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活性染料的耐氯牢度分析与应对措施

彭志忠

[莱菲雅(广州)新材料科技有限企业  广东广州  510660]

       摘  要:活性染料染色的棉织物,在含活性氯的水中,会发生氯漂褪色;不同结构的染料,其变褪色的程度不同;以耐氯牢度提升剂处理,能避免活性染料受有效氯攻击破坏而降解,有效提高棉织物的染色耐氯漂性能,染料结构不同,其提升效果也存有差异。

       关键词:棉织物;活性染料;耐氯色牢度;提升剂;变褪色;氧化反应

前  言

       活性染料因色谱齐全,染色纤维素纤维(棉)织物色泽鲜艳,具有较高的湿牢度而得到广泛使用。自来水中的有效氯以及含氯洗涤剂的使用,会破坏棉织物上的染料,因此染色织物在与含有较高有效氯浓度的水洗过程中,纺织服装发生染料降解而色变即氯漂褪色,使色泽鲜艳度下降以及颜色深度和色光发生变化。

       多数活性染料染色的棉织物,特别是浅色、鲜艳色或增白织物的耐氯色牢度经常难以满足使用要求。如何提高活性染料染色织物的耐氯色牢度,一直是印染行业中重要研究的问题。

1.耐氯色牢度

       染棉用的活性染料存有耐氯浸牢度问题,即其染色物在含活性氯的水中浸渍,会发生变褪色(即氯漂褪色)。关于染料的氯浸变褪色机理,由于染料分子结构复杂多样,染料与活性氯之间的化学反应,目前了解得并不十分清楚。

       但有一点是明确的,那就是染料分子结构中,如果有些部位(如-N=)耐氯稳定性差,就容易被活性氯氧化破坏,其耐氯色牢度就会很差;也就是说,染料分子结构的耐氯稳定性是染料耐氯浸牢度好坏的决定性因素。因此,不同结构的染料其耐氯浸牢度往往也不一样。

       耐氯水色牢度,主要是模拟纺织品使用(游泳池)及洗涤过程中与有效氯接触时,有效氯对织物颜色的破坏;如洗衣服的自来水中含有有效氯约1×10-6~20×10-6。此外,在欧美及较发达国等国的家庭洗涤案例中,常用含氯洗涤剂对织物进行清洗,如果织物耐氯性差,则服装服用性能大大下降。

       一般认为,活性染料耐氯牢度差是因为活性氯使染料-纤维共价键发生断裂,甚至破坏染料的发色体系,造成织物染色深度和色光发生变化。因此,多数活性染料染色的棉织物,特别是浅色及鲜艳色织物的耐氯色牢度,经常难以满足使用要求。

       当然,采用耐氯固色剂使特定组分或结构先于染料与活性氯发生反应,避免染料及染料-纤维共价键遭到破坏,从而提升染色织物的耐氯性能。为此,研究了活性染料的耐氯性能以及耐氯固色剂对活性染料耐氯色牢度的改善提升,成为纺织印染行业中重要研究课题。

2.耐氯色牢度的测试

       在较高要求和外销色单中,对耐氯浸牢度的测试早就有明确的实行标准,如国际标准ISO 105 -E03:1994标准《纺织品 色牢度试验 第E03部分》、国家标准GB/T 8433-1998《纺织品 色牢度试验 耐氯化水色牢度(游泳池水)》标准等。

       国标GB/T8433-1998耐氯化水色牢度的具体测试方法是:取染色(印花)试样在次氯酸钠溶液中浸渍(含有效氯20mg/L、50mg/L及100mg/L,调节PH值为7.5±0.05,浴比1∶100),封闭容器后,在耐洗牢度测试机中,于27±2℃温度下旋转60min。取出试样后脱水,室温下悬挂柔光下晾干,参照GB/250-1995《评定变色用灰色样卡》评定试样褪变色等级。

       说明:(1)耐氯浸牢度试验方法中,有效氯浓度有三档,可根据要求选择使用;活性染料色样卡上通常是指有效氯20mg/L一档。(2)耐氯浸牢度与耐氯漂牢度的测试方法不同。因此,尽管这两种牢度都是衡量染料耐氯稳定性的好坏,但测试结果不同,其不可混淆。

       而耐氯漂牢度的测试方法是:取试样10cm×4cm在次氯酸钠溶液中,浸渍60min(含有效氯2g/L,用1.0g/L无水碳酸钠调节PH值11.0±0.2,浴比1∶50)。取出试样后,用流动冷水充分冲洗,放入5g/L亚硫酸氢钠溶液中搅动10min,再用冷水充分冲洗,挤干,在不超过60℃的空气中干燥,而后用灰色变褪色样卡评级。

3.活性染料的耐氯浸牢度

       染料的氯变褪色(氯漂褪色)机理尚不十分清楚,活性染料结构和染色深度与耐氯色牢度有关系,一般认为活性染料耐氯牢度差,是因为活性氯可使染料-纤维共价键发生断裂,染料发色体系被破坏,也是染色织物深度和色光发生变化的原因。研究表明,活性染料分子母体结构中,若存在耐氯稳定性差偶氮染料的-N=N-的结构容易被活性氯氧化,以产生互变异构体的离解反应而引起(遭破坏),因此耐氯色牢度较差。

       同时,发现染料母体结构、染料与纤维中的金属离子、活性基与染料母体的连接键以及染料-纤维共价键性质等,对染料的耐氯牢度均有影响。染料中络合的重金属离子,对活性氯和染料之间的氧化反应具有催化作用,会有利于加重染料的氯褪变色。除染料母体结构外,染料分子中的取代基对牢度也有一定的影响,例如,偶氮基邻位有磺酸基的染料,其耐氯牢度都比较好。

       在常规的棉用活性染料中,有许多染料的耐氯浸牢度很差,不能满足耐氯浸牢度要求高的面料加工。现模拟国际标准ISO 105-E03:1994标准/国标国家标准GB/T 8433-1998试验方法测试染料的耐氯浸牢度;试验测试结果如表1。

表1  常规活性染料的耐氯浸牢度

图片.png

       从表1可看出:

       (1)常规中温型活性染料三原色:黄色3RS、红3BS活性染料,耐氯稳定性都较好;在有效氯20mg/L(27℃±2℃ 60min)条件下,耐氯浸牢度一般都可达到4~5级;唯有三原色蓝Blue M-2GE表现差些,可达 3~4级。

       (2)常用中温型黄色活性染料GR、RNL耐氯浸牢度较差,Yellow RNL一般可达到3~4级;而Yellow GR表现更差些,仅有2~3级。

       (3)常用中温型红色活性染料Scarlet 2G、Bril Red BB耐氯稳定性都较差,只能达到国际标(有效氯20mg/L)2~3级。

       (4)常用蓝色活性染料(如Turq Blue G 、Navy Blue 2G及Grey RL等)大多数染料品种的耐氯表现较差。在同等(有效氯20mg/L 27℃±2℃ 60min)条件下,耐氯浸牢度只有3级左右(甚至2~3级)。

       为此,需要三原色活性红、黄、蓝拼染的各种色泽,达到耐氯浸牢度(有效氯20mg/L)3~4级要求,只要正确选用染料,是完全可能的(唯有染黑色,当前还有问题);但一些色泽鲜艳或较浅色系列,其耐氯牢度只能达2级甚至更低。

       为解决活性染料染色织物耐氯色牢度差的问题,可选择一些较高耐氯色牢度的活性染料,但其色谱不全,尚不能满足广泛使用要求;而使用能够提高活性染料耐氯色牢度的提升助剂处理染色织物,就显得尤为重要。

4.耐氯提升剂对活性染料耐氯色牢度的影响

       将耐氯牢度(固色)提升剂施加于织物上后,可捕捉有效氯活性氯并与活性氯反应,有效抵抗有效氯对染料结构的破坏,从而避免或减少对染料的破坏。耐氯固色剂的固色机理是在保证固色性能的前提下,使特定组分或结构先于染料与活性氯发生反应,避免染料及染料-纤维共价键遭到破坏而起到保护作用,从而提升染色织物的耐氯性能。

       能够提升耐氯牢度的物质一般为抗氧化性物质或树脂,以及能够吸取有效氯的多胺类物质。抗氧化性物质或树脂具有较低的氧化电位,氧化速率比染料高,可防止活性氯(次氯酸)对染料偶氮结构的破坏,此类物质有多元酚、间苯二酚、氢醌、联苯二酚和多羟基苯甲酸等;酚类化合物存在环保问题,故目前开发的耐氯固色剂大多为多胺类化合物。

       活性染料耐氯提升剂Untratex PCL是一阳离子胺类聚合物,具有特殊的嵌段结构,可捕捉有效氯,能够与纤维素纤维牢固结合,抵抗有效氯对染料结构的破坏,避免活性染料受有效氯攻击破坏而降解,有效提高棉和棉混纺织物的耐氯漂性能。活性耐氯提升剂Untratex PCL在棉染色织物(针织物、梭织物及纱线等)上的应用,可采用浸渍法(2.0~4.0% o.w.f)和浸轧法(10~30g/L)进行整理,处理后染色织物耐氯牢度可在原来基础上提高1~2级,色差较少ΔE<0.79,能满足客户较高要求的耐氯牢度。

       4.1 耐氯提升剂Untratex PCL具体推荐使用

       A、浸渍法

       工艺条件:

       Untratex PCL          X%

       浴比                        1∶10~15

       温度/℃                   40

       时间/min                 20

       工艺流程:配制工作液→浸渍处理→脱水→烘干→测试。

       B、浸轧法

       工艺条件:

       Untratex PCL         Xg/L

       轧余率/%               70~80

       温度/℃                  25~40

       工艺流程:配制工作液→浸轧工作液(一浸一扎)→烘干(适当热处理)→测试。

       4.2 耐氯牢度提升剂PCL应用效果

       选择常规活性染料染色样,按4.1推荐使用B浸轧工艺,采用30g/L用量Untratex PCL耐氯提升剂进行整理,测试(经Untratex PCL整理和未整理染色样)耐氯水色牢度ISO 105-E03 50mg/L有效氯;试验测试结果见表2。

表2  耐氯提升剂PCL对活性染料的耐氯浸牢度提高

图片.png

       由上表2可知,Untratex PCL耐氯牢度提升剂可有效地抵抗有效氯对染料结构的破坏,从而提高棉织物活性染料的耐氯漂性能,使染料耐氯化水色牢度提升。耐氯牢度提升剂PCL用量为3~4%(o.w.f),牢度可以达到3~4级以上,可提高棉织物的耐氯浸牢度2级左右。当然,随着Untratex PCL耐氯提升剂用量增加,其牢度提升也呈现增高趋势,但用量为4.0%时,总体提升不大。另外,织物固色色变有所增大,考虑到实际的牢度需要及成本,对于耐氯牢度较差的活性染料染色织物,推荐耐氯固色剂Untratex PCL用量为4%(o.w.f)。耐氯牢度提升剂Untratex PCL表现较好的固色效果,明显提升棉织物耐氯浸色牢度,满足客户对氯化水色牢度的要求。

5.结语

      (1)活性染料染纤维素(棉)纤维织物存在耐氯漂褪色问题,不同结构的活性染料耐氯化水色牢度是有差异的,欲提高棉织物活性染料的耐氯浸牢度,最有效的途径是:一是选用耐氯色牢度好的活性染料染色;二是有针对性的选择提升性能好的耐氯牢度提升剂固色处理。

       (2)环保高效型Untratex PCL耐氯牢度提升剂使用方便,适用于各类活性染料染色、印花织物的浸轧或浸渍工艺,有效提升棉织物耐氯牢度,并对湿摩擦、耐洗牢度有一定的改进效果,同时具有一定的耐洗性和环保性。

      (3)尽管耐氯浸牢度与耐氯漂牢度都能衡量染料耐氯(耐氯水色牢度即耐氯漂褪色)稳定性的好坏,但测试方法不同结果也不同,不可混淆。

 

编辑概况:

       彭志忠,江西新余人,印染高级工程师,从事染整工艺近三十年,致力于纺织染整、印花新技术研发及技术应用推广等工作。

       E-mail:pengzhong7798@126.com

       手  机:13922372675(微信同号)


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