多活性基阳离子交联剂改性棉的无盐染色yd8207(07-1)

孙燕 谢孔良 东华大学现代纺织研究院

原载：浙江印染信息与技术2006/11-12；22-25

【摘要】以一氯均三嗪和环氧丙基为反应性基团的多活性季铵化合物，用于棉纤维的改性；改性后的纤维采用活性染料染色。研究了改性时间、浓度等条件对染色性能的影响。结果表明，与传统活性染料染色工艺相比，改性织物采用无盐染色工艺，在无电解质存在的条件下，上染率和固色率均有大幅度提高，湿处理牢度优于常规染色。

【关键词】染色 活性染料 交联剂 改性 棉织物

活性染料存在着竭染率和固色率低的问题。如早期X型活性染料的固色率只有50%-60%，即使是20世纪90年代开发的多活性基活性染料，固色率也仅在80%左右，不仅增加染料用量，成本加大，而且净洗需要大量的水，又增加污水处理的负担。由于在传统的纤维素纤维染色工艺中，还必须加入大量的无机盐(氯化钠或硫酸钠，用量一般为30-50g/L)，

高含盐量印染废水的排放破坏了水的生态环境，盐分的高渗透性导致江湖周围的土质盐碱化，降低农作物的产量，因此，如何提高活性染料的利用率和降低染色时的盐用量是人们关心的问题。

无盐染色技术是近年来染整领域清洁生产的重要研究方向之一，纤维素纤维经修饰改性后，表现出完全不同的染色性能，可以大大提高染料的上染率，节省染料。早期研究最普遍的是环氧丙基季铵盐，但是这类阳离子试剂存在分子量小、直接性差、处理周期长、用量大等缺点。

本试验使用以一氯均三嗪和环氧丙基为反应性基团的多活性基阳离子化合物为交联剂，对纤维素纤维进行多活性基网状交联改性，以改变单一活性基接枝改性存在的直接性小、牢度差的问题，并研究了改性纤维的上染速率曲线和活性染料在无盐条件下的染色工艺。

1 试验

1·1 材料

织物：14.8/14.8 524/394全棉漂白府绸布(石家庄第二棉纺织厂)。

染料：雅格素红BF-3B、雅格素黄BF-RR、雅格素藏青BF-RRN(上海雅运染料实业有限公司)。

仪器：PCL-l000A振荡染色机(中山市永呜机械厂)，Color-Eye7硼)A电脑测色配色仪(美国GretagMacbeth公司)，721型分光光度计(上海精密科学仪器有限公司)，YB571-11型预置式摩擦色牢度仪(温州市大荣纺织仪器有限公司)。

1·2 染色

1·2·1 改性处理工艺

室温下，织物浸轧处理液(多活性基交联剂10%和一定量30%的NaOH溶液的混合液)，轧余率100%，室温堆置5h，处理后织物水洗至布面pH值7。

1·2·2 改性后织物染色工艺

织物室温下进行染色，染料浓度2%(owf)。浴比l:15，以l℃/min升温至65℃，加入Na₂CO₃ 10g/L，保温染色5Omin。染色结束后织物用清本洗涤，再用2 g/L皂液沸煮l5min，冷水冲洗，烘干。

未改性织物常规不加盐染色工艺同上，但是不加盐促染。未改性织物常规加盐染色工艺同上，但是在染色初期加入50g/L元明粉促染。

染料上染率和固色率按下式计算:

式中E为上染率，F为固色率；A₀为染色前染液吸光度，A₁为染色后染液吸光度，A₂为皂洗后染液吸光度。

1·3 测试

染色织物的K/S值采用Color-Eye7000A电脑测色配色仪测试；染色织物的摩擦牢度按GB/T3920-1997《纺织品耐摩擦色牢度实验方法》测试；皂洗牢度按GB/T3921.3-1997《纺织品耐洗色牢度:试验3》测试。

2 结果与讨论

2·1 改性前后染料的上染率和固色率

带有一氯均三嗪和环氧丙基反应性基团的多活性基阳离子化合物与纤维素纤维发生反应，交联以后纤维素纤维表面变为正电性，交联反应如下：

采用雅格素红BF-3B对改性前后的纤维进行染色，测定各个时间段内的上染率和固色率，得到染料在改性前后纤维上的上染速率曲线(图1)。

图l 改性前后织物上染率(E)和固色率(F)

由图1可以看出，未改性纤维在常规染色条件下，加碱后上染率和固色率较加碱前明显提高；而改性织物的上染率和固色率在初染阶段提高很快，远远高于常规染色中盐的促染，加碱前后上染率和固色率变化不明显。这主要是因为在未改性织物常规染色中，活性染料在开始阶段，主要靠盐的促染吸附到纤维上，当染料上染接近平衡时，加入碱剂提高了染浴的pH值。加快了染料与纤维的反应，使上染率和固色率得到提高。而纤维经阳离子化改性处理后，带上了正电荷，染料与纤维间的直接性大大提高，在吸附阶段，改性后的棉纤维比常规条件下的得色量要高。

2·2不同染料对改性前后织物的染色性

为了进一步研究盐对染色性能的影响，选择雅格素红BF-3B、雅格素黄BF-RR、雅格素藏青BF-RRN等三种活性染料对织物进行染色，比较其染色性能。分别采用改性前纤维不加盐染色(常规不加盐染色)，改性前纤维加盐染色(常规加盐染色)，改性后无盐染色。结果见图2-4。

由图2-4可知，改性后的织物应用活性染料染色，染料上染率和固色率与常规不加盐染色均有成倍增长；与常规加盐染色相比，上染率和固色率也有明显提高。从而可以看出，改性纤维素纤维在采用相同染料染色时，可进行无盐染色，且染料利用率高于常规加盐染色技术。因此，对纤维素纤维进行多活性基改性，是无盐染色的一条重要途径。

图2 雅格素红BF-38	图3 雅格素红BF-RR	图4 雅格素红BF-RRN
改性后不同活性染料的上染率和固色率
注：l-常规不加盐染色上染率；2-常规加盐染色上染率；3-改性后上染率； 4-常规不加盐染色固色率；5-常规加盐染色固色率；6-改性后固色率。

表1染色织物K/S、△E值

染料		K/S	△E	L	a	b	△L	△a	△b	△c
雅格索红	未处理	10.29		51.84	61.27	12.48	-	-	-	-
	改性后	15.09	5.08	47.08	61.28	14.24	-4.77	0.005	1.77	0.38
雅格索黄	未处理	11.9	-	70.47	31.34	76.59	-	-	-	-
	改性后	14.69	5.02	67.18	35.12	76.21	-3.29	3.78	-0.32	1.17
雅格索蓝	未处理	16.21	-	27.33	-3.32	-18.3	-	-	-	-
	改性后	16.71	3.16	25.30	-1.01	-1.76	-2.03	2.31	0.72	-0.99

2·3 染色织物K/S和△E值的变化

将改性后的织物采用不加盐染色与未改性织物加盐常规染色，测试染色织物的K/S，△E、L、a、b值，结果见表1。由表1可以看出，纤维改性后表面色深度明显提高。与未改性织物相比，织物改性后在染色不加盐的情况下，染料利用率得到明显提高，也就是说，染色达到同一深度，染料用量明显减少。

表2 染色织物的牢度性能

整理	染料2% (owf)	摩擦牢度/级		水洗牢度/级
		干	湿	棉沾	毛沾
改性后	雅格素红	4-5	4	4	4
	雅格素黄	4-5	4	4	4
	雅格素蓝	4-5	4	4	4
未改性	雅格素红	4-5	3-4	3	3
	雅格素黄	4-5	3-4	3-4	3
	雅格素蓝	4-5	3-4	3-4	3-4

2·4 改性前后染色织物的牢度性能

将改性前后的织物进行染色，其摩擦牢度、水洗牢度见表2。从表2知，改性后的样品湿摩擦牢度比未改性的好。这是因为染料磺酸基与季铵盐氮原子间的静电作用，与纤维染料间的共价键协同作用，更为有效地封闭了染料阴离子基团，强化了染料与纤维结合的稳定性，使改性后的织物染色牢度明显提高。

3 结论

3·1织物经阳离子改性后，上染率和固色率在初染阶段提高很快，染料与纤维间的直接性大大提高，远远高于常规染色中盐的促染，加碱前后上染率和固色率变化不明显。在吸附阶段，改性棉织物比常规条件下未改性棉织物的得色量高。

3·2 改性后的织物应用活性染料染色，染料上染率和固色率与常规不加盐染色相比，均成倍增长；与常规加盐染色相比，改性后上染率和固色率也有明显提高。改性纤维素纤维可进行无盐染色，且染料的利用率高于常规加盐染色技术，染色牢度也有明显的提高。因此，纤维素纤维的多活性基改性，是进行无盐染色的一条重要途径。

参考文献

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