表面活性剂在活性染料清洁生产中的作用

第41卷第3期2019年3月染整技术
Textile Dyeing and Finishing Journal Vol.41No.3Mar.2019
现代印染技术面临的最大挑战就是“节能降耗”和“消除污染”，染整加工大多在较高温度下进行，耗能大，国内单耗是国外的3~5倍。

活性染料是目前纤维素纤维染色最主要的染料，由于其具有色谱宽广、色泽鲜艳、性能优异、适应性强等特点而被广泛应用，2006年我国活性染料年产量已达17.4万t [1]。

但活性染料染色过程中需要加入大量电解质促染，同时，传统生产工艺需要经过轧→烘→轧→蒸，既产生大量含盐废水，对环境造成污染，还会浪费大量能源。

为了解决以上问题，提出了活性染料湿蒸短流程工艺，即织物浸轧染液后不经过预烘，湿布直接进入蒸箱，在一定温度和湿度条件下固色，然后洗涤得到成品，该工艺固色时间短、固色效率高、耗盐低、节能，适合连续生产。

本项目主要研究几种染色常用的表面活性剂在湿蒸过程中对布面染深性的影响，找出增加湿蒸染深
性的简易方法，提高湿蒸过程中深色的上染率。

1
实验
1.1
材料和仪器
织物：C40×40、173×120（丝光后，滨州华纺股份
有限公司）。

染化料：液碱、纯碱、元明粉、尿素（工业级），活性染料（无锡润新染料有限公司），十六烷基三甲基氯化铵（上海尚贤新材料有限公司），螯合剂HF-A03（滨州华纺股份有限公司），渗透剂AS （拓纳化学），渗透剂CHL （青岛飞龙源化工有限公司）。

仪器：分析天平（滨州市科慧科技有限公司），电子秤（滨州市科慧科技有限公司），Datacolor 测色配色仪（德塔颜色商贸有限公司），摩擦仪、皂洗机（温州大荣仪器纺织仪器有限公司）。

1.2
染整加工流程
活性染料轧烘轧蒸传统工艺：称料→化料→轧料
表面活性剂在活性染料清洁生产中的作用
孙红玉，盛春英，闫英山，贾荣霞，王
静，夏燕茂
（1.华纺股份有限公司技术中心，山东滨州
256617；2.山东省短流程印染新技术重点实验室，山东滨州256617）
摘要探讨了活性染料湿蒸过程中，染液与固色碱混合液中几种常用表面活性剂对湿蒸布面染深性的影响。

采用最佳工艺进行布面染色，然后测试色牢度。

湿蒸过程中加入表面活性剂可提高湿蒸布面的染深性。

关键词湿蒸；表面活性剂；染深性中图分类号:TS941.2
文献标识号:A
文章编号：1005-9350（2019）03-0055-04
收稿日期：2018-01-31
作者简介：孙红玉（1972-），工程师，主要从事纺织品生产技术与功能化加工。

The role of surfactant in the clean production of reactive dyes
SUN Hongyu,SHENG Chunying,YAN Yingshan,JIA Rongxia,WANG Jing,XIA Yanmao
(1.Huafang Co.,Ltd.,Technology Centere,Binzhou 256617,China;2.Shandong Provincial Key Laboratory of New
Process Printing and Dyeing Technology,Binzhou 256617,China)
Abstract
The influence of several surfactants commonly used in the solution of dye and chromatic alkali on dyeing
depth of wet steamed cloth were discussed during the reactive wet steaming dyeing process.The fabrics were dyed with the optimum process and then the color fastness were tested.The addition of a surfactant during the steaming process was able to increase the dyeing depth of the wet steamed cloth.Key words
wet steaming;surfactant;dyeing depth
染整技术第41卷
（轧余率65%）→烘干→浸轧汽固液→汽蒸→水洗→
皂洗→熨干。

汽固液配方：工业盐200g/L，纯碱20g/L，烧碱6g/L。

湿蒸工艺流程如下：
1.3测试
耐摩擦色牢度参照AATCC 8—2016《耐摩擦色
牢度》测定有色织物因摩擦而沾色的程度。

原变、白沾参照AATCC 61—2A 《家庭及商业上颜色之洗涤坚牢》评估织物经常洗涤下其颜色的坚牢度。

2结果与讨论
活性染料的湿蒸工艺是织物经过浸轧染液后，直
接湿态汽蒸，是一种节能的方法。

活性染料与纤维素纤维反应除了受到染料结构的影响以外，还受湿度、汽蒸时间、温度、染液pH、染液添加剂等的影响。

本项目主要研究在汽蒸过程固色碱与染液混合液中，加入不同表面活性剂对湿蒸布面染深性影响。

表面活性剂通常分为润湿剂、增溶剂、乳化剂、分散剂、洗涤剂等几类，能够使相同粒子分开到不同表面，减少粒子之间的相互吸引作用。

本研究分别将渗透剂、尿素、阳离子表面活性剂、钙镁离子螯合剂加入湿蒸染色固色液中进行湿蒸效果的对比，考察染液质量浓度、固色碱剂用量以及汽蒸时间等对染色效果的影响，确定固色碱剂具体工艺如表1，湿蒸时间100s。

表1
不同染料质量浓度下的固色碱剂配方
染料用量/(g ∙L -1)
5103040
固色碱剂用量/(g ∙L -1)
Na 2CO 3
881212
NaOH 2233
元明粉20404040
2.1渗透剂对湿蒸染深性的影响
渗透剂分别采用拓纳化学的渗透剂AS 和青岛飞
龙源的渗透剂CHL，为了比较两种渗透剂对湿蒸的影响，渗透剂用量均为2g/L，根据贝卡尔-蒙克（Kubel-ka-Munk ）方程式，通过电子测色配色仪测量上述两种面料的表面颜色深度（K /S 值），K /S 值越大，表示颜色越深；K /S 值越小，则表示颜色越浅。

K /S 值=（1-R ）2
/2R
式中，K 为吸收系数，S 为散射系数，R 为分光反射率，
结果如图1所示。

渗透剂种类
活性红SNE
渗透剂种类
活性黄SNE
渗透剂种类活性蓝SNE
图1
湿蒸过程加入不同渗透剂布面增深性与
正常工艺对比图
由图1可以看出，加入渗透剂CHL 后，对不同质量浓度湿蒸布面稍有改善，但对布面深度改善效果并不明显，并且几种颜色湿蒸工艺的布面深度均比正常轧烘轧蒸工艺低很多，深度越高差距越大。

2.2
尿素对湿蒸染深性的影响
尿素能够与染料形成氢键，从而提高染料的溶解性能，利于染料扩散到纤维内。

尿素通过亲水的氨基和羟基接近水分子，在活性染料的汽蒸或焙烘过程中提供水分使纤维膨化，进一步提高染料的渗透性能，结果如图2。

·
·56
第3期湿蒸尿素用量/(g ∙L -1)
K /S 值
正常
工艺
活性红SNE
K /S 值
湿蒸加入尿素量/(g ∙L -1)
正常
工艺
活性黄SNE
K /S 值
湿蒸加入尿素量/(g ∙L -1
)
正常
工艺
活性蓝SNE
图2
湿蒸工艺加入不同用量尿素与正常工艺布面
增深性对比曲线
由图2可以看出，几种颜色加入尿素后，布面颜色深度均比正常工艺浅，说明湿蒸过程中，可能因为布面本身具有很大的湿度，尿素的吸湿性以及使纤维膨化的性能都没有发挥作用。

2.3
十六烷基三甲基氯化铵对湿蒸染深性的影响本实验选用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵，表面活性剂通过单分子或胶束作用，能够对染料起到增溶作用。

表面活性剂用量为0~2g/L，湿蒸布面测试结果表明，在表面活性剂0.5g/L 的染液染色时，布面出现细小的团聚；1g/L 开始出现明显的团聚现象，布面存在大量色点。

本实验针对表面活性剂
质量浓度为0~0.5g/L 的区间进行湿蒸实验，结果如图3所示。

由图3可知，加入表面活性剂对湿蒸布面的染深性没有很明显的改善，而且不同的颜色改善程度
不一致。

K /S 值
表面活性剂用量/(g ∙L -1)
正常工艺
活性红SNE 活性黄SNE
活性蓝SNE
图3
湿蒸加入不同表面活性剂与正常工艺对比
2.4钙镁离子螯合剂对湿蒸染深性的影响
日常生产所用工业自来水硬度为280mg/L，水中
盐类物质质量浓度稍高，加入钙镁离子螯合剂能够减少水中离子对湿蒸布面染深性的影响。

针对5g/L 质
量浓度的染液，探索螯合剂用量0~3g/L 对湿蒸布面
效果的影响，结果如图4所示。

由图4可以看出，钙镁离子螯合剂（HF-A03）质量浓度达到1g/L 时，三种颜色的布面湿蒸效果最好，虽然比正常轧烘轧蒸工艺差，但比其他方法改善效果更明显。

总体来说，钙镁离子螯合剂质量浓度为0.5~
3.0g/L 时，对布面效果影响差距不大，综合比较，采用1g/L 效果较好。

螯合剂用量/(g ∙L -1)
正常
工艺
K /S 值
活性红SNE 活性黄SNE
活性蓝SNE
图4
钙镁离子螯合剂对湿蒸布面染深性的影响曲线
针对钙镁离子螯合剂用量1g/L 进行不同质量浓度染液湿蒸效果的比较试，结果如图5所示。

加入钙镁离子螯合剂，增加染液质量浓度后，湿蒸与正常轧烘轧蒸工艺的布面K /S 值差距不大，加入螯合剂后，可以增加湿蒸过程染料的上染率，减少染料排放，使活性染料湿蒸在缩短工艺流程的基础上，还能够降低污染排放，使生产过程更加环保清洁。

孙红玉，等：表面活性剂在活性染料清洁生产中的作用
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染整技术第41卷
K /S 值
染液质量浓度/(g ∙L -1)
正常工艺湿蒸湿蒸+螯合剂
活性红SNE
正常工艺湿蒸湿蒸+螯合剂
K /S 值
染液质量浓度/(g ∙L -1)
活性黄SNE
K /S 值
染液质量浓度/(g ∙L -1)
正常工艺湿蒸湿蒸+螯合剂
活性蓝SNE
图5
钙镁离子螯合剂对不同浓度染液湿蒸布面
染深性的影响曲线
为了进一步验证该工艺的湿蒸布面染色牢度，针
对效果较好的钙镁离子螯合剂的湿蒸工艺进行色牢度的测试，结果如表2所示。

由表2可知，湿蒸布面对棉组分的白沾比正常的轧烘轧蒸差，并且干摩、湿摩比正常的轧烘轧蒸工艺好，所以，该工艺在湿蒸染色方面有一定优势。

表2
湿蒸与正常工艺布面色牢度的测试结果
染料质量浓度
/(g ∙L -1)
510203040
工艺湿蒸正常湿蒸正常湿蒸正常湿蒸正常湿蒸正常
原变/级4.04.04.04.04.04.04.04.04.04.0
白沾/级
醋纤4.04.54.54.54.54.54.54.54.54.5
棉4.04.53.54.03.54.03.54.03.04.0
尼龙4.04.54.54.54.54.54.54.54.54.5
涤纶4.54.54.54.54.54.54.54.54.54.5
腈纶4.54.54.54.54.54.54.54.54.54.5
羊毛4.54.54.54.54.54.54.54.54.54.5
耐摩擦色牢度/级干摩4.04.03.53.53.02.53.02.53.02.5
湿摩4.04.03.54.03.53.53.53.53.03.0
3结论
与正常轧烘轧蒸工艺对比，湿蒸过程中分别加入
渗透剂、尿素、阳离子表面活性剂、钙镁离子螯合剂等几种表面活性剂对湿蒸改善效果不同；钙镁离子螯合剂对三种颜色改善效果基本一致，布面效果比不加表面活性剂的湿蒸工艺要好；提高染液质量浓度，加入
钙镁离子螯合剂的湿蒸布面色深虽然比正常轧烘轧蒸工艺浅，但比空白湿蒸工艺提高很多，布面色牢度可以满足实际生产要求。

参考文献：[1]
田利明.2006年全国染料有机颜料工业发展回顾[C]//上海涂料染料行业协会2007
年年会资料集.2007.
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