棉织物的染色
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活性染料染棉染色原理
活性染料染色时,能将染料直接染到织物上,同时由于它有较好的扩散能力,容易使染料扩散进入纤维内部,但由于此时尚未与纤维起化学反应,很容易用水把大部分染料洗掉,因此必须用碱剂促使染料与纤维产生化学反应,把染料固着在纤维上。
前者称为染色,后者称为固色。
活性染料与纤维素纤维的键合反应可用下述通式表示:
D-T-X + HO-Cell → D-T-O-Cell + X—(1)
D-SO
2-CH=CH
2
+ HO-Cell → D-SO
2
-CH
2
-CH
2
-O-Cell (2)
(1)式是一氯均三嗪型(K型)活性染料与纤维素纤维在碱剂存在下所发生的键合反应。
在碱剂作用下,纤维上羟基离解而使纤维素纤维带负电,成为亲核试剂进攻活性基团中带正电的反应活性中心,发生亲核取代反应,使染料和纤维合为一体。
(2)式是乙烯砜型(KN型)活性染料与纤维素纤维产生键合反应,使染料固着在纤维上。
由于不产生原子间的取代,而产生了饱和化合物,故称为加成反应。
活性染料在溶液中以阴离子形式存在,带负电荷,纤维素纤维在水中也带负电荷,加入元明粉或食盐对活性有促染作用,即,加速活性染料分子脱离染液上染到纤维上。
加入纯碱,使得活性染料在碱性条件下,与纤维素纤维上的羟基反应,形成共价键。
甜菜碱在活性染料对棉织物低盐染色中的应用通过加入甜菜碱以提高活性染料对棉织物染色的颜色强度(K/S值),研究了甜菜碱浓度、碱剂浓度、固色时间、浴比和温度等对染色织物颜色强度的影响,得到加甜菜碱时的最佳染色工艺为:活性红B ? 3BF 4%(o.w.f),NaCO3 35 g/L(入染时加入),甜菜碱1.2 g/L,浴比1∶10,温度60 ℃,染色时间80 min。
结果表明,加入甜菜碱后活性红B ? 3BF 对棉织物染色可减少60% 以上的无机盐(Na2SO4)用量,染色牢度也有所提高。
并将甜菜碱应用于其它活性染料的染色,发现其染样的颜色强度都有不同程度的提高。
Betaine was used in reactive dye bath for cotton dyeing to lower the amount of inorganic salt. For this purpose, dyeing of cotton fabrics with reactive dyes using betaine and sodium sulfate was investigated. Factors affecting dyeability such as dye concentration, salt concentration, alkali concentration, fixation time, and dyeing temperature were also studied. Results showed that the color strength and fastness properties of dyed fabrics were improved and the hue of dyed fabrics was not changed by adding betaine to the dyebath. The overall results suggest that betaine has potential as an exhaust agent to reduce the amountof inorganic salt in reactive dyeing of cotton.对纤维素纤维进行改性,如在纤维大分子上引入阳离子基、氨基等,提高活性染料对它的可染性,这是实现活性染料无盐染色的有效途径,但由于对纤维改性会大大提高其成本,同时在改性的过程中也会排放有害物质而造成环境污染,从而限制了此种方法的大规模工业化生产。
棉针织物染整生产过程棉针织物染整生产过程包括练漂、染色、印花、整理等工序。
它对改善针织物外观,改善使用性能,提高产品质量,增加花色品种等有重要作用。
1. 练漂棉针织物练漂的主要工序有:煮练、漂白、碱缩、上蜡等。
其中煮练、漂白等加工原理、用剂与棉布相同,不再重述。
但棉针织物是由线圈联结而成,纱线之间的空隙较大,易于变形,不能经受较大的张力,故加工时必须采用松式加工设备。
下面简单介绍碱缩和上蜡等工序。
1) 碱缩:棉针织物碱缩即棉针织物以松弛状态用浓碱处理的过程。
棉纤维在浓烧碱液中膨化,织物收缩,织物密度和弹性增大,对组织疏松的汗布等织物加工,碱缩包括三个步骤,即浸轧碱液,堆置收缩和洗涤去碱。
2) 上蜡:经练漂的棉针织物,棉纤维的油蜡物质去除后,纤维间的磨擦力增大。
在缝纫时,因纤维不易滑移,针头易把纤维扎断而使织物产生针洞,影响穿着牢度。
为解决这一问题,除严格控制工艺条件外,同时进行柔软处理,即上蜡,将脱水后的织物浸轧石蜡乳液,再经脱液烘干即可。
2. 染色、印花棉针织物的染色、印花与棉布基本相同,不再复述。
染色时应采用绳状染色机等松式加工设备。
印花采用手工印花或平版布动印花。
3. 整理棉针织物整理主要有防缩整理和起绒整理。
棉针织物在染整加工中,易受到拉伸,积累形变,一经水洗,织物的积累形变就要回缩,引起尺寸改变。
防缩整理是织物在湿热松弛状态强迫回缩,使织物尺寸稳定。
对棉针织绒布需经起绒整理。
起绒整理是将针织坯布浮线中的纤维拉出形也绒毛,使织物质地柔软。
手感丰薄,保暖性增强。
棉针织物品品种不同,染整工艺过程也各不相同。
附特殊织物的染整工艺一、竹纤维混纺织物竹纤维是一种新型再生纤维素纤维,具有强力好、耐磨性高、吸湿导湿性好、透气性佳和抗菌性能好等特点。
竹纤维/细旦涤纶/棉混纺针织纱染整加工方法,其工艺流程为:坯布准备→碱减量→漂白→染色→柔软整理→后处理→成品。
碱减量目的是为了提高织物服用性能,NaOH20-35g/L,125℃处理35~45min;染色用分散、活性染料;柔软整理用4%柔软剂SGS进行,35~45℃处理30-40min;后处理采用轧光定形,95—100℃,超喂13-15%,使竹纤维混纺针织物具有独特的滑、柔、糯、爽风格。
活性染料对棉织物低盐染色的工艺探讨摘要:在传统的染色工艺中,活性染料染棉织物需加入大量的中性盐,以提高染料的上染率和固色率,然而盐的加入不仅导致水质恶化,破坏生态环境,而且也造成了资源的浪费,因此活性染料的低盐染色研究成为印染生产着重解决的热点问题之一。
本研究通过改变盐用量、染色温度、染色固色时间三方面来分析活性染料对棉织物低盐染色的工艺,从而达到环保低盐染色的目的。
关键词:棉织物活性染料低盐染色固色率前言我国纺织行业年耗水量超过100亿吨,废水排放量占全国各行业的第六位。
其中印染行业又是纺织行业中的排放大户,每天大约有400百万吨的废水排放,政府每年需花费大量的资金进行污水处理。
推动节能减排政策是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择。
印染行业的低盐染色、冷轧堆染色及湿短蒸染色等促进了节能减排的实现[1]。
近年来,棉纤维因为绿色环保生态的特性,符合了人们回归自然、追求绿色的心理而迅速发展。
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入大量盐,如元明粉和氯化钠。
电解质盐的应用,虽然减少了染色本身的污染,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伤害,且污水中的可溶性盐的处理也较难[2]。
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[3]。
为此,近年来国内外大力研究如何减少盐用量,活性染料低盐染色已成为一个重要的发展趋势。
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[4]。
本文通过改变活性染料染色温度以及时间进行低盐染色工艺的研究,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数据。
染色织物增深的5种前处理方式
染色织物增深的5种前处理方式如下:
1.丝光处理:通过丝光处理,棉织物的表面光泽得到改善,其对染料的吸附能力明显提高,可以获得中深色效果。
2.碱减量处理:涤纶大分子结晶度高,纤维结构紧密,折射率和表面反射率均高,纤维表面平滑,对光以镜面反射为主。
经碱减量处理后,涤纶原来光滑的表面变成粗糙表面,形成凹凸不规则反射层,产生深色效果。
同时,经减量处理后织物活动自由度增加,染料的附着力有所上升。
3.除杂和除污处理:加强对被染物的除杂、除污处理,使织物润湿性好,毛细管效应大,染料分子对染物的扩散能力就有可能增加,从而提高上染率。
4.氧化处理:通过氧化处理可以使纤维降解,提高染料分子的扩散性和反应性,从而提高上染率。
5.还原处理:还原处理可以破坏染料分子中的发色体系,使其颜色变浅,提高染色深度。
染色布- 染整工艺流程练漂去除天然纤维里含有杂质,以及在纺织加工过程中又加入了各浆料、油剂和沾染的污物等。
这些杂质的存在,既妨碍染整加工的顺利进行,也影响织物的服用性能。
练漂的目的是应用化学和物理机械作用,除去织物上的杂质,使织物洁白、柔软,具有良好的渗透性能,以满足服用要求,并为染色、印花、整理提供合格的半制品。
纯棉织物练漂加工的主要过程有:原布准备、烧毛、退浆、煮练、漂白、丝光。
1) 原布准备:原布准备包括原布检验、翻布(分批、分箱、打印)和缝头。
原布检验的目的是检查坯布质量,发现问题能及时加以解决。
检验内容包括物理指标和外观疵点两项。
前者包括原布的长度、幅度、重量、经纬纱线密度和密度、强力等,后者如纺疵、织疵、各种班渍及破损等。
通常抽查总量的10%左右。
原布检验后,必须将原布分批、分箱,并在布头上打印,标明品种、加工工艺、批号、箱号、发布日期和翻布人代号,以便于管理。
为了确保连续成批的加工,必须将原布加以缝接。
2)烧毛:烧毛的目的在于烧去布面上的绒毛,使布面光洁美观,并防止在染色、印花时因绒毛存在而产生染色不匀及印花疵病。
织物烧毛是将织物平幅快速通过高温火焰,或擦过赤热的金属表面,这时布面上存在的绒毛很快升温,并发生燃烧,而布身比较紧密,升温较慢,在未升到着火点时,即已离开了火焰或赤热的金属表面,从而达到烧去绒毛,又不操作织物的目的。
3) 退浆:纺织厂为了顺利的织布,往往对经纱上浆以提高强力和耐磨性。
坯布上的浆料即影响织物的吸水性能,还影响染整产品的质量,且会增加染化药品的消耗,故在煮练前应先去除浆料,这个过程叫退浆。
棉织物上的浆料可采用碱退浆、酶退浆、酸退浆和氧化剂退浆等方法,将其从织物上退除。
碱退浆使浆料膨化,与纤维粘着力下降,经水洗从织物上退除。
酶、酸、氧化剂使淀粉降解,在水中溶解度增大,经水洗退除。
由于酸、氧化剂对棉纤损伤大,很少单独使用,常与酶退浆、碱退浆联合使用。
4) 煮练:棉纤维生长时,有天然杂质(果胶质、蜡状物质、含氮物质等)一起伴生。
涤/棉织物分散/活性一浴一步法染色关键技术及其产业化项目简介涤/棉混纺织物的染色,理想的染色方式是使用分散/活性一浴一步法染色工艺,但由于各种因素的制约,该工艺一直没有真正实现。
急需解决的突出难题主要有以下几点:①活性染料的高温水解问题:选用的活性染料必须要有一定的高温稳定性,即高温碱性条件下染料不发生水解或水解程度很小,具有较高的上染百分率和固色率。
②分散染料的耐盐性问题:涤/棉混纺织物的分散/活性一浴一步法染色工艺,因活性染料染色的需要,往往加入大量的元明粉等电解质,会极大程度地影响染液的分散稳定性,如果不采取措施防止染料的凝聚,将会在染色织物表面形成大量色斑,极大的影响染色质量。
③分散染料的耐碱性问题:强碱性环境中,分散染料可能水解,导致色光的改变和对涤纶上染能力的下降。
④染色牢度问题。
在当前大力提倡节能减排的形势下,大力开发一浴法染色具有重要意义。
目前虽有一些针对分散/活性一浴法染色的新工艺,如低碱和中性固色一浴法,低盐或无盐染色一浴法工艺等。
但这些工艺不仅在染料和相关助剂的选用上要求较高,且由于研究并未形成系统化的配套解决方案,故目前的研究成果并没有被大范围推广到实际生产中。
本项目开发了一系列色谱齐全的耐碱耐盐性分散染料和耐高温型活性染料和相关助剂,配套使用在涤棉织物分散/活性一浴一步法染色工艺中,一次性解决了上述四个问题,经检测,其染色效果与二浴法工艺相当,且染色时间和生产成本大大降低。
具有雨丝纹效应的亮丽新型面料用聚酯长丝的开发应用研究本项目是以大有光、高压或常压阳离子染色改性等聚酯切片为原料,在纺拉联合一步法设备上综合采用不均匀拉伸技术、智能可编程控制技术进行一字型异型截面、轴向异染聚酯纤维系列产品开发,并针对该新型纤维特点进行应用技术方面的研究,包括纤维的结构性能、纺织品设计和性能研究、染整处理技术等。
由于纤维沿长度方向具有不规则、互相间隔的未拉伸段和拉伸段,产品经染整处理后显现出长短不一、相互交替的深、浅吸色段,布面有形似雨丝状的变化闪光效果的深、浅条纹,色彩多姿,风格独特,为满足人们日益增长的追求服用和装饰用面料高档化、风格多样化的个性消费需求提供了很好的原材料。
棉织物的染色
一、实验目的:
学习活性染料染色的基本方法;研究活性染料上染棉织物的影响因素;掌握
耐水洗牢度、摩擦牢度以及日晒牢度的基本测试方法。
二、实验方案设计:
实验要求:
耐水洗牢度4级、干摩擦牢度4级、湿摩3级,日晒牢度3级
棉织物可以用活性染料(色泽鲜艳、色谱齐全,与织物共价键结合牢度较
好)、还原染料(牢度好、染色工艺复杂、某些染料有光脆性)、硫化染料
(牢度不好、工艺不易控制)、直接染料(牢度不好)进行染色,所以本
实验采用活性染料染色,但是活性染料上染率低,需要大量的盐促染。
实验过程:
染色→固色→皂煮→水洗→测定K/S→耐洗、摩擦牢度测试
小样→大样→耐晒牢度测试
方案一:研究温度对染料上染的影响:
1 2 3
染料 1% 1% 1%
元明粉(g/L) 30 30 30
碳酸钠(g/L) 15 15 15
温度(℃) 60 70 80
浴比 1:30 1:30 1:30
方案二:研究浴比对染料上染的影响:
1 2 3 4
染料 1% 1% 1% 1%
元明粉(g/L) 30 30 30 30
碳酸钠(g/L) 15 15 15 15
温度(℃) 70 70 70 70
浴比 1:20 1:30 1:40 1:50
方案三:
在合适的温度和浴比下研究碳酸钠对于活性染料上染的影响:
染 入
料 布
↓ ↓ 60℃/70℃/80℃ 2℃/min
10’后 10’后 10’后
一半 另一半 碳酸钠
元明粉 元明粉
↓ ↓ ↓ 30’
降温水洗→热水
→皂煮→热水洗
→冷水洗→耐洗、
摩擦牢度测试(自
然晾干→评定等
级)→K/S
1 2 3 4 5
染料 1% 1% 1% 1% 1%
元明粉(g/L) 40 40 40 40 40
碳酸钠(g/L) 5 10 15 20 25
温度(℃) 80 80 80 80 80
浴比 1:30 1:30 1:30 1:30 1:30
方案四:
在合适的温度、浴比和适量的碳酸钠情况下分深浅色来研究元明粉的量对于
活性染料上染的影响:
浅色:染料1%
1 2 3 4 5
染料 1% 1% 1% 1% 1%
元明粉(g/L) 30 40 50 60 70
碳酸钠(g/L) 15 15 15 15 15
温度(℃) 80 80 80 80 80
浴比 1:30 1:30 1:30 1:30 1:30
深色:染料3%
1 2 3 4 5
染料 3% 3% 3% 3% 3%
元明粉(g/L) 50 60 70 80 90
碳酸钠(g/L) 15 15 15 15 15
温度(℃) 80 80 80 80 80
浴比 1:30 1:30 1:30 1:30 1:30
皂煮配方:
碳酸铵(g/L) 1
净洗剂209(g/L) 1
浴比 1:50 温度 90℃ 时间10min
耐洗牢度测试配方:
皂片(g/L) 5
碳酸钠(g/L) 2
浴比 1:50 温度 95℃ 时间30min
三、实验方案设计原理:
活性染料的上染过程:(1)吸附:直接性低→加中性盐促染,加入元明粉的
Na+被纤维表面吸附→双电层变薄→ξ电位越大↓→斥力↓,[Na+]浓度差
降低,有利于Na+上染纤维,此外,增加染液中的染料活度→提高染料的平
衡吸附量,从而提高平衡上染百分率,而元明粉的量对于深色和浅色的影响
不同,染深色时加入元明粉的量应比浅色的多,所以对于不同浓度的染料采
用不同浓度变量的元明粉来研究元明粉的量对于活性染料上染的影响。
(2)扩散:染料扩散到纤维内部,并与纤维反应。染料扩散快,上染速
率增、固色效率增、匀染性好。染料的扩散性能与染料的分子结构及聚集、
纤维微结构及微隙、染料与纤维的直接性、染料浓度的梯度和染色温度有关。
对于同一染料、同种助剂和同一织物,影响染料扩散的主要因素是染料浓度
的梯度和染色温度。染料的扩散速率随着染料浓度的增加而增加,本实验通
过改变浴比大大小来研究其对于活性染料上染的影响。因为浴比越小,浓度
越大,上染率越大,固色率也越大。温度升高可以增加染料分子的动能,使
更多的染料分子能克服阻力向纤维内部扩散,以提高染料的扩散速率,但是
温度增加,固色反应速率增加,但水解速率增加的更快,所以本实验通过改
变温度,来研究温度对于染料上染的影响。
(3)固着:染料与纤维共价键结合,活性染料的固色只要是通过加见进
行的,加入碱的量会影响染液的pH值,pH值↑→ [CellO-]↑ → 固色↑,
pH值↑→水解 ↑↑,所以本实验通过改变加入碱的量来研究PH对于
活性染料固色的影响。
四、实验材料药品及仪器:
实验材料:棉布
实验药品:活性染料 元明粉 纯碱 净洗剂209 皂片
实验仪器:恒温水浴锅 测色仪 电子天平 日晒牢度机 烘箱 摩擦牢度仪、
灰色样卡
五、实验结果与讨论:
温度对K/S值的影响:
1 2 3
温度(℃) 60 70 80
K/S 4.3047 5.0079 6.5559
0
1
2
3
4
5
6
7
020406080100
温度
K
/
S
系列1
从图表中可以看出温度增加,K/S值增加,是因为在合适的温度范围内,温
度增加,染料的扩散性增加,上染速率增加,虽然温度增加,染料水解也增
加,但在一定的温度范围内,温度增,上染率增>水解速率增。
80℃染色时,牢度测试结果:
干摩牢度 湿摩牢度 耐洗牢度(棉) 耐洗牢度(粘) 耐洗牢度(原布)
80℃
5 4 5 4.5 5
浴比大小对于活性染料上染K/S值的影响:
1 2 3 4
浴比 1:20 1:30 1:40 1:50
K/S 5.6485 5.0079 3.9847 3.2151
0
1
2
34560102030405060浴比K/S系列1
从图表中可以看出,浴比越小,K/S值越大,上染率越大,是因为因为浴比越
小,浓度越大,上染率越大,固色率也越大。但考虑到浴比小,实验室操作难
以控制,且浴比1:20和1:30染色后织物的牢度相差不大,所以本实验采用浴
比1:30
干摩牢度 湿摩牢度 耐洗牢度(棉) 耐洗牢度(粘) 耐洗牢度
(原布)
1:20 5 4.5 5 5 4.5
1:30 5 4 5 5 4.5
碳酸钠的量对于K/S的影响:
1 2 3 4 5
碳酸钠(g/L) 5 10 15 20 25
K/S 5.5623 6.6490 7.6935 6.6409 7.2677
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
051015202530
C(碳酸钠)
K
/
S
系列1
从图表中可以看出:当碱浓度较低时,K/S值随着碱浓度的增加而增加,到达一
定值后随碱浓度的增而减。
因为pH值 < 11, pH值↑→ 纤维溶胀 ↑→固色效率增加,pH值>11
时,pH值↑→ [CellO-]↑→负电荷↑→斥力↑→上染率↓,pH值↑→
↓→固色效率↓
碳酸钠浓度为15 g/L的牢度测试结果:
干摩牢度 湿摩牢度 耐洗牢度(棉) 耐洗牢度(粘) 耐洗牢度(粘)
碳酸钠15 g/L 4.5 3.5 5 5 4.5
元明粉的量对于K/S值的影响:
1 2 3 4 5
染料 1% 1% 1% 1% 1%
元明粉(g/L) 30 40 50 60 70
K/S 5.5316 6.3045 7.0187 7.6027 7.9423
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
01020304050607080
C(元明粉)
K
/
S
系列1
1 2 3 4 5
染料 3% 3% 3% 3% 3%
元明粉(g/L) 50 60 70 80 90
K/S 15.965 18.038 19.603 18.680 20.274
0
5
10
15
20
25
020406080100
C(元明粉)
K
/
S
系列1
六、实验结论:
][][OH
CellO
][][OH
CellO