腈纶染色匀染性的改善_单新伟
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
随着腈纶产品尤其是纯腈纶
产品的增多， 除了选用好的设备 外，应着重从染色工艺入手，包括 前处理、温度、染料、助剂等，来改 善腈纶染色的匀染性。 1 材料、染化料及实验仪器 1.1 材料
15.63 tex 腈纶棉毛针织物，线 圈长度为 330 mm/100 针， 坯布克 质量为 160 g/m2。 1.2 染化料助剂
表 2 实验的不同染色处方及条件
工艺
A
B
阳离子红 SL/%
0.2
0.2
pH 调节剂 NC.1109/%
1.5
1.5
元 明 粉 /%
5
5
C-24/%
0
2
AC/%
5
5
浴比
1∶30
1∶30
温 度 /℃
98
98
在表 2 两个实验工艺下，采用 2.3 测匀染性的实验方法， 得出得 色量百分比曲线，比较二者的匀染 性见图 4。
附。 在纤维玻璃化温度以下，染料
是难以向纤维内部扩散的；而一旦
超过纤维玻璃化温度以后，上染速
度就会随温度的提高而急剧上升。
每提高 1 ℃， 上染速率可增加 30%
左右。 一般阳离子染料在聚丙烯腈
纤维上的移染性能很低，而上染速
率对温度的差异又这样敏感，要获 Datacolor 计 算 机 测 配 色 系 统 测 每
阳离子皂洗剂皂煮，洗净，烘干。 用 手感发硬。 染色温度曲线见图 3。
表 1 筛选染料的不同染色处方及条件
得 色 量/% 上 染 率/%
工艺
Aቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
阳离子红 SL/%
0.2
阳离子红 GRL-ED/%
pH 调节剂 NC.1109/%
3
元 明 粉 /%
5
温 度 /℃
98
浴比
1∶30
100 90 80 70 60
物的得色量， 以第一块织物的得色
量为 100%，计算出其他每块织物得
色量的百分比，绘制出曲线见图1。
通过图 1 的曲线可以看出，用
阳离子红 SL 染色时， 织物的得色
量下降程度明显小于用阳离子红
GRL-ED 染色的织物，这说明前者
的匀染性好于后者。
2.2.2 温度
聚丙烯腈纤维染色时，阳离子
染料会很快地在纤维表面发生吸
2009 年 6 月
针织工业
No.6
腈纶染色匀染性的改善
单新伟
（青岛贵华针织有限公司，山东 即墨 266200）
摘要：阐述了阳离子染料染腈纶时造成匀染性差的原因，从前处理、染色温度、染料和助剂等几个方
面分析了影响腈纶染色匀染性的因素，并从工艺角度提出相应的改善措施，即：提高前处理质量，合理制
定染色升温曲线，筛选匀染性好的染料，配合使用缓染剂。
纯腈纶织物本身不含天然杂
质，只有纺丝油剂、浆料以及编织 过程中沾污的油迹和尘埃等。 杂质 的存在会造成染色不匀或色点、染 斑和色花等疵病。 因此，必须将这 些杂质去除干净， 才能进行染色。 因为在碱剂的作用下，浆料会分解 成低分子量的钠盐而溶解去除，而 且在热碱作用下可增加浆料的膨 化， 降低浆料与纤维的作用力，并 且碱能增加浆料的溶解度。 但是腈 纶纤维不耐强碱，特别是在温度较 高时，纤维损伤显著，且发黄，因此 要选用碱性较弱的纯碱进行前处 理。 而油剂、油污、乳化石蜡和平滑 剂的去除，则主要依靠表面活性剂 的润湿、渗透、乳化、分散、增溶、洗 涤等作用。 此外，碱也能使部分油 剂皂化。
得均匀的染色结果，染色过程中升 块布样的得色量， 画出温度-上染
温 速 率 的 控 制 就 显 得 特 别 重 要 ［2］。 率曲线，见图 2。
因此，需要在染色前，首先测定腈
工艺处方：
纶纤维的上染温度曲线，找出敏感
阳离子红 SL
0.2%
温度区，制定合理的升温曲线。
元明粉
5%
而不同产地的腈纶纤维，由于
测上染温度曲线。取 7 块 10 g 质量 75～85 ℃的升温速率为 0.3 ℃/min，
的织物，用远红外小样机分别在 70 而 且 80 ℃ 时 必 需 保 温 10 min， 稳
℃ 、75 ℃ 、80 ℃ 、85 ℃ 、90 ℃ 、95 定后再继续升温。染色完成后，要缓
℃、98 ℃下染色 30 min。 染完后用 慢降温， 避免因降温过快导致织物
参考文献 ［1］蔡苏美 ，王宏.染 整 实 验 ［M］. 北 京 ： 中 国 纺 织 出 版 社 ，2002:148. ［2］王菊 生.染 整 工 艺 原 理 ：第 三 册 ［M］. 北京：中国纺织出版社，2003:557-558.
收稿日期 2008 年 10 月 4 日
· 45 ·
b. 腈 纶 纤 维 的 扩 散 性 、移 染 性差。
c. 所 用 染 料 存 在 临 界 浓 度 。 染浴中染料浓度低于临界浓度时， 上染速率随染料浓度的增加而急 剧增高； 超过这个临界浓度后，上 染速率与染浴浓度无关，不再有变 化。 这是因为染浴超过临界浓度以 后， 纤维表面吸附呈饱和状态，表 面浓度不变，上染速率便完全决定 于 染 料 在 纤 维 中 的 扩 散 速 率 ［1］。
防皱剂 AC
8%
原材料和生产工艺的不同，造成纤
浴比
1∶15
维结构的差异较大，直接影响其上
由图 2 的曲线可以看出，75 ℃
染温度和染色效果，因此尽量不要 以下时， 上染率很低；75～85 ℃时，
更换腈纶的产地。
上染率迅速升高；85～98 ℃时，上染
选 用 东 洋 纺 的 15.63 tex 腈 纶 率缓慢升高。 因此，必须严格控制
50 40 30 20 10
01
2
3
4
5
试样序号
.阳离子红 SL; .阳离子红 GRL-ED。
图 1 得色量百分比曲线（染料的影响）
B
0.2 3 5 98 1∶30
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 温 度 /℃
表面活性剂要选用阳离子型 的或非离子型的，若选用阴离子型 表面活性剂，必须充分洗净，避免 与阳离子染料发生作用，生成不溶 物，沾污坯布。
作者简介：单新伟（1980—），男，助理工程师。 主要从事针织面料的设计开发工作。
· 43 ·
No.6
针织工业
2009 年 6 月
工艺处方：
纯碱
3%
表面活性剂 C-24
关键词：腈纶；阳离子染料；染色；匀染性
中图分类号：TS 193
文献标志码：B
文章编号：1000-4033（2009）06-0043-03
众所周知，用阳离子染料染腈 纶时， 很容易发生染不匀的情况。 造成匀染性差的原因有以下几点：
a. 腈纶纤维存在玻璃化转变 温度。在玻璃化温度以下时，纤维结 构紧密，染料很难进入纤维内部，上 染速率很慢；当达到玻璃化温度时， 纤维结构松弛， 而阳离子染料对腈 纶纤维的亲和力大， 导致大量染料 在较短时间内迅速进入纤维内部上 染纤维，染色速率显著增加。
子染料的有色阳离子与纤维上带 负电荷的基团成盐结合的过程， 即：
纤 维—COOH+Cl＊ 染 料 ＊→ 纤维＊COO＊染料+HCl
这一结合过程属于定位吸附 过程，阳离子染料对腈纶的染色可 包括下述 3 个过程：
a. 吸附 腈纶在水中由于酸性基团的 离解而使纤维带负电荷，容易吸附 染料的阳离子，使纤维表面的负电 被中和，随着染料离子向纤维内部 不断扩散， 纤维表面带电增加，纤 维再度吸附染料。 b. 扩散 染料向纤维内的扩散是一个 复杂过程。 由于染料阳离子与纤维 上的负电基团产生较强库伦引力， 使得染料分子的扩散变得比较困 难， 常需借助温度的增高来进行。 因此， 在用阳离子染料染腈纶时， 必须严格控制温度，以利于染色匀 透。 c. 固着 染料固着是染料阳离子与纤 维上阴离子基团成盐的过程，它基 本是不可逆的。 由上述 3 个过程可见，要使阳 离子染料顺利且匀透地上染腈纶， 必须设法控制染料对纤维的吸附 速率。 元明粉因为价格低廉，是常用 的缓染剂。 它的钠离子先和纤维上 的酸性基团结合从而与染料分子 发生竞染，起到缓染的作用。 但元 明粉用量过多，会影响染料的上染 率。 因此，将非离子型表面活性剂 与元明粉配合使用， 利用它的增 溶、渗透作用，改善匀染性，实验处 方及条件见表 2。
入其他剩余的织物进行染色，在织
物 全 部 投 入 后 ，续 染 60 min，染 毕
取 出 ， 水 洗 ， 干 燥 ［1］。
比较第一块织物与其他 4 块
织物的色泽，色泽越相近，说明匀
染性越好，反之越差。
通过实验对阳离子红 SL 和阳
离子红 GRL-ED 进行比较，用 Data-
color 计算机测配色系统测出每块织
拒水物质自发溶入胶粒内部。 由于 这个作用力的存在，降低了纤维表 面的染料浓度，减缓了染料分子进 入纤维的速度，利于匀染，且表面 活性剂的渗透性好，有助于染料分 子均匀地进入纤维内部。 因此，非 离子表面活性剂的加入，能够改善 腈纶染色的匀染性。 3 结论 3.1 良好 的 前 处 理 质 量 是 改 善 纯 腈纶织物染色匀染性的前提条 件。 3.2 严 格 按 照 腈 纶 纤 维 的 染 色 温 度曲线控制升温速率，是腈纶纤维 染色的关键，也能最大程度地减少 工艺时间。 3.3 通 过 实 验 分 析 对 不 同 厂 家 的 染料进行 筛 选 ， 得 出 阳 离 子 红 SL 的 匀 染 性 好 于 阳 离 子 红 GRL ED。 3.4 将 元 明 粉 和 非 离 子 型 表 面 活 性剂配合使用，能够很好地改善腈 纶染色的匀染性。
图 2 温度-上染率曲线 98 ℃ 50 min
80 ℃
85 ℃ 10 min 0.3 ℃/min
10 min
0.3 ℃/min 75 ℃ 10 min
2 ℃/min
1 ℃/min 1 ℃/min
65 ℃
室温
图 3 染色温度曲线
· 44 ·
2009 年 6 月
针织工业
No.6
2.2.3 缓染剂 阳离子染料上染腈纶是阳离
100
90 80
得 色 量/%
70 60
50
40
30
1
2
3
4
5
试样序号
.工艺 A； .工艺 B。
图 4 得色量百分比曲线（缓染剂的影响）
通过图 4 的曲线可以看出，工 艺 B 的匀染性明显比工艺 A 的匀 染性好。 这是因为表面活性剂对阳 离子染料有增溶作用。 当表面活性 剂达到一定浓度时，它的亲油基一 端会舍水而彼此吸引形成小的胶 粒。 随着浓度增大，胶粒变大，在水 中单独构成一相，使水溶液形成一 个多分散系。 表面活性剂的亲油基 指向胶粒内侧， 亲水基指向外侧。 胶粒核心的亲油基聚集部分能使
阳离子染料红 SL（汽巴）、阳离 子染料红 GRL-ED（日本化药）、元 明粉（四川眉山）、非离子型防皱剂 AC（多闻）、pH 调节剂 NC.1109（上 海即斌）、阳离子皂洗剂 A-900（上 海大祥）、非离子型表面活性剂 C24（上海大祥）。 1.3 实验仪器
电磁炉、远红外小样机、烘箱、 Datacolor 计算机测配色系统。 2 染整工艺 2.1 前处理
3%
防皱剂 AC
8%
浴比
1∶15
温度
90 ℃
时间
30 min
2.2 染色
2.2.1 染料
通过染料匀染性能实验对染
料进行筛选，见表 1。
准确称取 5 g 织物，均匀分成
5 份，按表 1 实验条件配制染液，待
染液升至规定温度后，投入第一块
织物染色， 并开始计时， 以后在 2
min、4 min、8 min、16 min 时分别投
产品的增多， 除了选用好的设备 外，应着重从染色工艺入手，包括 前处理、温度、染料、助剂等，来改 善腈纶染色的匀染性。 1 材料、染化料及实验仪器 1.1 材料
15.63 tex 腈纶棉毛针织物，线 圈长度为 330 mm/100 针， 坯布克 质量为 160 g/m2。 1.2 染化料助剂
表 2 实验的不同染色处方及条件
工艺
A
B
阳离子红 SL/%
0.2
0.2
pH 调节剂 NC.1109/%
1.5
1.5
元 明 粉 /%
5
5
C-24/%
0
2
AC/%
5
5
浴比
1∶30
1∶30
温 度 /℃
98
98
在表 2 两个实验工艺下，采用 2.3 测匀染性的实验方法， 得出得 色量百分比曲线，比较二者的匀染 性见图 4。
附。 在纤维玻璃化温度以下，染料
是难以向纤维内部扩散的；而一旦
超过纤维玻璃化温度以后，上染速
度就会随温度的提高而急剧上升。
每提高 1 ℃， 上染速率可增加 30%
左右。 一般阳离子染料在聚丙烯腈
纤维上的移染性能很低，而上染速
率对温度的差异又这样敏感，要获 Datacolor 计 算 机 测 配 色 系 统 测 每
阳离子皂洗剂皂煮，洗净，烘干。 用 手感发硬。 染色温度曲线见图 3。
表 1 筛选染料的不同染色处方及条件
得 色 量/% 上 染 率/%
工艺
Aቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
阳离子红 SL/%
0.2
阳离子红 GRL-ED/%
pH 调节剂 NC.1109/%
3
元 明 粉 /%
5
温 度 /℃
98
浴比
1∶30
100 90 80 70 60
物的得色量， 以第一块织物的得色
量为 100%，计算出其他每块织物得
色量的百分比，绘制出曲线见图1。
通过图 1 的曲线可以看出，用
阳离子红 SL 染色时， 织物的得色
量下降程度明显小于用阳离子红
GRL-ED 染色的织物，这说明前者
的匀染性好于后者。
2.2.2 温度
聚丙烯腈纤维染色时，阳离子
染料会很快地在纤维表面发生吸
2009 年 6 月
针织工业
No.6
腈纶染色匀染性的改善
单新伟
（青岛贵华针织有限公司，山东 即墨 266200）
摘要：阐述了阳离子染料染腈纶时造成匀染性差的原因，从前处理、染色温度、染料和助剂等几个方
面分析了影响腈纶染色匀染性的因素，并从工艺角度提出相应的改善措施，即：提高前处理质量，合理制
定染色升温曲线，筛选匀染性好的染料，配合使用缓染剂。
纯腈纶织物本身不含天然杂
质，只有纺丝油剂、浆料以及编织 过程中沾污的油迹和尘埃等。 杂质 的存在会造成染色不匀或色点、染 斑和色花等疵病。 因此，必须将这 些杂质去除干净， 才能进行染色。 因为在碱剂的作用下，浆料会分解 成低分子量的钠盐而溶解去除，而 且在热碱作用下可增加浆料的膨 化， 降低浆料与纤维的作用力，并 且碱能增加浆料的溶解度。 但是腈 纶纤维不耐强碱，特别是在温度较 高时，纤维损伤显著，且发黄，因此 要选用碱性较弱的纯碱进行前处 理。 而油剂、油污、乳化石蜡和平滑 剂的去除，则主要依靠表面活性剂 的润湿、渗透、乳化、分散、增溶、洗 涤等作用。 此外，碱也能使部分油 剂皂化。
得均匀的染色结果，染色过程中升 块布样的得色量， 画出温度-上染
温 速 率 的 控 制 就 显 得 特 别 重 要 ［2］。 率曲线，见图 2。
因此，需要在染色前，首先测定腈
工艺处方：
纶纤维的上染温度曲线，找出敏感
阳离子红 SL
0.2%
温度区，制定合理的升温曲线。
元明粉
5%
而不同产地的腈纶纤维，由于
测上染温度曲线。取 7 块 10 g 质量 75～85 ℃的升温速率为 0.3 ℃/min，
的织物，用远红外小样机分别在 70 而 且 80 ℃ 时 必 需 保 温 10 min， 稳
℃ 、75 ℃ 、80 ℃ 、85 ℃ 、90 ℃ 、95 定后再继续升温。染色完成后，要缓
℃、98 ℃下染色 30 min。 染完后用 慢降温， 避免因降温过快导致织物
参考文献 ［1］蔡苏美 ，王宏.染 整 实 验 ［M］. 北 京 ： 中 国 纺 织 出 版 社 ，2002:148. ［2］王菊 生.染 整 工 艺 原 理 ：第 三 册 ［M］. 北京：中国纺织出版社，2003:557-558.
收稿日期 2008 年 10 月 4 日
· 45 ·
b. 腈 纶 纤 维 的 扩 散 性 、移 染 性差。
c. 所 用 染 料 存 在 临 界 浓 度 。 染浴中染料浓度低于临界浓度时， 上染速率随染料浓度的增加而急 剧增高； 超过这个临界浓度后，上 染速率与染浴浓度无关，不再有变 化。 这是因为染浴超过临界浓度以 后， 纤维表面吸附呈饱和状态，表 面浓度不变，上染速率便完全决定 于 染 料 在 纤 维 中 的 扩 散 速 率 ［1］。
防皱剂 AC
8%
原材料和生产工艺的不同，造成纤
浴比
1∶15
维结构的差异较大，直接影响其上
由图 2 的曲线可以看出，75 ℃
染温度和染色效果，因此尽量不要 以下时， 上染率很低；75～85 ℃时，
更换腈纶的产地。
上染率迅速升高；85～98 ℃时，上染
选 用 东 洋 纺 的 15.63 tex 腈 纶 率缓慢升高。 因此，必须严格控制
50 40 30 20 10
01
2
3
4
5
试样序号
.阳离子红 SL; .阳离子红 GRL-ED。
图 1 得色量百分比曲线（染料的影响）
B
0.2 3 5 98 1∶30
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 温 度 /℃
表面活性剂要选用阳离子型 的或非离子型的，若选用阴离子型 表面活性剂，必须充分洗净，避免 与阳离子染料发生作用，生成不溶 物，沾污坯布。
作者简介：单新伟（1980—），男，助理工程师。 主要从事针织面料的设计开发工作。
· 43 ·
No.6
针织工业
2009 年 6 月
工艺处方：
纯碱
3%
表面活性剂 C-24
关键词：腈纶；阳离子染料；染色；匀染性
中图分类号：TS 193
文献标志码：B
文章编号：1000-4033（2009）06-0043-03
众所周知，用阳离子染料染腈 纶时， 很容易发生染不匀的情况。 造成匀染性差的原因有以下几点：
a. 腈纶纤维存在玻璃化转变 温度。在玻璃化温度以下时，纤维结 构紧密，染料很难进入纤维内部，上 染速率很慢；当达到玻璃化温度时， 纤维结构松弛， 而阳离子染料对腈 纶纤维的亲和力大， 导致大量染料 在较短时间内迅速进入纤维内部上 染纤维，染色速率显著增加。
子染料的有色阳离子与纤维上带 负电荷的基团成盐结合的过程， 即：
纤 维—COOH+Cl＊ 染 料 ＊→ 纤维＊COO＊染料+HCl
这一结合过程属于定位吸附 过程，阳离子染料对腈纶的染色可 包括下述 3 个过程：
a. 吸附 腈纶在水中由于酸性基团的 离解而使纤维带负电荷，容易吸附 染料的阳离子，使纤维表面的负电 被中和，随着染料离子向纤维内部 不断扩散， 纤维表面带电增加，纤 维再度吸附染料。 b. 扩散 染料向纤维内的扩散是一个 复杂过程。 由于染料阳离子与纤维 上的负电基团产生较强库伦引力， 使得染料分子的扩散变得比较困 难， 常需借助温度的增高来进行。 因此， 在用阳离子染料染腈纶时， 必须严格控制温度，以利于染色匀 透。 c. 固着 染料固着是染料阳离子与纤 维上阴离子基团成盐的过程，它基 本是不可逆的。 由上述 3 个过程可见，要使阳 离子染料顺利且匀透地上染腈纶， 必须设法控制染料对纤维的吸附 速率。 元明粉因为价格低廉，是常用 的缓染剂。 它的钠离子先和纤维上 的酸性基团结合从而与染料分子 发生竞染，起到缓染的作用。 但元 明粉用量过多，会影响染料的上染 率。 因此，将非离子型表面活性剂 与元明粉配合使用， 利用它的增 溶、渗透作用，改善匀染性，实验处 方及条件见表 2。
入其他剩余的织物进行染色，在织
物 全 部 投 入 后 ，续 染 60 min，染 毕
取 出 ， 水 洗 ， 干 燥 ［1］。
比较第一块织物与其他 4 块
织物的色泽，色泽越相近，说明匀
染性越好，反之越差。
通过实验对阳离子红 SL 和阳
离子红 GRL-ED 进行比较，用 Data-
color 计算机测配色系统测出每块织
拒水物质自发溶入胶粒内部。 由于 这个作用力的存在，降低了纤维表 面的染料浓度，减缓了染料分子进 入纤维的速度，利于匀染，且表面 活性剂的渗透性好，有助于染料分 子均匀地进入纤维内部。 因此，非 离子表面活性剂的加入，能够改善 腈纶染色的匀染性。 3 结论 3.1 良好 的 前 处 理 质 量 是 改 善 纯 腈纶织物染色匀染性的前提条 件。 3.2 严 格 按 照 腈 纶 纤 维 的 染 色 温 度曲线控制升温速率，是腈纶纤维 染色的关键，也能最大程度地减少 工艺时间。 3.3 通 过 实 验 分 析 对 不 同 厂 家 的 染料进行 筛 选 ， 得 出 阳 离 子 红 SL 的 匀 染 性 好 于 阳 离 子 红 GRL ED。 3.4 将 元 明 粉 和 非 离 子 型 表 面 活 性剂配合使用，能够很好地改善腈 纶染色的匀染性。
图 2 温度-上染率曲线 98 ℃ 50 min
80 ℃
85 ℃ 10 min 0.3 ℃/min
10 min
0.3 ℃/min 75 ℃ 10 min
2 ℃/min
1 ℃/min 1 ℃/min
65 ℃
室温
图 3 染色温度曲线
· 44 ·
2009 年 6 月
针织工业
No.6
2.2.3 缓染剂 阳离子染料上染腈纶是阳离
100
90 80
得 色 量/%
70 60
50
40
30
1
2
3
4
5
试样序号
.工艺 A； .工艺 B。
图 4 得色量百分比曲线（缓染剂的影响）
通过图 4 的曲线可以看出，工 艺 B 的匀染性明显比工艺 A 的匀 染性好。 这是因为表面活性剂对阳 离子染料有增溶作用。 当表面活性 剂达到一定浓度时，它的亲油基一 端会舍水而彼此吸引形成小的胶 粒。 随着浓度增大，胶粒变大，在水 中单独构成一相，使水溶液形成一 个多分散系。 表面活性剂的亲油基 指向胶粒内侧， 亲水基指向外侧。 胶粒核心的亲油基聚集部分能使
阳离子染料红 SL（汽巴）、阳离 子染料红 GRL-ED（日本化药）、元 明粉（四川眉山）、非离子型防皱剂 AC（多闻）、pH 调节剂 NC.1109（上 海即斌）、阳离子皂洗剂 A-900（上 海大祥）、非离子型表面活性剂 C24（上海大祥）。 1.3 实验仪器
电磁炉、远红外小样机、烘箱、 Datacolor 计算机测配色系统。 2 染整工艺 2.1 前处理
3%
防皱剂 AC
8%
浴比
1∶15
温度
90 ℃
时间
30 min
2.2 染色
2.2.1 染料
通过染料匀染性能实验对染
料进行筛选，见表 1。
准确称取 5 g 织物，均匀分成
5 份，按表 1 实验条件配制染液，待
染液升至规定温度后，投入第一块
织物染色， 并开始计时， 以后在 2
min、4 min、8 min、16 min 时分别投