纖維素纖維和聚酯纖維的多組分紡織品一般需要用兩種染料染色,活性和分散染料是用得最多的兩種染料,活性染料染纖維素纖維組分,分散染料染聚酯組分。兩類染料染兩種纖維,由于結(jié)構(gòu)和性能差距很大,染色工藝條件差別也就很大,很難同浴染色,主要矛盾如下:
(1)染色溫度:活性染料上染和固色溫度較低,通常在60%一80%。溫度過高,染料水解速率加快,固色效率降低,溫度在100%以上時(shí),部分染料還會(huì)遭到還原、水解破壞。分散染料染色,由于聚酯纖維難溶脹、結(jié)構(gòu)緊密、分散染料水溶性很低,所以上染溫度都較高,PET纖維在130℃左右,PTT和PLA等新型纖維染色溫度雖然較低,也在llO℃一120℃范圍,故兩類染料很難有相同的染色溫度。
(2)染液PH值:活性染料固色應(yīng)在堿性浴中進(jìn)行,而在堿性浴中,當(dāng)溫度較高時(shí),許多分散染料會(huì)遭到水解、還原破壞,一些聚酯纖維例如PLA纖維還會(huì)發(fā)生水解損傷,故分散染料宜在弱酸性浴中染色o
(3)電解質(zhì)和助劑:活性染料染色通常需要添加較多的中性電解質(zhì)促染,而分散染料在染液中主要成懸浮體存在,大量電解質(zhì)會(huì)降低分散染料懸浮體的穩(wěn)定性,使分散染料凝聚和沉淀。分散染料商品中存在大量的分散劑,許多分散劑會(huì)和活性染料反應(yīng),不僅使活性染料喪失反應(yīng)性,而且會(huì)降低分散染料的分散穩(wěn)定性。
(4)染料沾色:兩類染料同浴染色時(shí),它們對(duì)非染色纖維會(huì)發(fā)生沾色,降低色牢度和色光鮮艷度,特別是分散染料對(duì)纖維素纖維的沾色。同浴染色,沾色對(duì)染色重現(xiàn)性和色牢影響也很大,拼色時(shí)由于各種染料染色性不同,會(huì)大大降低染色重現(xiàn)性,此外兩種染料同浴溶解和分散也難。
基于上述矛盾,活性和分散染料同浴染色的上染率或固色率、色牢度、色光鮮艷度和顏色重現(xiàn)性均低于分浴染色。所以許多工廠仍采用兩浴法或一浴兩步法染色。兩浴法和一浴兩步法染色矛盾雖然小一些,但加工效率低,耗水耗能多,污水排放量也大,加工成本還高。一浴法、一浴二步法和兩浴法染色特點(diǎn)見
表一活性/分散染料幾種染色工藝比
表中:Ο一優(yōu)良;Δ一較差;Χ一很差
在當(dāng)前大力提倡節(jié)能減排的形勢下,大力開發(fā)一浴法染色是有重要意義的。雖然進(jìn)行一浴法染色還存在許多難點(diǎn),但是隨著技術(shù)進(jìn)步,例如目前已開發(fā)了不少新染料、新助劑,染色工藝也有了迅速發(fā)展,例如包括目前正在開發(fā)的低堿和中性固色一浴法和低鹽或無鹽染色一浴法等工藝,它們均有很好結(jié)果。
低堿和中性固色可以大大提高活性和分散染料在高溫染浴在高溫染浴中的穩(wěn)定性,活性染料不易水解,固色的染料不易水解斷鍵,分散染料在染浴中不易水解和還原破壞。在低鹽和無鹽染浴中染色,分散染料對(duì)纖維素纖維的沾色大大減少,有利于提高色濕牢度,分散染料還不易聚集,分散穩(wěn)定性和染色重現(xiàn)性均可提高。應(yīng)用這兩種染色新工藝時(shí),不僅要仔細(xì)選用染料,還要應(yīng)用相關(guān)助劑。進(jìn)行低堿和中性固色的主要途徑如下:
(1)開發(fā)新的或改良老的活性染料,主要通過分子設(shè)計(jì),研制的新的活性染料,包括引入反應(yīng)性強(qiáng)的活性基,改變連接基或封端基,增加染料分子大小或共平面性,適當(dāng)提高染料的直接性,并通過商品化加工或添加適當(dāng)添加劑或助劑。提高染料的反應(yīng)性、直接性和勻染性。
(2)對(duì)纖維改性,提高纖維的反應(yīng)性。通過物理化學(xué)或化學(xué)改性,前者主要是提高纖維的溶脹性,使纖維中的孔道網(wǎng)絡(luò)變粗,并增加纖維的無定形區(qū)含量,以加快染料擴(kuò)散速度和增加染料上染和固色率;后者主要是對(duì)纖維進(jìn)行胺化或季胺化,不僅可以引入反應(yīng)性強(qiáng)的氨或胺基,而引入陽離子季胺基后,還可以提高與陰離子染料的結(jié)合力和與其.臨近的羥基的反應(yīng)性。以上措施都可以使纖維在低堿或中性條件下固色,克服多組分纖維紡織品活性/分散染料染色PH值的矛盾。因此開發(fā)纖維素纖維改性劑具有重要意義。以上是對(duì)纖維素纖維改性,如果對(duì)聚酯纖維改性,降低其染色溫度,則可以克服染色溫度矛盾。
(3)適當(dāng)增加固色反應(yīng)條件或應(yīng)用低堿中性固色助劑,進(jìn)行一浴法染色。對(duì)浸染來說,進(jìn)行高溫高壓法染色時(shí),由于染液溫度超過100℃,有的達(dá)到130℃,因此一些反應(yīng)性強(qiáng)的活性染料,例如煙酸取代基的雜環(huán)活性基染料,可以在100℃以上進(jìn)行低堿或中性一浴法固色。具有β一羥基乙砜活性基的染料,經(jīng)過“預(yù)活化”后也可以進(jìn)行低堿或中性一浴法固色。在染液中加人中性固色劑或催化劑,也可以使雜環(huán)類活性基染料在低堿或中性固色。筆者研究發(fā)現(xiàn),無論是采用熱焙固色、或者高溫浸染,應(yīng)用中性固色劑并在高溫下固色,活性染料的固色率均高于堿性固色工藝,特別適合活性/分散染料一浴法染纖維素/聚酯多組分纖維紡織品。
除了中性固色劑或催化劑外,浸染時(shí)增加染液中的中性電解質(zhì),軋染時(shí)加入雙氰胺等添加劑等,都有利于低堿或中性一浴法染色。
為了克服活性和分散染料染色PH值矛盾,國內(nèi)外開發(fā)了不少所謂PH值滑動(dòng)劑或調(diào)節(jié)劑。它們隨著染色溫度不斷提高,逐步發(fā)生水解等反應(yīng),使染液PH值從堿性逐步變成弱酸性。在低溫堿性(60℃一700℃,PHl0.5—11)時(shí)活性染料發(fā)生固色,在高溫弱酸性(110℃一130℃,PH5—6.5)時(shí)分散染料發(fā)生上染和固著。不過由于PH值滑動(dòng)的溫度和速度與兩類染料上染固色速度匹配較難,目前性能好的助劑還不多,有待繼續(xù)開發(fā)。
活性/分散染料高溫高壓一浴法染色,對(duì)纖維素/PET纖維多組分紡織品來說,難度高一些,因?yàn)閮深惱w維的染色溫度差距大,染色溫度高,通常為130℃。活性染料穩(wěn)定性差,直接性也低,用鹽量大。而對(duì)
PLA和PTT纖維的多組分紡織品來說,困難相對(duì)小一些,例如PTT纖維染色溫度為110℃,PLA纖維還可略低些,用鹽量約為PET的一般,所以矛盾較小。更多組分的紡織品染色難度更大,要具體根據(jù)纖維組成和含量來設(shè)計(jì)染色工藝,可以預(yù)計(jì)
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