酸性染料易染氨纶/锦纶的同色染色工艺研究

梁小琴，吴志宇，林俊雄

(浙江理工大学材料与纺织学院，杭州　310018)



酸性染料易染氨纶/锦纶的同色染色工艺研究

梁小琴，吴志宇，林俊雄

(浙江理工大学材料与纺织学院，杭州310018)

采用弱酸性红GN、中性深黄GL、中性蓝BM三种染料对锦纶和酸性易染氨纶纤维进行同浴染色，研究了它们对两者的染色性能，讨论了染液浓度、染色温度、保温时间及染浴pH值等工艺条件对酸性易染氨纶和锦纶同色性的影响，得出了各染料对易染氨纶/锦纶同浴染色时同色性的最佳染色工艺，并测试了在此工艺下染色后两种纤维的皂洗色牢度。结果表明：易染氨纶/锦纶染深色时不存在色差的问题，染浅色(染料用量1%(owf))时在染色温度70 ℃，保温时间60 min，染液pH 4.5，浴比1∶30的工艺条件下同色性较好；并且在此工艺下用该三种染料染色后,两种纤维的沾色牢度和褪色牢度都能达到生产工艺要求。

酸性易染氨纶纤维；锦纶纤维；同浴染色；同色性

自从氨纶出现后，弹性产品就不断涌现[1]，含氨纶的弹力织物在国内外市场上十分流行，尤其是由氨纶和锦纶纤维交织的健美服饰，这些服饰柔软舒适，有很多优点[2]。然而，由于氨纶和锦纶纤维的染色性能存在较大差异，染色时产生强烈的竞染现象，因此，两者的交织物经染色后存在色差，使织物达不到理想的染色效果。如使用弱酸性染料染色，沸染足够时间后，锦纶和氨纶表面上都已染上了颜色，但一经热水洗，氨纶上的颜色马上会被洗掉，从而织物会出现明显的“露白现象”，于是，氨纶得到良好的染色加工显得尤为重要[3]。浙江华峰氨纶股份有限公司通过化学改性的手段成功研发出酸性染料易染改性氨纶，使得酸性染料染色性能得以提升[4]。本研究在酸性染料易染氨纶改性成功并获得其最佳染色工艺和适用染料的基础上，对酸性易染氨纶和锦纶纤维同浴染色性能进行研究，并对影响两种纤维同色性的一些工艺参数进行了探讨。

1　实　验

1.1材料与仪器

材料：酸性染料易染氨纶纤维(44.4dtex，浙江华峰氨纶股份有限公司),锦纶纤维(44.4dtex，浙江华峰氨纶股份有限公司)，弱酸性红GN，中性深黄GL，中性蓝BM，醋酸(AR)。

仪器：L-12/24C振荡试色机(厦门瑞比精密机械有限公司)，UV2550型紫外分光光度计(Shimadzu Co., Ltd)，SF600X Datacolor测色配色仪(美国DATA COLOR公司)。

1.2实验方法

1.2.1易染氨纶、锦纶染色性能测试

在染料相对纱线的质量分数为2%(owf)、温度90℃、pH4.5、浴比1∶30的条件下对锦纶和易染氨纶分别染色60min，测试不同时刻染料在纤维上的上染率，并绘制上染速率曲线。

1.2.2易染氨纶/锦纶同色性工艺参数分析

工艺处方：

染料/%(owf)1、2、3、4、5

温度/℃60、70、80、90、100

时间/min30、40、50、60、70

pH(用醋酸调节)4、4.5、5、5.5、6

浴比1∶30

1.3测试方法

1.3.1上染百分率的测试[5]

在最大吸收波长下使用紫外分光光度计分别测定染色前和不同时刻染色后的染液吸光度，采用式(1)计算上染百分率R。

(1)

式中：Ai为不同时间染色所得染色残液吸光度，Ao为空白染浴的吸光度。

1.3.2K/S值的测试[6]

在SF600X Datacolor测色配色仪上选用D6光源和10°视场下测定试样K/S值。

1.3.3同色性平衡值K表征[7]

(2)

式中：(K/S)N为锦纶的表观色深值，(K/S)S为酸性易染氨纶的表观色深值。

染色同色性指染料在两种不同纤维上的颜色均衡性。当K值等于1时，锦纶氨纶同色；当K值大于1时，锦纶的颜色浓于氨纶；小于1时，易染氨纶的颜色浓于锦纶。

1.3.4皂洗牢度的测定

称取染色后的纱线，质量约为衬布质量的一半，夹于一块100×40mm的棉布和一块100×40mm的锦纶布之间，沿着四边缝合。然后将其置于5g/L皂液和2g/L碳酸钠混合液中，在60℃下皂煮60min，再经清洗和干燥。以原样作为参照样，灰色样卡用于评定试样变色和贴衬织物沾色。

2　结果与讨论

2.1易染氨纶与锦纶的染色性能比较

采用弱酸性红GN、中性深黄GL、中性蓝BM三种染料对易染改性氨纶和锦纶分别染色，并绘制两者的上染速率曲线，分析比较酸性染料对两种纤维的染色性能。实验方法见1.2.1，上染速率曲线如图1—图3所示：

图1　弱酸性红GN对锦纶及易染氨纶的上染速率曲线

图2　中性深黄GL对锦纶及易染氨纶的上染速率曲线

图3　中性蓝BM对锦纶及易染氨纶的上染速率曲线

从图1—图3可以看出，三种染料染色时都有一个共同的特点：染料在锦纶上的初始上染率非常高，容易造成染色不匀。当达到染色平衡时，弱酸性红GN和中性深黄GL染色下的锦纶比易染氨纶的上染率要高，而中性蓝BM对锦纶、易染氨纶纤维分别染色时的上染速率曲线几乎重合，因此，说明此染料对锦纶和易染氨纶的染色性质十分相似。

2.2影响锦纶/酸性易染氨纶染色同色性的工艺因素分析

采用单因素分析法，依次测定不同染液浓度、保温温度、保温时间和pH值下锦纶和易染氨纶的K/S值，并绘制同色平衡值K与各工艺参数的关系曲线。考虑到锦纶的染色不匀会严重影响到K/S值及色差的测定，因此，在以下的实验中将升温速率控制在1℃/min，并加快染液的振荡速率。

2.2.1染液浓度

控制染色温度90℃,pH4.5，浴比1∶30，染色时间60min，通过改变染液浓度进而探究染深色和浅色时，易染氨纶/锦纶的同色性。由图4可以看出，这三种染料对易染氨纶/锦纶同浴染色时，随着染液浓度的升高，同色平衡值逐渐减小，并逐渐趋向于1。当染液浓度达到5%时，K值十分接近1，此时几乎可以视为同色；而当浓度较小时，同色性较差。因此，必须针对淡中色染色，进行同色染色技术研究。于是，在以下的实验中均采用染液浓度为1%。

图4　90℃染温下染液浓度对同色平衡值的影响

2.2.2染色温度

如图5所示，对于不同染料,用于锦纶和易染氨纶染色时，同色性随温度变化而变化的趋势并不相同。在染色温度为70℃时,对于三种染料来说，同色性都比较好；而对于弱酸性红染料染色时,染色温度在100℃时同色性比在70℃时的同色性更好，但是，温度过高对易染氨纶纤维有所损伤，且考虑到三种染料在实际应用时要用于拼色，需在同一温度下染色。因此，在以下的实验中选用的温度为70℃。

图5　染色温度对同色平衡值的影响

2.2.3保温时间

由于在同浴染色时，锦纶的上染速率比较快，上染百分率比酸性易染氨纶要高，但两者存在竟染现象，适当延长时间可能会对两者的同色性有帮助。因此，实验研究了保温时间对易染氨纶/锦纶同色性的影响，如图6所示。

图6　保温时间对同色平衡值的影响

在保温时间为60min时，锦纶和易染氨纶K值最接近于1，相对于低于60min的保温时间来说，此刻的上染率最高，透染性更好。而保温时间再继续延长时易染氨纶已达到饱和上染，锦纶却能继续上染，因此，染色平衡值又渐渐大于1综合考虑，确定后续实验的保温时间为60min。

2.2.4pH值

染浴pH值对易染氨纶/锦纶同浴染色同色性的影响如图7所示。

如图7(a)所示，pH为4.5时三种染料对锦纶和易染氨纶染色的同色性最好。另外，由pH值和K/S值的关系曲线表明：锦纶的表面颜色深度随着染浴pH值的升高而加深，而易染氨纶的表面颜色深度却逐渐减小，这说明低pH更有利于易染氨纶得色。这是因为当染浴pH值与锦纶纤维等电点非常接近时，染料除了与纤维发生离子键结合外，还能与纤维发生较强的范德华力和氢键结合，使得锦纶的K/S值很大，但此时易染氨纶的K/S值却并不高，这使得两者的表观色深相差很大。最终，将这三种染料染色时的pH值确定为4.5。

图7　染浴pH对锦纶与易染氨纶同浴染色时同色性的影响

2.3质量评价

根据弱酸性红GN、中性深黄GL、中性蓝BM这3种染料对易染氨纶/锦纶纤维同浴染色的研究，得到最佳工艺：染浅色(染料用量1%(owf))时，染色温度70℃，保温时间60min，染浴pH4.5。

2.3.1同色性评价

将易染氨纶/锦纶在以上所述的最佳染色工艺条件下同浴染色，所得的染色品的同色性质量评价如表1所示。

表1易染氨纶/锦纶纤维最佳工艺

下同浴染色的同色性评价

染料种类K/S值锦纶易染氨纶平衡值K色差ΔE酸性红GN12.7610.731.191.82中性深黄GL22.4216.321.372.87中性蓝BM23.7419.201.232.14

由表1可以看出染浅色时，锦纶和易染氨纶的同色平衡值都大于1，说明锦纶的表观颜色深度比易染氨纶要深，但与此同时，同色平衡值又都小于1.5，此外，色差值ΔE小于3，因此，色差较小。

2.3.2皂洗牢度测定

表2所示为染浅色(染料用量1%(owf))时，易染氨纶和锦纶在上述最佳工艺下的同浴染色后皂洗牢度情况。

表2染料浓度1%时易染氨纶/锦纶纤维同浴染色时的皂洗色牢度(等级)

纤维种类弱酸性红GN中性深黄GL中性蓝BM锦纶褪色444锦纶沾色443～4易染氨纶褪色444锦纶沾色443～4

从表2可以看出，采用弱酸性红GN、中性深黄GL、中性蓝BM染料对易染氨纶/锦纶纤维同浴染色时，褪色牢度优良，都能达到4级。且弱酸性红GN和中性深黄GL染色时沾色牢度等级≥4，中性蓝BM染料染色时，锦纶纤维和易染氨纶纤维对锦纶布沾色牢度达到3～4级。因此，在染浅色时，实验所确定的最佳工艺下同浴染色后的纤维基本达到易染氨纶/锦纶复合纺纱染色时色牢度的要求。

3　结　论

a)采用弱酸性红GN、中性深黄GL、中性蓝BM三种酸性染料分别对锦纶和改性氨纶进行染色，对比二者的染色性能，发现酸性染料对锦纶的上染速率和上染百分率均高于酸性易染改性氨纶。

b)3种酸性染料对易染氨纶/锦纶染深色时，不存在同色性问题，所用工艺条件为：染料3%～5%(owf)，pH4.5，浴比1∶30，温度90℃，保温60min。

c)易染氨纶/绵纶同浴染浅色的最佳工艺为：染料1%(owf)，pH4.5，浴比1∶30,温度70℃，保温时间60min，在该工艺条件下生产的易染氨纶/锦纶同色性的色牢度基本符合工业生产要求。

[1] DANG M, ZHANG Z L, WANG S Y. Properties of Wool/Spandex core-spun yarn produced on modified woolen spinning frame[J]. Fibers and Polymers,2006(4):420-423.

[2] 高晓红.染整加工对氨纶弹力织物弹性的影响[J].南通大学学报(自然科学版),2006(4):39-56.

[3] 宋心远.氨纶的结构、性能和染整(三)[J].印染，2003(1):31-38.

[4] 邵晓林,毛植森,许图远,等.氨纶及其织物染色性能的研究进展[J].合成纤维,2015,44(1):22-26.

[5] 高晓红.氨纶分散染料染色工艺研究[J].南通大学学报(自然科学版),2005(1):32-35.

[6] 岑乐衍.含氨纶织物的染整工艺[J].北京纺织,1982(8):49-56.

[7] 姚芳,唐人成,杜维强.蚕丝/锦纶交织物染色同色性影响因素[J].印染,2009(12):09-13.

(责任编辑：唐志荣)

Study on One-Bath Dyeing Process of Acid Dyes Easy-Dyed Spandex/nylon Mixture

LIANGXiaoqin,WUZhiyu,LINJunxiong

(College of Materials and Textile, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China)

In this paper, three kind of acid dyes including faintly acid red GN, neutral dark yellow GL and neutral blue BM were used to dye nylon and easy-dyed spandex fibers in one bath, their dyeing performances were studied, the influence of dyeing concentration, dyeing temperature, holding time, and pH on homochromatism of acid dye easy-dyed spandex fiber and nylon fibers were discussed. The optimal dyeing process of various dyes on homochromatism of acid dye easy-dyed spandex fiber and nylon fibers was gained, and washing color fastness of the two fibers was tested under such process. The experimental result shows that there is no chromatic aberration problem when easy-dyed spandex fibers/nylon fibers are dyed with dark color. When they are dyed with light color (dye dosage 1% owf), homochromatism is good under such conditions as dyeing temperature 70℃, holding time 60 min, pH 4.5, bath radio 1∶30. Under such conditions, staining fastness and color fading fastness of the two fibers can reach industrial production requirements after the three dyes are used.

acid dye easy-dyed spandex fiber; Nylon fiber; one-bath dyeing; homochromatism

2015-10-12

浙江省自然科学基金项目(LY15E030010)

梁小琴(1992-)，女，重庆永川人，硕士研究生，研究方向为新型染整化学品及绿色合成技术。

林俊雄，E-mail:linjunxiong@zstu.edu.cn

TS193.8

A

1009-265X(2016)05-0034-05