还原染料染羊毛新工艺

武达机 上海毛麻科学技术研究所

原载: 上海印染新技术交流研讨会论文集（2009年度）；181-183

稿件来源：sh9-181

还原染料染色后经氧化固色呈不溶性染料，若用于羊毛染色可提高染色物品的湿处理牢度。尤其对羊毛与锦论、腈纶、涤纶混纺的湿处理沾色牢度有显著提高。这对于制作高速列车、游轮、飞机上执勤人员的制服及其相关的装饰物很重要。因为酸性染料很难满足要求，而酸性媒介和酸性综合染料因重金属问题被限制使用。

还原染料在探讨用于羊毛纤维(包括角质蛋白纤维)染色可行性时，本文认为只有充分解决了还原染料染色液PH对纤维的损伤、染色渗透的白芯问题、染色不均匀、染色后处理等问题之后，还原染料染色羊毛的问题才变得可行。以下分述之。

1. 染色损伤的问题

本文认为传统的还原染料染色是采用隐色体形式，染液化料PH在12.2-12.4之间羊毛等角质纤维肯定无法承受。若改成用隐色酸染色，PH控制在弱酸至近中性之间，染羊毛则损伤问题可以解决。实质上是采用隐色酸悬浮体进行染色，此处还原染料隐色酸悬浮体的稳定性必须解决好。影响悬浮体稳定性的因素有

1.1 PH值影响

就隐色酸悬浮体的稳定性而言，染液PH越低酸性悬浮体稳定性越差，但PH越酸则上色率越高。所以两个因素的趋势相反。在实际中要平衡得失。一般控制PH 7.0-3.8。

1.2 粒径对隐色酸悬浮体稳定性影响

实践发现还原染料粒经越大，悬浮体的稳定性越差，本文优选认为还原染料的原料必须在染色前经超细研磨，以染料粒经控制在4-8μm为好，太粗制成隐色酸的悬浮体稳定性差，如果太细，尤其粒径小于4μm时，得色深度会显著浅下来，也不利于染色。

1.3 还原染料隐色酸悬浮体的制备程序

还原染料隐色酸悬浮体的稳定性与制备程序密切关联，影响悬浮体稳定性因素有：

1.3.1 增溶溶解还原染料的增溶剂

还原染料制隐色体就稳定性而言，本文认为希望得到悬浮体有高的稳定性，其制作顺序是。首先将染料增溶溶解，第二步加碱和还原剂制成隐色体然后再将隐色体制成隐色酸这里有几个关键步骤。

1.3.2 增溶剂对还原染料的化料比例

对同一种复合的增溶剂而言，还原染料结构越趋向于疏水的，则增溶剂的比例用得越高，还原染料结构越是亲水的则增溶剂用得越少，一般范围增溶剂：还原染料=0.5：1.0～3.0：1.0.

1.3.3　增溶温度

一般温度越高增溶越是容易，一般在室温至60℃-70℃之间。

1.3.4　增溶时间

用增溶剂增溶还原染料，由于增溶剂对染料悬浮体的增溶作用是随时间增加的一般在15-30分钟之间，随染料结构而异。

1.4　增溶剂组合的因素

增溶剂组合必须考虑能稳定的起到染液微乳化，能有效地考虑温室气体减排，形成还原染料的隐色酸悬浮体微乳液必须能耐温度、PH值、电解质、匀染剂、消泡剂，分散剂等波动的冲击，即有良好的相容性能。

1.4.1　温度在135℃—室温之间能相容。

1.4.2　PH在12.2-3.8不会破乳

1.4.3　此外微乳液对染浴中的电解质、匀染剂、消泡剂、分散剂也好的相容性。

1.4.4 微乳增溶剂的关键组合由溶剂、助溶剂、乳化剂、超级分散剂组合而成

1.5 增溶溶解还原染料的还原剂组合。传统的还原染料隐色体是用保险粉和氢氧化钠，最大缺点是连二亚硫酸钠(保险粉)于氢氧化钠所构成的染液其氧化—还原电势不够稳定，国外最新的方法是使用N羟甲基亚磺酸钠，以增加还原隐色体的稳定性(USP6007587,1999年(BASF))，考虑到染色高温时，N羟基甲基亚磺酸钠有甲醛也出，不利于环保，本文提出制备还原染料隐色体的还原剂浓度是27.0g/L其中保险粉10.8g/L、二氧化硫脲10.8g/L及亚硫酸钠5.4g/L三种还原剂复合而成。复合还原剂用量比染料重量比为37.5：1.0-2.0.溶解后染浴PH大约在11.5左右，稳定性要比用连二亚硫酸钠(22.5g/L和氢氧化钠22.5g/L)组成总浓度为45g/L还原剂制作还原让料隐色体的稳定性好。这种稳定性是以还原染料隐色体转换成隐色酸的稳定性来衡量。当然还原隐色酸悬浮体稳定性。受隐色体稳定性影响。

2. 主要因素还包括为了改善隐色酸渗透性而将传统染液中的增稠成分革除后隐色酸悬浮体稳定性下降的问题；促使纤维渗透和膨塑，增加还原染料隐色酸在纤维内连续扩散渗透，而不致于染料积聚在纤维表面的问题。

2.1 革除染浴中增稠剂增加染料渗透性

还原染料当采用还原染料隐色酸，替代隐色体染色时为了增加隐色酸在染物中的渗透近来国外趋势用添加增稠剂来解决。如CHeng等人提出用苯乙烯丙烯酸酯；Ishwatlal等人提出用甲基丙烯酸二甲基氨乙酯带环氧氯丙烷的阳离子树脂；Barlt等人提出用粘合剂等等，其中最有代表性是R.C.SHAH 和ELLIS 等提出的添加保护胶体可延缓保险粉的氧化速度，增加还原染料隐色体或隐色酸的稳定性，在众多胶体中优选出瓜尔胶合黄原胶是有效的。本文实践后认为保护胶体确能增加隐色酸的稳定性，然后带来了渗透性和上色率变差的副作用。决定革除保护胶体而将染色隐色酸制成微乳液来提高隐色体悬浮体的稳定性，取得了很好的效果。

2.2 研发增加纤维渗透的助剂组合

为了渗透本文选用了溶剂作为微乳化的组分之一，同时考虑到环境保护又选用了沸点在150℃以上的溶剂，使往后造成的温室气体排放比150℃以下者减少80﹪，这是目前于国内外领先的，溶剂有效地包括：(重要百分比)，总用量2ml/L-6ml/L。

月桂基氮酮 0.001-0.0004

N甲基吡咯烷酮 0.1-4.0

磷酸三丁酯 0.1-4.0

十四烷基甜菜碱 0.5-25

三乙二醇单丁醚 0.5-50

二丙二醇甲醚或丁醚 0.1-6

3羟基-2-丁酮 0.01-2

二甲基亚砜 0.5-45

二丙酮醇 0.3-15

α-苎烯 0.1-20.0

二甲基乙酰胺 0.5-60

2.3 研发纤维膨塑的助剂

本文发现。如下膨塑助剂对羊毛角质纤维和超细合成革纤维(包括聚酯和聚酰胺)有效，且属于对环境友好。

N—烷基邻苯二甲酰亚胺 0.5-4g/L

苯甲酸苄酯 0.001-6g/L

苯乙醇 0.001-6g/L

苯丁醇 0.001-6g/L

氧基苯甲醇 0.001-3g/L

水扬酸丙酯或丁酯 0.001-6g/L

由上述助剂组成的纤维膨塑剂能在95℃-130℃高温下对聚酯，聚酰胺等超细纤维(0.1μm)和羊毛角质纤维中的半结晶区有效膨化，塑化、有效增进了隐色酸在纤维中的渗透性，也很大的增进了上染率。总用量在2-6g/L。

3. 还原染料染羊毛工艺

还原棕5#2.4Kg(相当于2% owf,用增溶剂3.6Kg于PH 12.2(用氢氧化钠，二氧化硫脲，亚硫酸钠按文中比例化料)，放置30分钟后，用由柠檬酸，醋酸，甲酸，磷酸二氢钠，醋酸钠组成的釋酸缓冲剂将染料隐色体转换成隐色酸，使添加在染浴中PH为3.8-4.2之间，然后将3Kg非硅主体消泡剂(本文叙)调整浴比为1 ：20，引入毛织物(1Kg/M)，以每分钟升1℃，使染浴升至80℃处理20分钟，然后以每分钟升0.5℃升至95℃，保温运转60分钟，降温冲洗，换新鲜水于室温添加2-4ml/L过氧化氢和1g/L 鳌合分散剂，以每分钟升1℃速度升至70℃，处理20分钟放水，清洗一次。换新鲜水，加0.5g/L亚硫酸氢钠和1g/L螯合分散剂。于50℃处理20分钟，清洗一次出机。羊毛染成棕色、各项色牢度见表 1

4.还原染料染羊毛的色牢度

表1

多种纤维湿沾牢度	羊毛	腈	涤	锦	醋酯
沾色牢度级别	4-5	4-5	4-5	4	4-5

5. 结论

5.1 羊毛用还原染料隐色酸染色以增加湿处理牢度是可行的。

5.2 自研渗透剂能增进羊毛结晶，半结晶区，消除白芯、白点，获国家发明专利

5.3 自研膨塑剂能增进人造革中超细纤维的染色深度，对拉平超细纤维与聚氨酯的色有显著功效，获国家发明专利。

5.4 自研的还原染料制隐色体，隐色酸染料增溶配方有良好稳定功能，获国家发明专利。