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黏胶织物活性染料低尿素印花技术研究(二)


彭志忠

(广东佛山市敬展纺织材料有限企业  广东佛山  528216)


摘  要:针对常规黏胶织物活性印花工艺中大量使用尿素,导致印染企业污水氨氮、总氮超标,不符合绿色清洁生产的要求;通过对尿素在活性染料印花中作用机理的分析,综合应用尿素依赖性小的染料、蒸化前给湿等环节控制、尿素替代品、低尿素糊料等宏观研究,较完善地拓展活性染料低尿素印花工艺以及配套装置和助剂;新工艺的生产实践证明,尿素总用量可较常规工艺下降70%以上,且各项指标符合预期要求,新工艺实施具有良好的环境效益和经济效益。

关键词:活性染料印花;低尿素;氨氮值;新型活性染料;蒸化给湿;尿素替代品,新型印花糊料


(续上期内容,详见2022年1-2月杂志或微信CTA666“专家投稿”栏目……)

4.低尿素依存性活性染料的开发及应用

活性染料色谱齐全,色泽艳丽,湿牢度高,印花织物手感柔软,是纤维素纤维印花的主要染料,广泛应用于棉、麻类、粘胶、天丝和真丝等织物上;而印花用活性染料必须满足印花的要求:溶解度高,直接性要低,提升率优异,固色率要高,印花色浆稳定性好,重现性好及白底沾色要小等。

目前市场上的活性印花用染料大致可分为三大类:一氯均三嗪型类活性染料,乙烯砜型活性染料,双活性基团类活性染料。

4.1 常规活性印花染料存在的缺陷

(1)一氯均三嗪型活性染料

众所周知,目前活性染料印花主要是全料法印花工艺,即活性染料和所有助剂(包括固色碱剂)都配在同一印花色浆中,而活性染料在碱性条件下存有一定程度的水解;另外,纺织印花是半连续式的印染生产,即经印花完后再进入蒸化机汽蒸固色,然后进行皂洗,每一步都存在染料水解的风险,特别是蒸化固色前的印花织物在堆放过程中都容易出问题。

由于一氯均三嗪染料耐碱性较高,即印花色浆不易水解,固色后的共价键也不容易在碱性环境下断键,因此一氯均三嗪活性基的活性染料是市场上最适合全料法印花的一类染料;其印花色浆稳定性好,贮存时间长,印花半制品即使不及时蒸化也不易出现风印疵病,其印花织物手感柔软,特别是深色如深黑色、藏青色等在粘胶织物、真丝织物上;但其活性基反应性较低,对蒸汽固色的湿度和温度要求较高,尤其是再生纤维素纤维。

化验室仿色样时,蒸汽湿度充足,得色较浓艳;但车间大生产时,因为蒸汽湿度难以保证,经常会出现印花得色偏浅、色光萎暗,前后批差严重,其重现性差。

同时一氯均三嗪活性染料印花固色率低,大多数染料固色率约为50~60%,得色量受限,因此做深色或特深色时,工厂经常出现10%以上的染料用量以配制印花色浆,甚至更高浓度的用量,印花汽蒸后水洗时会造成大量的浮色,易造成白底沾色,印花织物湿牢度差,印染废水COD/BOD高等一系列问题;由于一氯均三嗪活性染料的提升力差,对于粘胶针织物其得色更浅,是难以满足深浓艳颜色的印花要求,大大制约了活性染料印花的顺利生产。

(2)乙烯砜型活性染料

乙烯砜型染料虽然固色率高,但其不适合现在较普遍的全料法印花,相应适合两相法印花;因为乙烯砜型染料活性基反应性高,容易和纤维反应、当然也容易和水反应,形成的共价键,不耐碱、易水解;乙烯砜型活性染料其又容易和海藻酸钠糊分子中的-OH发生反应,特别是深色。如深黑色、深藏青等,由于染料浓度高,大量的纤维-染料-海藻酸钠的形成,造成海藻酸钠糊的脱糊性明显下降,因此印花织物手感易出现偏硬情况,特别是在手感较柔软的粘胶/天丝等再生纤维素纤维织物上,真丝最为突出。

乙烯砜型染料印花色浆较不稳定,放置不宜超过2天,特别是在气温较高的夏季更易水解,印花织物颜色变浅,而造成染料大量浪费,深黑色甚至变成咖啡色;印花后的织物在堆置过程中,由于其吸取空气中的水分,也会造成局部染料水解,从而容易出现风印疵病等;即使及时蒸化,由于印花织物进入汽蒸箱后,染料的水解反应和其与纤维的共价键结合而出现了竞染,因乙烯砜活性基的染料反应性高,特别是湿度大时,水解反应增加,织物得色会变浅,还容易出现浅色档(挂布辊处织物的湿度较大),织物两边出现浅色斑(两边湿度较大)。

许多乙烯砜染料耐还原性较差,易造成变色现象,因此色光重现性不好;乙烯砜基染料耐碱性差,水解的染料多,特别是在硬水皂洗浴中,白底沾色较明显,日晒牢度也比一氯均三嗪染料差;由于海藻酸钠糊料残留在织物上的影响,皂洗牢度、湿摩擦牢度也明显下降。

(3)双活性基活性染料

由于一氯均三嗪和乙烯砜型的活性染料印花各具有其优缺点,市场上又出现了双/多活性基的活性印花染料;双活性基的染料普遍存在溶解度较差,其做深色时容易出现色花、色差,甚至色点;双活性基染料大多数是一氯均三嗪和乙烯砜型两个活性基型,同样也存在风印问题;而且这些染料的全料法印花工艺尿素用量大,存在着严重的氨氮等化合物污染问题,市场急需新型的(低用量尿素)活性印花染料出现。

4.2 新型活性印花染料的性能分析

尿素在印花时的主要作用是助溶、吸湿、膨胀纤维和保留水分,商品化活性染料的溶解度主要由染料分子结构(包括水溶性基团、空间结构)、添加剂和商品化技术配制等决定;印花过程中,由于活性染料在印花色浆中并不是以单分子状态存在,粘胶纤维吸湿膨胀后,染料分子能否顺利穿过皮层进入皮芯,与染料大分子结构及染料分子在溶液中的聚集态密切相关。

因此,开发低尿素依赖性活性染料要从活性染料分子结构(水溶性基团位置和含量、活性基的结构与位置等)和添加助剂等多方面综合考虑,主要在解决染料分子结构中活性基的反应能力及染料分子在水中的分散状态等关键问题。

此外,新筛选的活性染料要求与原对应染料颜色相同或者近似,实用性能可优越于原有染料,各项色牢度指标符合要求,染料的强度与色光对尿素依存小。

根据粘胶织物的印花要求,从活性染料分子结构出发,企业相继开发了活性嫩黄PX-G、活性深蓝PX-R、活性湖蓝PX-BG、活性黑PX-GR等PX新型活性印花染料,现对这些新开发染料的尿素依存性、色光、色牢度、印花色浆储存稳定性等应用性能进行分析。

4.2.1 尿素对新型染料印花织物表观色深的影响

现选择新开发4支活性染料,在尿素质量分数分别为0%、2%、5%、10%和15%情况下,测定其印花粘胶织物的相对得色深值%,结果见表3。

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从表3可以看出,新开发的活性染料对尿素依存性相当低,活性深蓝PX-R、活性黑PX-GR在尿素质量分数为5.0%时,印花织物即可达到最高色深,其得色量分别为110%和108%;活性嫩黄PX-G和活性湖蓝PX-BG对尿素的依存性也低,即用于粘胶织物印花时加入较少量的尿素也可达到最佳得色量。

4.2.2 印花色牢度

测定新开发的活性染料印花粘胶织物的色牢度,并与同色系的活性印花染料进行比较,实验结果如表4所示。

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从表4可以看出,与同色系商品化活性染料相比,新开发的活性染料印花织物的耐水洗色牢变基本相当或高出半级;棉沾色牢度高出1~2级,其他纤维沾色牢度也基本一致;对于耐干摩擦色牢度,活性嫩黄PX-G与活性嫩黄P-6GS一致,其他新开发染料比现有染料高出0.5~1级;对于耐湿摩擦色牢度,活性黑PX-GR比活性黑P-GR要高出1~2级。由此可见,新开发的PX型活性染料不仅对尿素的依存性低,而且印花织物的色牢度指标也优于现常规P型色系印花活性染料。

4.2.3 印花色浆的储存稳定性

活性染料在印花色浆中的稳定性能关系到印花织物的质量,因此对新开发的活性染料在印花色浆中的水解稳定性进行测试,其中尿素的质量分数为5%,实验结果见表5。

图片.png

从表5可以看出,活性嫩黄PX-G印花色浆放置48h后,印花织物的相对得色深仍为99%;活性深蓝PX-R、活性湖蓝PX-BG和活性黑PX-GR的印花色浆放置72h后,印花织物的相对得色深仍在98%以上;由此可见,新开发的活性染料具有优异的耐水解稳定性,足以能够满足实际印花生产实践需求。

4.2.4 印花固色工艺对织物表观色深的影响

活性染料印花固色工艺对织物颜色稳定性的影响主要体现在蒸化湿度和汽蒸时间对织物颜色稳定性的影响;测试印花后汽蒸固色工艺中蒸化湿度和汽蒸时间对粘胶印花织物相对得色深的影响;实验结果见表6和表7。

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从表6和表7可以看出,活性湖蓝PX-BG和活性黑PX-GR在蒸化湿度为70%时,相对色深已经达到95%;蒸化时间5min,相对色深已经到95%以上,进一步提高蒸化湿度和延长蒸化时间可增加相对得色深度,并提升幅度不很明显;在实际生产实践中可以酌情控制汽蒸固色时间,提高印染生产效率;活性嫩黄PX-G和活性深蓝PX-R在现有印花工艺下(如蒸化湿度90%、汽蒸时间8min)也能达到较佳的印花效果。

新开发的Printplus印丽特PX型新型活性印花染料,既有乙烯砜型染料的高固色率,又有一氯均三嗪型染料的印花色浆的稳定性和重现性,其固色率高、得色量高;更重要的是新型活性印花系统的染料色浆中可使用较低用量的尿素,大大减少了印染废水中氨氮及其化合物的排放,从而避免造成水质富营养化,是真正的环保生态绿色印花用活性染料。

(未完待续,精彩内容详见下期……)

 

编辑概况:

彭志忠,江西新余人,印染高级工程师,从事染整技术三十多年;致力于纺织染整、印花新技术研究及染化料应用技术管理等。

手  机:13922372675(微信同号)

E-mail:pengzhong7798@126.com



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