活性染料电化学无盐染色

第29卷第8期 2008年8月 纺织学报 J0umalof7rextileResearch V01．29No．8 Aug．2008 文章编号：0253—972l(2008)08．00r75．03 活性染料电化学无盐染色 王海英1，袁寅瑕1，石 敏1，黄海明2 (1．南京工业大学，江苏南京210009；2．金迅发有限公司，广东东莞523000) 摘 要 为减少活性染料染色中盐的使用，对棉织物的电化学无盐染色方法进行探索。讨论棉织物电化学染色中 的外加电压、起染温度、通电时间对活性染料浸染结果的影响；分析采用电化学无盐染色后织物的色深值与各影响 因素之间的关系。试验结果表明：活性染料通过浸染法染棉织物时，将电化学无盐染色同常规加盐染色的方法对 比，前者能明显提高染料的上染量，不仅染后织物的K，s值提高，而且减少了残液中染料及常规染色中加入的大量 Nacl等对环境的污染。 关键词棉织物；电化学；活性染料；浸染 中图分类号：髑193．632 文献标识码：A ElectrOchemicaldyeingwithreactiVedyeswithoutsalt wANGHaiying’，YuANYinxial，sHIMinl，HuANGHaimin92 (1．Ⅳ口够rIg【，砌e倦酊o，％c^，lo崦y，Ⅳo蟛，lg，肋咿u2l0009，Ch池； 2．肺州缸白．，￡缸．。DD，嘲1ton，GM，咖增523000，吼讹) Abst髓nAnelectrocheIIlicaldyeingmethod诵thoutsaltu∞doncottonI曲ricsh鹅beenstudiedlorthe purpo孵ofreducingmeamountofsaltinr{eactiVe-dyeingprocess．Somef如to璐，such鹊印pliedvoltage， beginningtempemtureofdyeing绷delectrifiedtiIne，haVebeendiscussed．RelationshipbetweenK／SValue obtainedf南mtheelectrocheIIlicaldyeingoff曲ric诮thoutsaltaIldthesef如to玛w鹊肌aly孢despecially． Compared埘thmegeneralsaltydyeingmethod，theelectrocheIIlicaldyeingmethod诵thoutsaltcouldrai靶the IlptakeofdyesIema^ably．Inaddition，thismethodnot蚰lyincIeasedK／SValuebutal∞decreasedthe 即vironmempollutionwhichIIIiglItbec跚sedbygenemlsalty陀sidualdyeliquids． Keywordscott帅f曲ric；electD0chemistry；reactivedyes；exh跏stdyeing 棉及其混纺织物目前仍然是面料市场的主要产 品，而活性染料是这类织物最常用的染料之一。由 于用量大，活性染料及其染色的低利用率，资源浪 费，环境污染等问题越来越受到人们的关注¨。21。 目前常采用新型活性染料、纤维素纤维的化学改性、 用“代用盐”活性染料等方法来提高上染率，其中棉 纤维阳离子化是一种能直接有效解决活性染料染色 问题的方法，但阳离子化的匀染效果不好，助剂影响 较大，因此该方法也有待进一步的探讨。 在棉织物活性染料染色过程中，棉纤维在染液 中带负电荷，而染料离子也带负电荷，二者之间存在 斥力，如能尽量降低二者之间的电性斥力或将其变 为引力。则可提高其上染率，减少染料水解及盐的用 量⋯。本文用活性染料预碱法染色时，采用电化学 无盐染色的方法⋯引，在染浴中加正负电极，并通 直流电，正极与待染织物相连，探讨外加电场等因素 对染色的影响。 1试验部分 1．1 仪器装置 电子测色配色仪，聊rc600plus；晶体管直流稳压 电源。wYJ型，0—5V电压可调。试验装置示意图见 图l。 · 收稿日期：20cr7—09—26修回日期：2008一03—24 作誊简介：王海英(1974一)，女，讲师，硕士。研究方向为纺织品染整新工艺等。E-mil：why930cr76@si眦．硎。 万方数据 ·76· 纺织学报 第29卷 注：l咖一5V口】调直沉稳压电源；2一电压表； 3一电流表；4一纯棉布样；5一石墨电极；6一染液；7一导线。 图l试验装置示意图 Fig．1Sketchmapoftheexperimentalequipment 1．2材料及药品 试样为经过退、煮、漂处理过的纯棉平布。 活性翠蓝K—GL(商业品)；Nacl、Na2C0，(AR)。 1．3染色处方及工艺流程 1．3．1染色处方 活性翠蓝K．GL3％(o．w．f)；纯碱l％(o．w．f)； 浴比1：150。 1．3．2工艺流程 1)连接试验装置沁1，加热染浴至起染温度，将布 样与电极相连放入配好的染浴(若为电化学染色则 开始通电)，染色15min。 2)加入1／4Na2CO，，染色10lIlin。若为常规加盐 染色，则加5g／L的NaCl(常规无盐、电化学染色不加 盐)。 3)在35min内将染浴升温至80℃(升至80℃后 电化学染色停止通电)。 4)染浴稳定在80℃，加入l／4Na2CO。，染色 10min，加入剩余1／2Na2CO，，续染20IIlin。 5)染毕降温、水洗、皂洗、烘干。 1．4置／S值的测定 用Datacolor600plus电子测色配色仪测量染后 织物的K／S值。 2结果与讨论 2．1棉织物活性染料常规无盐与有盐染色 在不加电场的情况下，织物分别在无盐、有盐染 浴中按上述工艺染色，并测得染后织物的K／S值分 别为O．9270和0．9667。结果表明活性染料在没有 盐促染的情况下虽然也能部分上染固色，但K，S值 低于有盐的工艺，说明织物与染料之间的电性斥力 对染料的上染影响很大。 2．2 电压对活性染料电化学染色的影响 当有电场与织物相连，改变施加的电压，起染温 度为40℃，按无盐染色工艺进行电化学染色，测量 染后织物的K，S值，结果如图2所示。 趔 毫 0_3 0．6 。0．9 1．2 1．5 1．8 2．1 电压，v 图2外加电压与染后织物K，s值的关系 Fig．2Relationshipbetweentheappliedvoltageand K，Svalueofdyedfabric 由图2可知，当染浴施加电场时，随着电压的增 加，K／S值也随之提高。与相同染色工艺的无盐染 色样品相比，即使施加电压仅为0．3v，K／s值也高 于后者，说明外加电场对活性染料上染有着非常显 著的影响。 当用活性染料染棉织物时，处于染浴中的正、负 极使得染浴中活性染料阴离子发生向正极方向的定 向移动，而待染棉织物与正极相连，使得织物附近的 染料阴离子浓度增大，促进染料吸附，上染率相对提 高，由于外加电场会使染料在染液中的化学位提高， 在纤维中的化学位降低，促使染料从液相向固相转 移，染料扩散系数增加|61，也提高K／S值，因此可借 助电化学实现无盐染色。 从试验结果看，外加电压在1．5v时织物K／S值 最大；当外加电压在1．2—1．8V之间时，电化学无盐 染色织物能达到甚至超出常规有盐染色的效果；当 外加电压大于2．OV时，染浴出现浑浊，说明此时由 于电流密度过大，导致染浴体系稳定性受到破坏，染 浴中染料开始聚集，尽管整个染浴体系不稳定，但上 染率基本相当于常规有盐染色。 2．3起染温度对活性染料电化学染色的影响 在外加电压为1．5V时，改变起染温度，探讨起 染温度对电化学染色效果的影响，试验结果如图3 所示。 传统的染色工艺常需要借助提高染浴的温度来 完成上染过程。电化学染色工艺，是由于外加电场 对染料阴离子产生作用，使其在较低的温度下就有 =宝 ∞ 虻 ∞ l l O O 万方数据 第8期 王海英等：活性染料电化学无盐染色 ·77· 捌 器 30 40 50 60 起染温度／℃ 图3起染温度与染后织物K，．s值的关系 Fig．3Relatio弛hipbetweentllebeginningtempe飕ture ofdyeiIlg蚰dK，Svalueofdyedf曲rio 较好的吸附、扩散性能。尽管外加电场的作用可以 使得织物在较低的温度下就有较好的上染量，但从 图3可知，在电化学染色中，起染温度在30～40℃ 之间时，随着起染温度的提高，织物的K，S值有较 明显的提高，之后起染温度再提高时，上染率变化趋 于平缓直至基本不变。这说明在外加电场的作用 下，适当地提高起染温度能进一步提高活性翠蓝的 扩散活化能，使扩散速率加快，更多的染料扩散进入 纤维内部，提高反应速率，使染料能更快更多地与纤 维发生键合反应固着，综合考虑染料水解和能源损 耗2个因素，起染温度选40℃较为合适。 2．4通电时间对活性染料电化学染色的影响 在染色流程中延长初次加碱之后的通电时间， 探讨预加碱后通电时间变化(10、20、30IIlin)对染色 效果的影响，外加电压1．5V，起染温度40℃，结果 如图4所示。 在电化学染色中，只有外加电场的作用才能使 染料阴离子持续向正极移动，但随着染料阴离子逐 渐上染到织物上，染浴中的可移动离子浓度逐渐减 少，外加电场的作用也会慢慢变小。 由图4可知，延长外加电场的作用时间对染色 影响很小，随着通电时间的延长，织物的K，S值呈 下降趋势，但降幅极小，基本可以忽略。随着通电时 间的延长，织物的匀染性有了一定程度的提高。综 合考虑，染色流程中初次加碱后通电时间在20IIlin 70 ∞ 通电时间，min 图4通电时间与染后织物K，_s值的关系 Fig．4Relmionshipbemeentheelectri6edtime andK，Svalueofdyedfabric 较为合适。 3 结 论 活性染料染棉织物时，借助于电化学的方法可 以实现无盐染色，且染后织物的染色效果能达到甚 至超过常规有盐染色。通过试验得出电化学无盐染 色工艺条件：外加电压为1．5V，起染温度为40℃， 通电时间为70IIlin。 删 参考文献： [1】章杰．现代活性染料技术进展[J]．印染，2004(2)： 37—42． [2]何瑾馨．染料化学[M]．北京：中国纺织出版社，2004． [3]马明明．纤维电化学染色新工艺设想[J]．染整技术， 2006．28(3)：9—14． [4]廖选亭，徐华．纯棉针织物活性染料预碱法染色工艺 研究[J]．武汉科技学院学报。2006，19(5)：40一42． [5]李荻．电化学原理[M]．北京：北京航空航天大学出版 社。1995． [6]贾梦秋，杨文胜．应用电化学[M]．北京：高等教育出 版社，2004． [7]佟白，高树珍，孙芳．织物的电化学染色机理初探[J]． 纺织学报，1995，16(6)：34l一343． [8]高树珍．亚麻织物的还原染料电化学染色初探[J]．印 染，2006(6)：12一14． 筋 加 ” m 奶 l l l l l 掣罄 加 " m ：g ∞ 够 i l l^v 万方数据 活性染料电化学无盐染色 作者： 王海英， 袁寅瑕， 石敏， 黄海明， WANG Haiying， YUAN Yinxia， SHI Min， HUANG Haiming 作者单位： 王海英,袁寅瑕,石敏,WANG Haiying,YUAN Yinxia,SHI Min(南京工业大学,江苏,南京 ,210009)， 黄海明,HUANG Haiming(金迅发有限公司,广东,东莞,523000) 刊名： 纺织学报 英文刊名： JOURNAL OF TEXTILE RESEARCH 年，卷(期)： 2008,29(8) 被引用次数： 1次 参考文献(8条) 1.章杰 现代活性染料技术进展[期刊论文]-印染 2004(02) 2.何瑾馨 染料化学 2004 3.马明明 纤维电化学染色新工艺设想[期刊论文]-染整技术 2006(03) 4.廖选亭.徐华 纯棉针织物活性染料预碱法染色工艺研究[期刊论文]-武汉科技学院学报 2006(05) 5.李荻 电化学原理 1995 6.贾梦秋.杨文胜 应用电化学 2004 7.佟白.高树珍.孙芳 织物的电化学染色机理初探 1995(06) 8.高树珍 亚麻织物的还原染料电化学染色初探[期刊论文]-印染 2006(06) 引证文献(1条) 1.王红凤.陈玲玲 棉织物热转移印花的机制[期刊论文]-纺织学报 2009(2) 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_fzxb200808020.aspx