印花用高稳定性活性深蓝的开发及应用性能_张坤明.pdf

2023 年第 2 期印染技术随着生活水平的不断提高，人们对纺织品的舒适度要求也越来越高，纤维素纤维由于具有吸湿、透气、环保、可再生及可生物降解性等优点，其制备的纺织产品深受广大消费者的喜爱1。目前，市场上的纤维素纤维主要包括棉纤维、黏胶纤维、天丝纤维、莫代尔纤维和铜氨纤维等2-3。活性染料也称可反应性染料，其分子结构中含有可反应基团，能与纤维素纤维上的羟基反应生成共价键而固色到纤维上。因此，经活性染料染色的纤维素纤维具有较高的耐水洗和耐摩擦色牢度4。印花用高稳定性活性深蓝的开发及应用性能基金项目：2022年江苏省产学研合作项目（BY20221248）；2020年江苏高校“青蓝工程”资助项目；南京晓庄学院2019年度高层次培育项目（自然科学类）（2019NXY21）。作者简介：张坤明（1986），男，助理工程师，本科。主要从事活性染料的应用开发工作。张坤明1，2，刘儒初2，杨晶晶1，2摘要：为了解决市场现有活性深蓝KR存在的印花工艺不稳定、固色率低和印花织物产生渗色的问题，开发了适用于印花工艺的高稳定性活性深蓝PRB，考察了染料的提升性能以及尿素用量、蒸化湿度和蒸化时间对染料稳定性能的影响。结果表明，该支活性染料对尿素用量及蒸化湿度依存性小，工艺变化对其影响较低；将该支染料用于棉和黏胶纤维织物时，染料在棉和黏胶纤维织物上的固色率达到75.0%左右，比市场现有活性深蓝KR高15.0%左右；白布沾色牢度为4级，比活性深蓝KR提高2级，印花织物边缘清晰，无渗色现象。关键词：活性深蓝；印花；高稳定性；固色率；沾色牢度中图分类号：TS 193.2文献标志码：B文章编号：1000-4033（2023）02-0046-04Development and Application Properties of Reactive Dark Blue Dye withHigh Stability for Printing TechnologyZhang Kunming1，2，Liu Ruchu2，Yang Jingjing1，2（1School of Environmental Science，Nanjing Xiaozhuang University，Nanjing，Jiangsu 211171，China；2Jiangsu Demico Chemical Co，Ltd，Yixing，Jiangsu 214213，China）Abstract：In order to solve the problems of unstable printing process，low fixation and permeation phenomenonof printed fabric existing in the reactive dark blue KR dyeing process，a high stable reactive dark blue dye PRBfor printing technology was developed The improved property and stability of the reactive dye were studiedMeanwhile，the effects such as urea dosage，evaporation humidity and times on the stability of dye were alsoinvestigated The results show that urea dosage and evaporation humidity has less effect on the reactive dye Thereactive dye is applied to printing of cotton and viscose fabrics，the results exhibit that fixation of the reactive dyeon cotton and viscose fabric is about 75.0，which is 15.0 higher than that of traditional reactive dark blue dyeKR in the market Staining fastness of white cloth of the reactive dark blue dye PRB is grade 4，which is 2grades higher than that of traditional reactive dark blue dye KR The edge of printed fabric is clear and nopermeation phenomenon can be found on the printed fabricKey words：Reactive Dark Blue Dye；Printing；High Stability；Fixation；Staining Fastness（1.南京晓庄学院 环境科学学院，江苏 南京211171；2.江苏德美科化工有限公司，江苏 宜兴214213）462023 年第 2 期印染技术活性染料色谱齐全、颜色鲜艳，广泛用于纤维素纤维的染色。蓝色活性染料是活性染料品种中一类重要的染料品种，活性深蓝KR是目前市场上印花工艺中正在被广泛使用的活性蓝色染料，但是该支染料的印花工艺稳定性差，在棉和黏胶纤维上的印花固色率仅为60左右，且该支染料印花纤维素纤维的白布沾色牢度较差，印花织物边缘不清晰，会产生明显的渗色现象。因此，开发新型高固色率活性蓝色染料替代现有活性蓝色染料KR，不仅可解决活性深蓝KR低固色率问题，也可以进一步提升其应用性能。为此，本文开发一支印花工艺稳定性高和各项应用性能较好的活性深蓝PRB。1试验11材料与仪器材料：全棉和全黏胶纤维平布（绍兴飞亚印染有限公司）；活性深蓝KR、活性深蓝PRB（江苏德美科化工有限公司），防染盐S、小苏打、海藻酸钠、尿素（工业级，市售）。仪器：SF600 Datacolor测色仪（美国Datacolor公司），UV2450紫外可见光谱仪（日本岛津公司），RCMP3000磁棒印花机、RCCSD试样蒸化机（上海一派印染技术有限公司），Y751A摩擦牢度测试仪（温州百恩仪器有限公司），SW12M耐洗色牢度试验机（温州方圆仪器有限公司）。12试验方法121纤维素纤维印花采用印花工艺将活性染料应用于纤维素纤维。印花浆配方：染料50 g小苏打25 g防染盐10 g尿素x海藻酸钠糊60.0 g加水合计100.0 g工艺流程：半制品活性浆印花烘干蒸化（101、7 min、相对湿度70）水洗烘干。122染料提升性能测试在不同染料用量下，测试上染纤维的表现色深值（K/S值）。测试光源为D65，视角为10，试样测4次，取平均值。123纺织品色牢度测试根据GB/T 39212008纺织品色牢度试验 耐皂洗色牢度测定。124染料固色率测试根据GB/T 23912014反应染料 固色率的测定测定。125染料渗化性能测试使用印花浆（染料的质量分数为5）印制黏胶纤维织物，正常皂洗和水洗后，将印花织物平放于塑料薄膜上，同时印花织物上方覆盖同样大小的塑料薄膜，静置30 min后观察蓝色印花织物边缘留白部分染料的扩散情况。2结果与讨论21活性深蓝PRB的开发活性深蓝KR是以1氨基8萘酚3，6二磺酸（H酸）为偶合组分的单偶氮染料与硫酸铜的络合产物，结构如图1所示。该染料活性基团为一氯均三嗪基团，反应基团的反应活性一般，在纤维上的印花固色率较低。由于该染料溶解性一般，大量水解的染料与纤维素纤维之间仍具有较强的亲和力，其沾色牢度（棉）也较差。为了解决活性深蓝KR的这些缺点，首先需要提高其印花固色率及沾色牢度，但由于结构决定性质，在不改变原有染料结构的基础上很难突破活性深蓝KR应用过程中存在的这些技术难题。因此，本文通过染料复配技术，选择不同结构活性染料进行复配，开发了1支活性深蓝PRB以替代现有活性深蓝KR，以不同染料之间的协同作用来提高其应用性能。与活性深蓝KR不同，活性深蓝PRB通过3支染料复配得到，其活性基为一氯均三嗪基团和乙烯砜基团，由于反应基团为两个活性基的混合，因此可增加最终染料固色率。此外，活性深蓝PRB所用的复配染料有较好的水溶性，水解的染料也较易通过水洗和皂洗使其从纤维上去除，从而提高活性深蓝PRB白布沾色牢度。22活性深蓝PRB的提升性能活性深蓝的提升性能测试结果如图2所示。由图2可知，随着印花浆中染料质量分数的不断增加，印染棉和黏胶纤维的K/S值先迅速提高后趋于稳定。当染料的质量分数低于2时，棉和黏胶纤维的K/S值与染料的质量分数基本呈线性关系。进一步增加染料的用量，棉和黏胶纤维的K/S值上升趋势减缓。当染料质量分数为6时，棉和黏胶纤维的K/S值分别达到2187和3047，进一步增加染料用量并不能进一步提升棉和黏胶纤维的K/S值。总图1活性深蓝KR的分子结构SO3NaNaO3SNaO3SSO3NaNH2NNNNNOOCuHNCl图2活性深蓝PRB在棉和黏胶纤维纤维上的提升性能40.0030.0020.0010.0008642K/S值染料质量分数/%.棉；.黏胶纤维。472023 年第 2 期印染技术表2蒸化湿度对印花棉和黏胶纤维相对深度的影响染料相对深度/fghij活性深蓝PRB（棉）855（1444）898（1516）996（1682）1000（1689）1012（1705）活性深蓝PRB（黏胶纤维）895（2141）934（2235）958（2292）1000（2393）1007（2412）活性深蓝KR（棉）355（523）428（631）715（1063）1000（1473）1172（1723）活性深蓝KR（黏胶纤维）520（958）738（1359）863（1591）1000（1842）1034（1971）注：f、g、h、i、j分别指蒸化湿度为20、35、50、65、80。体而言，与低染料用量（质量分数为1）相比，高染料用量（质量分数 为5）时，活性深蓝PRB在棉和黏胶纤维上的提升能力增加了3倍左右，具有良好的提升性能，完全符合市场需求。23活性深蓝PRB印花工艺的稳定性能231尿素用量对染料印花稳定性能的影响尿素用量对新开发活性染料PRB以及市场现有活性深蓝KR印花稳定性的影响见表1（以不添加尿素时，印花棉和黏胶纤维测得的K/S值为标准，测定印花织物相对深度，其中括号内数值为绝对印花深度K/S值）。由表1可知，当活性深蓝PRB用于棉纤维的印花时，尿素用量对其印花棉纤维的相对深度影响不大，尿 素 质 量 分 数 从0增 加 到15，印花棉纤维的相对深度变化小于4，因此该支染料用于印花棉纤维时可以不加尿素，有效降低了印染废水中的氨氮化合物含量。与棉纤维不同，活性深蓝PRB用于黏胶纤维印花时，其印染织物的相对深度与尿素用量关系较大，当尿素的质量分数从0增加到8时，其相对深度增加到1106，提升了10.0，这主要是因为黏胶纤维的皮芯结构层更加紧密，增加尿素用量可进一步促进黏胶纤维的膨化，提高了染料的渗透性能，利于染料的进一步扩散。同时，与活性深蓝PRB相比，尿素质量分数对活性深蓝KR印花棉和黏胶纤维的影响都较大。当尿素质量分数为2时，活性深蓝KR印花棉和黏胶纤 维 相 对 深 度 分 别 为1059和1096，当尿素质量分数为8时，活性深蓝KR印花棉纤维的相对强度到达最大，为1126，而印花黏 胶 纤 维 直 到 尿 素 质 量 分 数 为15时仍未达到最大值。因此，棉和黏胶纤维使用活性深蓝PRB印花可极大降低尿素的用量，减少印染废水中由于尿素分解而产生的二氧化碳和氨氮化合物。232蒸化湿度对染料印花稳定性能的影响蒸化湿度对新开发活性染料印花稳定性能的影响，结果见表2，其中印花浆中染料的质量分数为2、尿素质量分数为5、蒸化时间为7 min，以蒸化湿度65时的印花棉和黏胶纤维测定的K/S值为标准，测定相对深度，其中括号内数值为绝对印花深度K/S值。由表2可知，蒸化湿度对活性深蓝PRB印花棉和黏胶纤维织物的K/S值影响都较大。当蒸化湿度为20时，其印花棉和黏胶纤维的相对深度分别为855和895，进一步增加蒸化湿度，其印染纤维的相对深度不断增加，当蒸化湿度达到65后，其印花棉和黏胶纤维的K/S值基本不再变化。因此，活性深蓝PRB印花棉和黏胶纤维织物时，保证蒸化湿度达到65以上后，印染织物具有稳定性。此外，从表2中还可以发现，对于活性深蓝KR，蒸化湿度对其印花棉和黏胶纤维织物的相对深度影响较大。当蒸化湿度为20时，活性深蓝KR印花棉和黏胶纤维织物的相对深度为355和520。此后，随着蒸化湿度不断提高，其印花棉和黏胶纤维织物的相对深度不断增加，即使当蒸化湿度达到80时，也没有出现最大的相对深度。由此可见，相对于市场现有活性深蓝KR，新开发的活性深蓝PRB对蒸化湿度的稳定性较好。233蒸化时间对染料印花稳定性能的影响蒸化时间对新开发活性染料表1尿素质量分数对印花棉和黏胶纤维相对深度的影响染料相对深度/abcdef活性深蓝PRB（棉）1000（1562）1024（1595）1034（1608）1036（1609）1023（1593）1028（1588）活性深蓝PRB（黏胶纤维）1000（2041）1058（2145）1106（2239）1099（2225）1082（2211）1069（2176）活性深蓝KR（棉）1000（1155）1059（1226）1100（1275）1126（1304）1090（1261）1092（1267）活性深蓝KR（黏胶纤维）1000（1399）1096（1541）1252（1764）1299（1836）1308（1869）1338（1907）注：a、b、c、d、e、f分别指尿素质量分数为0、2、5、8、10、15。482023 年第 2 期印染技术印花稳定性的影响见表3，其中印花浆中染料质量分数为2、尿素质量分数为5、蒸化湿度为65，以蒸化时间7 min时，印花棉和黏胶纤维测定的K/S值为标准，测定相对深度，其中括号内数值为绝对印花深度K/S值。由表3可知，随着蒸化时间的不断增加，活性深蓝PRB印花棉和黏胶纤维的K/S值不断增加，但蒸化时间超过5 min后，其印花棉和黏胶纤维织物的K/S值基本稳定，相对深度增加不超过2，这说明活性深蓝PRB与棉和黏胶纤维之间的反应基本上在5 min可以完成，继续增加反应时间意义不大。对于活性深蓝KR，蒸化时间对其印花性能影响较大，特别是对于棉纤维，当蒸化时间从312 min，其印花棉纤维的相对深度从761一直增加到1302，无最大值出现。由此可见，当新开发的活性深蓝PRB用于棉和黏胶纤维的印花时，蒸化时间达到5 min即可使印花棉和黏胶纤维具有好的稳定性能。24固色性能对活性深蓝PRB与活性深蓝KR在棉和黏胶纤维织物上的固色率和白布沾色牢度进行了测试，结果见表4。由表4可知，活性深蓝PRB在棉和黏胶纤维织物上的固色率在75.0左右，而目前市场现有活性深蓝KR在棉上的固色率仅为60.0左右，其在黏胶纤维上的固色率也低于63.0，比活性深蓝PRB低近15.0。此外，新开发活性深蓝PRB的白布沾色牢度为4级，而活性深蓝KR的白布沾色牢度仅为2级。25活性印花纤维的渗色性能本文对新开发活性深蓝PRB在黏胶纤维上的渗化行为进行测试，并与现有市场活性深蓝KR进行对比，结果如图3所示。由图3可知，经活性深蓝PRB印花后的黏胶纤维织物颜色均匀，边缘比较清晰，无蓝色染料渗化出来，但对于经活性深蓝KR印花的黏胶纤维织物，虽然织物整体颜色也较为均匀，但织物边缘明显有蓝色染料渗出，出现明显的发毛现象，这主要是因为部分未反应的染料分子透过黏胶纤维皮层迁移到表面并扩散出来。3结论31开发了活性深蓝PRB，该支染料在印花时对尿素用量及蒸化湿度依存性小，尿素质量分数可低至2，印花工艺条件变化对其印花产品性能影响较低。32活性深蓝PRB在棉和黏胶纤维织物上的固色率在75.0左右，比市场现有活性深蓝KR高15左右。活性深蓝PRB印花织物无渗化现象，白布沾色牢度为4级，比活性深蓝KR高2级。33新型活性深蓝PRB的开发不仅 可 以 替 代 市 场 现 有 活 性 深 蓝KR，而且可以大幅度提高染料在棉和黏胶纤维织物上的固色率，具有广阔的应用前景。参考文献1季柳炎简述我国粘胶纤维七十年的发展J人造纤维，2019，6（49）：16202曾令玺，郑敏博，刘建农，等赛络集聚纺莫代尔49 tex针织纱的开发J棉纺织技术，2020（8）：55583徐爱玲，马煜，程晓红，等天丝织物的阻燃抗紫外线多功能整理J印染，2019（14）：18224侯毓汾，程侣伯活性染料M北京：化学工业出版社，1991收稿日期2022年5月25日图3活性深蓝PRB与活性深蓝KR印花黏胶纤维的渗化现象（a）活性深蓝PRB（b）活性深蓝KR染料相对深度/klmno活性深蓝PRB（棉）92.7（15.97）99.2（17.09）100.0（17.23）101.9（17.39）100.3（17.24）活性深蓝PRB（黏胶纤维）90.7（16.19）98.2（17.52）100.0（17.85）101.7（18.16）101.8（18.12）活性深蓝KR（棉）76.1（11.66）89.6（13.74）100.0（15.34）117.6（18.09）130.2（19.94）活性深蓝KR（黏胶纤维）93.0（16.62）97.3（17.41）100.0（17.88）99.8（17.84）100.2（17.92）注：k、l、m、n、o分别指蒸化时间为3、5、7、9、12 min。表4活性深蓝PRB与活性深蓝KR在棉和黏胶纤维上的固色率和色牢度性能染料质量分数/沾色牢度（棉）/级固色率/活性深蓝PRB活性深蓝KR棉黏胶纤维棉黏胶纤维1475676561162552738762593544表3蒸化时间对印花棉和黏胶纤维纤维相对深度的影响49