略论活性染料染棉的湿摩牢度【学术类】2008-10-14

        本文提出了活性染料染棉的湿摩牢度低于干摩牢度的原因主要是湿摩时因摩擦力大将织物的染色茸毛纠缠成粒而转移到试验布上的新机理, 试验了影响湿摩牢度的因素，证明上述机理是符合客观实际的，最后介绍了湿摩牢度提升剂的组分与其作用原理。
   

        活性染料是棉制品染色的主要品种。除氯浸牢度、日晒牢度和湿摩牢度较差外，其他牢度还能满足基本要求。虽然国际标准ISO及国内标准都规定湿摩牢度2-3级达标，但国外客户往往要求3级以上。为此，湿摩牢度的提高成为大家讨论和研究的课题，国内印染杂志上发表了数十篇有关湿摩牢度的文章，对活性染料湿摩牢度低的原因作推论和假设。有的认为造成差的原因是浮色没有洗尽，有的认为是因织物润湿后染料从纤维内向纤维外扩散，这些机理都没有把真正原因找准，因此无法对症下药。作者原先也认为是摩擦力大造成的，因此设想用摩擦系数小的物质处理来提高湿摩牢度，结果未获得效果。
      

        一、为什么国外客户特别强调湿摩牢度？
       据说国外顾客对服装的色牢度十分重视，在挑选好衣服后， 取一块白布蘸些水，用手在衣服上来回搓拭，若白布上沾色，顾客就拒绝购买，售货员非但不责备顾客，还要向顾客道歉。而各人搓拭次数及用力大小都无规定，沾色程度也无尺度，所以这个测试方法应该说是相当严格的。这实际上类似于湿摩牢度。服装厂为适应顾客的这种检验方法,就向印染厂提出了相应的湿摩牢度要求。这是可以理解的。不能把它视作为贸易壁垒和技术壁垒。而印染厂应该配合客户把湿摩牢度提升到最高水平。若只有中国出口的纺织品才能达到顾客的要求，这就不是成为一种高挡品牌吗？可以吊上特种吊牌，获取高回报，但很多人不是这么去思考和研究，把明明可以提高附加值的商机丧失，这恐怕就是中国纺织品为什么卖价低不能提升档次、市场经济观会薄弱的具体表现。
   

       二、活性染料棉染色物湿摩牢度低的机理
       活性大红(8%,owf.)棉染色物在用50%吡啶液分别于95℃时连续萃取5次，将没有与纤维反应的和水解的活性染料全部萃取掉，染物的湿摩牢度只有2-3级，而干磨牢度为4-5级，相差2级。只水洗不皂洗的1-2级，皂洗一次的2级，皂洗2次的2-3级。因未皂洗的与皂洗的相比较，差距为1级，因此误认为浮色是影响湿摩牢度的主要因素。但无法理解没有浮色存在时，干湿摩的差距还有两级。当浮色彻底去除后， 当把影响湿摩牢度的因素全部克服以后，湿摩牢度应该解决了，但事实上并未解决，可见浮色不是影响湿摩牢度的最关键因素，只是次要因素而己。为寻找影响到湿摩牢度的关键因素，作者进行了下列探索:
   

        1、初步观察:将干磨试验布与湿磨试验布对比，发现干磨布上的沾色比较均匀，色浅，放在显微镜下观察，在圆周边缘上的色泽较深，有粒子状的纤维粒子。湿磨布上的色泽圆周边缘深度比中间深得多，都呈色球点，基本上都呈粒子状态存在，色泽深浅度是粒子堆积程度的反映，粒子堆积越多的地方颜色越深。放在显微镜下观察，更证实粒子有大小不同的球状物堆积而成，而粒子是染色的纤维素茸毛组成。
   

        2、审慎地用钳子将湿摩布上的染色茸毛取下，放在显微镜和电镜下观察, 证明确是染色的纤维素。
   

        3、将摘取下来的色纤维粒放入铜氨液中震动5min，它能溶于铜氨液中，证明色粒团是染色的纤维素纤维。
   

        4、将干、湿磨的试验布放在95℃的DMF液中，浸渍15min，不加搅拌，干燥后对比浸渍前后的变化，发现色泽未变浅，用浸渍的DMF液进行光密度测定，发现浸渍前后光密度无变化，说明没有活性染料溶解下来。
   

        5、将测试样布在喷灯火焰上烧毛，烧去其染色的茸毛，再进行湿摩牢度测试，湿摩牢度明显提高，一般至少提升一级，烧毛达5级标准的，其湿摩牢度竟达到4-5级，与干摩牢度相同。另外，将染色布用纤维素酶进行抛光处理，随抛光程度的提高其湿摩牢度也随之提增。
   

       6、在摩擦牢度测试仪的固定位置加载不同重量的法码，然后进行干、湿摩试验，比较和观察其变化情况，结果发现茌加载重量后，干湿磨的级别随重量的增加而下降，干摩布上的色粒分布情况越来越趋同于湿磨布，即色粒变大又变粗，圆周边缘与中间的色差不断拉大，由此可以推断湿摩布的级别比干磨低的主要原因是湿摩时的摩擦力比干磨大，等同于干磨时增加了一定量法码时的摩擦力，因此被摩下来的纤维茸毛量增多。
   

        通过上述试验可得出如下结论：一是湿摩时的摩擦力比干磨时大，被摩下来的纤维量多，二是干摩时转移到试验布上的纤维成分散状的多，成粒子的较少，而湿摩时正好相反，成粒子状的多，三是湿摩布上的色泽是染色物上的有色纤维在被摩擦时纠缠成粒， 然后再转移到试验布上，而湿试验布的粘附转移色粒的能力比干布强，因此湿摩牢度比干磨差。四是越光滑的织物表面或纤维牢固地附着在织物上的其湿摩牢度可提高。这便是棉活性染料染物湿摩牢度低于干摩牢度的机理。
   

        在查阅文献时发现，德国M.T.B.2001年发表有关活性染料摩擦牢度的文献中也叙述了湿摩牢度的机理，他们指出: 湿摩时因摩擦系数大，染色的有色纤维粒被转移到湿试验布上，粒子大小在10-40μm，因溶胀的湿棉织物其湿强低于干强而对机械的摩擦力较敏感，因此有色纤维的转移量取决于棉织物的润湿水平和摩擦冲程的次数。说明湿摩时除摩擦力大小影响外，试验布的带水量也会影响到测试结果，同时也是造成湿摩牢度低于干磨的因素之一。
   

        上述机理是适用于活性染料染纤维素纤维，是否适用于其他染料染其他纤维还有待于进一步探索，不能生搬硬套，因为不少染料在纤维表面形成不溶性颗粒或结晶，摩擦时更易于转移。也有些染料是水溶性的，会发生泳移或扩散。在特定场合下某因素可能成为最关键的决定性因素。
   

        三、影响活性染料湿摩牢度的因素
       这里把自己的试验以及文献上资料汇总在一起，予以综合叙述，使大家有个完整的了解。
       1、纤维材料的影响
       再生纤维素纤维其表面光滑，湿摩时减少了染色茸毛的转移，因此，提高了湿摩牢度，用同一染料在不同纤维上染成同一深度的色泽，其湿摩牢度相差很大，棉布上2-3级，粘胶上3级，Lyocell纤维上3-4级，Model纤维上则为4-5级，这是纤维光洁度不同的原因。
       一般的说，长丝光洁度比短纤维好，因此长丝的湿摩牢度也较高。
       强力越高的纤维，茸毛剥离所需的能量要高，其湿摩牢度也因此而提高。以棉纤维为例，聚合度2500的比1000的湿摩牢度好半级以上。
       2、织物组织结构的影响
       织物越紧密，茸毛剥离较难，因此染物的湿摩牢度相对要好些，一般地说，夫绸、  平布、针织物、毛巾的湿摩牢度依次下降，在同一类织物中，纱密度高的牢度较好。同理，纱的支数提高也有助于湿摩牢度的提升。
       3、染料化学结构的影响
       活性染料的发色基团和活性基不同，有的文章提到改变发色基团和活性基的化学结构可以改变它的湿摩牢度。为此，我们试验了发色基基本相同而活性基为一氯均三嗪、二氯均三嗪、乙烯砜、不同结构的双活性基的活性大红染深浓色（8% owf.）时比较其上色率、固色率和湿摩牢度的变化情况。试验结果说明:不同活性基的染料上色率和固色率有差异，但在净洗后其湿摩牢度无明显差别。说明活性基改变时不影响湿摩牢度。
        文献进行了更广泛的活性基试验，如氟氯嘧啶基等等，也发现活性基不影响湿摩牢度，同时也认为除酞箐结构的染料对干摩有些影响外，发色基团对湿摩牢度也基本不受影响。
       4、烧毛对湿摩牢度的影响
       烧毛是烧除织物表面茸毛的有效方法，也是提高湿摩牢度的重要措施。分别用未烧毛、烧毛效果3级、4级、4-5级的棉布进行同浴染色和皂洗，测定其湿摩牢度，发现随烧毛效果的提高湿摩牢度也相应提高，未烧毛的与烧毛4-5级的其湿摩牢度竟相差1级半。将未烧毛的染色布进行后烧毛，效果更好。说明染物表面越光洁，湿摩时摩下来的染色纤维粒减少，从而提高了湿摩牢度。
       5、织物渗透性对湿摩牢度的影响
       煮练后的棉织物其毛效提高，可增加染料的染色渗透性，分别用毛效为0、4-5、8-9和13的棉布在加入不同量渗透剂的染浴中（0、1、2g/L的渗透剂JFC）同浴染色和后处理，以观察织物渗透性与湿摩牢度的关系。试验结果发现:渗透性不同的织物，其匀染性和透染性大不相同，皂冼牢度也有明显区别，但湿摩牢度却无明显不同，说明毛效高低不会改变湿磨牢度。
       6、丝光及液氨处理对湿摩牢度的影响
       用浓烧碱液进行棉的丝光可以使棉纤维充分溶胀，使纤维的天然扭曲消失而成为较光滑的圆柱体，从而提高了光的反射而产生光泽;同时因无定形区的增加和纤维分子活性提高而增加染料的吸收能力。丝光后的棉布因表面光滑度的提高而提升其湿摩牢度，一般可比未丝光者高半级。若在丝光后再经液氨处理，因液氨的溶胀能力更强，更能提高织物的光洁度而使湿摩牢度再升半级左右。
       7、纤维变性处理对湿摩牢度的影响
       染色前将棉纤维用阳离子变性剂进行变性处理可以增加活性染料的上染。若用含二个以上反应性基团的变性剂进行变性，除引入阳离子基外，还能使纤维分子链交联。我们用交联固色剂DE（具有二个反应交联基）在染色前于pH10，80℃进行交联变性处理，然后染活性大红，染色深度提高25%，而湿摩牢度提高将近半级，其原因是因纤维素分子间产生了交联而提高了其茸毛的抗摩性能，减少了染色纤维粒的转移量。
       8、皂洗对湿摩牢度的影响
       未固色及水解的染料会降低湿摩牢度，把它们洗尽可恢复活性染料应得的湿摩牢度水平。若先用水冲冼，再经两次皂洗就能达到浮色的洗除。
       9、固色剂对湿摩牢度的影响
       固色剂都是阳离子的树脂或高聚物，能与阴离子的活性染料结合而显著提高皂洗牢度。而在一定程度上也能提高摩擦牢度，但幅度不大，一般只有半级水平，因为它无能力减少染色纤维粒的转移量。因此寄希望于寻找高效的固色剂同时提高皂洗和湿摩牢度是很难实现的。
       10、柔软剂对湿摩牢度的影响
       柔软剂可以改善织物表面的润滑和手感，甲基硅油能略提高干摩牢度而对湿牢度的帮助不大，脂肪基咪唑啉类软片及氨基硅油类柔软剂对湿摩牢度的影响也不大。
       综观上述影响湿摩牢度的因素，可以看到凡是能提高纤维或织物表面光洁度的物质或加工工序可以提高湿摩牢度，凡不能降低纤维粒转移的物质或加工工序就不会影响湿摩牢度。由此可以推断上述湿摩牢度的机理是符合实际的。
   

       四、 湿摩牢度提升剂
       目前市场上有不少湿摩牢度提升剂，我们也选择几种代表性品种进行试验，确实有效，一般能提高湿摩牢度一级乃至一级半。但用量较高，价格较贵，若染物全依赖其提高湿摩牢度恐难承担。而其结构和组成都予保密，有的是暂时性的，一经洗涤即无效果。有的是半耐久性的，能经受数次洗涤。它们都是高分子化合物，有天然的，也有合成的。我们曾进行过一些探索，因当时认为湿摩牢度是由于摩擦系数大造成的，想用摩擦系数小的高分子化合物处理，曾试验过高密度氧化聚乙烯乳液、高分子量的聚丙烯酰胺、阳离子聚丙烯酰胺、水性聚氨酯等高聚物，在用量大于50g/L处理时，湿摩牢度仅能提高半级左右，无法满足提高一级的目的。因此而怀疑单靠降低摩擦系数的路线是否正确。既然现在认为湿摩牢度是因为色纤维粒转移造成的，那么湿摩牢度提升剂应该是能减少纤维粒转移的物质，即能在织物表面成膜、增加纤维粒粘着在织物上的坚牢度、把它与被摩织物隔离的并能耐洗的高聚物。即涂层剂类物质。这个设想是否正确，供大家去探索。
  

         查阅文献和国外专利，介绍使用的湿摩牢度提升剂多般为环硅氧烷（例如D4）与丙烯酸酯的共聚物、环硅氧烷与阳离子丙烯酰胺和丙烯酸酯共聚物、硅氧烷与含氟丙烯酸酯和丙烯酸酯共聚物。离不开硅氧烷和丙烯酸酯两个单体。为什么要以它们为骨架，文献中都未加说明。