张 勇，邓中民

(1.武汉纺织大学数学与计算机学院，湖北武汉430200;2.武汉纺织大学纺织纤维及制品教育部重点实验室，湖北武汉430200)

活性染料自1956年问世以来，其发展一直处于领先地位。其分子结构比较简单、色泽鲜艳且色谱较全、具有较好的匀染性和扩散性、使用方便且成本不高。但上染率和固色率低，染料的利用率不高，为了提高染料色上染率和固色率，需要加入大量无机盐促染，而这既增加了成本又导致破坏了生态环境。基于此，本实验选用反应型无醛固色剂对棉织物进行阳离子化改性，优化了改性工艺，并研究了纤维改性剂用量、染色温度、染色保温时间等对改性棉织物活性染料染色性能的影响。

1 活性染料与棉纤维的反应过程

1.1 实验试剂及原料

实验原料及试剂有:织物为纯棉半漂白布经×纬(264根/10cm ×230根/lOcm)，布重 3g，染料为亨斯迈的Novacron Deep Night S－R，无水碳酸钠，无水硫酸钠，反应型无醛固色剂。反应型无醛固色剂是以环氧氯丙烷为反应性基团，与胺、醚、羧酸、酰胺等反应而制得的固色剂。大多数为聚合物，具有阳离子性和反应性基团，能与阴荷性染料(活性、酸性、直接染料)成盐结合，又能与纤维和染料中的羟基、氨基等基团交联，从而提高其湿处理牢度。

1.2 实验仪器

实验仪器主要有:电热恒温鼓风干燥箱，恒温震荡水浴锅，色摩擦牢度仪，电子天平，电脑测色配色仪等。

2 实验方法及其步骤

2.1 实验用染料标准染色方法

依据亨斯迈有限公司官方产品使用说明书推荐染色方法，并用此推荐染色方法染出一组标准样布。先按实验处方计算出染料、硫酸钠和碳酸钠的用量，用蒸馏水配置染料溶液，加水到容量瓶的刻度处，摇匀，加入白布，将容量瓶放在恒温震荡水浴锅中染色，10分钟以后加1/2食盐，摇匀，过10分钟加入另外1/2食盐，30分钟以后加碱，固色60分钟。染色完毕以后降温冷却，取出式样，用冷水洗，皂煮(皂片3g/L，纯碱3g/L，95℃，15min，浴比1:50)、水洗、烘干。染色处方如表1:

表1 染色处方

2.2 纤维改性染色工艺

纤维改性实验处方盐碱量是在标准工艺盐碱量的基础上的0.7倍，染色处方见表2.

表2 染色处方

实验过程为:计算出染料、碳酸钠、硫酸钠的量，向锥形瓶中加入白布、纤维改性剂，将锥形瓶放入恒温震荡水浴锅，温度为50℃，预处理15分钟，放入染料，然后以每分钟1℃的速度升高温度到60℃;温度稳定以后染色10分钟，加盐，10分钟以后，再次加盐，30分钟后加碱，盐碱量均变成标准工艺的70%。工艺曲线如图1:

图1 纤维改性染色工艺

3 低盐低碱最佳染色工艺的确定方法

在纤维改性工艺的基础上，我们要找出该纤维改性剂的最佳作用浓度、温度和时间。我们分别用0.03%到5%等不同用量的纤维改性剂，在相同温度和时间对织物进行染色，本实验采用下50℃下对织物进行染色15min，得出该纤维改性剂的最佳作用浓度。在得到该纤维改性剂的最佳作用浓度后，在用该浓度的改性剂对织物固色15min的不变条件下，改变固色的温度，分别为20℃、30℃、40℃、50℃、60℃，并在每个染色温度条件下，染色配方采用标准工艺盐碱用量的70%与标准染色盐碱用量的染色工艺进行对比，找出最佳固色温度。在最佳固色温度的情况下，我们分别用 5 min、10min、20 min、30 min、40 min、50 min、60 min对织物进行染色，对染后的布样进行一系列测试，找出最佳固色时间。

3.1 染色织物的得色深度(K/S)值

表面得色深度(K/S)值在Datacolor 400电脑测色配色仪上测得。采用D65光源，测试样折叠四层，为4次的平均值。

3.2 皂洗牢度测试

根据GB/T 3921.3－1997，织物尺寸为4cm×10cm，温度60摄氏度，时间为30分钟，皂粉5g/L，Na2CO32g/L，浴比1:50。测试前，需将皂液预热。水洗完成后，用冷水清洗二次，后用流动水冲洗10min，挤去水分，展开组合试样，悬挂在不超过60℃的空气中晾干。用ISO灰色样卡评定试样的变色和贴衬织物的沾色。

3.3 干/湿摩擦牢度测试

按照标准GB3920－1997《纺织品耐摩擦色牢度测试方法》进行，测试步骤:(1)用加紧装置将试验品固定在试验机底板上使试样的长度方向与仪器的动程方向一致。(2)干摩擦:将干摩擦布固定在试验机的摩擦头上，使摩擦布的经向与摩擦头运行方向一致。在干摩擦试样的长度方向上，在10s内摩擦10次，往复动程为100mm，垂直压力为9N。(3)湿摩擦:更换试样，用湿摩擦布按(2)步骤重复操作，湿摩擦布必须用三级水浸湿，使用轧液装置，使其含水量在95% ～105%，摩擦结束后在室温下晾干。(4)去除摩擦布上的试样纤维，用灰色样卡评定上述摩擦布的沾色级数。

4 实验结果与讨论

4.1 最佳纤维改性工艺参数

本组实验将考察纤维改性剂对活性染料染色盐碱量的影响，确定该纤维改性剂的最佳染色工艺，即反应型无醛固色剂的最佳染色工艺，0.7倍标准盐碱用量与无催化剂的标准染色工艺得色深度对比，对比结果如表3所示。

表3 标准工艺与优化工艺的实验数据表

通过表3可知:

(1)在0.7倍标准盐碱用量的染色条件下，温度为50℃，固色时间为15min，浴比为1:20，纤维改性剂对织物处理浓度为0.075%时，织物得色深度最高。

再通过无纤维改性剂的标准染色工艺得色深度与使用纤维改性剂0.7标准盐碱用量工艺得色深度对比，标准工艺的 K/S值为26.719，由于27.5520大于26.719，即当使用纤维改性剂染色，染色用盐碱量降至标准用量的0.7时，织物得色深度不低于标准工艺配方条件下的染色深度。这说明在该实验工艺条件下，使用纤维改性剂能够降低活性染料染色的盐碱量。

比较标准工艺和优化工艺的干摩擦牢度、湿摩擦牢度和皂洗牢度，纤维改性剂对织物处理浓度为0.075%的优化工艺摩擦牢度最好，色差也最小，所以处理浓度选0.075%。

(2)在纤维改性剂用量为0.075%，固色时间为15min的条件下，温度为50℃时，织物得色深度最高。由表可看出 16.061、12.432、15.119、16.217、16.023，均小于推荐工艺的色深值，这是因为不同批实验所带来的误差，并不影响实验结果的对比。

对比标准工艺和优化工艺的干摩擦牢度、湿摩擦牢度和皂洗牢度，固色温度为50℃的优化工艺摩擦牢度最好，色差最小，所以固色温度选50℃。

(3)在纤维改性剂用量为0.075%，温度为50℃的条件下，固色时间为17min时，织物得色深度最高，摩擦牢度最好，色差最小。

4.2 活性染料低盐低碱染色

本组实验将考察纤维改性剂对活性染料染色盐碱量的影响，确定纤维改性剂的低盐低碱染色效果，在50℃染色温度下，用染色标准盐碱用量、0.9倍标准盐碱用量、0.8 倍标准盐碱用量、0.7倍标准盐碱用量、0.6倍标准盐碱用量进行染色对比，对比结果如表4所示。

表4 标准工艺与低盐碱工艺的K/S值对比

通过表4发现，在反应型无醛固色剂的作用下，温度50℃条件下，当染色盐碱用量降低至标准盐碱用量的80%时，织物得色深度不低于标准工艺配方条件下的染色深度，当染色盐碱用量降低至标准盐碱用量的70%时，织物得色深度基本与标准染色工艺得色深度相当，且相对于80%的盐碱量少用了10%。即反应型无醛固色剂作为纤维改性剂，能够降低活性染料染色的盐碱量。

在优化工艺曲线下，当染色盐碱用量降低至标准盐碱用量的0.7～0.8倍，仍能获得在标准工艺配方下染色效果。

5 结论

本实验从实践出发，通过大量的实验测试及分析，活性染料染色加纤维改性剂能够降低染色需要的盐碱量，该纤维改性剂的最佳染色工艺条件是温度为50℃，固色时间为17min，纤维改性剂用量为0.075%，可减少30%标准盐碱用量。

活性染料染色加纤维改性剂能够降低染色需要的盐碱量，优化工艺染色盐碱量降低至标准盐碱用量的0.7倍仍能获得标准工艺配方下的染色效果。

［1］宋心远，沈煜如.活性染料及其染色的近年进展［J］.印染，2002(2):45 －49.

［2］谢孔良，孙燕.活性染料无盐染色技术研究进展［J］.纺织导报，2005(7):78 －82.

［3］陈荣忻.提高活性染料深浓色染色织物湿摩擦牢度的探讨［J］.染整技术，2004(2):39－42.

［4］李红霞，等.提高活性染料湿摩擦牢度的新探讨［J］.针织工业，2005(6):37 －39.

［5］邵夏兰.棉纤维活性染色中无机盐代用品研究［D］.上海:东华大学，2012.