活性染料染色牢度的研究

收稿日期:2004-10-19作者简介:李洪霞(1979Ο)女,山东泰安人,在读硕士,主要从事提高染料牢度方面的研究。

测 试活性染料染色牢度的研究李洪霞,吴赞敏(天津工业大学材料化工学院,天津　300160)摘　要:从活性染料的染色特点及其影响因素出发,分析影响湿摩擦牢度的因素及其可能的解决方法和措施。

在综合前人的基础上尝试地提出了几种较新的方法和措施。

关键词:活性染料;染色;湿摩擦牢度中图分类号:TS193164　文献标识码:B 文章编号:1002Ο3348(2005)022******* 活性染料作为现代染料工业的代表,近几年来获得了快速的发展。

活性染料与其他的染料相比具有色泽鲜艳、使用方便、色谱齐全、成本低廉等优点。

近几年来双活性基、多活性基的活性染料也获得了较快的发展,但是活性染料毕竟是发展时间不长,还有很多不足和需要改进的地方。

深浓色纺织品的摩擦牢度,特别是湿牢度一直是困扰印染界的一大难题。

随着我国加入世贸组织,国际市场开放,关税壁垒打破,同时国外一些纺织品进口国也对所进口的纺织品设置了贸易技术壁垒。

技术壁垒即将成为我国出口贸易的主要障碍,对深浓色染色纺织品来讲,耐湿摩擦牢度已成为他国所设置的较难攻克的纺织品贸易技术壁垒之一。

本文着重从活性染料的染色特性分析探讨影响色牢度的因素及可能的解决方法和途径。

1　活性染料的染色理论活性染料之所以在较短时间内会得到如此快速的发展,是因为在活性染料中存在可与纤维发生反应的活性基。

活性染料的结构有别于其他染料,它们的结构可用下面的通式表示:W ———D ———B ———Re ,式中:D ———发色体或母体染料;B ———活性基与发色体的连接基;Re ———活性基;W ———水溶性基团。

活性基是活性染料的核心,染色通过它与纤维发生化学键合。

这一部分决定了活性染料的反应活性、固色率、色牢度和应用条件。

活性染料的染色过程可用下面的图来表示:图1活性染料的染色一般分为上染和固着两个阶段完成。

111　上染阶段首先染料从染液内向纤维界面转移,当染料在扩散边界层中靠近纤维到一定距离后,染料分子迅速被纤维表面所吸附,染料分子和纤维表面分子间发生氢键、范德华引力结合。

最后染料被吸附到纤维表面后,在纤维内外形成一个浓度差,因此可以向纤维内扩散。

此扩散直到纤维和溶液间的染料浓度达到平衡,即纤维内外染料浓度近似相等为止。

吸附的多少是固色的基础,染料固着率的大小与这一阶段的吸附多少有很大关系。

因此,在这一阶段应使染料尽量多地被吸附。

112　固着阶段随着碱剂的加入,染色浴p H 值升高,纤维素纤维的负离子化反应以及活性染料中的β2乙基砜硫酸酯的消除反应便相继发生,同时水分子在碱的作用下逐步离解成OH -,此时由于纤维素纤维的负离子化,使染料和纤维之间的固着反应迅速开始,但实际上,染浴中固着和水解反应是同时存在的,反应见下式:上述反应只是列出了一个活性基参加反应的情况,而实际的固色过程中出现的远不止这几种结果。

值得高度注意的是:染料的水解几乎是完全不可逆的,被水解的染料不仅部分或彻底地失去了与纤维固着的活性,而且具有与活性染料相近的亲和力,可被纤维吸附成为浮色的一部分,因此控制反应朝着有利于固着的方向发展是活性染料染色的关键。

113　后处理阶段活性染料染色织物经碱液固色处理后,纤维的内部和表面的附着物包括:已固着染料、浮色染料、多余的碱剂和电解质等。

浮色染料、多余的碱剂和电解质对染色织物的牢度有很大的影响,因此,碱固色后一定要经过充分的水洗、皂煮去除多余的碱剂、电解质、浮色等以改进牢度。

2　影响湿摩擦牢度的因素虽然经过水洗、皂煮、固色等处理后其染色织物的牢度有了一定的提高,但是湿摩擦牢度几乎没有什么改变,从上面分析的过程看,影响湿摩擦牢度的因素主要有:211　染料的特性(1)染料的提升性:有很多因素会影响活性染料的提升性,如染料的结构类型、染料的纯度、织物预处理的效率、染色时盐的质量和用量、染色固着时的p H 值和固着时间等,其中影响较大的是活性染料的结构类型和纯度。

(2)染料的水溶性:活性染料分子上含有的水溶性基团越多,在染色过程中越有利于染料的溶解和上染,同时也有利于浮色的洗涤。

但染色完成后,“优良的水溶性基团”就成为耐湿摩擦牢度的不利因素了。

因水溶性基团的存在会使染料分子产生脱离纤维素而溶解于水的趋势,水溶性越好,染料就越容易与纤维断开。

(3)染料的直接性:活性染料的直接性主要和染料分子分子量的大小极性强弱、结构形态的规整性、活性基及其位置有关。

分子量越大、极性越强、结构形态的规整性越好,则染料分子的直接性越高,而扩散性能则越差,染料越容易聚集在织物表面而不易向纤维内部扩散和转移,势必造成浮色过多。

(4)活性基:不同活性基与纤维反应形成共价键稳定性不同。

一般来讲,活性基的反应活泼性越高,成键后的稳定性越差。

212　染色织物深度的影响染色布的耐湿摩擦牢度这一现象,反映的是染色布试样上的染料分子通过界面接触向测试白布转移程度。

而染料分子的转移属于分子的一种扩散运动。

它主要是由于测试织物与被测试织物之间染料分子浓度梯度多引起的。

活性染料染色织物的颜色越深,测试织物与被测试织物之间染料分子浓度梯度越大,染色布耐湿摩擦牢度就越差。

213　织物的组织结构及其表面光洁度织物的组织结构影响到织物表面的平滑程度,而平滑程度又决定了摩擦时摩擦力的大小,造成摩擦牢度的好坏不一样。

一般来讲,对于纱支、密度相当织物的湿摩擦牢度由好到坏:贡缎织物>府绸织物>平纹织物>轧光织物>常规加工布>起毛加工布。

同时,织物表面的光洁度也是影响牢度的一个重要因素。

纤维的末端裸露在纱线的表面从而在织物表面形成一层绒毛。

这层绒毛在染整加工过程中,不断受到摩擦、冲洗,使得织物的粘附力有的已经很差,再受到外力的作用时,有的短纤维或短绒毛就被迫脱离织物而沾染到白布上。

同时绒毛的存在也增加了摩擦力;另一方面,也使染料分子摩擦时与白布的接触面增加,碰撞几率变大,转移的染料分子更多。

因此,绒毛越长,摩擦牢度越差。

大量实验证明:用普通棉与丝光棉进行活性染料后的平行对比,可以发现丝光棉湿摩擦牢度比普通棉高出1级以上。

214　浮色的影响活性染料染色中的浮色是影响色牢度的主要因素,主要由已吸附在纤维上而未参与纤维共价反应的染料、部分水解的染料以及已消除硫酸酯后的乙烯砜基染料等组成。

浮色染料的总量可以用活性染料的S 、E 、R 、F 值中的最终上染率E 和最终固色率F 之差,即E —F 值来表示。

下图既是活性染料染色的S 、E 、R 、F 值图2影响E 、F 值的因素很多,从图2看出,主要有染料的直接性和固色率,因此在选择染料的时候应注意染料的直接性和固色率。

215　水质的影响水质也是影响牢度一个非常重要的因素,在一般的水中,尤其是较硬的水中里面含有CO 2-3、OH -离子,它们和Ca2+、Mg2+反应生成CaCO 3、MgCO 3等不溶性物质,这些不溶性物质与染料结合到一起,形成细小的类似于“沙粒”的色沉淀而沉积到织物表面,这些“沙粒”的存在,使摩擦时的摩擦力大大增加,从而造成耐湿摩擦牢度降低。

另外,Ca 2+、Mg 2+也能和染料分子上的磺酸根离子反应,转变为不溶于水的磺酸钙(镁),从而消弱染料的亲水性,使染料不易于溶解和扩散,水溶性降低,水洗时浮色不易洗掉。

3　改进耐湿摩擦牢度的措施针对上面所列的影响因素及活性染料的染色特点,下面就如何进一步改进活性染料耐湿摩擦牢度做下述探讨:311　染料的选择针对上面所介绍的有关染料对耐湿摩擦牢度的影响,我们在选择染料时应注意以下几点:(1)选择具有良好提升性和匀染性的染料,良好的提升性和匀染性都有利于染料的渗透和扩散,可从一定程度上提高耐湿摩擦牢度。

(2)染料应具有一定的水溶性和直接性,水溶性基团不能太多,否则会影响后面的湿摩擦牢度。

而直接性也应选择以中等为最佳。

所选染料应具有的直接性不能太高,一般情况下应大于70%。

312　对棉坯布而言应选择纱支均匀、布面光洁的坯布。

若需要进行预处理应该选用高效前处理剂。

313　活性染料染色用水应尽量使用软水或去离子水,以此减少水中的钙镁等离子对染色的影响。

314　使用高效固色剂,所选固色剂应该是能在染料和纤维之间“架桥”形成化合物,在与染料反应的时候,又可与纤维素纤维反应交联,使染料纤维能够紧密牢固地联系在一起,防止染料从纤维上脱落,避免造成染色牢度下降。

其作用主要分为两部分:一部分是固色剂在介质中与纤维作用;另一部分是阳离子基团再与染料阴离子成盐结合,从而起到固色的作用。

315　使用特种助剂,如增深剂等对染色织物进行整理,可减少染料用量而获得深浓色效应,同时提高湿摩擦牢度。

316　重视染后布面的p H 值。

因为一般情况下深浓色棉织物染色工艺用碱量较高,然后加强水洗、皂洗与中和,织物上不能带碱,以免染料的染后水解,造成湿摩擦牢度下降。

通常布面p H 值控制在615～715,不能超过9或小于3。

317　从改进染后布面的特点出发,对织物进行整理,如生物酶抛光处理等,使得布面光洁度增加,从而提高其湿摩擦牢度。

318　由于活性染料染色后浮色是很难去除干净的,因此,在皂煮完后可用适当的剥色剂进行剥色处理,从而把浮色去除干净,提高其湿摩擦牢度。

319　针对活性染料与纤维形成的共价键在酸或碱的条件下可能会变得不稳定甚至断裂的情况,我们可以在其表面形成一层柔软、强韧、耐水的薄膜,以其拒水性和柔软的平滑性来改进湿摩擦牢度。

溶胶—凝胶法(Sol2G el method)是制备无机膜的一种重要方法,通过溶胶—凝胶技术在织物上形成组分不同的薄膜,可以提高织物的耐磨强度和拒水拒油性等,可以从一定程度上提高湿摩擦牢度。

但是,对其手感有一定的影响。

溶胶—凝胶法是新发展起来的一种新型技术,还有待于进一步的改进和提高。

还有文献报道,日本一方社油脂公司开发的YKA2955和YKA2977,以4∶1组成的混合物用于活性染料染色物浸渍处理可在织物表面形成一层柔软强韧的薄膜,从而起到提高湿摩擦牢度的目的。

4　结束语活性染料湿摩擦牢度问题既是一个新问题,也是一个困扰人们的老问题,必须从染料的选用及其纤维、助剂等各方面来综合考虑。

控制染料和纤维的反应朝着有利于固着的方向发展和减少浮色是提高活性染料染色湿摩擦牢度的关键。

同时也需要我们提出更新的方法来解决这一问题。

参考文献[1]宋心远,沈煜如.活性染料染色的理论和实践[M].北京:纺织工业出版社(第一版),1991,9.[2]张壮余,吴祖望.染料应用[M].北京:化学工业出版社(第一版),1991,10.[3]王菊生.染整工艺原理(第三册)[M].北京:中国纺织出版社(第二版),1997.[4]陈跃文,张　平.从活性染料的染色特性看影响色牢度的因素[C].上海印染新技术交流研讨会文集,2003, 110～118.[5]章　杰.新型异种双活性及活性染料湿摩擦牢度探讨[J].印染,2004,(15):12～17.[6]章　杰,晓　琴.活性染料染色物变褪和落色的原因分析[J].染整科技,2004,(4):22～28.[7]杨海桥.机织深浓色纯棉染色布耐湿摩擦牢度问题的探讨[C].上海印染新技术交流研讨会论文集,2003,64～66.[8]陈荣圻.提高活性染料深浓色染色织物湿摩擦牢度的探讨[J].染整科技,2004,(2):39～42.[9]李　立.棉织物活性染色的湿摩擦牢度[J].染整科技,2004,(2):43～47.[10]章　杰.新型异种双活性基活性染料某些色牢度的讨论[C].上海印染新技术交流研讨会论文集,2003, 268～270.[11]覃余敏,除宇波.活性染料湿摩擦牢度提高剂[J].江苏丝绸,2003,(6):10～12.[12]黄茂福,沈　锡.提高活性染料深色印染物湿摩擦牢度的方法[C].上海印染新技术交流研讨会论文集,2003, 222～228.[13]周承华.提高染色牢度和鲜艳度的探讨[J].染整科技,2003,(3):39～42.[14]贾维妮,李景川等.棉织物阳离子改性及其lanaset染料的染色工艺[J].纺织高校基础科学学报,2003,(1). [15]吴雄英,张晓明.纺织品耐摩擦色牢度测试方法的差异比较[C].上海印染新技术交流研讨会论文集,2003, 213～215.[16]陈荣圻.关于活性、分散染色牢度的几个热点问题探讨[J].印染,2004,(3):39～47.[17]Pierre Calafassi Athanassios Tzikas,蔡晓松.棉及其混纺织物活性浸染的创新[J].印染,2004,(14):46～49. [18]吕荣文,高　玉.活性染料的发展趋势[J].染料与染色,2004,(3):131～136.N ew method for improving w et crocking fastness of reactive dyesL I Hong2xia1,WU Zan2min2(School of Material science and chemical Engineering,Tianjin Polytechnic University,Tianjin300160,China) Abstract:By the character of reactive dyeing,and the fators which affect wet crocking color fastness. Several new measures for improving the wet crocking color fastness are put forward base on summarize some ref2 erences.Key words:reactive dyes;dyeing;wet crocking fastness科学技术是第一生产力。