何江林，孟庆涛

(天津工业大学纺织学院，天津 300387)

尿素在活性染料印花中的作用

何江林，孟庆涛

(天津工业大学纺织学院，天津 300387)

尿素具有多种优良特性而被广泛应用于印花生产中。研究了尿素在活性染料印花中的助溶性和吸湿性。实验结果表明：加入尿素后，染液的浓度变大，水溶液中溶解的染料增加了，尿素具有助溶性。棉布的吸湿量随着尿素浓度的增大而增加。

活性染料 尿素 助溶 吸湿

0 前言

活性染料，又称反应性染料，因其具有色谱齐全、色泽鲜艳、色牢度好、操作简单等优点，被广泛用于织物的印花[1]。活性染料分子中含有能与纤维发生化学反应的基团，印花时，染料能与纤维以共价键结合成为整体，使得织物的耐洗牢度和耐摩擦牢度提高。

诚然，活性染料印花具有上述多种优点，但是固色率低是不可否认的。因此，在印花时，一般需要加入一些助剂来提高染料的固着率。其中，尿素便是最重要的助剂之一。

尿素，又称脲，是由碳、氢、氧、氮四种元素组成的有机化合物，化学式为CO(NH2)2，含氮量约为46.67%。尿素能溶于水、醇，不溶于乙醚、氯仿，呈弱碱性，可与酸反应生成盐，有水解作用。工业或农业用品为白色略带微红色固体颗粒，无臭无味[2]。在纺织行业，尿素常被用作吸湿溶胀剂[3-4]、助溶剂、氧漂稳定剂[5-6]、丝光膨化剂[8]、染色稀释溶胀剂[8]、活性染料染色增深剂[9]、、甲醛捕捉剂[10]。

尿素是一种很好的助溶剂。由于印花时染料的用量大，浴比较小，染料易聚集，故需要加入尿素以提高染料的溶解。尿素分子中亲水性基团，能与染料分子上的羧酸基或磺酸基化学键结合，染料分子之间的作用力遭到破坏，使染料聚集体迅速解离，从而提高染料的溶解度。另外，酰二胺基可破坏染料分子间的氢键和范德华力，降低键能，提高染料解离后呈单分子态存在的可能性[11]，促进溶解。

尿素也是一种很好的吸湿剂。织物在印花烘干之后，含湿量低，汽蒸过程中产生的水分不能使染料完全溶解，不能使纤维溶胀充分[12]。在汽蒸时，由于尿素分子比染料分子小很多，所以尿素分子会固定在纤维周围；高温条件下，释放其锁住的水分使纤维溶胀，有利于活性染料扩散进入纤维并与纤维固着，从而获得较高得色量的印花织物[13]。

本文研究了尿素作为助溶剂和吸湿剂在活性染料印花中的体现。

1 实验部分

1.1 主要材料与仪器

主要材料:纯棉白布，活性翠蓝K-GL(分析纯，天津亚东隆兴国际贸易有限公司)，海藻酸钠(分析纯，天津市科密欧化学试剂有限公司)，无水碳酸钠(分析纯，天津市北方天医化学试剂厂)，尿素(分析纯，天津市风船化学试剂科技有限公司)，防染盐S(分析纯，天津市光复精细化工研究所)。

仪器：OP-03型汽蒸箱(天津华谱合力科技有限公司)，EDF-213型平网印花机(山东新泰市精度机械有限公司)，AR223CN型电子天平(奥豪斯仪器上海有限公司)，忠臣电磁炉(广东顺德忠臣电器有限公司)，DW-3型数显电动搅拌器(巩义市予华仪器有限责任公司)，DHG型电热鼓风干燥器(巩义市予华仪器有限责任公司)，Datacolor SF600型测配色仪(瑞士Datacolor公司)，V-1600型可见光分光光度计(上海美谱达有限公司)。

1.2 助溶性的测试

1.2.1 工艺配方

工艺配方如表1所示。

表1 工艺配方

1.2.2 工艺流程

将10g活性翠蓝K-GL溶解在蒸馏水中，配制100g/L的染液，然后分别取0.1mL、0.2mL、0.3mL、0.4mL、0.5mL加入到500mL容量瓶中定容，配制浓度分别为0.02g/L 、0.04g/L、0.06g/L 、 0.08g/L 、0.10g/L的染液。测量其吸光度(λ=610nm)。每组数据测量三次，取平均值。

将适量尿素和10g活性翠蓝K-GL混合溶解在蒸馏水中，置于100mL容量瓶中定容，同样分别取0.1mL、0.2mL、0.3mL、0.4mL、0.5mL加入到500mL容量瓶中定容。测量其吸光度取平均值。探讨加入尿素后对染液吸光度的影响。

1.3 吸湿性的测量

1.3.1 工艺配方

测试吸湿性的工艺配方如表2所示。

表2 吸湿性的工艺配方

1.3.2 工艺流程

前期准备→干燥(100℃，4h)→称重→上浆(3Pa，5m/h)→干燥(100℃，4h)→称重→剪边→称重→汽蒸(99℃，10min)→称重

前期准备：裁剪棉织物和调制糊料；

第一次干燥：将织物烘干，除去吸附的水分；

第一次称重：将密封袋称重，再将已干燥完的织物快速封装到塑料袋中并尽可能排尽空气然后称重；

上浆：刮两次；

第二次干燥：将已上浆的织物烘干，除去吸附的水分；

第二次称重：将已干燥的上浆织物装入密封袋称重；

剪边：将织物周边没有上浆的部分剪去；

第三次称重：将已剪边的上浆织物称重；

汽蒸：每次汽蒸需保证蒸箱内的水位一致；

第四次称重：将汽蒸完的织物装入密封袋称重。

1.3.3 测试方法

干浆重、干浆率和绝对吸湿量的计算公式如下：

M6=M3-M2

(1)

(2)

Hs=M5-M4

(3)

式中：M1，密封袋质量(g)；M2，密封袋加烘干后织物的质量(g)；M3，密封袋加烘干后上浆织物的质量(g)；M4，密封袋加剪边后上浆织物的质量(g)；M5，密封袋加气蒸后织物的质量(g)；Mf，烘干后织物的质量(g)；M6，干浆重：经过烘干后，织物上带有浆料的质量(g)；P1，干浆率：干浆重M6对上浆后织物重量的百分比；Hs，绝对吸湿量：上浆织物经过汽蒸后吸收的水分质量(g)。

2 结果与讨论

2.1 助溶性能

图1显示不加尿素时吸光度与染料浓度的关系，加入尿素后吸光度的变化如表3。

图1 无尿素时吸光度与染液浓度的关系

取液量/mL0.10.20.30.40.5吸光度无尿素0.2030.4060.6030.8261.002有尿素0.2170.4310.6460.8541.059

由图1可以看出，在染液浓度较低时，随着染液浓度的增加，吸光度也逐渐增加，并且是正比例增大。由表3可以看出，加入尿素后，在取液量相同的情况下，染液吸光度大于不加尿素的染液吸光度，即说明：加入尿素后，染液的浓度变大，水溶液中溶解的染料增加了。由此可得，尿素对于活性染料的溶解是有帮助的，具有助溶性。

2.2 吸湿性能

2.2.1 干浆率与尿素浓度的关系

干浆率与尿素浓度的关系如图2所示，从图中可以看出，随着尿素浓度的增加，干浆率也随着增加，其主要原因是干浆中尿素占的比重增加而导致干浆率增加，但并不是呈倍数增长。

图2 干浆率与尿素浓度的关系

2.2.2 干浆中海藻酸钠和尿素的质量关系

理论上干浆中海藻酸钠的质量应该不变，而尿素质量呈梯度增加。实际上从图3可以看出，海藻酸钠呈现缓慢减少的趋势，而尿素虽然是呈现增加的趋势，但不是成比例增加。原因可能是在配制糊料时没有搅拌均匀和在上浆过程中刮涂的不均匀，这就导致干浆的质量没有达到预期的增长，而是随着尿素的增加，趋向于一个饱和值。

图3 干浆中尿素和海藻酸钠的质量

2.2.3 吸湿量与尿素浓度的关系

图4 吸湿量与尿素浓度的关系

尿素浓度对吸湿量的影响如图4所示，可以看出，随着尿素的增加，吸湿量也在增加，且吸湿量的增加幅度减少。尿素增加一倍，但吸湿量没有相应增一倍，原因是通过磁力刮浆的方式上浆，实际上施加到织物上的尿素比预期的量少，因此上浆织物汽蒸时的吸湿量也会减少。

2.2.4 吸湿量与尿素溶解的关系

图5 吸湿量与吸热量的关系

注：尿素的摩尔质量为60；1摩尔氮氢键断裂需吸收391千焦的热量；1摩尔尿素中含有4摩尔氮氢键。

由图5可知，随着尿素分解时吸收的热量越多，尿素的吸湿量就越大，即吸湿性越好。在汽蒸条件下(高温，湿度大)，尿素易溶解，氮氢键发生断裂，吸收大量的热，导致织物表面的温度急剧下降，热的水蒸气遇冷发生液化现象，在织物表面凝结成小水滴被吸附。

由此可得出结论，尿素的吸湿强度会随着温度的升高和相对湿度的增加而增大。

3 结论

(1)尿素可作为助溶剂加入活性染料印花的色浆中，有效的促使染料分子电离和溶解，从而提高了活性染料的溶解度。

(2)尿素加入活性染料印花色浆后，因其在汽蒸时的吸热特性，在织物表面吸附一层水膜，棉纤维充分溶胀，使得染料分子更快速的进入纤维内部，从而提高了固色率。

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2017-09-14

何江林(1993-)，男，硕士研究生，研究方向：纺织化学与染整。

TS192.5

A

1008-5580(2017)04-0090-04