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锦纶的高耐光色牢度还原染料染色

2021-09-08魏炳举 李瑞卿 周长文 张淑桃
                    锦纶的高耐光色牢度还原染料染色

 苏州中纺学面料产业研究院  魏炳举  李瑞卿

佛山市畅然科技有限公司  周长文  张淑桃

摘要:选用高耐光色牢度还原系胭脂红、菊黄、橄榄绿染料,采用隐色体浸染法对锦纶6纱线进行染色。探讨了还原剂D质量浓度、氢氧化钠质量浓度、染料质量分数、染色温度、染色时间对锦纶6纱线染色深度的影响。优化的工艺条件为:胭脂红10%( owf)、还原剂D 12 g/L、氢氧化钠12 g/L、染色温度60 0C、染色时间35 min;菊黄10%(owf)、还原剂D 10 g/L、氢氧化钠8g/L、染色温度60℃、染色时间25 min;橄榄绿10%( owf) 还原剂D 14 g/L、氢氧化钠12 g/L、染色温度55 0C、染色时间35 min3种染料在锦纶6纱线上的各项色牢度均达3级以上。

关键词:染色  还原染料  耐光色牢度  锦纶

0 前言

锦纶纤维具有断裂强度高、耐疲劳性能好、回性和耐磨性能好等优点,被广泛应用于纺织服、汽车工业等领域,如户外冲锋衣、多功能运动、户 外 帐 篷、滑 翔 伞 、汽车气囊 等。锦纶纤维耐性能差,在光照条件下纤维表面容易发生氧化而致黄变,严重影响锦纶的使用范围和应用环。还原染料色谱齐全,颜色鲜艳,且色牢度普遍高,其耐洗、耐氯漂、耐摩擦等色牢度平均在45,耐光色牢度更加突出。因此,选用高耐光色牢度还原系染料对锦纶纱线进行染色,对于锦纶纤维在日光环境下的应用具有重要的意义。

本试验采用还原染料隐色体浸染法对锦纶纤维进行染色,选用高耐光色牢度的有机还原系染料中的胭脂红、菊黄、橄榄绿三种染料,用复合还原剂D(以下简称还原剂D)替代保险粉,探究还原剂D 质量浓度、氢氧化钠质量浓度、染料质量分数、染色温度、染色时间对锦纶纤维染色效果的影响。

1 试验部分

1.1 材料、试剂与仪器

材料:锦纶6纱线(8.3 tex,浙江映山红科技有限公司)。

试剂:还原系胭脂红、菊黄、橄榄绿染料(浙江万紫千红有限公司)、还原剂D(苏州中纺学面料产业研究院)、氢氧化钠(分析纯,国药集团化学试剂有限公司)、双氧水、元明粉、分散剂、皂洗剂(均为工业级,佛山畅染科技有限公司)。

仪器:LT502电子天平(福州华志科学仪器有限公司),MYP19-2电磁搅拌器(上海朗高纺织设备有限公司)、Ultra Scan PRO分光测色仪(Hunter- Lab公司)ORP氧化还原电位仪、101A-2E电热恒温鼓风干燥箱(均为上海朗高纺织设备有限公司)、 Washtec-P A2耐洗色牢度实验机(英国Roaches司)、Y5710耐摩擦色牢度实验机(温州大荣纺织仪器有限公司)、耐氯水色牢度仪(美国Datacolor司)、日晒牢度实验机(锡莱-亚太拉斯香港有限公司)。

1.2 染色处方及工艺流程

1.2.1 染色工艺处方

1 染色工艺处方

处方

橄榄绿

染料质量分数/%(owf')

10

10

10

还原剂D质量浓度/(g.L-1)

x

氧化钠质量浓度/(g.L-1)

12

8

1 2

染色温度/℃

65

65

65

元明粉质量浓度/(g.L-1)

10

10

10

染色时间/min

30

30

30

浴比

115


       1.2.2
染色工艺曲线

1.3 测试与表征

1.3.1 织物K/S

使用Ultra Scan PRO测色配色仪测定染色后纱线的K/S值。D65光源、10º观察角,测4次取平均值。

1.3.2 染液氧化还原电位参照行业标准SL94-1994《氧化还原电位的测定(电位测定法)》,在一定温度下将氧化还原电位计放入染液中,待数值稳定后,读取数据。

1.3.3 色牢度

耐皂洗色牢度按照GB/T 3921-2008《纺织品色牢度试验耐皂洗色牢度》测定;

耐摩擦色牢度 按照GB/T 3920-2008《纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度》测定;

耐日晒色牢度 按照GB/T 8427-2008《纺品色牢度试验耐人造光色牢度:氙弧》测定;

耐次氯酸盐漂白色牢度按照GB/T 7069-1997《纺织品色牢度试验耐次氯酸盐漂白色牢度》测定。

2.1 还原剂D质量浓度对染色K/S值的影响

改变还原剂D质量浓度,按照1.2节工艺对纶纱线进行染色,分别测试胭脂红、菊黄、橄榄绿种染料染色后锦纶纱线值K/S,以及起始染液的还原电位值,测试结果如图1和图2所示。

1 还原剂D质量浓度对染色K/S值的影响

由图1可知:随着还原剂D质量浓度的高,胭脂红染料的染色K/S值逐渐增大,当还剂D质量浓度达12 g/L时,染色K/S值趋于平稳;菊黄染料和橄榄绿染料的染色K/S值均随着还剂D质量浓度的升高先逐渐增大后减小,在还原剂D质量浓度分别为10 g/L14 g/L时达到最大值。

2 还原剂D质量浓度对染液还原电位值的影响

由图2可知,随着还原剂D质量浓度的升高,3种染料的初始染液还原电位值不断升高。染料隐色体在浸染纤维的过程中,通过控制还原剂D的质量浓度来控制染液的还原电位值在隐色体电位值的绝对值以上。还原剂D质量浓度过低,染液的还原能力不足;还原剂D质量浓度过高,染料容易被过还原。因此,结合图1中染色后纱线的K /S值,确定胭脂红染料适宜的染液还原电位区间为-780-800 mV,菊黄染料适宜的染液还原电位:间为-800-820mV,橄榄绿染料适宜的染液还原电位区间为-870-900 mV

2.2 氢氧化钠质量浓度对染色K/S值的影响

改变氢氧化钠质量浓度,胭脂红、菊黄、橄榄绿种染料对应的还原剂D质量浓度分别为12 g/L10g/L14 g/L,按照1.2节工艺对锦纶纱线进行染色,分别测试胭脂红、菊黄、橄榄绿3种染料染色后;绵纶纱线K/S值,以及起始染液的还原电位值,结果如图3和图4所示。

由图3可知,随着氢氧化钠质量浓度的升高, 胭脂红染料染色的K/S值先逐渐增大后趋于稳定,菊黄、橄榄绿染料染色的K/S值先逐渐增大后减小。当氢氧化钠质量浓度较低时,以隐色酸形式存在的染料无法完全变成隐色体钠盐,染料上染纤维困难,因此染色后纱线K/S值较低;当氢氧化钠质量量浓度太高时,染料上染的同时已浸染到纤维上的部分染料会解吸到染液中,染色后纱线表观颜色深度K/S值稍有降低。

3 氢氧化钠质量浓度对染色K/S值的影响


4 氢氧化钠质量浓度对染液还原电位值的影响

由图4 可知,随氢氧化钢质量浓度的升3 种染液还原电位值先增加后趋于平缓。染料隐色体在强碱条件下才能保持稳定,氢氧化钠质量浓度低时,染浴的pH值偏低,染料隐色体状态不稳定, 染液还原电位绝对值较低,染色效果差;氢氧化钠质量浓度过高时,染液还原电位值增加缓慢,但染料隐色体容易发生聚集,影响染色效果。因此,结合图3中染色后纱线的K/S值,优化氢氧化钠最佳质量浓度分别为:胭脂红12 g/L、菊黄8g/L、橄榄绿12 g/L。确定胭脂红染料适宜的染液还原电位区间为-780-800 mV,菊黄染料适宜的染液还原电位区间为-800-815 mV,橄榄绿染料适宜的染液还原电位区间为-880-900mV

2.3 染料质量分数对染色K/S值的影响

改变染料质量分数,按照1.2节工艺对锦纶纱线进行染色,分别测试胭脂红、菊黄、橄榄绿3种染料染色后锦纶纱线K/S值,结果如图5所示。

5 染料质量分数对染色K/S值的影响

由图5可知:随着染料质量分数的增加,染液中隐色体钠盐的量不断增多,3种染料的染色K/S 值不断增加;当染料质量分数达到10%时,隐色体钠盐会发生聚集,阻碍其上染到纤维,K/S值增加的趋势变缓,染色趋于平衡。

2.4染色温度对染色K/S值的影响

改变染色温度,按照1.2节工艺对锦纶纱线进行染色,分别测试胭脂红、菊黄、橄榄绿3种染料染色后锦纶纱线K/S值,结果如图6所示。

6 染色温度对染色K/S值的影晌

由图6可知:随着染色温度的提高,胭脂红、菊黄、橄榄绿染料的染色K/S值先增加后减小,当染色温度达到55℃时,橄榄绿染色织物得到最大染K/S值;当染色温度达到60时,胭脂红、菊黄染料得到最大染色K/S值。因为锦纶纤维的玻璃化温度为60℃左右,染色温度太低,未达到纤维的玻璃化温度,染料分子很难进入纤维内部上染;当温度太高时,染液中还原剂加快分解氧化,导致染液还原能力下降,染料不能充分上染,所以随着染色温度的提高,纤维的染色K/S值会出现先增加后减小的趋势。因此,试验优选橄榄绿染料的染色温度为55℃,胭脂红、菊黄染料的染色温度为60℃

2.5染色时间对染色K/S值的影响

改变染色时间,按照1.2节工艺对锦纶纱线逆行染色,分别测试胭脂红、菊黄、橄榄绿3种染料拜色后锦纶纱线K/值,测试结果如图7所示。

 

7 染色时间对染色K/S值的影响

由图7可知,随着染色时间的增加,菊黄染K/S值先增加后减小,在染色时间为25 min达到最高染色K/S7.019;胭脂红、橄榄绿染料染色K/S值不断增加,在染色时间为35 min时,趋于染色平衡。因此,胭脂红、橄榄绿染料的染色间为35 min,菊黄染料的染色时间为25 min

2.6色牢度评价

按照上述优化染色工艺对锦纶纱线进行染分别测试其耐摩擦色牢度、耐皂洗色牢度、耐日晒色牢度和耐次氯酸盐牢度,测试结果见表l

染料

耐摩擦色牢度

耐日晒 牢度/级

耐皂洗色牢度/级

耐次 牢度/

湿

变色

     

锦纶

聚酯

腈纶

胭脂红

4

34

4

34

4

45

4

4

45

45

4

菊黄

4

3

4

4

45

45

4

4

45

45

4

橄榄绿

4

4

4

34

4

45

4

4

45

45

34

1 染色后锦纶纱线的色牢度

染料

耐摩擦色牢度

耐日晒 牢度/级

耐皂洗色牢度/级

耐次

牢度/

湿

变色

     

锦纶

聚酯

腈纶

胭脂红

4

34

4

34

4

45

4

4

45

45

4

菊黄

4

3

4

4

45

45

4

4

45

45

4

橄榄绿

4

4

4

34

4

45

4

4

45

45

34

 

染料

耐摩擦色牢度

耐日晒 牢度/级

耐皂洗色牢度/级

耐次

牢度/

湿

变色

     

锦纶

聚酯

腈纶

胭脂红

4

34

4

34

4

45

4

4

45

45

4

菊黄

4

3

4

4

45

45

4

4

45

45

4

橄榄绿

4

4

4

34

4

45

4

4

45

45

34

由表1可知:锦纶纱线分别经过胭脂红、菊黄、 橄榄绿染料染色后各项色牢度很好,耐干摩擦色牢度达到4级,耐湿摩擦色牢度在3级以上;耐日晒色牢度达到4级;耐皂洗变色牢度胭脂红和橄榄绿为3-4级、菊黄达到4级,耐皂洗沾色牢度均达到4级以上;除橄榄绿外耐次氯酸盐色牢度达到4级。

3 结论

(1) 染色优化工艺条件为:胭脂红质量分数10%( owf),还原剂D质量浓度12 g/L,氢氧化钠质量浓度12 g/L,染色温度60℃,染色时间35 min;黄质量分数10%( owf),还原剂D质量浓度10 g/L 氢氧化钠质量浓度8 g/L,染色温度60℃,染色时间25 min;橄榄绿质量分数10%( owf),还原剂D质量浓度14 g/L氢氧化钠质量浓度12 g/L、染色温度55℃,染色时间35 min

(2) 锦纶纱线分别经过胭脂红、菊黄、橄榄绿染料染色后各项色牢度均达3级以上。


 

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