分散染料碱性染色用匀染剂M-228的开发及应用

前言
涤纶的染色通常采用分散染料在弱酸性条件下进行，而涤纶在染色前的精练，碱减量以及染色后的皂煮和还原清洗均在碱性条件下进行，如精练不匀不充分，精练和碱减量后的水洗不充分，在酸性浴中染色时极易引起染色不匀。

由于染浴PH值的波动，会造成色光的变化，因而染色重现性差，另外，在酸性浴中染色时往往会析出未洗净的浆料，油剂，蜡质及涤纶的低聚物等沾污染色机内壁，造成染疵或擦伤织物，而碱性浴染色法是涤纶染色技术的新进展，它不仅可克服以上所述酸性染色法的不足之处，提高染色质量，而且还可以减少精练和碱减量后的水洗次数和时间；有时还可省略染色后的还原清洗，减少了工序，缩短了涤纶织物加工的总时间，从而可节省非常可观的水、电、汽等能源成本，并提高了生产效率。

据文献资料报道，碱性染色具有如下四大特点：
(1)能进一步提高精练效果：由于合成纤维上带有较多的高熔点蜡、润滑油剂，用现有的精练方法难以完全去除残留的油剂、浆料等，因此易造成色花和染色不匀，而碱性染色时染浴为碱性，同时添加具有螯合及分散作用的碱性染色分散匀染剂，该匀染剂兼具有除油退浆效果．能有效改善前处理工序中洗涤不充分的问题．有利于染色工艺的合理性和简单化。

(2)可防止碱减量分散物残渣的再沾附：合纤织物欲得到柔软的手感，高的品质，则采用间歇式碱减量是比较理想的方法，但间歇式加工中织物呈绳状，内部洗涤效果差，其分解物、烧碱等难以被完全洗净。

致使工作液中的分散物残渣浓度越来越高．若在酸性浴中染色。

则分散物残渣容易析出造成色花。

而在碱性浴中染色时．其分解物残渣可溶于染浴中。

从而可防止碱减量分散物残渣的再沾附。

(3)可防止低聚物的凝聚：涤纶中存在部分环状直链低聚物，染色中这些低聚物向纤维表面转移。

脱落于染浴．在酸性染浴中低聚物和硬水中的大量钙、镁离子结合形成不溶性的凝聚物而沾附于织物或缸体上；而在碱性染浴中，由于低聚物可溶于碱性溶液中，不会引起染色的质量问题。

(4)可提高染色产品质量和染色的重现性：在酸性条件下染色时，涤纶织物表面带有粗涩感，
而在碱性条件下则带有润滑感，因此在碱性浴染色中染色时，可减少在酸性染浴中易出现的
起皱，擦伤擦痕等问题，而且还能赋予染色织物柔软的手感．从而提高染色产品的质量．同
时．应用碱性染色分散匀染剂对染浴中PH值有极佳的缓冲能力，使染前染后PH值基本一
致，有利于减少缸差，提高染色的重现性。

基于上述原因，涤纶针织物染色前一般需经过高温除油工序，而涤纶梭织物染色前则需经过
精练、减量等工序。

这些工序都需在碱性条件下进行，其染后的还原清洗亦是在碱性条件下
完成。

因此．本公司开发具有除油精练、螯合分散，PH缓冲、匀染和净洗等功能的新型碱
性分散匀染剂M-228．可使整个加工过程均在碱性条件下完成，不但简化了染色工艺，而
且可使整个工艺更趋合理，染色产品的质量更易控制。

由于缩短了工艺流程，人工、水电、
蒸汽、化学品的消耗也相应减少，降低了染色成本，实现了节能减排。

1．试验
1．1材料与药品
材料：纯涤纶织物
药品：高温匀染剂(酸性浴用)、碱性匀染剂M一228(染液中加入碱性匀染剂2-3g／L，可
使染浴PH值恒定在9．5左右)、醋酸、氢氧化钠、分散剂NNO、净洗剂209、纯碱、保
险粉(以上均为工业级)；二氯甲烷(化学纯)。

染料：选择耐碱PH值9—10的分散染料，国产染料：分散红FB／3B、分散黄RGFL、分散蓝2BLN等(均为市售商品)；国外染料：AC—E(红、黄、蓝)(德国DyStar公司生产的碱性染色分散染料三原色)。

1．2试验仪器
红外线试色机(Rapid公司)，722S分光光度计(上海精密科学仪器公司)，SF600X电脑测配色仪(美国Datacolor公司)，Y571A型摩擦色牢度测试仪，SW24A型耐洗色牢度仪。

1．3染色工艺处方及流程
1．3．1传统染色工艺
染色处方：
分散染料x％(o．W．f)
高温匀染剂1-2 g／L
冰醋酸适量(调PH为5-6)
浴比1：30
还原清洗处方：
85％保险粉3 g／L
36°Be／氢氧化钠3．5 ml／L
净洗剂209 10 g／L
浴比1：30
染色工艺：
1.3．2碱性浴染色工艺
染色处方：
分散染料x％(o．w．f)
碱性匀染剂(M一228) 1．5～2 g／L(调PH为9~10)
浴比1：30
染色工艺：
1．4测试
1．4．1测色
将染色织物在D65光源下，用日立330分光光度计测色，在400～700nm范围内，每隔20nm测一反射率，计算三刺激值X、Y、Z，并由CIEl976L*a*b*表色系统计算染色试样的明度*、彩度C*和色相角H*。

1．4．2表面色泽均匀性(匀染性)
染色后在同一块织物上任取8个点，测定最大吸收波长下的K／S值，按式(1)计算标准偏差S：
式中：n为测量点数。

S值越小，色泽均匀度越好。

1．4．3上染率
用N，N-二甲基甲酰胺溶解残液和原液中的分散染料，定容后，在染料的最大吸收波长处测定染液的吸光度，按式(2)计算染料上染百分率：
上染率=(1-A残／A原)x100％（2）
式中：A残--染色残液的吸光度：
A原--空白染液的吸光度
1．4．4色牢度
耐摩擦色牢度按GB／T 3920一1997《纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度》测试。

耐洗色牢度按GB／T 3921．1—1997《纺织品色牢度试验耐洗色牢度试验1》测试。

1．4．5移染性
将相同重量的染色织物与未染色织物同浴处理，处理条件同染色，但不加染料。

分别测定处理后染色样与未染色样的色差值△E，按下式计算移染率(IM)。

移染率：IM=100△E1／△E2(％)
其中△E1、△E2分别为未染色和染色织物经移染试验后的色差值。

IM值越大移染性越好。

1．4．6 日晒／汗渍／熨烫牢度
日晒牢度按GB8429—87方法；汗渍牢度按GB3922—95方法；熨烫牢度按GB7069—78
方法。

2．结果与讨论
2．1 碱性匀染剂M一228的主要物理指标
碱性匀染剂M一228的主要物理指标如表1所示：
表1 碱性匀染剂M一228的主要物理指标
2．2碱性匀染剂M一228对染浴PH值的稳定作用
碱性匀染剂M一228是适应分散染料碱性浴染色而开发的一种专用助剂，在染色过程中，碱性匀染剂不仅对染色起到匀染作用，而且能稳定染浴的PH值，使染浴的PH值在染色前后变化较小，提高了染色的重现性。

碱性浴染色的起始染浴PH值一般在9．0～10．0之间，PH值较高，辅助精练效果和齐聚物的去除率较好。

添加碱性匀染剂M一228的染色过程中染浴PH的变化如表2所示：
表2染色过程中染浴PH的变化
表2结果表明：在染色过程中，染浴的PH值变化较小。

说明所用碱性匀染剂M一228具有PH值缓冲作用．对染浴PH值的稳定作用较好。

2．3碱性匀染剂M-228对纤维染色的移染性的影响
从理论上讲，移染有界面移染和全过程移染两种途径，当染料被吸附在纤维表面，还未扩散到纤维内部时，从纤维表面解吸下来，再通过染液重新被吸附上纤维，这种途径称为界面移染。

扩散到纤维内部的染料，重新分散到纤维表面，再解析到染液中，然后重新被吸附到纤维，这种途径称为全过程移染。

对于不同的染料，由于结构不同，与纤维问的作用力不同，使得移染性有所不同。

表3、表4分别为普通分散染料与AC—E型分散染料在酸、碱浴中染色的移染率IM值。

表3 普通型分散染料酸、碱性浴下的移染率lM(％)
表4 AG-E型分散染料酸、碱性浴下的移染率IM(％)
注：△E为以自布为标准样染色布的色差值。

表3和表4结果表明：各种染料碱性浴染色的IM值均大于酸性浴染色的IM值，说明碱性浴染色的匀染性好于酸性浴染色的匀染性。

这是因为在高温碱性条件下。

部分分散染料发生离子化反应，而无法上染涤纶纤维，从而使分散染料的上染速率下降，匀染性得到提高。

另外，在高温碱性条件下，纤维的齐聚物和残留在纤维上的浆料的溶解度就会增大，降低了染料凝聚可能性。

利于染料匀染。

对于AC—E分散染料的移染率略好于普通型分散染料。

2．4碱性和酸性浴染色后沾附在涤纶上的低聚物含量比较
在其它条件不变的情况下，以碱性匀染剂M一228用量1．5g／L，分散红3B为2％owf。

对涤纶织物染色处理后，与相同染料浓度下常规工艺条件下染得涤纶织物，用二氯甲烷萃取低聚物的量，测得结果如表5所示。

表5碱性和酸性浴染色后涤纶纤维上的低聚物含量比较
由表5结果可观，碱性染色工艺比酸性染色工艺处理后织物上低聚物的含量大大降低。

未染色的织物低聚含量也比酸性染色的低聚物含量低，这可能由于它未经高温处理，其低聚物较难从纤维中溶出来。

在纤维染色过程中，低聚物不断地析出，扩散进入染浴中，由于低聚物在中性或酸性条件下微溶于水，沉积在织物表面，结果造成染色后织物的外观病疵。

而涤
纶低聚物在碱性浴中有一定的水解作用。

其水解产物在碱性液中溶解度较高，染色后可以直接处理，从而减少了织物的吸附沾污及环境污染。

2．5普通分散染料和碱性分散染料三原色的相容性比较
普通分散染料和碱性分散染料三原色的相容性分别如图1和图2所示。

图1 普通分散染料三原色的相容性图2碱性分散染料三原色的相容性
由图l可观，普通分散染料三原色上染速率有明显高低．在上染过程中不是一直同步上染的。

在低于100℃的染色阶段基本上同步上染：而高于100℃以后．上染速率开始有明显差异。

RGFL黄和2BLN蓝在接近130℃时，上染率趋于最大值约93．8％，3B红最大得色率只有82．1％。

因此，这三只传统的分散染料三原色的相容性并不是最佳的．
从图2曲线可以看出，碱性分散染料三原色在接近120℃时上染率都达到最大值。

在上染过程中上染曲线接近，基本上是同步上染．具有良好的相容性。

2．6普通分散染料和碱性分散染料的匀染性及对PH值的敏感性对比
将普通染色和碱性染色的匀染性标准偏差S值作比较，结果如表6所示。

表6结果表明．碱性染色的分散染料三原色S值较小．匀染性能比普通分散染料三原色好．此外．在染浴pH值为5．0和9．5时分别作试验，结果碱性染色的分散染料三原色PH值在5．0—9．5之间，色光无变化，相反普通染色的分散染料三原色PH值>7．5时，色光就开始有变化。

碱性染色时，常加入碱性匀染剂(在分散染料匀染剂中加入PH稳定剂)来调节染浴PH值为9．5左右，碱性匀染剂加入染浴后，一方面可使染浴偏碱性，同时又能稳定PH值在9．5左右，起到缓冲作用，防止染浴PH值过高、碱性太强而造成涤纶织物的损伤。

表6 普通分散染料和碱性分散染料的匀染性及对PH值的敏感性对比
2．7分散染料在酸性和碱性浴中染色后的色牢度对比
分散染料在酸性和碱性浴中染色后的色牢度对比如表7所示。

表7分散染料在酸性和碱性浴中染色后的色牢度对比
表7结果可观，干摩擦牢度、湿摩擦牢度、熨烫牢度在酸碱性条件下染色都没有变化，均是5级。

对于升华牢度，AC—E型分散染料基本不变，普通型分散染料各低一级。

对比酸、碱性条件下的色牢度，AC—E型分散染料要比普通型分散染料更适合于碱性条件下染色。

2．8碱性匀染剂M-228对分散染料性能的影响
在分散染料中含有大量的阴离子型分散剂，包括磺酸盐类、羧酸盐类等，在染浴中加碱性匀染剂M-228后，会使阴离子型分散剂的分散作用增强，使染液的分散稳定性提高。

分散染料分子结构中含有极性基团，在高温碱性条件下，染料分子中的酯基、酰胺基、氰基等会发生水解，导致染料的色光、染色性能等发生变化。

若染料分子中含有羟基，在碱性条件下，羟基会发生离子化，使染料的水溶性增加，染料对涤纶的上染百分率降低。

表8列出一些分散染料在含有该碱性匀染剂的染浴中染色后．染色试样的色相角H*、明度L*和彩度C*，并与酸性浴染色试样进行了比较。

表8不同染色浴染色后试样的颜色参数
由表8可观．对于蒽醌型的分散染料，如分散红3B、分散蓝2BLN、分散紫HFRL等。

碱性浴与酸性浴染色的试样的色相、彩度、明度相差不大，说明碱性匀染剂对这些蒽醌型分散染料的染色影响较小，这主要是由于这些染料的极性基团为-OH、-NH2等，这些基团对碱不敏感，所以染料的耐碱性较好。

对于偶氮类分散染料，染料分子结构中的极性基团常含有酯基、酰胺基、氰基等水解敏感性基团。

碱性匀染剂对这类染料的影响，随染料分子中所含的水解性基团的多少而异。

当染料分子中所含有的酯基、酰胺基、氰基的数目增加时，碱性匀染剂对染料的影响增大。

碱性浴染色试样和酸性浴染色试样相比．颜色参数变化增大，如分散大红SE-R、分散黄棕S-2RFL、分散大红S-BWFL，其中分散大红S-BWFL含有三个水解性基团，该染料在碱性浴中的水解机率较大，与酸性浴染色试样相比。

碱性浴染色试样的色光变化较大。

若染料分子结构中不含酯基、酰胺基、氰基等水解性基团，如分散橙SE—B碱性染色助剂对染料的影响较小，酸碱两种染色浴染色试样的颜色参数相近。

因此，该碱性匀染剂适合于耐碱性较好的分散染料。

2．9 碱性浴染色与酸性浴染色能耗的比较
涤纶织物采用碱性匀染剂M一228染色新工艺后．大大减少染色废水的排放量，同时在碱性条件下染色，可减少染前中和用酸和染色时消耗的冰醋酸．使废水PH值得到提高，为应用新型的絮凝脱色剂创造了有利条件，减少了废水碱度不足而增加白灰的投放量，并相应降
低废水处理成本。

从碱性染色的工艺流程不难发现，碱性染色可以省去剥色还原阶段，使每一缸染色加工时间比酸性浴染色缩短了近70分钟．从而大大减少了水、电、汽的实际消耗。

据有关资料介绍．若改用碱性浴染色。

可以比酸性浴染色的能耗节约10一15％．同时还有利于提高日产量．从而降低染色成本．
3．结论
3．1碱性匀染剂M一228在碱性条件下不仅具有良好的匀染作用．而且对染浴PH值具有较好的稳定作用。

M一228适合于耐碱性较好的分散染料染色．染料在碱性浴染色时的相容性与酸性浴染色时的相容性相近。

3．2分散染料在碱性条件下染涤纶的工艺优于传统的酸性浴染色工艺．它缩短了工艺时间．减少了在染色过程中碱、涤纶低聚物、油剂等的影响，提高了染色产品的质量及手感。

3．3涤纶织物采用碱性浴染色工艺，可省略中和及还原清洗工序。

能节省前处理和染色工艺水、电、汽成本15％左右，提高了设备利用率，同时可减少废水排放量15％左右。