蓝染料z％owf;

艳绿：黄染料x％owf,蓝染料y％owf.染料总浓度及染色处方见表1。

组2：

棕色：黄染料x％owf．红染料y％owf,蓝染料z％owf(染料总浓度为2％owf)；

艳绿：黄染料x％owf,蓝染料y％owf(染料总浓度为2％owf)。

表1 拼色染色的染色处方

2．3测试方法

染色试样的色相角H和表观色深K／S值等颜色参数在UltraScan PRO型测色仪(美国HunterLab公司)上测定，采用D65光源和10°视角，试样折叠四层。

被染蚕丝织物的颜色采用CIELAB颜色坐标L*、a*、b*和C*进行表征，△C*～(-△L*)色度图中的△L*和△C*分别为被染物与未染物的L*和C*对应量的差值。

3结果和讨论

3．1活性染料对蚕丝的SERF值

SERF值是活性染料的重要特征参数，它几乎涵盖了染料的全部染色性能，已被广泛应用于评价活性染料的染色特征。S、E值体现了染料对纤维的直接性；F值决定了活性染料利用率和固着效率；R值反映染料固着的快慢程度，可用来推测活性染料染料染色的均匀性。Everzol染料的染色特征值见表2。从表2可以看出，在未加碱时，活性染料在蚕丝上就有一定的固着量(Fo)，这说明在未加碱前染料已经与蚕丝中的氨基形成了共价结合，发生了固色反应。同时，染料对蚕丝的R值比较高，这说明活性染料与蚕丝的反应速度较快。因此，采用棉纤维活性染料染色的SERF特征值表征蚕丝的活性染料染色是比较片面的。考虑到活性染料在不加碱的情况下与蚕丝具有一定的反应性，故活性染料染蚕丝时的染色特征值增加一个指标，即不加碱时6点的固着百分率Fo。

染色织物的色度图见图2。从图中色度分布来看，Everzol系列活性染料色谱分布较广，颜色比较齐全，可满足蚕丝染色色相的要求，故可从这些染料中挑选合适的染料作为三原色染料。蓝BB、蓝R颜色鲜艳，不适合作为正常三原色染料使用，但可与别的染料拼混使用，用于拼染一些艳丽的颜色，如艳绿。

应用染色特征值，可以选择拼色用染料，筛选三原色组分。对于纤维素纤维而言，一般来说，浸染用活性染料的染色特征值SERF值在±15％范围内，可以组成三原色，用这样的染料拼色容易获得前后一致的颜色。染色特征值越接近，其相容性越好，染色重演性越佳。由于实际生产中由三原色染料拼染的棕色对染色条件的变化十分敏感，也特别要求所用的三原色染料具有很妊的相容性。因此，依据表2中染料的SERF值并参考图2，从Everzol染料中初步选定表3中的染料拼染棕色和艳绿。

图2 Everzol活性染料染色织物的色度图

表2 Everzol染料染色特征值

表3拼染棕色及艳绿处方

3．2 Everzol染料拼染棕色的拼色相容性

图3为三只棕色拼混染料采用标准染色法染色时色相角随固色时间的变化。从SERF值分析，棕A配方中各染料的R值均比较接近，故棕A得到的色相角变化程度应该比棕B和棕C要小。在图3中，棕A和棕C色相角随固色时问的变化幅度相近且都小于棕B，说明棕B的相容性不好，棕A和棕C的相容性还需进一步探讨。

分两组采用预加碱法染得棕色，组1为不同染料浓度染色，染色结束时取样；组2为在2％owf的染料总浓度下不同时间染色，在不同的时间点取样。图4为棕A、棕B和棕C染色样的△C*～(-△L*)图。设染料总浓度为2％owf时的染料用量为100％，则组1样品分别由占染料用量的10％、20％、30％……直到100％的染料染得，因此，这组样品代表了相应比例的染料拼混，此拼混染料在不同浓度时上染纤维所应该得到的颜色。所以，组1样品的△C*、(-△L*)是一个内在的定量标准，可以此作为标准来评价染料的相容性好坏。对于一只理想的拼混染料，在染色过程中不同的时间取得样品，被染织物的色光的变化趋势应该与组1相对应的染样的色光变化趋势相匹配。所以，组1、组2的重叠程度即可说明拼混染料的相容性。重叠程度大，染料相容性好，重叠程度小，染料相容性差。据此分析，图4中(a)、(b)中取样点的重叠程度小于(c)中取样点的重叠程度，则棕C组合的相容性好，可用黄3RS、红LX、藏青GG拼染棕色用于蚕丝织物的染色。

染色时间(min)

图3棕色染色过程中色相角随固色时间的变化(标准染色法)

(a)棕A：黄3RS 0．95％、红LX 0．65％、黑B 0．4％(b)棕B：黄3RS 0．85％、红LF-2B 0．85％、黑B O．3％

(C)棕C：黄3RS 0．90％、红LX 0．65％、藏青GG0．45％

图4三个组合拼染棕色的△C*～(-△L*)图(预加碱法)

在拼染棕色表征染料相容性的实验中，采用色度图法很好的评价了拼混染料的相容性，而染料的SERF值在表征染料相容性方面存在着一定的缺陷。其原因可能是：比较拼混染料中单只染料组分的上染速率、半染时间或半固着时间等动力学参数来评价染料的相容性的方法是有很大的局限性的。因为这种评价方法是建立在染料的上染速率不受其它染料存在的影响这一假设的基础上的；同时，染色过程中的多种因素都会影响拼混染料的染色结果。拼混染料的染色性能在不同的染色条件下也会不同，在染色过程中被染物的性能也会对其产生影响。另外，在测定SERF值的实验中，即使操作准确，有时也会因活性染料在有盐或碱存在的情况下染料水解、聚集以及最大吸收波长发生一定的变化而不易获得准确数据，数据的重演性存在一定问题。对于一些染料，如黄GR、蓝R等，在加碱前后染液的最大吸收波长发生了变化，这也对SERF值的准确计算造成了影响。棕色对染色条件的变化十分敏感，因此，拼染棕色评价染料的相容性时，要采取更加科学的表征方法。

采用色度图法评价拼染棕色时染料的相容性，是通过直接比较拼色染色样品的颜色参数来评价染料的相容性。因此，数据结果直接代表了拼色染色时最终得到的颜色参数，相比较而言，染料的SERF值只说明了单只染料的特性，有时并不能反映染料拼混后的染色性能。所以，色度值评价法更能准确地评价染料的相容性。

3．3 Everzol染料拼染艳绿的拼色相容性

图5为两只艳绿拼混染料上染蚕丝过程中色相角随时间的变化。艳绿A配方和艳绿B配方相比，艳绿A中染料的R值均比较接近，则染料上染蚕丝的速度较接近，因此艳绿A得到的色相角变化程度比艳绿B小，艳绿A染料的相容性好于艳绿B。染色初期艳绿B的色相角较大，说明拼混染料中的蓝色染料上染速度大大高于黄色染料的上染速度，这一点也可以从两只染料的R值看出。虽然两只染料的s、E、F值较为接近，染料最终的上染率和利用率相差不大，但蓝R的R5值明显高于黄4GL，因此蓝R快于黄4GL上染蚕丝纤维，黄4GL在整个染色过程中缓慢上染。染料上染的不同步性导致了艳绿B在染色过程中色相角变化较大。由于艳绿拼混染料中的蓝色染料R值较高，在加入碱剂后固色速率较快，因此，染色时宜采用预加碱法。

图6为艳绿A和艳绿B的△C*～(-△L*)图。图6(a)中组1、组2的△C*～(-△L*)重叠程度较大，而图6(b)中组1、组2的△C*～(-△L*)重叠程度较小，由此可说明艳绿A组合染料的相容性要优于艳绿B组合染料的相容性。这一点在实验操作过程中也得到了验证：在采用预加碱法染色时，艳绿A染色均匀，而艳绿B染色时易产生色花。