HBP-HTC改性棉织物活性染料无盐染色 【学术类】 2008-12-12

0 前言
   在棉织物活性染料传统染色工艺中,需加入大量的盐,以提高染料的上染率和固色率。盐的加入会导致水质恶化,破坏生态环境,因此,活性染料无盐和低盐染色成为印染工作者致力解决的热点问题之一。其中,棉纤维阳离子化,是一种比较有效的途径。即通过化学结合或物理吸附,使阳离子化合物固着在纤维上,以提高染料的竭染率和固色率,减少甚至不使用无机盐。
   端氨基超支化合物(HBP-NH2)是一种高度支化,含有丰富端氨基和亚胺基的水溶性多分散聚合物。该化合物可通过范德华力、氢键等作用力与棉纤维结合,使棉织物的表面吸附部分端氨基超支化合物,提高染色性能,实现无盐染色。
   1 试验
   1.1 材料与试剂
   端氨基超支化合物季铵盐(HBP-HTC)以缩水甘油三甲基氯化铵(EPTAC)为改性剂,与HBP-NH2发生接枝反应而得,其分子结构见图1,制备配方见表1。
   
   纯棉漂白布(120g/m2,华芳集团);
   活性橙3R,活性黄3-GL,活性红3BS,活性蓝GG(台湾永光)。
   1.2 仪器
   LFY-304织物耐摩擦色牢度试验仪(山东省纺织科学研究院);SW-12A型耐洗色牢度试验机(无锡纺织仪器厂);UltrascanXE测色仪(美国HunterLab公司)。
   1.3 试验方法
   1.3.1 棉织物HBP-HTC改性工艺
   将棉织物置于0~20g/L的HBP-HTC溶液中,于20~90℃浸渍处理5~180min,取出,洗净备用。
   1.3.2 活性染料染色工艺
   工艺处方/(g/L)
   活性染料/%(owf) 2.0
   NaCl60(无盐染色则不加NaCl)
   无水Na2CO320
   浴比1∶50
   染色升温曲线
   
   水洗后处理 加入3g/L皂片,于95℃皂煮5min,晾干。
   1.3.3 染色牢度试验
   耐摩擦色牢度 按GB/T3920—1997《纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度》进行;耐洗色牢度 按GB/T3921.3—1997《纺织品色牢度试验耐洗色牢度:试验3》进行。
   1.3.4 K/S值的测定
   在UltrascanXE型测色仪上测定试样的K/S值,采用10°视野,D65光源,试样折叠四层。
   2 结果与讨论
   2.1 棉织物HBP-HTC改性工艺优化
   2.1.1 改性剂配比对K/S值的影响
   提高EPTAC与HBP-NH2的投料比,可增加HBP-HTC分子结构中季铵盐支链的接枝率,见表1。分别采用4g/LHBP-NH2和不同投料比的HBP-HTC常温处理棉织物30min,水洗后用2%活性黄3-GL无盐染色,测试得色量,结果见图2。
   
    由图2知,随季铵盐基团浓度的提高,HBP-HTC改性处理棉织物活性染料染色K/S值明显升高。随HBP-HTC中季铵盐含量增加,HBP-HTC上的正电荷增加,易被带负电性的棉纤维表面所吸附。另外,HBP-HTC分子量增加,与纤维的结合力增强,改性效果好,有利于提高棉织物的无盐染色性能。当上述投料比EPTAC∶HBP-NH2=2∶1时,HBP-NH2分子中的氨基已基本接枝完全,因此,投料比选为2∶1。
   2.1.2 HBP-HTC浓度对棉织物染色性能的影响
   用不同浓度的HBP-HTC浸渍处理棉织物,其它工艺条件同上,结果如图3所示。
   
   由图3可知,棉织物经HBP-HTC阳离子改性后,其染色性能显著提高。由于HBP-HTC表面具有极其丰富的季铵盐基团,较低浓度的HBP-HTC溶液即可实现棉织物阳离子改性。当HBP-HTC浓度较高时,染色过程中吸附牢度较低的HBP-HTC反而会脱落,使染液中部分染料沉淀,造成染色后织物K/S值下降。因此,本试验选定HBP-HTC浓度为4g/L。
   2.1.3 浸渍温度对改性棉织物无盐染色的影响
   将棉织物置于4g/L的HBP-HTC溶液中,分别于20、60和90℃浸渍处理30min,水洗后染色,测试其染色性能,其结果见表2。
   
   从表2可以看出,低温处理对改性棉织物的无盐染色性能有利。这是因为棉织物对HBP-HTC是物理吸附,且为放热反应,提高温度不利于HBP-HTC在棉织物上的附着。因此,棉织物HBP-HTC的阳离子改性可选择在常温下进行。
   2.1.4 浸渍时间对改性棉织物染色性能的影响
   将棉织物置于4g/L的HBP-HTC溶液中,常温下浸渍处理5~180min,水洗,染色,结果见图4。
   
   图4中,延长浸渍时间,有利于HBP-HTC在棉织物表面的吸附,可提高改性棉织物的无盐染色性能。考虑到加工效率,选择浸渍时间为30min。在试验过程中发现,HBP-HTC溶液的pH值对改性棉织物无盐染色性能的影响不明显。
   2.2 棉织物HBP-HTC改性前后染色性能比较
   采用上述最优工艺条件对棉织物进行改性处理,选择了四种活性染料无盐染色,测试其染色K/S值和色牢度,并与未改性棉织物传统有盐染色进行比较,见表3。
   
   由表3知,HBP-HTC改性棉织物活性染料无盐染色,与未改性棉织物传统有盐染色相比,有相当或更高的K/S值,且耐摩擦色牢度、耐洗色牢度均令人满意。
   棉织物的阳离子改性往往会造成染后色光变暗。如活性黄3-GL,其全波长K/S值曲线峰改变[10],如图5所示。
   
   由图5可以看出,HBP-HTC改性棉织物无盐染色后的K/S值,略高于未改性棉织物传统有盐染色;但其波峰发生了微小的变化,说明采用HBP-HTC对棉织物阳离子改性,会对棉织物活性染料染色的色光产生一定的影响,但影响较小。
   3 结论
   (1)采用HBP-HTC对棉织物进行阳离子改性,可以实现棉织物活性染料的无盐染色。与传统棉织物活性染料染色相比,其K/S值、色牢度指标均令人满意。
   (2)HBP-HTC中季铵盐质量摩尔浓度越高,对棉织物的改性效果越好,其最佳改性工艺条件为:4g/LHBP-HTC溶液,常温下浸渍处理30min。
   (3)如何减少处理时间,提高HBP-HTC在棉织物表面的附着量,以及解决无盐染色后色光变化,有待进一步研究。

来源：中华印染网