活性染料印花用无氨氮促染剂ST373A的应用

梁 娟,吴晋川,韩丽娟,樊武厚,罗艳辉,黄玉华

(1.四川省纺织科学研究院,四川 成都610072;2.高技术有机纤维四川省重点实验室,四川 成都610072;3.四川益欣科技有限责任公司,四川 成都610072)

纤维素纤维在活性染料印花时需加入较多的尿素作为吸湿助溶剂,汽蒸时吸收更多的水分使纤维充分溶胀,从而促进染料与纤维的反应、固着.但尿素在自然条件下易分解产生CO2和含氮化合物,含氮化合物对环境的破环十分严重,随着环保要求日益提高,印染废水排放氨氮指标越发严格,减少尿素用量已成为印染工业的一大课题.目前国内印染市场上虽有多种繁杂的、质量参差不齐的用于活性染料印花的尿素替代品,但仍有不同的缺陷.一是大多用于棉织物上效果好,但用于黏胶织物上深色、艳色时只能部分取代尿素,仍无法避免对水造成污染;二是用量偏高,特别是用于黏胶纤维深色、艳色时,对于企业成本控制来说压力太大.因此开发环保的、针对黏胶纤维深色、艳色的且用量更低的活性染料印花用无氨氮促染剂用于活性染料印花以减少印花废水中的氨氮含量,消减尿素对环境的污染迫在眉睫[1-4].

针对目前印染污水氨氮指标居高不下而研发了一种环保的新型活性染料印花用无氨氮促染剂ST373A,是在原有自主开发产品ST373的基础上做的进一步有效的改进.无氨氮促染剂ST373A用于纯棉和人棉活性染料印花,既能起助溶作用又能起分散作用,促进印花织物在汽蒸过程中染料与纤维固着,提高得色量和改善发色效果.通过测试印花织物的K/S值、Integ值、色差值ΔE、耐摩擦色牢度和耐洗色牢度等,探讨无氨氮促染剂ST373A的用量对印花效果的影响.经过试验优化后得出一种能完全代替尿素且不含氮的用于纯棉和人棉活性染料印花的工艺配方,且不需要对现有设备和工艺进行大规模的改变,具有可行性和应用推广性.目前该产品已大生产且广泛用于浙江多个印染厂,产品质量稳定可控.无氨氮促染剂ST373A最大的优势是在色浆中的用量低至1%~2%时即可完全取代尿素,这对印染企业的成本控制有绝对的优势,浙江一带印染厂使用后效果反馈良

好[5-8].

1 试验部分

1.1 材料和仪器

织物:纯棉白布,人棉白布(绍兴飞亚印染有限公司).

染化料:活性红P-BN,活性嫩黄P-6GS,活性橙K-GN,活性紫P-R,活性艳兰P3R,活性翠兰P-GL(工业品,上海安诺其集团安诺素®P型印花活性染料),尿素,海藻酸钠,防染盐S,小苏打(工业品),无泡净洗剂ST230(工业品,四川益欣科技有限责任公司),新型无氨氮促染剂ST373A(工业品,四川益欣科技有限责任公司),市售低用量尿素半代品DS-9.

仪器:DW-3型数显电动搅拌器,RC-2000磁棒印花机,自动汽蒸机(广东正崎机械),SCT纺织品测色系统(美国X-Rite),Y571L染色摩擦色牢度仪(莱州市电子仪器有限公司),耐洗色牢度实验机(温州大荣纺织仪器有限公司).

1.2 印花工艺

(1)5%海藻酸钠原糊

在机械搅拌作用下于热水中加入海藻酸钠打浆30 min,放置24 h使其充分糊化后待用.

(2)色浆配方

印花色浆配方见表1.

(3)工艺流程

活性染料印花色浆→印花→烘干(90~110℃)→汽蒸(102~105℃,8~12 min)→热水洗→皂洗(95℃,3 min,ST230无泡浸洗剂1 g/L)→热水洗→冷水洗→烘干→印花织物性能测试与评价.

1.3 性能测试

1.3.1 新型无氨氮促染剂ST373A元素分析

ST373A送样中科院成都分院分析测试中心进行元素分析检测,采用Vario MICRO select元素分析仪(德国elementar公司),依据JY/T 017-1996元素分析仪方法通则,测定产品是否含N元素.

1.3.2 印花织物的K/S值、Integ值和色差等

采用电脑自动测色配色系统的色差评价体系,测试印花织物的K/S值、Integ值、色差值ΔE等,以全尿素印花织物作参考样.

1.3.3 耐摩擦色牢度

按GB/T 3920-2008《纺织品色牢度试验---耐摩擦色牢度》测定活性染料印花后织物的干湿摩擦色牢度.

1.3.4 耐洗色牢度

按GB/T 3921-2008《纺织品色牢度试验---耐洗色牢度》测定活性染料印花后织物的的耐洗色牢度.

2 结果与讨论

2.1 新型无氨氮促染剂ST373A用于纯棉织物

选取印花用活性染料活性红P-BN,活性嫩黄P-6GS,活性紫P-R,活性翠兰P-GL用于ST373A纯棉活性染料印花,色浆配方见表2,印花织物性能测试结果见表3.

表2 纯棉活性染料印花色浆配方 单位:g

表3 ST373A对纯棉活性染料印花效果的影响

从表3可知,活性染料黄、红、蓝、紫在染料用量为3%,尿素参比样为15%时,新型无氨氮促染剂ST373A用于纯棉织物活性染料印花可全部代替尿素,且与市售半代尿素低用量产品用于纯棉织物时得色量相当.

2.2 新型无氨氮促染剂ST373A用于黏胶纤维

黏胶纤维(人棉)有明显的皮芯层结构,表面结晶度较高,皮层致密,在活性染料印花中需加入较多的尿素作为吸湿助溶剂,汽蒸时吸收更多的水分使纤维充分溶胀,从而促进染料与纤维的反应、固着.针对人棉的特性研发的新型无氨氮促染剂ST373A既能起助溶作用又能起分散作用,促进印花织物在汽蒸过程中染料与纤维固着,提高得色量和改善发色效果.

选取印花用活性染料活性红P-BN,活性橙KGN,活性紫P-R,活性艳兰P3R,活性翠兰P-GL等染料用于ST373A人棉活性染料印花,色浆配方见表4,印花织物性能测试结果见表5.

表4 人棉活性染料印花色浆配方 单位:g

表5 ST373A对人棉活性染料印花效果的影响

从表5可以看出,ST373A用于人棉活性染料印花时可完全替代尿素,且用量为2%,比尿素在活性染料印花的用量更低,而市售的低用量尿素替代品只能部分替代,仍无法避免氨氮排放.ST373A是在原有自主开发产品ST373的基础上做的进一步有效的改进,是分别从活性染料助溶、分散、吸湿和纤维素纤维溶胀等协同促染的角度着手,在印花织物汽蒸过程中染料与纤维固着,提高得色量和改善发色效果.ST373在浅色、中深色活性染料印花能全部替代尿素,但是深色时用量需加大至6%,特别是活性翠兰这只特殊染料需部分添加尿素来提高织物的得色稳定性,而ST373A可用于纯棉和人棉织物的中、深色及艳色活性染料印花中全部替代尿素且用量低至1%~2%,具体根据染料用量调整,印染织物得色比尿素深,和市售半代产品DS-9效果相当.

2.3 印花织物的各项色牢度

ST373A和尿素用于人棉活性染料印花,各项色牢度如表6所示.

表6 ST373A和尿素印花织物各项色牢度

从表6可以看出,ST373A替代尿素用于人棉活性染料印花的各项色牢度均能达到尿素印花织物的水平,是一种环保的新型无氨氮尿素替代品,有效降低污水中的氨氮指标,减轻污水处理压力,保护生态环境,且不需要对现有设备和工艺进行大规模的改变,具有可行性和应用推广性.

3 结论

(1)新型环保无氨氮促染剂ST373A用于纯棉和人棉活性染料印花时可完全替代尿素,且用量低,为1%~2%,比尿素在活性染料印花的用量更低便能达到尿素活性染料印花的同等效果.

(2)ST373A替代尿素用于人棉活性染料印花的各项色牢度均能达到尿素印花织物的水平,且经过第三方机构检测产品不含氮元素,能有效降低污水中的氨氮指标,减轻污水处理压力,能够促进印染行业的技术进步,促进行业产业结构调整,对印染行业的节能减排和清洁化生产起到积极的推动作用,符合国家的产业发展规划.