（纺织化学与染整工程专业论文）活性染料及整理剂对棉、锦棉织物日晒变色的影响.pdf

活性染料及整理剂对棉、锦棉织物日晒变色的影响 中文提要 活性染料及整理剂对棉、锦棉织物日晒变色的影响 中文提要 本文研究了双活性基活性染料在棉和锦棉织物上的日晒变色。探讨 了整理剂在棉和锦棉织物上的整理工艺，比较了整理剂对棉和锦棉织物 日晒变色的影响。 研究结果表明：同一浓度的双活性基活性染料染色的棉和锦棉织物， 日晒时间在o 5 1 小时内，刚s 值的下降幅度较大；随着日晒时间的延长， k s 值的下降幅度变小；日晒时间在1 2 0 小时之间，日晒时间与k s 值 之间呈线性变化。棉和锦棉织物经整理剂整理，会影响到日晒变色的程 度，日晒变色快慢与整理剂的类型有关；与未整理的相比，u v 阻隔剂不 会加速棉和锦棉的日晒变色，但“三防整理剂会加速棉和锦棉的日晒变 色，而增深剂和5 0 3 a 整理剂对日晒变色的影响与染料和纤维有关。 关键词：活性染料、整理剂、棉、锦棉、日晒牢度 作者：张培群 指导教师：朱亚伟 活性染料及整理剂对棉、锦棉织物日晒变色的影响 a b s t r a c t t h el i g h tc o l o r - c h a n g ei m p a c to fr e a c t i v ed y e sa n df i n i s h i n g a g e n t o nt h ec o t t o na n dn y l o n c o t t o nf a b r i c s a b s t r a c t t h i sp a p e rf i r s ts t u d i e st h el i g h tc o l o r - c h a n g eo fb i f u n c t i o n a lr e a c t i v e d y e so nc o t t o na n dn y l o n c o t t o nf a b r i c s ，t h e ne x p l o r e st h ec o r r e s p o n d i n g f i n i s h i n gp r o c e s s o ft h ef i n i s h i n ga g e n t ，a n df i n a l l yc o m p a r e st h el i g h t c o l o r - c h a n g ei m p a c to f t h ef i n i s h i n ga g e n t o u rs t u d ys h o w st h a t1 ) w h i l et h ek sv a l u eo fc o t t o na n dn y l o n c o t t o n f a b r i c sw i t ht h es a m ed y ec o n c e n t r a t i o nd e c r e a s e sm u c hw h e nt h es u n s h i n e t i m er a n g e sf r o m0 5t o1 0h o u r s ，t h ed e c r e a s eb e c o m e ss m a l l e rw h e nt h e s u n s h i n et i m eb e c o m e sl o n g e r ；2 ) t h e r ei sal i n e a rr e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h e s u n s h i n e t i m ea n dt h ek sv a l u ew h e nt h es u n s h i n et i m er a n g e sf r o m1t o2 0 h o u r s ；3 ) d i f f e r e n tf i n i s h i n ga g e n to nc o t t o na n dn y l o n c o t t o nf a b r i c sc o u l d i n f l u e n c eo nt h ed e g r e eo fl i g h tc o l o r - c h a n g e ，w h i c hi sr e l a t e dw i t ht h e f i n i s h i n ga g e n tt y p e 4 ) c o m p a r e dw i t ht h el i g h tc o l o r - c h a n g ew i t h o u tt h e f i n i s h i n ga g e n t ，t h eu vb l o c k i n gf i n i s h i n ga g e n tw i l ln o ta c c e l e r a t et h el i g h t c o l o r - c h a n g e o fc o t t o na n d n y l o n c o t t o n f a b r i c s i n c o n t r a s t ，t h e “w a t e r - o i l s t a i np r o o f i n g a g e n tw i l la c c e l e r a t et h el i g h tc o l o r - c h a n g eo f c o t t o na n dn y l o n c o t t o nf a b r i c s ，w h i l et h el i g h tc o l o r - c h a n g ei m p a c to f5 0 3 a a n dt h eg e n e r a ld e e p e n i n ga g e n ti sr e l a t e dw i t hb o t hd y e sa n df i b e r s k e y w o r d s ：r e a c t i v ed y e ，f i n i s h i n ga g e n t ，c o t t o nf a b r i c s ，n y l o n c o t t o n f a b r i c s ，t h el i g h tf a s t n e s s n w r i t t e nb yz h a n gp e i q u n s u p e r v i s e db yp r o f z h uy a w e i 苏州大学学位论文独创性声明及使用授权声明 学位论文独创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研 究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含其他个 人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得苏州大学或其它教 育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和 集体，均已在文中以明确方式标明本人承担本声明的法律责任。 研究生签名： 学位论文使用授权声明 日期：蛆 苏州大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、清华大学论文合 作部、中国社科院文献信息情报中心有权保留本人所送交学位论文的复印 件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子 文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许 论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的 公布( 包括刊登) 授权苏州大学学位办办理。 研究生签名： 导师签名： 日期：丝：三三 日期：心 活性染料及整理剂对棉、锦棉织物日晒变色的影响第一章前言 第一章前言 1 1 活性染料的耐光牢度 1 9 5 6 年i c i 工业生产了第一只活性染料商品，使得h o e c h s t 和c i b a 公司认识到，他们自己生产的纤维素和纺织品染料，经碱处理后也可以 和纤维反应。于是导致了c i b a c r i n 和r e m a z o l 染料这些新产品的诞生【l 】， 活性染料得以迅速发展。四十多年以来，活性染料的发展极为迅速，染 料发色体已涉及偶氮、蒽醌、酞菁、甲媵、三苯双嗯嗪等各类母体结构， 活性基也从单一的卤代三嗪、乙烯砜衍生物、卤代嘧啶、二氯喹嗯啉等 发展到多活性基，乃至复合的多活性基组合【2 】。一般来说，活性染料由亲 电的活性基( r g ，含离核的离去基x ) 、连接的桥基( q ) 、起发色作用 的发色体( d ) 和一个或多个水溶性基团( w ) 所组成，染料的c 或p 原子以及基质的o 、n 或s 原子( 分别对应于纤维素的羟基、蛋白质的 氨基和巯基以及聚酰胺的氨基) 之间，从理论上讲，染料与织物之间的 共价键结合能赋予织物优良的染色坚牢度。但事实上，染色物在测试、 使用、洗涤甚至贮藏过程中，常会发生变褪色现象，尤其是染浅色时的 日晒牢度，往往不尽人意。 自开发了三苯双嗯嗪发色体和复合的卤三嗪和乙烯砜双活性基后，推 出了不少相同的双活性基染料( h e 型) 和复合的双活性基染料( m 型) 的桥基或桥基相邻基团变化的专利，由此开发了许多新的多活性基染料 品种。不过，目前各染料公司多集中在两个不同活性基染料的开发上， 般是一个为一氯均三嗪基，另一个为乙烯砜基的结构。与单活性基染 料相比，双活性基染料具有固色率高、水解率低和适合环保发展要求的 活性染料及整理剂对棉、锦棉织物日晒变色的影响第一章前言 优点，但同时也带来光牢度偏低等一些不足之处，由于两个活性基在染 料中的位置不同，导致染料的褪色机理不同。目前国内外部分染料厂所 供应的双活性基活性染料的光牢度值得认真探讨，从表1 1 可以看出，双 活性基活性染料的浅色品种一般达不到光牢度要求，因此双活性基活性 染料的光牢度有待进一步提高。 表1 1部分双活性基活性染料耐光牢度 染料名称牢度级染料名称牢度级染料名称牢度级 r g b 黄 3 - 43 g 大红2m e s 藏青2 3 3 r s 黄 3 - 4b e s 红2 3e d 藏青2 3 e d 黄3s h f r r 橙2h g i u 棕2 3 h f 2 g r 黄 3b e s 橙2 3h r l 灰2 3 b e s 金黄 3s g e 翠蓝3 4 s h f g l s 灰 2 3 r g b 红2 3r s p 翠蓝3h f r l 黑3 3 b s 红2 3s h f g f n 蓝2 3岍黑2 m e s 艳红 2 3 1 0 s p 蓝 4 b 黑2 3 m e 4 b l 红3i m 蓝2m e s 黑3 s e b 红3b e s 海军蓝2 3w n n 黑2 3 e d 红2h 5 r l 紫2 3b e s 黑2 b e s 大红2r g b 藏青2r w 黑2 1 1 1 、活性染料光褪色机理 日晒过程中，光照对染料产生的影响，可以从两方面来解释，首先 就染料结构而言，在紫外光的作用下，染料中的化学键发生改变甚至断 裂，使得染料发色体的结构遭到破坏，从而失去颜色；也有可能是染料 的立体结构发生改变，致使颜色发生变化，表现出来就是色变。另一方 面，染料分子中的给电子受电子发色体、多烯发色体和酞菁发色体在日 活性染料及整理剂对棉、锦棉织物日晒变色的影响第一章前言 照后吸收能量，共轭双键中的成键电子向较高能量的反键轨道跃迁，当 成键电子回到原来轨道时，将放出能量，从而表现出与原来不同的颜色， 导致织物不同的耐光牢度。 偶氮染料在有氧气存在下，光化学反应首先生成氧化偶氮化合物，然后 发生瓦拉西( w a l l a c h ) 重排，生成羟基偶氮染料，再进一步发生光水解反应， 生成醌和肼衍生物【3 1 ，生成的醌和肼衍生物还能进一步反应，见图1 1 。 q 0 一n _ x 心n 一x 争 x o 一吒 o 。p0 7 、， h p 五o h v 有人研究了一系列带不同芳核结构的单偶氮染料的光解，结构见图 1 2 。染料在醇溶液中的褪色速度与氨基上的取代基有关。取代基极性越 强耐光牢度越差，见表1 2 。当采用b r i d g e m a n 和p e t e r s 4 1 的方法用褪色速 度相对共轭酸p k a 值作图时，可得到线性关系，它说明褪色是还原机理。 n 弋n u 图1 2 单偶氮染料的结构 & ! 一 r i f n 活性染料及整理剂对棉、锦棉织物日晒变色的影响第一章前言 表1 2 带不同取代基系列单偶氮染料褪色速度 r l r 2r 3褪色速度 p k a耐光牢度 e thh 0 6 92 7 67 c h 2 c h 2 c nh m eo 7 62 2 67 c h 2 c h 2 c nc h 2 c h 2 0 h m eo 7 11 8 16 c h 2 c h 2 c nc h 2 m e ho 8 41 1 94 c h 2 c h 2 c nc h 2 c h 2 c nm e o 8 60 7 43 4 c h 2 c h 2 c nc h 2 c h 2 c n h1 0 4 o 2 43 葸醌染料的光褪色机理更为复杂，如图1 3 ，1 ，4 双( 乙氨基) 9 ，1 0 葸醌在光曝晒下，其分解产物1 ，4 亚氨基一9 ，1 0 葸醌与它们在硅胶板上 1 5 0 c 时热氧化产物很相似，虽然尚难解释1 ，4 双( 甲氨基) 9 ，1 0 葸醌及 其氧化体n 甲酰化产物的生成，但也可推断，在光解褪色时确实发生了 多种光氧化反应。 0 o h r 一 0 o h r 0 o 妇m c 图1 - 3 葸醌染料的光氧化 尝 l h ： 活性染料及整理剂对棉、锦棉织物日晒变色的影响第一章前言 1 1 2 、影响活性染料光牢度的因素 1 、染料分子结构 从褪色机理可看出，染料结构不同，其褪色机理完全不同，当然光 牢度也不同。即使同属偶氮染料，同样是还原褪色，取代基不同，光牢 度有很大的差别，见表1 1 ，大多数的艳黄色与金黄色染料其一般耐晒牢 度良好，橙色与红色染料除了金属复合染料外，其一般耐晒牢度差，蓝 色系列染料，除了藏青色偶氮型活性染料外，大多数较鲜艳的葸醌、甲 膜和三苯双嗯嗪蓝色活性染料表现出良好的耐晒牢度。 若偶氮染料分子中的偶氮基的光化学变化是氧化反应，则偶氮基氮 原子密度越高，将越易反应，所以在苯环上引入供电子基( - n i l 2 、一o c h 3 等) ，往往会降低染料的光牢度，而引入吸电子基( - n 0 2 、c 1 等) 则可 提高光牢度。同理，在重氮组分上引入吸电子基，光牢度随吸电子性的 增强而提高。而1 ，4 带取代基的葸醌染料的烷基被芳氨基置换时能提高耐 光牢度。 2 、染料浓度 光牢度与染料聚集度间相互关系的实验证明可追溯至k j l 9 6 0 年。有光 化学家发现：在类似的直接染料中光牢度高的染料聚集颗粒的半径超过 1 0 0 r i m i 5 1 。因此，染料浓度越高，染色物上染料的聚集度也就越高，光牢 度也就越好；当然也并不是染料浓度越低，染色物的光牢度就越差。事 实上，当染料浓度较低时，染色深度与织物背景相差不明显，有较好的 光牢度。所以只有在一定浓度范围内，染料才表现出较差的光牢度【6 1 。 3 、基质的物理和化学结构 不同的基质，所含的活性基团不同，会导致光褪色机理的不同。由 于蛋白质产生的组氨酸和酪氨酸能淬灭单线态氧( 1 0 2 ) ，从而抑制氧化褪 活性染料及整理剂对棉、锦棉织物日晒变色的影响 第一章前言 色的竞争，所有染料在蛋白质基质的褪色都是还原过程；某些染料在锦 纶上光降解时，确实发生了有受激高分子产生氢转移的还原反应 7 1 ，也有 的染料褪色时发生脱烷基化的同时，也发现有光还原现象【8 】。 4 、入射光的波长分布 光的波长不同，其能量是不同的，当照射到染色物上时，染料接收 不同的能量而处于激发态，通过各种途径回到基态，释放出不同的能量， 导致光褪色的程度不同。 5 、空气组成，特别是湿度及活性污染物 有人曾对c i 蓝1 8 用i s o 标准评定其耐光牢度，其变动范围可以从 在湿空气棉上的小于1 级，到在氮气中丙烯睛上的7 级，它的变化规律 为：湿0 2 干0 2 湿n 2 干n 2 【9 1 。据研究，活性染料染棉时，纤维的 含湿率对光牢度影响明显，若将空气相对湿度从4 5 提高到8 0 ，染色 织物的光褪色速率可提高到原来的2 0 0 3 0 0 t l o l 。 1 1 3 提高光牢度的措施 为了提高染色物的光牢度，首先要选择耐光稳定性好的活性染料， 如染料母体中有吡啶酮、甲臌和双氧氮蒽等结构类型的活性染料光牢度 相对就高，象一些具有铜酞菁结构或铜络合偶氮结构，其光牢度也较佳。 近年来【1 1 】，汽巴公司推出的f n 型活性染料三原色：黄f n 2 r 、红f n 2 b l 、 蓝f n r 。台湾永光公司推出的一个c 型活性染料三原色组合：活性黄 c g l 、活性红c 3 b 、活性蓝c b b 。近期，台湾永光公司又推出了新一 代高耐晒红色活性染料e v e r z o lr e dl f 2 b 是一种不含金属的专利染料， 配合e v e r z o ll f 高耐晒系列活性染料，可获得极佳的耐晒牢度【1 2 】。 其次，染色时要选用适当的工艺，因为染料的聚集状态和结合状态 活性染料及整理剂对棉、锦棉织物日晒变色的影响第一章前言 与染色物的光牢度是密切相关的，染料只有与纤维充分结合且结合坚牢， 才能获得较高的光牢度。染色时吸色温度要由低到高，逐步升温，确保 均匀吸色，避免因匀染透染不良而导致光牢度下降。也不能过早固色， 否则染料不易扩散进入纤维内部，这样，不仅固色率低，聚集在纤维表 层的染料量也增多，表层染料不仅很难将能量转移给纤维，使自己返至 基态，而且与氧气及水分的接触多，容易发生光氧化褪色【1 3 l 。当然，除 了染色时间应充分外，保温时间也不宜太短，特别是一些分子较大的双 活性基活性染料，因为它们与纤维达到上染解吸平衡时间较长。另外， 水洗也是一个不容忽视的关键问题。为了达到更好的皂洗效果，皂洗一 定要在9 5 以上高温下进行；皂洗液要呈中性，这是因为活性染料与棉 的结合键在高温的酸性或碱性条件下，存在一个稳定性的问题；水量要 充足，并添加分散螯合剂，尽量降低金属离子和中性电解质的浓度，因 这些杂质会与染料形成难溶性色淀，并催化染料光褪色。 最后，通过对织物进行一些适当的功能整理，也能提高光牢度。目 前有一些厂家推出耐光提升剂、防紫外线吸收剂、曰光牢度增进剂等等， 这些整理剂有的能使织物的光牢度有所改善，但也有的效果并不明显， 有的甚至起反作用。例如，防紫外线整理剂。虽然可以减弱紫外线对织 物的作用，但大部分染料发生光褪色是由可见光引起的，所以对提高光 牢度不明显。 综上所述，要极大地提高活性染料的光牢度，必须研发新的染料发 色体系，开发新的染料后加工，制得对光特别稳定的染料商品，同时也 要改进染色工艺，极大地提高活性染料的固色效果，减少染料的水解， 增加透染和匀染效果，染后采用新型交联固色剂处理，这需要光化学家、 染料合成者和印染工作者的不懈努力。 活性染料及整理剂对棉、锦棉织物日晒变色的影响 第一章前言 1 2 棉、锦棉织物的技术现状 棉纤维手感柔软、吸湿透气性好，但易起皱；锦纶纤维弹性好、强 度高、质地耐磨、吸湿性也较好。锦棉交织物则同时兼备两种纤维的优 点而又互补不足，是近年来服装市场上十分活跃的面料之一。 1 2 1 棉、锦棉交织物的物理性能比较 前面已提到，不同的基质，具有不同的光牢度，即使是相同的基质， 组织结构不同，对光产生的光漫反射和光吸收是不同的，表1 3 、表1 4 是棉和锦棉不同的组织结构及其物理性能比较。可以看出，锦棉织物经 向抗撕破性能和抗皱性能好，纬向抗撕破性能和抗皱性能差，织物悬垂 性好，耐磨，透气。锦纶比例增加，由于锦纶耐磨、柔软，有弹性，有 利于经纬纱发挥各自的优点，因而织物耐磨、悬垂，透气性改善。而棉 织物透气性较锦棉绸差，不耐磨，悬垂性不好【1 4 】。 表1 3棉、锦棉的试样规格 序纤度d t e x密度( 根l o e m )厚度平方米重 号 品名 经纬经纬( m m )量( g m 2 ) 1锦棉绸8 93 0 44 7 43 5 0o 3 81 6 0 8 2锦棉绸8 83 0 54 4 43 3 00 4 01 4 9 7 3锦棉绸1 2 37 2 84 6 81 5 2o 3 81 5 5 3 4锦棉绸1 5 03 5 85 6 02 4 0o 3 81 7 3 8 5锦棉绸8 32 7 84 9 63 0 00 3 31 3 1 4 6锦棉绸8 32 8 74 5 62 7 0o 3 01 16 1 7棉织物3 6 62 9 23 9 72 1 4 5o 4 8 5 7 5 0 8 棉织物 3 6 63 6 43 8 11 9 0 5o 5 9 5 7 9 0 9棉织物2 7 82 7 83 9 72 1 4 50 4 95 4 5 3 10棉织物3 6 63 6 64 8 4 52 3 8o 6 66 4 6 3 活性染料及整理剂对棉、锦棉织物日晒变色的影响 第一章前言 表1 4 棉、锦棉物理性能比较 序纤度d t e x悬垂系透气量 折皱回 耐磨 号 数( l m 2 s ) 复角( o ) 次数 撕破强力n 经 纬经纬转经纬 18 93 0 44 1 38 6 41 67 95 1 16 2 8 2 7 2 28 83 0 53 5 01 1 7 - 31 0 88 55 4 06 2 8 2 3 4 31 2 37 2 84 0 71 6 0 81 1 29 32 3 86 2 82 4 4 41 5 03 5 84 1 o1 8 0 21 4 44 98 0 06 2 81 6 6 58 32 7 83 8 06 0 6 1 1 27 13 2 02 1 21 2 6 68 3 2 8 7 4 3 0 1 0 4 。01 1 06 63 1 32 9 。71 4 2 7 3 6 6 2 9 86 3 o2 7 - 37 06 02 4 01 2 01 0 o 83 6 63 6 47 0 o1 6 87 56 82 6 02 4 o2 0 o 92 7 82 8 85 9 06 1 ，4 7 56 52 8 03 8 12 5 2 1 0 3 6 6 3 6 67 4 06 7 07 56 23 0 14 0 11 4 3 1 2 2 棉、锦棉的光牢度 由于活性染料是目前印染厂常用的棉用染料，本文主要讨论活性染料 在棉上的光牢度。为了解决光牢度的问题，人们首先想到的是选用光牢 度好的染料，而常用国产活性染料在棉上的光牢度等级相差较大。如染 料浓度为0 3 o w f 时，采用i s 0 1 0 5 b 0 2 标准方法，活性黄m 3 r e 和活 性黄a ( b ) 4 r f n 为4 5 级，活性红a ( b ) 2 b f n 、活性蓝a ( b ) 2 g l n 、 活性红m 3 b e 和活性黄m 3 g e 仅为2 3 级。 除了黄色尚可外，其它都难以达到要求，尤其值得一提的是黑色的 光牢度要比红、黄、蓝更差，若作为拼色或染灰色使用，光牢度很不理 想。于是，把希望放在进1 2 染料上，台湾永光的非金属型耐晒活性染料 e v e r z o lr e dl f 2 b 配合e v e r z o ll f 高耐晒系列活性染料使用，具有极佳 光牢度；台湾永光的三元色染料黄c g l 、红c 3 b 和蓝c b b 在染棉时， 活性染料及整理剂对棉、锦棉织物日晒变色的影响第一章前言 染液浓度0 3 o w l , 耐晒牢度可达i s 0 1 0 5 b 2 蓝标5 级以上。汽巴公司 的三元色染料黄f n 。2 r 、红f n 2 b l 和蓝f n r 在染棉时，染液浓度 o 5 o w f , 耐晒牢度可达i s 0 1 0 5 b 2 蓝标5 级以上。不难看出，选用光牢 度好的染料，势必导致棉织物成本的提高，于是人们把目光投向了后整 理这一领域。近期，有一些厂家【1 5 】推出了日晒牢度增进剂、抗紫外线整 理剂、紫外线吸收剂等等，试图通过这一途径来提高棉的光牢度。有人 曾以表面活性剂对棉进行改性后，用常规染色中日晒牢度较低的活性黄 k 4 g 进行染色，与未改性织物进行比较，发现日晒牢度可提高2 3 级【1 6 】。 也有人1 刀用耐光提升剂l 1 和l 一2 ，光牢度略有提高，若是与柔软剂、树 脂整理剂和防水防油整理剂同浴使用，具有增效作用，光牢度都有不同 程度的提高，有的能提高1 1 5 级。 与棉相比，锦棉织物的光牢度更是制约其发展的瓶颈问题，光牢度 往往达不到标准，究其原因，既牵涉到棉的光牢度，更牵涉到锦纶的光 牢度。除了上述提到的影响因素外，还存在着锦纶自身的光牢度问题、 锦纶与棉染色时的相互沾色问题和锦纶和棉纤维的相互影响问题。锦纶 纤维染色时可用分散、酸性和中性染料染色。分散染料对棉都有一定程 度的沾色，其光牢度在染料浓度为o 5 o w f 染锦棉时，只有i s 0 1 0 5 b 0 2 标准2 级左右，单就光牢度而言，常用的许多分散染料都不能使用，经 过筛选，只有分散红g s 、分散黄s e 3 r 、分散蓝2 b l n 、分散灰n 和分 散紫h f r l 常用于锦纶的染色。中性染料染锦棉时，染色牢度较好，尤 其是光牢度，对棉的沾染较轻，但鲜艳度差，易染花，对经柳纬档遮盖 性差。目前，常用于锦纶染色的有四只：中性深黄g l 、中性枣红g r l 、 中性蓝b n l 和中性黑b l 。酸性染料最大的缺点是染中浅色的光牢度差， 如酸性艳绿n - 3 g m 、酸性湖蓝5 g m 、酸性翠蓝n - g ，染锦纶的光牢度往 活性染料及整理剂对棉、锦棉织物日晒变色的影响 第一章前言 往只有1 2 级，根本无法使用【l 剐，所以染锦纶只能选用弱酸性染料。选 好了染料，还要严格控制工艺，防止锦棉二组分的相互沾染，在活性染 料染棉时，染浴中加入2 9 l 的阴离子表面活性剂，如拉开粉b x 、净洗 剂l s ，也可以加入2 9 l 的锦纶阻染剂，如阻染剂a d 8 0 、汽巴特斯r n 等，可有效地阻止染料对锦纶的沾染；锦纶的染色必须严格控制染浴p h 值、入染温度和升温速率，可以适当加入匀染剂o 或匀染剂o p ，减缓染 料的上染，防止染花，最后要加强皂洗和固色，以确保织物的染色牢度。 1 3 本课题的依据和意义 我国对织物光牢度早已有规定，例如g b t 4 1 1 9 3 棉印染布标准中规 定，活性染料染色布耐光( 日晒) 牢度为4 5 级，印花布耐光( 日晒) 牢 度为4 级。随着人们对纺织品面料手感、舒适度、质感、色牢度以及环 保要求的不断提高，客户对印染布的光牢度指标越来越重视。 众所周知，活性染料染棉，其上染机理与其它染料有所不同。染色 结果，棉纤上的染料不是靠氢键和范德华力物理性的染着在棉纤上，而 是以共价键的形式与棉纤发生化学性结合，染后染料分子便成为纤维素 分子链上的一部分。因此，从理论上讲，染料与棉纤之间的共价键结合 能赋予织物优良的染色坚牢度。但事实上，染色物在测试、使用、洗涤 甚至贮藏过程中，常会发生变褪色现象，尤其是染浅色时的日晒牢度， 往往不尽人意，究其原因，这不仅与基质及染料的物理、化学结构有关， 也与基质及染料之间的结合有关，更与入射光波长分布和外界条件( 空 气组成，特别是湿度及活性污染物) 有关，其过程复杂而多变，而对于 锦棉织物而言，由于锦纶本身的分子结构特征，使得锦棉织物的光褪色 机理更为复杂，光化学家k l e m c h u k 曾称【1 9 】，颜料对高分子材料稳定性 活性染料及整理剂对棉、锦棉织物日晒变色的影响第一章前言 的影响是“挑战性的迷团”，可见，这也是一直以来困扰染色工作者和化学 家们的棘手问题。因此认清染料结构、纤维性质对光牢度的影响，找出 织物日晒变色的规律，对提高锦棉织物光牢度具有重要意义。 1 4 本课题的主要内容 1 、选择有代表性的5 只双活性基活性染料，活性染料b e s 大红、活 性染料b e s 嫩黄、活性染料b e s 翠兰、活性染料b e s 橙和活性染料黑5 ， 考察不同染料浓度对棉、锦棉织物的染色性。 2 、比较不同染料、不同色深度的棉、锦棉织物的日晒变色的差异性， 用k s 值表征日晒变色的程度，分析染料与日晒变色、浓度与日晒变色、 照射时间与日晒变色之间的变化规律。 3 、采用整理剂，如增深剂5 0 3 a 、紫外光阻隔剂u v 、氟防水剂 y c 7 0 0 6 a ，了解整理剂对锦棉织物日晒变色的影响规律。 活性染料及整理剂对棉、锦棉织物日晒变色的影响第二章实验材料和方法 第二章实验材料和方法 2 1 实验材料与仪器 2 1 1 染料和化学试剂( 见表2 - 1 ) 表2 1染料和化学试剂 染料和化学试剂来源 活性染料b e s 大红吴江桃源染料厂 活性染料b e s 嫩黄吴江桃源染料厂 活性染料b e s 翠兰吴江桃源染料厂 活性染料b e s 橙吴江桃源染料厂 活性染料黑( c i b l a c k5 ，乙烯砜型)上海万得化工有限公司 增深剂5 0 3 a ，工业级 杭州合祥精细化工有限公司 紫外光阻隔剂u v ，工业级丹东恒星精细化工有限公司 氟防水剂y c e e e ，工业级 嘉兴银城化学工业有限公司 氟防水剂a g 7 1 0 ，工业级浙江银城化工有限公司 平平加o ，工业级市售 元明粉，化学纯 市售 碳酸钠，分析纯市售 交联剂e h ，工业级市售 净洗剂2 0 9 ，工业级市售 氯化镁，化学纯 市售 硬脂酸，工业级市售 油酸，化学纯市售 皂片，工业级市售 冰乙酸，化学纯市售 三聚氰胺，工业级市售 固形石蜡，工业级市售 三油酸甘油脂，工业级市售 十八醇，工业级市售 碳黑，工业级 市售 活性染料及整理剂对棉、锦棉织物日晒变色的影响第二章实验材料和方法 2 1 2 织物 棉织物：经纱纤度2 7 8d t e x ，经密3 9 7 ，纬纱纤度2 7 8d t e x ，纬密2 1 4 5 。 锦棉绸：经纱纤度1 5 0d t e x ，经密5 6 0 ，纬纱纤度3 5 8d t e x ，纬密2 4 0 。 2 1 3 仪器设备( 见表2 2 ) 表2 - 2 仪器设备 仪器设备名称制造商 空压气膜式立式压染试验机p a o台湾瑞比 连续式定型烘干机台湾瑞比 a p 3 6 0 织物通气度试验机 日本 u l t r a s c a np r o 测色配色仪h u n t e r l a b 公司 狲o t e s t 日晒仪a t l a s 公司 y b s l 3 防水雨淋测试仪国产 s w - 1 2 型a 耐洗色牢度试验机国产 振荡染色机 国产 w s d i i i 型白度仪 国产 y g 0 2 6 a 型电子织物强力机国产 h h s 2 1 6 型电热恒温水浴锅国产 d h g 9 0 7 0 a 型电热恒温鼓风干燥箱国产 2 2 实验方法 2 2 1 棉、棉锦织物的活性染料染色 1 、染色工艺流程 润湿一活性染料染色一碱固色_ 热水洗一皂洗_ 热水洗_ 冷水洗_ 晾干。 2 、升温和加料过程 润湿后的织物放入染液( 3 0 ) 染色1 5m i n - ， j h 入1 3 的元明粉_ 染 活性染料及整理剂对棉、锦棉织物日晒变色的影响 第二章实验材料和方法 1 0 m i n - - , j j i l 入剩余2 3 的元明粉_ 染5m i n 一升温至7 0 一加入1 2 的碳 酸钠_ 固色1 0 m i n 叶加剩余1 2 的碳酸钠_ 固色4 5 m i n _ 热水洗_ 皂洗一 热水洗一冷水洗一晾干 3 、润湿条件 将织物放入2 9 l 的平平加0 溶液中，在3 0 。c 处理3 m i n 。 4 、皂洗液 皂片 2 9 t , 净洗剂2 0 9 2 5 9 l 温度 9 5 时间 5m i n 浴比 1 ：5 0 5 、染色工艺处方( 表2 3 ) 表2 3 活性染料染色工艺处方 染料 工艺 元明粉( g l )碳酸钠( g l ) 浴比 ( 0 w f ) 1 0 5 2 0 1 01 ：5 0 2 1 3 01 51 ：5 0 3 3 4 52 51 ：5 0 4 5 6 0 3 01 ：5 0 58 8 04 0 1 ：5 0 2 2 2整理工艺 1 、三防整理 浸轧三防整理剂( 二浸二轧，轧液率8 0 ) 一预烘( 1 0 0 。c ，3 r a i n ) 一焙烘( 1 4 0 1 8 0 ，1 5 2 5 m i n ) _ 成品 2 、其他整理( 阻隔、增深整理) l s 活性染料及整理剂对棉、锦棉织物日晒变色的影响第二章实验材料和方法 织物在整理液( 1 5 9 l ) 中浸1 0 m i n _ 一浸一轧_ 预烘( 5 0 。c ) _ 焙 烘( 1 6 0 ，2 m i n ) _ 成品 2 2 3日晒 按a a t c c 标准和方法在日晒牢度仪上根据表2 4 设置好参数，将织 物剪裁适当大小固定在粘板上，照射所需时间。 表2 - 4日晒参数 黑板温度 6 3 + 1 相对湿度( r h ) 3 0 过滤装置6 ( i r ) - i - 1 ( u v ) 照射能量 7 0 2 3 性能测试 2 3 1 刚s 值：在h u n t e r l a b 公司的u l t r a s c a np r o 测色配色仪上测定。 2 3 2 拒水性能：按a a t c c 标准和方法在y b 8 1 3 防水雨淋测试仪上 进行。拒水评分为0 1 0 0 分，评分标准：0 分为最差，整个布面正反面均 全部润湿；5 0 分，整个表面全部润湿；7 0 分，整个表面部分润湿；8 0 分， 表面在喷着点处被润湿；9 0 分，表面轻度无规则的粘着水珠或被润湿； 1 0 0 分为最好，整个布面无粘着水珠，不润湿，不沾水。 2 3 3 拒油性能：参考a a t c c 标准方法，根据表2 5 测试液体组成， 从低到高逐渐选取相应试剂，滴在同一种被测试样的不相邻地方，若3 0 秒内未润湿布样，则样布通过该级，直到通不过为止，取最后通过的级 别。评分标准：1 5 0 分最好，5 0 分最差。 活性染料及整理剂对棉、锦棉织物日晒变色的影响 第二章实验材料和方法 表2 5 拒油性能测试液体组成及评分标准 判定( 分) 1 5 01 4 01 3 01 2 011 01 0 09 08 07 06 05 0 石蜡油( ) o1 02 03 04 05 06 07 08 09 01 0 0 正庚烷( )1 0 0 9 08 07 06 05 04 03 02 01 00 2 3 4 织物透气性：使用a p 3 6 0 织物通气度试验机测定。选择并安装 合适的通气孔，调节气量器待斜式风压计读数到1 2 7 m m 水柱时，读垂直 风压计读数，由其读数查表求得透气量值。 2 3 5 防污性能： 试样：将整理后的待测织物裁成6 c m x 6 c m 的样片6 块。 污染液组成：硬脂酸1 0 m g 、油酸1 0 m g 、固形石蜡2 0 m g 、三油酸甘 油脂1 0 m g 、十八醇1 0 m g 、食盐4 0 m g 、碳黑1 0 m g 、阴离子洗衣粉2 4 0 m g 。 将以上各组分混合用水配成1 6 0 m l 污染液。 试验方法： 1 、织物污染：将上述污液1 6 0 m l 放在s w - 1 2 型a 耐洗色牢度试验 机的瓶子里，放入准备好的试样片6 块，在8 0 下处理9 0 m i n ，取出污 染布，用水洗涤，晾干( 烘干) ，其中三块作为污染和污物吸着性样布。 2 、洗涤试验：在烧杯中放入1 6 0 m l 含l g l 、5 9 l 阴离子洗衣粉的水 溶液，放入沾污样布三块，在8 0 唧s 2 1 6 型电热恒温水浴锅中洗涤 1 5 m i n ，取出，用水洗涤后，晾干( 烘干) ，作为污物脱离性样片。 3 、结果判定：通过测定织物白度的方法对沾污样片、洗涤样片及未 沾污样片分别测定白度，根据测得的白度值来计算再沾污性和易去污性。 用公式( 2 1 ) 和公式( 2 2 ) 计算。再沾污性及易去污性数值越小，说明 凡与r s 、k 与r w 相差越小，从而说明织物的防沾污及易去污性能越好。 再沾污性( ) 1 0 0 ( 2 1 ) 活性染料及整理剂对棉、锦棉织物日晒变色的影响第二章实验材料和方法 易折陛( ) 晋1 0 0 ( 2 - 2 ) 式中：民为未沾污样片的白度；r s 为沾污样片的白度；r w 为沾污经 洗涤后样片的白度。 活性染料及整理剂对棉、锦棉织物日晒变色的影响第三章活性染料在棉和锦棉织物上的日晒变色 第三章活性染料在棉和锦棉织物上的日晒变色 3 1 活性染料在棉、锦棉织物上的染色性 五种双活性基活性染料不同染色浓度在棉织物上的k s 值见表3 1 ， 在锦棉织物上的k s 值见表3 2 。 表3 1活性染料在棉织物上的染色性能( 刚s 值) 染料浓度( o w f ) 活性染料 o 51358 b e s 大红 1 7 1 0 62 3 8 l o4 0 4 1 85 6 3 2 17 2 7 6 4 b e s 嫩黄 0 7 2 2 l1 6 0 3 94 4 3 2 56 7 1 4 17 7 7 8 1 b e s 翠兰 1 7 4 6 1 3 2 3 9 9 6 7 7 0 1 9 3 6 9 51 1 7 4 1 2 b e s 橙 3 3 0 7 56 5 4 0 51 3 8 7 1 51 6 3 6 5 3 1 8 6 5 2 5 黑5 1 8 5 5 94 0 3 8 11 0 7 0 9 91 5 2 6 6 21 7 2 6 2 2 表3 2 活性染料在锦棉织物上的染色性能( 刚s 值) 染料浓度( o w ) 活性染料 0 51358 b e s 大红 0 3 9 2 50 5 8 8 10 8 9 0 81 0 0 1 1 1 1 2 9 0 b e s 嫩黄 0 2 9 1 70 6 2 0 71 0 2 4 4 1 0 9 2 01 1 9 5 0 b e s 翠兰0 5 8 1 80 9 7 6 81 7 8 7 41 3 7 0 52 6 3 1 3 b e s 橙 1 0 0 2 61 2 5 6 31 5 7 3 31 7 7 3 81 5 3 8 9 黑5 0 5 3 0 80 8 8 8 01 4 0 4 41 4 9 3 7 1 6 0 5 2 由表3 1 和表3 2 可知，不管是棉织物还是锦棉织物，随着活性染料 用量的增加，织物表观色深度( 列s 值) 也随之增加，且染料在1 到3 活性染料及整理剂对棉、锦棉织物日晒变色的影响第三章活性染料在棉和锦棉织物上的日晒变色 有一个较大的增幅。说明随染料用量的增加，织物上染固着的染料也增 加，因此k s 值也增大。然而，织物上染座的容积是固定的，染料上染 织物的量也是有限的，随染料浓度的增加，上染固着在纤维上的染料增 幅会逐渐减小，最后趋于稳定。同种染料在相同的染色工艺时，在棉织 物上的表观色深度比在锦棉织物上的表观色深度大很多，说明我们所选 的5 只活性染料是棉用活性染料，并不上染锦纶纤维。由于锦棉织物是 交织物，从表观上可以很明显地看到白色的锦纶纤维，可见纤维对染料 上染率有很大的影响，纤维的化学结构不同，染料对其的上染也就不同， 我们所选的染料并不构成对锦纶的沾色问题，从而导致两种织物表观色 深度差异很大，这一点，对染料光褪色的反应机理和速度的也会有所影 响。其原因主要是纤维的无定形区大小、孔隙大小及分布、表面和截面 形态等，都会影响染料在纤维上的分布和结合状态，也影响纤维的吸湿 性和反应性。锦棉织物是交织物，其表面纤维分布结构不匀，表面形态 不稳定，织物表观色深度和日晒牢度比纯棉织物低。 3 2 双活性基活性染料的日晒变色 3 2 1 日晒时间对棉织物k s 值的影响 棉织物分别用不同浓度的活性染料b e s 橙、黑5 、b e s 翠兰、b e s 嫩黄和b e s 大红染色，比较不同日晒时间对织物k s 值的影响。结果见 表3 3 至表3 7 。 活性染料及整理剂对棉、锦棉织物日晒变色的影响 第三章活性染料在棉和锦棉织物上的日晒变色 表3 3日晒时间对不同浓度b e s 橙染色棉织物k s 值的影响 日晒时间染料浓度( o w f ) ( 小时) o 51358 03 3 0 7 56 5 4 0 51 3 8 7 1 51 6 3 6 5 31 8 6 5 2 5 0 53 1 6 5 2 6 1 1 1 61 3 3 6 2 51 7 1 2 8 71 7 9 0 7 0 l3 0 3 4 55 6 7 2 01 2 7 7 3 7 1 5 5 0 0 41 7 0 6 0 9 22 7 9 7 85 2 5 4 6 1 2 4 0 4 41 4 9 5 4 51 6 7 5 7 5 42 4 7 0 74 6 7 8 91 1 5 4 4 8 1 4 1 1 4 61 6 2 4 0 9 82 0 5 5 3 4 0 6 4 91 0 0 1 8 81 2 6 6 7 51 4 6 4 4 1 1 21 7 9 8 23 5 6 2 1 9 1 7 0 01 1 6 5 4 41 3 9 7 9 3 1 61 5 9 9 43 1 6 9 3