靛蓝染料染棉织物时还原剂的应用研究_闫丽君

注：染色条件为氢氧化钠 10g/L、渗透剂 0.4g/L。
靛蓝完全还原。当二氧化硫脲浓度太高时，因为其还原 能力很强，这时染料结构发生过还原，所以也会导致色 深值降低，水洗牢度织物靛蓝染料染色还原 剂，染料质量浓度为 10g/L，25℃染色时最佳工艺条件 为：二氧化硫脲用量 7g/L，氢氧化钠用量 10g/L，染色织 物的 K/S 值为 13.8765，干摩擦牢度达 4~5 级，湿摩擦牢 度达 4 级。 3.2 以二氧化硫脲为还原剂，染液排放后不会使 COD 或 BOD 增加，其中尿素还有利于生化法处理污水，所以 不会增加印染废水处理负担，是一种具有环境效应和经 济效应的还原剂。
1 实验部分
1.1 实验材料 漂白斜纹棉织物、靛蓝染料、氢氧化钠（分析纯）、
二氧化硫脲（工业品）、保险粉（分析纯）、耐碱渗透剂、皂 粉（工业品）。 1.2 实验仪器
收稿日期：2010-09-27 作者简介：闫丽君，女，河北科技大学纺织服装学院纺织化学 与染整专业在读硕士研究生。
电位测试仪、电热恒温水浴锅、水浴恒温振荡器、 色牢度摩擦仪。 1.3 工艺条件
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轻纺工业与技术
2010 第 39 卷第 6 期
靛蓝染料染棉织物时还原剂的应用研究
闫丽君， 姚继明
（河北科技大学纺织服装学院，河北 石家庄 050018）
【摘要】研究靛蓝染料对棉织物染色中，还原剂保险粉、二氧化硫脲的应用。探讨了还原剂的用量，氢氧化钠的用量
对染液还原电位以及染色后织物的 K/S 值、干摩擦和湿摩擦牢度的影响，得出靛蓝染料浓度为 10g/L 时，二氧化硫脲用
靛蓝的还原电位为-760mV，当还原剂用量和烧碱 量不足时，染液还原电位高于-760mV，靛蓝染料仍为不 溶的氧化型或稍溶于水的还原态非离子型的酸性隐色 体，染液呈浑浊的蓝绿色。还原剂和烧碱足量时，电位达 到或超过-760mV 时，靛蓝被还原成单酸钠离子型的靛 蓝隐色体，此种形态溶于水，并且呈清澈的黄绿色。还原 剂和烧碱过量的时，还原电位远远超过-760mV，靛蓝被 还原成双酚钠型离子，也即发生了过还原，此形态极易 溶于水，溶液呈棕黄色[4]。另外保险粉作还原剂时，电位 值不稳定，随时间的延长电位变化较大。 2.3 不同浓度不同类型还原剂的染色效果
从表 1、表 2 可以看出在还原剂一定量时，染液的 还原电位随着碱用量的增加而减小，还原性增强。 2.2 还原剂用量对还原电位的影响
在碱量为 10g/L 时，改变保险粉，二氧化硫脲的量 测得染液还原电位见表 3、表 4。
表 3 不同保险粉用量下染液还原电位
保险粉（g/L） 10 还原电位（mV） -750
从表 5 可以看出，在相同条件下染色，用二氧化硫 脲作还原剂的摩擦牢度要好于保险粉。随着保险粉用量 的增多织物 K/S 值越大，但浮色越重，牢度较差；织物 K/S 值随二氧化硫脲用量增加而减小，这是由于二氧化 硫脲具有比保险粉更强的还原性，用量较少时就可以使
表 5 不同浓度不同类型还原剂的染色效果
还原剂用量（g/L）
改变氢氧化钠或还原剂的量，配制不同的染液，染 料浓度为 10g/L，染液配制流程如图 1[3]：
染料 烧碱 保险粉
↓
↓
↓
40℃
60℃×30min
图 1 染液配制工艺流程
染色流程： 配制染液→浸染（浴比 1∶20，25℃）→氧化（常温）→ 水洗（2min）→皂煮（93℃）。 皂煮条件为：皂粉 4g/L、氢氧化钠 3g/L，30min。 1.4 测定 1.4.1 还原电位的测定 采用还原电位仪测定染液的还原电位。 1.4.2 测 K/S 值的测定 采用电脑测色配色仪测试，正反面各测 3 次，取其 平均值。 1.4.3 摩擦牢度测定 用耐摩擦牢度试验仪进行测试。
5 -740
10 -900
15 -940
20 -960
注：测定还原电位的条件：保险粉 20g/L+靛蓝 10g/L，60℃。
表 2 二氧化硫脲作还原剂不同碱量下染液还原电位
碱用量（g/L）
0
还原电位（mV） 0
5 -720
10 -960
15 -1010
20 -1020
注：测定还原电位的条件：二氧化硫脲 10 g/L+靛蓝 10g/L， 60℃。
2 结果与讨论
2.1 氢氧化钠用量对还原电位的影响 按上述染液配制工艺条件，对靛蓝染料进行还原
后，在 60℃下测试染液的还原电位，还原剂分别采用保 险粉，二氧化硫脲，测得电位结果见表 1，表 2。
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轻纺工业与技术
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表 1 保险粉作还原剂不同碱量下染液还原电位
碱用量（g/L） 0 还原电位（mV） 0
参考文献 [1] 伍建国，周向东，刘方.Fe+络合物在靛蓝染色过 程中的作用[J].纺织学报，2004，25（3）：96-99. [2] 裘以仁，管丽注珠.二氧化硫脲在还原染料染色 中的应用[J].印染，1982，（2）：26-29. [3] 巫若子，苏毅，黄道华.涤纶织物靛蓝染料染色 研究[J].现代纺织技术，2008，（4）：5-7. [4] 钱书臣.控制好氧化-还原电位是染好牛仔布的 关键[J].染整技术，2002，24（1）：38-39. [5] 朱善长. 如何应用二氧化硫脲做还原染料的还 原剂[J].印染，2007，（18）：53. [6] 刘东发，刘维锦.二氧化硫脲为还原剂硫化染料 的应用[J].化纤与纺织技术，2008，（1）：4-7.
保险粉
10
15
20
25
二氧化硫脲 5
7
10
15
20
25
K/S 值
4.3943 10.5424 16.1379 17.7379 2.8680 10.8765 10.8137 10.1090 6.3869 7.0697
干摩擦牢度
4 3～4
3 3 3～4 4～5 4～5 4 4 3～4
湿摩擦牢度
3 3 3 2～3 3 4 4 3～4 4 3
15 -800
20 -900
25 -910
30 -900
表 4 不同二氧化硫脲用量下染液还原电位
二氧化硫脲（g/L） 10 还原电位（mV） -960
15 -830
20 -800
25 -770
30 -770
从表 3 可以看出随着保险粉用量的增加，还原电 位逐渐减小，保险粉用量达到 20g/L 时趋于稳定。从表 4 可以看出还原电位随二氧化硫脲用量的增加而增大，达 到-770 时趋于稳定。
量为 7g/L，氢氧化钠 10g/L 时染色性能较好。
【关键词】靛蓝；还原电位；还原剂；K/S 值
中图分类号：TS193.2
文献标识码：B
靛蓝染料本身不溶解于水中，也不易溶解于稀酸 或弱碱中，对棉织物也无亲和能力，但在强还原剂和碱 性条件下，靛蓝染料被还原后，可吸附在棉纤维上，经氧 化进而上染棉纤维，通常工业生产采用保险粉作为强还 原剂[1]，但保险粉易分解且产物多为硫化物的混合物，污 染大气，同时分解出的一硫化盐化合物又会污染水源。 环保型的还原剂二氧化硫脲，其具有较好的稳定性，贮 藏安全，即使加热到 115℃以上也只会发生分解作用并 无自燃爆炸等危险，在碱性下加热到 60℃的情况下，性 质相当活泼，显示出很强的还原能力，分解成尿素和具 有还原能力的次硫酸[2]。20 世纪 80 年代，我国开始着手 研究用二氧化硫脲替代保险粉作还原剂，并取得一定成 果，但将二氧化硫脲成功应用到还原绿、还原艳红等还 原染料染色中，还有一定的局限性，如会产生过还原等。 本研究采用了保险粉和二氧化硫脲作为还原剂，在同等 条件下对两者的染色效果进行比较，综合各影响因素得 出二氧化硫脲还原靛蓝的最佳染色工艺。