锦纶酸性染料染色用匀染剂.pdf

锦纶酸性染料染色用匀染剂印染（2023 No.8）锦纶酸性染料染色用匀染剂李菊华1，黄维河2()1.江西工业职业技术学院，江西 南昌 330039；2.绍兴科瑞纺织品科技有限公司，浙江 绍兴 312000摘要：为改善锦纶酸性染料染色匀染性差和残液色度深的问题，自制匀染剂KR-2101，分析其对织物颜色特征值和上染性能的影响。结果表明：匀染剂KR-2101用于锦纶染色时，织物得色量高，染色残液的染料量少，染浅色和深色的合适质量浓度分别为1.5 g/L和1.0 g/L；匀染剂KR-2101有良好的缓染性和移染性能。关键词：匀染剂；锦纶；染色中图分类号：TS193.222文献标志码：B文章编号：1000-4017（2023）08-0039-04Leveling agent for nylon acid dyeingLI Juhua1,HUANG Weihe2()1.Jiangxi Industry Polytechnic College,Nanchang 330039,China;2.Shaoxing Kerui Textile Technology Co.,Ltd.,Shaoxing 312000,ChinaAbstract:To improve the poor levelness of nylon dyeings with acid dyes and deep chroma of residual bath,theself-made leveling agent KR-2101 is prepared and its effects on the color characteristic values and dyeing performance of fabrics are analyzed.The results show that when leveling agent KR-2101 is used for nylon dyeing,the color yield of the fabric is high,and the amount of dyes in the dyeing residue is low.The appropriate massconcentrations for dyeing light and dark shade are 1.5 g/L and 1.0 g/L,respectively.Leveling agent KR-2101has good dyeing retardancy and migration performance.Key words:leveling agent;nylon;dyeing收稿日期：2023-03-14；修回日期：2023-06-02基金项目：江西省教育厅教学改革研究项目（JXJG-22-64-5）。作者简介：李菊华（1973），女，副教授，研究方向为纺织染整技术。E-mail：。锦纶织物手感柔软、耐磨性较好，使用领域广泛1。但锦纶纤维在酸性条件下，染料上染速率快，极易造成色花，尤其在4570 染色初始阶段，常发生染色不匀现象2，因此需添加匀染剂。锦纶纤维染色常用的匀染剂有阴离子型和非离子型，前者有脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，后者包括脂肪胺聚氧乙烯醚和脂肪醇聚氧乙烯醚类。脂肪胺聚氧乙烯醚在酸性染浴中呈阳离子型，它和酸性染料阴离子形成不十分稳定的聚集体，降低染料阴离子的初始有效浓度；随着上染的进行，酸性染料被缓慢释放出来而起到匀染作用。代表性产品是匀染剂1815，具有使用浓度低、缓染性能好等优点，但稍微过量，阻染效应明显，容易造成染色残液颜色偏深、织物得色较浅，使用时要严格控制用量。脂肪醇聚氧乙烯醚匀染剂主要是疏水基团部分在染浴中通过范德华力和染料缔合，封闭染料结构中阴离子基团，增加染料的聚集程度，从而起到缓染作用。最具代表性的产品有平平加O（月桂醇聚氧乙烯醚），但因为其匀染效果差，染色残液颜色偏深等缺点，使用受到限制。脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠在酸性染色介质中对纤维有一定的亲和力，在较低浓度时能与酸性染料发生竞染作用3，改善由织造过程中因为张力变化造成的经柳横档染色不匀，但这类匀染剂价格相对较高。在锦纶织物实际染色过程中，很难同时达到平衡上染率和移染性都高的效果。平衡上染率高的匀染剂往往移染性较差，降低了产品的等级；移染性好的匀染剂平衡上染率又较低，染料利用率低，增加了染色成本和废水处理负担。近年来，为了提高生产效率，一些染整企业尝试采用急速升温缩短染色时间的方法，这对匀染剂提出了更高的要求。基于以上实际情况，试验自制一种锦纶酸性染料染色的专用匀染剂KR-2101，分析其对织物颜色特征值、上染率、匀染性、缓染性和移染性等指标的影响。1自制匀染剂KR-2101化学品硬脂胺、环氧乙烷、环氧丙烷，琥珀酸、马来酸、邻苯二甲酸、氢氧化钾（均为工业级，浙江皇马化工集团有限公司）设备DS/S-5L型不锈钢反应釜（东晟仪器）1.1设计原理根据脂肪胺聚氧乙烯醚类化合物的缓染、移染作用和聚酰胺纤维瞬染吸尽的机理，选用不同碳链长度的脂肪胺或脂肪酰胺的乙氧化，或乙氧化与丙氧化无规嵌段共聚化合物，同时选用架桥剂琥珀酸、马来酸、39印染（2023 No.8）邻苯二甲酸等二元酸等，根据情况添加环氧丙烷，得到化合物与多价羧酸的酯化物，化学结构式如图1所示。&+&+2&+&+2+&+&+2&+&+2&=&2&+&+2&+&+2&+&+2&+&+&+&+&+&+551122DEJKFGHI图1酯化物化学结构式Fig.1Chemical structure of ester1.2KR-2101的合成在干净密闭的不锈钢反应容器里，投入硬脂胺单体134.5 g，110 减压脱水，于惰性氮气中恢复至常压；升温至150 时添加环氧乙烷44 g，冷却到60，添加氢氧化钾2 g，再次减压脱水到110；在惰性氮气体中恢复至常压，于160 添加环氧乙烷396 g和环氧丙烷174 g的混合物，得到环氧乙烷结构和环氧丙烷结构的硬脂胺类化合物。通过架桥剂二元酸的酯化反应，得到目标产品KR-2101。图1代表的化合物的合成方法通常没有特别限制，单独使用环氧乙烷，或环氧乙烷和环氧丙烷的混合物均可。比如，第一级胺在耐压反应容器里用惰性气体进行置换加热，加入第一级胺2倍物质的量的环氧乙烷或环氧丙烷，当温度下降时，添加催化剂氢氧化钾，再加热升温，添加环氧乙烷或环氧乙烷与环氧丙烷的混合物进行反应。阶段性压入环氧乙烷和环氧丙烷，可以得到具有环氧乙烷单元和环氧丙烷单元的无规嵌段共聚物。化合物与多价羧酸进行酯化反应得到目标产物。1.3红外光谱图分析使用Spectrum 100型红外光谱仪（美国PE公司）对合成的匀染剂KR-2101进行红外光谱分析，结果如图2所示。FE)#FP图2匀染剂KR-2101的红外光谱图Fig.2Infrared spectrum of leveling agent KR-2101由图2可知：3 371 cm-1处吸收峰代表OH的伸缩振动，当分子式中R1、R2为H时也有部分是NH的伸缩振动；2 925和2 856 cm-1处吸收峰代表CH3和CH2的伸缩振动；1 637 cm-1处吸收峰代表C=O的伸缩振动；1 468和1 352 cm-1处吸收峰代表CH3和CH2的面内弯曲振动；1 117 cm-1处吸收峰代表COC的伸缩振动；949 cm-1处吸收峰代表CC伸缩振动；721 cm-1处吸收峰代表CH2的面外弯曲振动。2匀染剂的应用2.1材料与设备织物310 D锦纶梭织物染化料雅格赛特红N-2RBL、雅格赛特黄N-R 133%、雅格赛特蓝 N-R、雅格赛特黑M-R（上海雅运纺织化工有限公司），脂肪胺环氧化合物匀染剂1815华界化学（上海）有限公司，匀染剂KR-2101（自制），冰醋酸（化学纯）设备PB-10型pH计（德国Sartorius），HS-24P型高温小样染色机（靖江市华夏科技有限公司），CT-2000对色灯箱、DC600分光光度计、SCT-DC130测色配色系统（美国Datacolor公司），721型分光光度计（北京莱伯泰科公司）2.2染色方法染色工艺40 入染，保温10 min，以1/min升温至98，保温30 min。（1）浅色处方酸性黄N-R 133/%（omf）0.3酸性红N-2RBL/%（omf）0.3酸性蓝N-BL/%（omf）0.3匀染剂/（gL-1）x染色温度/98染色时间/min30浴比1 20（2）深色处方酸性黄N-R 133/%（omf）0.9酸性红N-2RBL/%（omf）0.9酸性蓝N-BL/%（omf）0.9匀染剂/（gL-1）y染色温度/98染色时间/min30浴比1 202.3测试方法2.3.1颜色特征值采用DC600分光光度计和SCT-DC130测色配色系统在D65光源、10视角下测定染色样品的K/S值、DE（总40锦纶酸性染料染色用匀染剂印染（2023 No.8）色差）、DL（亮度差）、Da、Db等颜色特征值，测4次，取平均值。利用CT-2000对色灯箱在D65光源下目测面料色光，结合测色配色仪在测试色差值过程中显示三个点的偏差，分析匀染性。2.3.2移染性取若干份2 g已染黑色未经皂煮的锦纶面料，用同批次的锦纶半制品白布与其缝合，按照2.2节工艺，工作液中不含染料，添加不同质量浓度的匀染剂，洗净后以80 烘干，按照GB/T 218802015 酸性染料 移染性的测定 评价移染性。2.3.3吸光度采用721型分光光度计测试一份染色残液不同波长处的吸光度，得到最大吸收波长；再以空白液做参比，在最大波长处测试其他染色残液的吸光度。2.3.4缓染效果匀染剂1815与KR-2101按2.2节中浅色处方进行两组各8个染色试验，醋酸调节pH为4.8，染色过程中于40 10 min、50、60、70、80、90、98、98 30 min取样，以最后取出色样的K/S值为100%，用SCT-DC130测色配色系统测试其他染样的K/S值，分析缓染效果。3结果与分析3.1染浴pH对染色效果的影响由于匀染剂在染浅色时作用更为明显，因此按照2.2节浅色染色处方，设定匀染剂KR-2101为1.5 g/L，醋酸调节染液pH分别为4.0、4.5、5.0、5.5进行染色（以染液pH=6.0的染样为标样），测试染色试样的颜色特征值，并分析匀染性，结果见表1。表1染浴pH对染色效果的影响Table 1Effect of pH value of dyeing bath on dyeing results of fabricspH4.04.55.05.56.0相对染色强度/%126.15115.24104.07104.39100DE值5.692.560.440.46-DL值-2.84-1.86-0.64-0.67-Da值4.091.71-0.21-0.19-Db值-1.73-0.800.130.19-色光明显红蓝色光略显红紫色光正常正常正常匀染性一般一般好好一般从表1可知，染液pH在4.04.5时，织物颜色较深，色差值太大，明显偏向红蓝光。从颜色深浅、偏光效果、色差值和匀染性等综合考虑，合适的染色 pH 为5.05.5左右。3.2匀染剂用量对染色效果的影响由于不加匀染剂会造成严重色花，无法评判颜色，因此染浅色时，以染浴中添加0.5 g/L匀染剂1815所得的染样为标准样，其他不同用量的匀染剂所得染样与之进行对比分析；染深色时，以不加匀染剂的色样为标准样，其他不同用量的匀染剂所得染样与之进行对比分析，结果如表2所示。表2匀染剂用量对染色效果的影响Table 2The influence of leveling agent dosage on dyeing effect（匀染剂）/（gL-1）0.51.01.52.0DE值浅色处方1815-1.252.083.01KR-21010.750.260.641.23深色处方18150.432.292.413.05KR-21010.380.601.521.46DL值浅色处方1815-0.81.682.67KR-21011-0.420.220.430.83深色处方18150.261.762.232.8KR-21010.130.511.491.57Da值浅色处方1815-0.99-1.58-2.19KR-21010.610.18-0.5-0.97深色处方1815-0.28-1.5-1.35-1.77KR-2101-0.26-0.42-0.84-0.73Db值浅色处方1815-0.230.520.44KR-2101-0.10.040.380.21深色处方1815-0.09-0.13-0.43-0.37KR-21010.21-0.05-0.19-0.25从表2可知，匀染剂KR-2101对DE值的影响明显小于匀染剂1815，色差值波动小不易造成批次色差，有利于质量控制。染浅色时，匀染剂KR-2101可以选择1.5 g/L；染深色时，匀染剂KR-2101可以选择1.0 g/L。而匀染剂1815需要严格控制质量浓度，宜低于1.0 g/L，高于此用量时，染样的色差值大。另外，随着两种匀染剂用量的增大，Da值逐渐减小（绿光增加），DL值逐渐增大（明度增大）。3.3锦纶面料染色实践以市场需求量大的黑色锦纶面料为例，分析两种匀染剂的效果。选用质量分数5%（omf）的酸性黑M-R，分别加入1.0 g/L匀染剂1815和匀染剂KR-2101,pH调至4.8，以不加匀染剂的染色结果作为标样，颜色特征值测试结果如表3所示。表3黑色锦纶面料的颜色特征值对比Table 3Comparison of color characteristic values of black nylon fabric匀染剂匀染剂1815匀染剂KR-2101DE0.571.17Da-1.000.64Db-0.50-0.20DL0.45-0.90从表3可知，在染深黑色时，与不加匀染剂所得染样相比，匀染剂KR-2101所得染样的颜色明度变暗，红41印染（2023 No.8）光略大，而匀染剂1815染样颜色偏绿，色差较小。3.4缓染效果按照浅色处方，两种匀染剂各进行8个染色试验，pH调至4.8，按照表4的染色条件取样，并以最后取样的染色强度计为100%，分析其随时间和温度的变化。变化越平缓，说明上染速率越慢，缓染性越好4。试验结果如表4所示。表4匀染剂的缓染效果对比Table 4Comparison of retarding effects of two leveling agents匀染剂1815KR-2101相对染色强度/%40 10 min12.314.350 16.119.660 27.736.670 50.857.980 77.285.890 88.292.898 96.198.398 30 min100100由表4可知，两只匀染剂所得染样的相对染色强度随时间和温度的变化接近。通过目测和仪器测色三个点的偏差来看，两组色样的匀染性都比较好，说明两种匀染剂的缓染性均较好。3.5移染性能以被移染后色样为标准样，用计算机测色仪在D65、10条件下测试各组布样的相对染色强度和DE值。另外，目测移染后白布与色布的布面效果，并测试在最大吸收波长580 nm处移染残液的吸光度，综合评价结果如表5所示。从表5可知：随着匀染剂用量的增加，染色残液的吸光度增大，说明染液中残留的染料量增多；试样与标准样的染色强度越来越接近，色差值逐渐变小。当匀染剂1815质量浓度为1 g/L，或匀染剂KR-2101质量浓度为0.5 g/L时有较好的移染效果（匀染剂质量浓度不应超过2 g/L，否则易产生色花现象）。表5匀染剂用量对移染效果的影响Table 5The effect of leveling agent concentrations on dye migration（匀染剂）/（gL-1）00.51.02.03.0残液吸光度匀染剂18150.0120.0120.3602.6843.000匀染剂KR-21011.1102.5223.0003.000相对染色强度/%匀染剂181524.1475.1096.4898.1099.21匀染剂KR-210196.4293.81100.98100.74DE值匀染剂181521.294.100.470.320.10匀染剂KR-21010.640.720.050.03贴衬白布匀染剂1815贴衬白布沾色，色花严重好好轻微色花有些色花匀染剂KR-2101好好轻微色花有些色花4结论（1）自制匀染剂KR-2101合适的染色pH为5.05.5左右。（2）匀染剂的选择和用量对锦纶染色色差和重现性影响较大，染浅色时，匀染剂KR-2101质量浓度宜为1.5 g/L，染深色时，匀染剂KR-2101可以选择1.0 g/L。（3）染深黑色时，匀染剂KR-2101比匀染剂1815得色明度偏暗。（4）匀染剂KR-2101与匀染剂1815对锦纶织物染色有相似的缓染性能，但匀染剂KR-2101在0.5 g/L较低浓度时表现出良好的移染作用。参考文献：1魏炳举，李瑞卿，周长文，等.锦纶的高耐光色牢度还原染料染色J.印染，2020，46（11）：31-34.2范雪荣.纺织品染整工艺学M.北京：中国纺织出版社，2006：134-136.3夏建明.染整助剂及其应用M.北京：中国纺织出版社，2013：132.4钱中雅.架桥型酸性匀染剂应用性能研究J.天津纺织科技，2018（1）：54-55.参考文献：1高娣.聚乳酸家纺织物开发与染整工艺研究D.上海：东华大学，2022.2曹家辉.PLA纤维及其混纺纱的染色技术研究D.苏州：苏州大学，2021.3GAJJAR C R,STALLRICH J W,PASQUINELLI M A,et al.Process property relationships for melt-spun poly（lactic acid）yarnJ.ACS Omega,2021,6：15920-15928.4TAN H Y,ZHANG Y H,SUN L X,et al.Preparation of nano sustained release fertilizer using natural gegradable polymer polylactic acid by coaxial electrospinningJ.International Journal of Biological Macromolecules，2021,139：903-914.5武奇奇，李敏，刘怡宁，等.聚乳酸织物载体染色性能J.纺织学报，2019，40（1）：79-83,90.6王雅琪.靛蓝、茜草植物染料染色过程与羊毛颜色饱和度关系的研究D.武汉：武汉纺织大学，2022.7倪宇超，夏建明，董超萍.真丝织物的茜草根植物染料染色J.印染，2022，48（5）：40-42，52.8于洪健，董旭，刘杰.棉织物的茜草/黄柏拼色染色J.印染，2020，46（7）：22-25.9位丽，侯秀良，周启澄.茜草染料的提取及其在羊毛织物上的染色性能研究J.毛纺科技，2006（12）：5-8.10 王小娟，焦林，贺江平.茜草对亚麻织物染色的研究J.毛纺科技，2005（11）：24-27.11 唐秀琴，王志意，唐旺，等.涤纶织物的天然茜草染料染色J.印染，2020，46（4）：17-21.12 汪大骆，张瑞萍，孙荟云，等.涤纶珊瑚绒的茜草提取色素染色J.印染，2020，46（6）：13-18.13 张韩芬.生物基聚酯织物的染色研究D.上海：东华大学，2019.14 唐秀琴.靛蓝及茜草植物染料在涤纶纤维染色中的应用研究D.武汉：武汉纺织大学，2020.（上接第26页）42