活性染料低盐染色工艺探讨

西安工程大学学报 JournalofXi’anPolytechnicUniversity 第22卷第5期(总93期) 2008年10月 V01．22，No．5(Sum．No．93) 文章编号：1671—850X(2008)05—0546—05 活性染料低盐染色工艺探讨 尹 宇，王春梅 (西安工程大学纺织与材料学院，陕西西安"710048) 摘要：根据活性染料特征值SEFR选择3类不同特征值的活性染料，每一类选3种，共计9种．分 别对特征值高、中、低的3类染料进行低盐染色工艺实验．实验明，SEFR值中等的一类染料适 合进行低盐染色，其固色率均在70％左右，盐的用量为常规用量的1／4"-1／3，浴比为10l 1，其 中以无水硫酸钠与柠檬酸钠2：1复配效果最佳． 关键词：活性染料；特征值SEFR低盐染色；固色率；中性盐 中图分类号：TS193．632文献标识码：A 活性染料由于色泽鲜艳、湿牢度优异、使用方便、适用性强等优点发展很快，然而传统活性染料染色需 加人大量盐，如元明粉和食盐．电解质盐的应用，虽然减少了染料本身的污染，但对水源造成污染，使淡水 盐化，破坏生态平衡，对水生物和土壤都有很大的危害，且污水中的可溶性盐的处理也较难[1]．目前，对印 染废水中有机化合物的处理取得了很大的成就，但对染色过程中大量加入或生成的无机盐还不能通过简 单的物理化学及生化方法加以处理[2]．为此，近年来国内外大力研究如何减少盐用量，进行低盐或无盐染 色，并已成为一个重要研究课题． 为了解决这些问题，除了开发新型染料、染色设备和应用新的染色助剂外，有必要在染色技术和生产 控制方面进行改进．如选择对纤维亲和力高的活性染料，制定合适的低盐染色工艺，降低生产中的盐用量， 并提高上染率和固色率，减少环境污染¨j． 染色特征值SEFR综合反映了活性染料的染色性能，且以数值的形式表示这些性能．通过SEFR值可 以评价染料的直接性、匀染性、反应性、配伍性、重现性和易洗性，因此更具科学性，对活性染料的应用具有 重要的指导意义阻引．本文对不同染色特征值的活性染料进行低盐染色工艺研究，探讨活性染料的染色性 能，为活性染料低盐染色工艺研究提供了较为准确的科学依据． 1 实 验 1．1材料与仪器 (1)材料208×208，128×60全棉纱卡漂白布． (2)仪器电热恒温水浴锅(HH型)、722型分光光度计、分析天平． (3)染化料及试剂 活性红3BFS(100％)、活性金黄2RS(100％)、活性海昌蓝RBS(100％)、活性大 红3GRS(100％)、活性金黄2GRS(100％)、活性艳蓝砣BS(100％)、活性红5BN(100％)、活性黄3DRS (100％)、活性艳蓝BRS(100％)(由锦鸡染料有限公司提供)；无水硫酸钠(化学纯)、元水碳酸钠(化学纯)、氯 化钾(化学纯)、柠檬酸钠(化学纯)(西安化学试剂厂)、中性净洗剂(工业品，江苏新桥助剂厂)． 收稿日期：2008—03—20 通讯作者：王春梅(1968一)，女，安徽省霍丘市人，西安工程大学讲师，硕士．E-mail：chm5036@163．com 万方数据 第5期 活性染料低盐染色工艺探讨 547 1．2方法 (1)染色工艺 工艺处方：染料1％(o．w．f．)，促染剂zg／L，碳酸钠109／L，上染温度×时间：30"C ×30rain，固色温度×时间：80"C×60rain，浴比10；1．上染工艺曲线如图1．图1中①②③④为取样点． (2)固色率的测定分别配制A、 B两个相同的染浴，放入同一水浴中，A 染浴不加入试样，但其操作均按B染液 规定．当B染液中的试样开始皂煮时也，．。 向A染浴中加入相同数量的净洗剂． 10min后取出A染浴并冷却至室温，然 后稀释至一定体积，在其最大吸收波长 处测定吸光度AA． 图1上染工艺曲线 B染浴加入试样，按规定条件染色，染毕取出试样水洗、皂煮(净洗剂29／L，95～97℃，10min，浴比50 ：1)、水洗．然后将洗涤液、皂煮液和染色残液合并，稀释至一定体积，在其最大吸收波长处测定吸光度 AB．固色率计算如下[6]： 固色率=100％一X， (1) X—ABVB／(AAVA)×100％． (2) 式中X为染色残液(色括洗涤液、皂煮液)中的染料量占总量的百分率；VA为A染浴冲稀后的体积；AA 为A染浴冲稀后的吸光度；Ve为B染浴冲稀后的体积；An为B染浴冲稀后的吸光度． (3)实验用染料在常规条件下的SEFR值工艺处方：染料(o．w．f．)1％，元明粉40／g·L-。，纯碱 15／g·L～，浴比10：1． 工艺条件：染色温度×时间：30℃×30min，固色温度×时间：80℃×60rain． 裹1 实验用染料染色特征值【7】 染料名称 S／％ E／％ F／％ R／％ 染料笔称 s?％ E7％ F7％ Rf％ 活性红3BFS 52．4 36．9 70．1 46．4 活性艳蓝BRS 44．1 21．0 51．8 43．7 活性金黄2RS 82．0 44．0 92．3 61．0 活性红5BN 34．1 66．8 90．0 71．8 活性海昌蓝RBS 68．6 81．7 98．2 80．8 活性黄3DRS 39．0 23．8 67．5 46．5 活性大红3GRS48．0 31．1 60．0 45．5 活性艳蓝R2BS34．5 11．0 53．6 23．7 活性金黄2GRS 66．1 24．7 85．3 67．1 注：特征值较高的染料为：活性红3BFS，活性金黄2RS，活性海昌蓝RBS，特征值居中的染料为：活性大红3GRS，活性金 黄2GRS，活性艳蓝BRS；特征值较低的染料为：活性红5BN，活性黄3DRS．活性艳蓝R2BS． 2 结果与讨论 2．1 硫酸钠与氯化钾复配对不同SEFR值活性染料固色率的影响 裹2硫酸钠与氯化钾复配时的固色率 万方数据 548 西安工程大学学报 第22卷 盐浓度对染料固色率的影响，如表2所示．当采用硫酸钠与氯化钾以不同比例复配作促染剂时，在相 同的工艺条件下，随着盐用量的增加，盐浓度的变化对特征值中等的染料的固色率影响较小．当硫酸钠： 氯化钾=2：1时，S值居中的活性染料基本能保持在60％左右，且用盐量基本上可降低为常规用盐量的 50％左右．而特征值高和特征值低的活性染料随盐浓度变化固色率改变较大，不适合用作低盐染色． 2．2硫酸钠与柠檬酸三钠复配对不同SEFR值活性染料固色率的影响 裹3硫酸钠与柠檬酸三钠l，2复配时的固色率 当采用硫酸钠与柠檬酸三钠以不同比例复配作促染剂时，如表3所示．在相同的工艺条件下，随着盐 用量的增加，特征值中等的染料的固色率随盐浓度变化比较平稳，其中当硫酸钠与柠檬酸三钠以2：1进 行复配时，金黄20RS的固色率提高至70％以上，效果较好，盐用量可以降低为常规用量的1／4左右，适 合用于低盐染色．而s值高和低的活性染料的固色率虽然在70％左右，但其随盐浓度改变的变化趋势较 大，故此类染料不适合做低盐染色． 2．3 氯化钾与柠檬酸三钠复配对不同SEFR值活性染料固色率的影响 袭4氯化钾与柠檬酸三钠l，2复配时的固色率 当氯化钾与柠檬酸三钠分别以不同比例复配时，如表4所示，具有相似的变化规律．特征值较高及较 低的一类活性染料，其固色率随着盐浓度的改变均有较大范围的变化，比较敏感，不适合用于低盐染色；而 特征值居中的活性染料，其固色率不仅变化不敏感，且盐用量均有所降低，固色率保持在60％左右． 2．4硫酸钠、氯化钾和柠檬酸三钠以1：1：1复配时对固色率的影响 5 5 8 6 3 l 2 l 9 6一 ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●■ 3 6 4 3 S 7 8 0 6 3— 5 3 5 4 5 4 5 5 5 5— 0 0 4 8 9 2 3 O 9 1一 ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●■ 1 1 7 3 5 9 3 6 O 7— 6 4 5 5 4 5 5 6 6 7— 3 3 4 3 6 l l 1 6 O一 ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●_ O 5 5 7 3 5 4 O 5 4— 6 4 6 5 6 6 6 7 6 7一 O O 8 3 O 8 0 0 5 2一 ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●_ 8 8 l l 4 2 6 2 2 4— 4 4 5 5 5 5 5 5 6 5— 2 1 4 O l 2 2 4 4 9一 ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● 3 5 7 1 O 3 1 5 2 7— 6 5 6 6 7 6 7 6 7 6— 5 4 5 5 5 1 5 2 4 4一 ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● 7 2 9 1 I 2 4 2 7 2— 5 6 5 6 6 6 6 6 6 6— 0 5 5 7 O 0 1 1 4 8一 ． i ． ． ． ． ． ， ． ．_ 0 l 4 4 9 2 2 8 1 8— 5 5 5 5 5 6 7 6 8 7_ 3 5 5 5 2 5 4 O 8 5一 ■ ● ● ● ● ● ● ● ● ●- 7 5 2 3 8 7 O O 6 1— 5 5 6 6 6 4 7 7 6 7— 8 9 3 0 5 5 2 0 7 0一 ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●■ 3 4 2 2 2 7 O 2 4 6— 3 3 4 4 5 4 5 5 5 5— 2 1 2 l 2 1 2 l 2 l一：¨．．H．-．．．●．．H● l 2 1 2 1 2 1 2 1 2一 O 5 O 5 0 — 万方数据 第5期 活性染料低盐染色工艺探讨 549 表5硫酸钠、氯化钾和柠檬酸三钠lt l t 1复配时的固色率 10 15 20 25 30 33．4 38．4 41．7 47．6 52．5 39．2 41-0 39．2 6Z．4 69．3 53．7 58．7 60．8 65．1 77．1 64．0 66．2 67．8 68．2 69．0 62．2 66．O 69．0 72．2 74．4 56．5 53．5 53．2 56．0 62．5 76．8 66．2 74．3 74．5 80．0 61．8 57．8 55．4 66．1 65．6 59．3 51．2 56．7 61．8 67．6 各类染料的变化规律与前面基本类似，如表5所示．随着盐用量的增加，特征值居中的染料对于盐浓 度的变化不敏感，盐用量降低为常规用量的15％左右，而其他两类活性染料固色率变化随盐浓度变化较 敏感，降低盐的用量不利于活性染料的染色． 综上所述，当以硫酸钠与柠檬酸三钠以2：1复配时，特征值中等的活性染料的固色率基本保持在 70％以上，高于其他盐作促染剂时的固色率，因此选择硫酸钠与柠檬酸三钠以2：1复配作为低盐染色的 最佳染色助剂． 2．5浴比对低盐染色效果的影响 在硫酸钠与柠檬酸三钠以2：1复配作为促染剂，分别在浴比为10。1，30：1的条件下对特征值中的 染料的固色率影响，如表6所示． 衰6硫酸钠与柠檬酸三钠2t 1复配时的固色率 当浴比增加，其他条件不变的情况下，盐用量有所增加，固色率有所下降．这是由于浴比增大，要达到 相同的盐浓度时，必然要增加盐的用量．同时，溶液中羟基数量增加，染料水解速率增加，固色率因此下 降C8]．所以，小浴比染色可以降低盐的用量，同时可以提高固色率． 综上所述，特征值中等的一类染料在各种盐作为促染剂时，固色率的变化对盐浓度变化都不敏感，说 明中等S值的活性染料，其直接性相对较高且对盐用量的依存性低，这主要与活性染料的结构有关．当选 用硫酸钠与柠檬酸三钠以2t l复配作为促染荆时，效果最好，固色率均在70％左右，盐用量为常规盐用 量的1／4左右．原因是硫酸钠与柠檬酸三钠协同效应较好，能够大大提高染料对纤维上染率和固色率[9]． 另外，降低浴比有利于进行低盐染色，不仅提高固色率，而且降低了盐用量． 3 结 论 (1)中等S值的活性染料适合于进行低盐染色，而S值或高或低的染料由于对盐用量变化比较敏 感，故不能用于低盐染色． (2)对于5值中等的染料，在保持其固色率不降低的条件下，盐的用量均有所减少．其中以硫酸钠 与柠檬酸三钠2：1复配时效果最佳，盐用量减少为常规用量的1／4，且固色率保持在70％左右． (3)浴比对低盐染色效果影响较大．低盐染色应采用小浴比10：1． 万方数据 550 西安工程大学学报 第22卷 (4)把活性染料的染色特征值与低盐染色工艺联系起来，并用染色特征值来判断适用于低盐染色的 染料，是一种直观、简单、科学的方法，一般印染厂都可做到，具有推广意义． 参考文献： [1]尹宇，王春梅，吴国宾．活性染料SERF值和染色工艺研究[J]．染料与染色，2003(4)：8． [2]宋心远。沈煜如．活性染料染色理论和实践[M]．北京：纺织工业出版社，1991：23—25． [3]张永金，张波兰．棉纤维活性染料无盐染色理论研究进展[J]．印染，2001(8)。14． [4]尹字。王舂梅，吴国宾．活性染料SEFR值测试与配伍性能研究[J]．印染，2002(3)，5-7． [5]曾军英，汪澜，雷彩虹．FN型活性染料的低盐染色工艺[J]．印染，2004(4)：21． [6]尹字．活性染料对染色工艺敏感性研究[J]．染料与染色，2003(6)：12． [7]陈英．染整工艺实验教程[M]．北京：中国纺织出版杜，2004：16． [8]陈蛱华，姚胜．贺振宇．HN一型高固色率活性染料的低盐染色法[J]．染料工业，2002(4)：10． [9]林鹤鸣，沈一峰．真丝绸活性染料低盐染色工艺初探[J]．浙江工程学院学报，2003，20(4)：12． Studyofreactivedyeswithlowsaltdyeing ⅥNh。WrANGChun--mei (SchoolofTextile&Materials，Xi’anPolytecnicalUniversity。Xi’an710048，China) Absract：AccordingtotheSEFRvalueofreactivedyes，threedifferenttypesofdyeswerechoseninthe experiment．Eachtypeincluded3dyes，amountto9dyes．Threetypesdyeswhosevaluearehigh，mid· dieandlowweredyedbylowsaltdyeingprocess．Theconclusionhasbeendrawnthatthedyeswith middleSEFRvaluearefittingfor10Wsaltdyeing．Itsfixationisabout70％．Thesaltdosageis1／4～1／ 3．LiquorratioiS10：1．ThemixtureofanhydroussodiumsulfateandsodiumcitrateiSthebestoncon— ditionthattheratiooftheirdosageis2 l 1．． Keywords：reactivedyes；SEFRvalues；lowsaltdyeing；fixation；neutralsalt 编辑、校对：武晖 万方数据 活性染料低盐染色工艺探讨 作者： 尹宇， 王春梅， YIN Yu， WANG Chun-mei 作者单位： 西安工程大学,纺织与材料学院,陕西,西安,710048 刊名： 西安工程大学学报 英文刊名： JOURNAL OF XI'AN POLYTECHNIC UNIVERSITY 年，卷(期)： 2008,22(5) 被引用次数： 1次 参考文献(9条) 1.林鹤鸣;沈一峰 真丝绸活性染料低盐染色工艺初探[期刊论文]-浙江工程学院学报 2003(04) 2.陈峡华;姚胜;贺振宇 HN-型高固色率活性染料的低盐染色法[期刊论文]-染料工业 2002(04) 3.陈英 染整工艺实验教程 2004 4.尹宇 活性染料对染色工艺敏感性研究[期刊论文]-染料与染色 2003(06) 5.曾军英;汪澜;雷彩虹 FN型活性染料的低盐染色工艺[期刊论文]-印染 2004(04) 6.尹宇;王春梅;吴国宾 活性染料SEFR值测试与配伍性能研究[期刊论文]-印染 2002(03) 7.张永金;张波兰 棉纤维活性染料无盐染色理论研究进展[期刊论文]-印染 2001(08) 8.宋心远;沈煜如 活性染料染色理论和实践 1991 9.尹宇;王春梅;吴国宾 活性染料SERF值和染色工艺研究 2003(04) 引证文献(1条) 1.徐珍珍.王宗乾.邹军新 牛奶蛋白纤维的低盐低碱染色[期刊论文]-印染 2010(24) 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_xbfzgxyxb200805004.aspx