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预施碱活性染料印花用合成增稠剂的应用性能

2021-10-10方帅军 钟淑英 钱红飞 张永兴
 预施碱活性染料印花用合成增稠剂的应用性能

浙江省清洁染整技术研究重点试验室 绍兴文理学院

方帅军 钟淑英 钱红飞

绍兴市华绅纺织品整理有限公司 张永兴

   摘要:针对预施碱活性染料印花工艺,选用四只含固率不同的聚丙烯酸类合成增稠剂,研究其流变性能,以及活性染料和其他助剂对其性能的影响,探索FL型活性染料印花的固色率和脱糊性能。结果表明,增稠剂品种的优选和专用助剂的添加,可提高活性染料印花的固色率。

   关键词:活性染料;印花;预施碱;合成增稠剂;应用性能

   0前言

活性染料印花大多采用海藻酸钠糊料。海藻酸钠分子中含有羧酸阴离子,与活性染料阴离子间存在一定的排斥作用,有助于活性染料从色浆转移到纤维素纤维上[1]。海藻酸钠糊料具有制糊方便、 印花均匀、色泽鲜艳、洗除性好等优点。尽管目前成本较高,但仍受业内人士的喜爱[2]

合成增稠剂具有给色性好、价格低廉、成糊率高等特点,已逐渐引起人们的关注,但因其耐盐性差、洗除困难等不足,影响其广泛应用。在实际生产中,企业经常将合成增稠剂与海藻酸钠进行拼混,一方面降低印花生产成本,另一方面也能获得较好的印花综合性能[3-9]

本课题组针对活性染料容易水解和合成增稠剂耐盐性较差等缺陷,通过对棉织物进行预施碱处理,同时结合活性染料和合成增稠剂品种的选用, 以及工艺的优化,成功实现活性染料的高固色率印花。为进一步了解合成增稠剂在活性染料预施碱印花工艺中的应用性能,以及与染料、各类添加剂之间的相容性,本试验选用来自不同企业、含固率不同的四只聚丙烯酸类合成增稠剂,对其流变性、 给色性以及洗除性等性能进行研究,为今后活性染料预施碱印花工艺的进一步优化与改进提供参考。

1试验部分

1.1织物、试剂和仪器

织物  纯棉机织物(140 g/m2)

试剂  FL型系列活性染料(湖北丽源科技有限公司),Tween系列(上海展云化工有限公司),聚乙二醇PEG系列(上海恒信化学试剂有限公司), L61聚醚型表面活性剂、烷基葡萄糖苷(APG,杭州美高华颐化工),Span80表面活性剂(邢台盛达助剂有限责任公司),合成增稠剂A(含固率62.09%,聚丙烯酸类),合成增稠剂B(含固率55.72%,聚丙烯酸类),合成增稠剂C(含固率35.38%,聚丙烯酸类),合成增稠剂LQ-1(含固率27.43%,聚丙烯类, 自制),增固剂Q(自制),尿素、碳酸钠(分析纯)

仪器   MS204S型电子天平(瑞士梅特勒一托多利公司),Mathis Dhe万能汽蒸焙烘机(瑞士Mathis公司),SF600型电脑测色配色仪(美国Data- color公司),UV-3600型紫外可见分光光度仪(日本岛津公司),L-12C型振荡染色机、P-AO型立式轧染树脂机、R-3型自动定形烘干机(厦门瑞比有限公司),NDJ-4A型旋转式黏度仪(上海越平科学仪器有限公司),MU562A型磁辊印花机(北京纺机所装备技术有限公司),UF75型强制对流通用烘箱(北京联合科力科技有限公司)

1.2预施碱印花工艺

工艺处方/%

活性染料                                          1.0

合成增稠剂                                        3.0—6.0

尿素                                              10.0

助剂                                              0—2.0

工艺流程  浸轧(纯碱15 g/L,轧余率70%)→烘干(温度150℃,时间3—5 min) →印花汽蒸(100—102℃8 min)→冷水洗皂洗(洗衣粉1 g/L80℃5 min) →热水洗冷水洗烘干

1.3传统印花工艺

工艺处方/%

活性染料                                           1.0

海藻酸钠原糊                                       60.0

碳酸氢钠                                           3.0

尿素                                               10.0

工艺流程  配制浆料印花烘干蒸化(103℃8 min) →冷水洗皂洗(洗衣粉1 g/L 80℃5 min) →热水洗冷水洗烘干

1.4测试方法

1.4.1黏度和PVI的测定

利用旋转式黏度仪测定黏度。PVI值为浆料在剪切速率相差10倍时的黏度比值,按式(1)计算PVI

 

    式中:η1——低剪切速率时的表观黏度

η10——倍低剪切速率时的表观黏度

1.4.2 K/S值的测定

将试样折叠至不透光,采用Datacolor SF600型测色配色仪,在D65光源、100观察角条件下,测定试样的K/S值。

1.4.3固色率的测定

固色率用印花织物皂洗后与皂洗前的表观色深值的比值来表示。

1.4.4印透性的测定

印透性用印花织物正反面的表观色深值的比值来表示。

1.4.5洗除率的测定

剪取一定规格的空白织物,称重(mo),按照要求进行印花并皂洗,称取皂洗前后的印花布质量, 分别记为m1m2,按式(2)计算洗除率。

2结果与讨论

2.1增稠剂的成糊性

改变增稠剂的质量分数,加水至100%,搅拌制成原糊,测定其黏度,结果见图1

     1增稠剂质量分数对原糊黏度的影响

 

由图1可知,若需制备黏度为10.0 Pa·s的原糊,增稠剂A、增稠剂B、增稠剂C、增稠剂LQ-1的质量分数分别为0.66%0.60%1.35%0.88%,根据其含固率不同,可以折算成色浆的含固率分别为0.41%0.33%0.48%0.24%。由此可见,获得相同黏度的原糊,增稠剂LQ-1所需的量最低,说明其成糊性相对较好。

为了考察合成增稠剂在色浆中的成糊性,加入1.0%活性红FL-2BL,改变增稠剂用量,制成系列色浆,分别测定其黏度,结果见图2

         2增稠剂用量对活性红FL-2BL色浆黏度的影响

 

由图2可知,色浆要获得相同黏度(10.0 Pa·s),增稠剂A、增稠剂B、增稠剂C、增稠剂LQ-1的质量分数分别为2.58%2.65%3.90%4.57%,按照其含固率折算,可获得色浆含固率分别为1.60%1.48%1.3 8%1.30%。由此可知,因活性染料中含有一定量的电解质,它的加入导致了各类增稠剂成糊率普遍下降。获得同样的黏度(10.0 Pa ·s),增稠剂A增稠剂B、增稠剂C、增稠剂LQ-1的质量分数分别从原糊中的0.60%0.66%1.35%0.88%增加至色浆中的2.58%2.65%3.90%4.57%。相比较而言,增稠剂LQ-1所需的量较低,表现出较高的成糊性。

2.2合成增稠剂的流变性

选用l.0%的活性红FL-2BL,根据各类增稠剂的成糊率,添加不同质量分数的增稠剂,制成适宜黏度的色浆,分别测定其PVI,结果见表1

从表1可以看出,这四种合成增稠剂的黏度指(PVI)比较接近,除了增稠剂C稍高外,其他均0.320.37之间。这四类增稠剂的流变性均属于假塑型流体,有利于印制精细花纹。

 

 

1合成增稠剂的黏度指数(PVI值)

 

2.3增稠剂的耐电解质性能

聚丙烯酸类增稠剂耐盐性较差,是影响其广泛应用的主要因素之一。而活性染料分子结构中含有数量不等的磺酸钠基团,同时在合成制备过程中也加入了一定量的中性电解质,当合成增稠剂用于活性染料印花时,耐盐性会成为一个技术难题。

为观察这四种增稠剂的耐盐性能,根据各类增稠剂的成糊性,选用不同的增稠剂用量,将色浆调成相应的黏度,同时添加不同质量分数的活性红FL-2BL,分别测定色浆的黏度,结果见图3

3活性红FL-2BL质量分数对各类增稠剂色浆黏度的影响

由图3可知,随着活性染料质量分数的增加, 各类增稠剂所制备的色浆黏度均呈下降趋势,耐盐性普遍较差。相比较而言,增稠剂C稍好,其次为增稠剂A,增稠剂LQ-1与增稠剂B较差。本课题组后续研究发现,合成增稠剂的耐盐性可以通过添加助剂加以改善。

2.4助剂对色浆黏度的影响

为改善合成增稠剂的耐盐性,选用耐盐性较差的增稠剂B作为研究对象,色浆处方为:活性红FL-2BL l.0%,增稠剂B 2.5%,通过添加各类助剂, 分别测定色浆黏度,结果见表2

 

2助剂对色浆黏度的影响

由表2可见,助剂对色浆黏度的影响因品种而异,加入0.5%的增固剂QPEG800、瓜尔豆胶三种助剂,色浆黏度有较大的提高。加入其他助剂,色浆黏度提高不明显或有所下降。故选用增固剂QPEG800、瓜尔豆胶三种助剂,进一步研究其对其他性能的影响。

2.5助剂对得色量的影响

为了进一步探索助剂对给色量的影响,在1.2 节工艺处方的基础上,分别添加0.5 %的增固剂QPEG800、瓜尔豆胶,并按照1.3节工艺进行印花,测试印花织物的固色率和印透性,结果见表3

由表3可知:无论选用何种增稠剂,增固剂Q 都能显著提高其得色量,固色率都有较大的提高, 而印透性变化较小;PEG800与瓜尔豆胶的加入,其影响效果因增稠剂品种而异。而对于增稠剂LQ-1 所制的色浆,上述三种增固剂的加入,印花织物的固色率均有所增加,而印透性有所降低。

3助剂对印花固色率和印透性的影响

综上分析,当加入0.5%增固剂Q时,增稠剂B LQ-1均可以被采用,其固色率均在90%以上。

2.6助剂对色浆洗除性的影响

为进一步考察增固剂Q的加入对增稠剂BLQ-1所制两种色浆的洗除性的影响,在活性红FL-2BL l.0%.3.5U/o增稠剂B5.0%增稠剂LQ-1尿素10.0%的色浆处方中,添加0.5%的增固剂Q测试印花织物经皂洗后的洗除率,结果见图4

    4增固剂加入对印浆洗除率的影响

从图4可知,无论是增稠剂B还是增稠剂LQ- 1,增固剂Q的加入均能提高其洗除性,这可能是增固剂Q的加入改变了色浆的亲疏水性能,从而改变其洗除性。

2.7三原色验证

为了进一步验证上述研究结果,选用活性黄FL-LP、活性红FL-2BL、活性蓝FL-RN三原色,在5.0%增稠剂LQ-10.5%增固剂Q的条件下,分别采用1.2节和1.3节工艺,对棉织物进行印花,测定其各项性能,并与传统工艺进行对比,结果见表4

4新旧印花工艺性能指标对比

从表4可以看出,采用预施碱工艺,并应用聚丙烯酸增稠剂LQ-1以及增固剂QFL型活性染料三原色的印花表观色深值和固色率可明显提升,而印透性基本相近。

3结论

(1)聚丙烯酸类合成增稠剂成糊性均较好,属于假塑性流体,PVI值较小,但耐盐性普遍较低,用于活性染料印花时,随着活性染料用量的增加,其色浆的黏度均有所下降。

(2)添加不同的助剂,对合成增稠剂所制备色浆的黏度影响不一,选用合适的添加剂,能较好地改善合成增稠剂的耐盐性,提高色浆的黏稠性,从而降低增稠剂的用量,同时增稠剂的洗除性也有了相应的改善。

(3)通过添加增固剂Q,能明显提高合成增稠剂的印花得色量、表观色深值和固色率,而印透性变化不大。

(4)采用预施碱工艺,选用FL型活性染料,并通过增稠剂LQ-1和增固剂Q的应用,获得高得色量和高固色性的印花效果,与传统的印花工艺相比,前者的各项性能均有明显提升。

参考文献:

[1] 赵涛.染整工艺与原理[M].北京:中国纺织出版社,2009.

[2] WANC L L,ZHU F R,LU D N.Rheological properties of sodium alginate and xanthan pastes on cotton with reactive dye in screen printing[J]. Textile Research Joumal, 2017, 83: 1873-1884.

[3] 黄艳,朱平,黄柄,等,活性染料用印花糊料现状[J].印染助剂, 2008,25(5):5-8.

[4] 王小奇,易长海,邹汉涛,等,活性染料印花糊料NDY的印花性能[J].纺织学报,201031(8)92-96.

[5] 张海玲,周向东,史亚鹏,等,耐盐增稠剂的合成与性能[J]染,201137(23):9-13.

[6] 张玉芳,周向东.耐电解质增稠剂的合成与应用[J],印染, 201339(18)1-6.

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