羊毛染色中活性染料替代酸性媒介染料的分析

    棉用活性染料在对羊毛的染色过程中,有两个问题较难解决:①便丧失移染性能,难以获得理想的匀染性;②染料难以获得高的固着率。通过采用EA—2助剂预处理羊毛,用环保型的棉用活性染料染色,可得到色泽鲜艳、牢度好、固着率高、匀染性好的产品。从而替代对环境污染严重、染色湿牢度差、色光萎暗的酸性媒介染料及金属络合染料。

    1前言

    传统的羊毛染色主要用酸性染料、酸性媒介染料及金属络合染料,其缺点集中表现在:①酸性染料特别是匀染性酸性染料,染色湿牢度差,相当一部分酸性染料属禁用染料;②酸性媒介染料染色色光萎暗,对环境污染严重;③1∶1金属络合染料对纤维的损伤大,2∶1金属络合染料则匀染性差,色谱不全。这些问题影响了毛纺织业的进一步发展。因此,选用适当的染料,研究羊毛染色新方法、新工艺、新理论是十分重要而紧迫的。活性染料具有色泽鲜艳、色谱齐全、使用方便和适应性强等优点。近年来染料分子中引入两个或多个不同的活性基,其染料的性能有超常的表现,双活性基染料的开发,推进了活性染料的发展,从而使活性染料在羊毛染色上也有了新的突破,并开发了毛用活性染料。活性染料与其他染料不同,在分子结构上具有反应性的活性基团,这些活性基团可以和蛋白质纤维上的羟基、氨基、亚氨基等发生共价键结合。因此其染色牢度较高,活性染料的活性基团的种类很多,但其与纤维的反应都是亲核加成反应和亲核取代反应。在碱性条件下,羟基、氨基都会形成负离子,其亲核性提高。而羊毛由于它的特殊结构,在碱性条件下,鳞片易受损伤。因此染料的选择、预处理、染色条件等都将影响到染色效果。

    2染料的选择

    作为纤维素纤维用活性染料,生产量大且成本低,过去在羊毛染色时易产生小斑点等染疵问题,一般不采用。但是,最近随着染色技术的进步,染色助剂性能的提高,作为羊毛用活性染料,目前已开发应市。含有α2溴代丙烯酰胺基的Lanasol染料(Ciba公司)就具有良好的上染性及色牢度。但是由于染料的成本问题,其应用受到一定的限制。而最近市场需求的是能代替酸性媒染染料,适于深色染色及能对应成本削减的染料。最近,在新开发上市的羊毛用活性染料产品中,最为常用的是纤维素纤维用反应基团—乙烯砜型反应基团。表1为羊毛用活性染料的示例:

    3EA—2助剂预处理羊毛

    棉用活性染料在对羊毛的染色过程中,有两个问题较难解决:①染料一旦同纤维发生反应,便丧失移染性能,难以获得理想的匀染性;②染料难以获得高的固着率。通过采用自制EA—2助剂预处理羊毛,用环保型的棉用活性染料染色,得到色泽鲜艳、牢度好、固着率高、匀染性好的产品。

    羊毛中的氨基、羟基、巯基(-SH)在一定条件下都可以与活性染料反应,其中,主要是氨基和不同的活性染料可以形成两种单键,即酰胺键和亚胺键,由于这两种键都较稳定,羊毛成品不存在裂键问题,有较高的耐洗性。

    实验以优选的预处理工艺对羊毛进行处理,分别改变染色时间和染色温度,研究预处理后羊毛的染色性能。未处理羊毛按一般的活性染料染色工艺进行染色。预处理羊毛的染色工艺为:EA—2用量2%,60℃条件下处理20min后,取出洗至中性,80℃条件下染40min,实验结果见表2。

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    由表2看出,经EA-2助剂处理后的羊毛上染百分率、固色率均有增加,匀染性、鲜艳度比未处理羊毛好,染色牢度没有很大改变,断裂强力稍有下降。用该助剂处理的羊毛具有以下特点:

    3.1羊毛活性染料染色前用EA-2助剂处理,能够提高染料上染百分率、固色率,降低染色温度,缩短染色时间。预处理条件为:EA-2助剂用量2%,60℃处理20min。

    3.2EA-2助剂预处理后的羊毛在80℃条件下染色40min,其染色牢度和常规沸染60min相比,没有很大改变,但可节约能源,降低成本。

    3.3预处理后的羊毛染色匀染性及成品鲜艳度比未处理羊毛有所改善。

    3.4EA-2助剂预处理后对红色染料、黄色染料染色效果较好,蓝色染料效果不明显,这可能与染料分子结构有关,有待进一步探讨。

    3.5该工艺所用设备简单,成本低,废水中没有金属污染,是一种值得进一步研究和推广的羊毛染色工艺。

    4染色工艺条件

    4.1碱剂的使用

    在活性染料对纤维素纤维染色时,碱充当了染料与纤维之间的反应触媒,因此必须使用碱剂促进反应。此时,碱剂种类与用量不是重点,必需重点注意染浴的pH值。染色时的最佳pH值是基于染色温度而变化的,pH值一般为10～1215。而羊毛由于它的特殊结构,在碱性条件下,鳞片易受损伤,因此pH值应控制在弱酸性范围内。不同深浅时的pH值也有所不同。以α2溴代丙烯酰胺活性染料为例,浅色pH值617～7;中色pH值515～6;深色pH值415～5。pH值可通过(NH4)2SO4或HAC调节。

    4.2染色温度

    由于羊毛外层有鳞片层,温度低,不利于染料分子的扩散,升高温度,上染率和固色率均可提高,所以羊毛染色的温度要在100℃,同时要求染料的稳定性也要高,而预处理后的羊毛染色,随染色温度升高,K/S值增加,羊毛纤维颜色加深,80℃以后增加不明显,反而影响羊毛纤维的手感。因此,预处理后的羊毛染色温度以80℃为宜。

    4.3染色时间

    活性染料染色时间为60min左右,而经过预处理后的羊毛染30min后K/S值增加不明显,说明预处理后的羊毛达到最高上染百分率所需要的时间较短,由于染色时间太短,不利于匀染。一般预处理后的羊毛染色时间以40min为宜。

    4.4后处理

    由于活性染料固着率低,染色后有部分染料没有上染,因此碱性皂洗处理必不可缺。使用常规皂洗剂的中性皂洗处理得不到所需的效果。碱剂一般可用氨或纯碱。常用的为氨水,注意必须降温后再加氨水,以防氨水挥发和损伤纤维。

    5结论

    活性染料是取代羊毛纤维用含金属染料(如媒染染料、金属络合染料等)的最佳选择之一,毛用活性染料染色的羊毛纤维具有优良的性能,其强度也比用媒染染料染色的羊毛纤维强度高,只要合理选择适当的活性染料,并控制染色条件,就有可能提高和改善活性染料对羊毛的上染率、色牢度及匀染性等性能。