【集萃網觀察】傳統(tǒng)的棉織物活性染料印花與防皺整理是分步進行的,工藝流程長,能耗高。近年來,已有不少纖維素纖維織物防皺整理與活性染料染色一步法工藝的研究試驗,但對棉織物活性染料印花固色與防皺一步法加工的研究還不多[1-5] 。本試驗采用檸檬酸為抗皺整理劑,以期探尋節(jié)能環(huán)保的棉織物活性染料印花固色與防皺一步法加工工藝。

    1　試驗

    1. 1　材料

    18.2tex×18.2tex純棉漂白織物

    1. 2　藥品及儀器設備

    藥品　檸檬酸(CA),次亞磷酸鈉(SHP),三乙醇胺(TEA),硼酸,氯化鎂,尿素,純堿(均為分析純)。

    活性紅K22BP,活性艷藍K23R,海藻酸鈉,防染鹽S,滲透劑JFC,柔軟劑MA2700, 2D樹脂(均為工業(yè)級)。

    儀器設備　FN1004型電子天平, PAD2109型小軋車,MU563型小樣印花機, HD026N +型電子織物強力儀,YG(B)54/D2I型數(shù)字式織物折皺彈性儀, R23型定形兩用機, Color2Eye 7000A測色配色系統(tǒng)。

    1. 3　試驗方法

　  (1)檸檬酸防皺整理處方/(g/L)

    檸檬酸　100～180

    三乙醇胺 30

    次亞磷酸鈉 10～50

    硼酸 2

    滲透劑JFC 2

    柔軟劑 2

    (2) 2D樹脂防皺整理處方/(g/L)

    2D樹脂 100

    氯化鎂 20

    滲透劑JFC 2

    柔軟劑 2

    (3)印花色漿組成/(g/50g)

    染料 1.5

    尿素 2.5

    純堿 1.0

    防染鹽S 0.5

    5%海藻酸鈉糊 30

    工藝流程　織物→二浸二軋防皺整理液(軋余率80%)→烘干(80℃×3min)→印花→烘干( 80℃×3min)→焙烘[(160～190) ℃×(1.5～3.5)min]→水洗→皂洗(95℃×10min)→水洗→60℃烘干

    1. 4 　測試方法

    1. 4. 1　K /S值

    在Color-Eye 7000A測色配色系統(tǒng)上測定印花樣品的K/S值。

    1. 4. 2　織物折皺回復角

    按GB/T 3819-1997《紡織品織物折痕回復性的測定回復角法》,在織物折皺彈性儀上測試織物經向與緯向緩彈回復角(DCRA, Dry Crease Recovery Angle) ,記錄兩者之和。

    1. 4. 3 　織物斷裂強力

    按GB /T 3923. 1—1997《紡織品織物拉伸性能第1部分:斷裂強力和斷裂伸長率的測定條樣法》,在電子織物強力試驗儀上測試織物的斷裂強力。

    2　結果與討論

    2. 1　檸檬酸防皺工作液組成的影響

    2. 1. 1　檸檬酸用量

    在次亞磷酸鈉30 g/L, 三乙醇胺30 g/L, 硼酸2 g/L的條件下,改變檸檬酸用量,浸軋棉織物,然后烘干,印花,烘干, 180 ℃焙烘2. 5 min, 結果見圖1 和圖2。

圖1　檸檬酸用量對織物斷裂強力和DCRA的影響 圖2　檸檬酸用量對織物K/S值的影響

    從圖1可看出,檸檬酸用量增加,而織物斷裂強力逐漸下降。這是因為隨著檸檬酸與纖維間的交聯(lián)反應逐漸增強,織物的防皺性能得到進一步改善,但由于交聯(lián)使棉纖維大分子間的移動性受到一定的限制,承受外力不均勻,應力集中加劇,引起織物強力下降。另外,檸檬酸用量提高后,整理液酸性提高,而纖維素在酸性介質中易降解,最終導致織物強力下降。

    從圖1還可看出,隨著檸檬酸用量增加,折皺回復角開始時下降,當檸檬酸用量超過120 g/L后,折皺回復角逐漸上升。這可能是因為檸檬酸除了與纖維發(fā)生反應外, 還可以與活性染料反應。檸檬酸用量為120 g/L時,其與染料反應達到飽和。繼續(xù)增加用量,產生較多的檸檬酸與單個纖維素鏈的鍵合,減少了與相鄰的纖維素大分子鏈的交聯(lián)反應。此外,檸檬酸自身發(fā)生酯化反應加劇,減少了與纖維的交聯(lián),導致折皺回復角增加緩慢。

    從圖2可以看出,隨著檸檬酸用量增加, K /S 值總體呈下降趨勢,當檸檬酸用量超過120 g/L后,先略有上升,隨后下降。這是因為檸檬酸除了與纖維素大分子反應外, 還可以與染料上的—NH2、—N N—和—OH等基團作用,改變了染料的發(fā)色體系。影響織物K/S值的機理復雜,有待進一步探討。

    2. 1. 2　次亞磷酸鈉用量

    取檸檬酸100 g/L,其它條件同2. 1. 1,改變次亞磷酸鈉用量,然后結果見圖3和圖4。

圖3　次亞磷酸鈉用量對織物DCRA和斷裂強力的影響 圖4　次亞磷酸鈉用量對織物K/S值的影響

    從圖3可以看出,隨著次亞磷酸鈉用量提高,織物的折皺回復角先增加后降低,用量為30g/L時折皺回復角達最大值。催化劑次亞磷酸鈉促進了纖維與羧酸的交聯(lián)而使織物的彈性提高。但由于次亞磷酸鈉是一種弱堿,用量過大會減緩檸檬酸與纖維的反應進程,導致折皺回復角下降。

    此外,隨著次亞磷酸鈉用量增加,織物的斷裂強力增加。弱堿性的催化劑次亞磷酸鈉,在加速檸檬酸與纖維之間化學反應的同時,也降低了整理液的酸性,阻止了纖維素在酸性介質中的降解,有利于織物斷裂強力的增加。

    從圖4可以看出,隨著次亞磷酸鈉用量增加,織物K/S值先上升后下降。次亞磷酸鈉是一種還原劑,可抑制檸檬酸分子內脫水而提高其與纖維或活性染料的反應效率,當次亞磷酸鈉濃度達到30g/L左右時,織物的K/S值最大。

    2. 2　焙烘工藝對織物性能的影響

    2. 2. 1　焙烘溫度

    在檸檬酸100 g/L,次亞磷酸鈉30 g/L,三乙醇胺30 g/L,硼酸2 g/L的條件下,對棉織物進行處理,焙烘時間2. 5 min,改變焙烘溫度,結果見圖5和圖6。

    圖5　焙烘溫度對織物DCRA和斷裂強力的影響 圖6　焙烘溫度對織物K/S值的影響

    由圖5可以看出,隨著焙烘溫度升高,織物的折皺回復角逐漸增大,而斷裂強力先略有提高,然后大幅下降。這是由于檸檬酸與纖維素纖維之間的酯化交聯(lián)反應只在高溫下才能進行,焙烘溫度過低,無法使整理劑與纖維分子充分交聯(lián)。隨著焙烘溫度逐漸升高,檸檬酸與纖維的交聯(lián)反應更充分。但溫度也不能過高,因為高溫下,酸對纖維的降解作用加劇,纖維容易發(fā)生氧化脆損,導致織物斷裂強力下降。

    由圖6可以看出,隨著焙烘溫度升高,織物K/S值先上升后降低,170℃時達最大。

    2. 2. 2　焙烘時間

    在檸檬酸100 g/L,次亞磷酸鈉30 g/L,三乙醇胺30 g/L,硼酸2 g/L的條件下,對棉織物進行處理,并于170 ℃焙烘不同時間,結果見圖7和圖8。

圖7　焙烘時間對織物DCRA和斷裂強力的影響 圖8　焙烘時間對織物K/S值的影響

    由圖7可以看出,隨著焙烘時間增加,織物的折皺回復角逐漸增大,焙烘時間超過3 min后,折皺回復角增加緩慢。斷裂強力呈現(xiàn)緩慢下降趨勢。焙烘時,織物溫度升高需要一定時間,焙烘時間過短則交聯(lián)劑與纖維反應不充分,折皺回復角較低。延長焙烘時間有助于交聯(lián)反應發(fā)生,折皺回復角增大,但同時纖維損傷加重,強力降低。

    由圖8可以看出,織物K /S 值隨著焙烘時間延長而緩慢下降。焙烘時間越長,織物顏色受高溫氧化影響越大, K /S值越低。

    2. 3　印花固色與防皺一步法正交試驗

    在單因素試驗的基礎上,依次選取因素A (檸檬酸用量)100,120,140和160g/L,因素B(次亞磷酸鈉用量)10,20,30和40g/L,因素C(焙烘溫度)160,170,180和190℃,因素D(焙烘時間)1.5,2,2.5和3min為影響檸檬酸防皺整理的4因素的4水平,考查的指標為織物折皺回復角及K/S值,試驗結果見表1和表2。

    表1　正交試驗設計與試驗結果

    表2　印花固色與防皺一步法正交試驗結果分析

    分析表2可知,印花固色與防皺整理一步法工藝中,對折皺回復角影響最大的因素為檸檬酸用量,其次為焙烘溫度, 焙烘時間影響最小, 較優(yōu)方案為A4B2C4D3。從K/S 值指標看,最大的影響因素為焙烘時間,其次是焙烘溫度,次亞磷酸鈉濃度影響最小,較優(yōu)方案為A2B2C2D2。綜合考慮斷裂強力和K/S值指標, 選定優(yōu)化方案為A2B2C2D3, 即檸檬酸用量120 g/L,次亞磷酸鈉用量20 g/L,三乙醇胺用量30g/L,硼酸用量2g/L,焙烘溫度170℃,焙烘時間2.5 min。該方案在試驗當中沒有出現(xiàn),因而進一步進行試驗驗證。

    2. 4 　對比試驗

    用檸檬酸在正交試驗得出的最優(yōu)方案對織物進行印花固色與防皺一步法處理,并與傳統(tǒng)的印花固色與2D樹脂防皺兩步法整理織物進行對比,結果見表3。

    表3　檸檬酸與2D樹脂整理的對比分析

    從表3可以看出,經過2D樹脂整理的織物折皺回復角和斷裂強力更高一些,而織物K/S 值較低。但檸檬酸整理沒有甲醛釋放問題,有一定的優(yōu)勢。試驗結果表明,采用檸檬酸作為抗皺整理劑,對棉織物進行活性染料印花固色與防皺一步法加工是完全可行的。

    3　結論

    (1)活性染料印花固色與檸檬酸防皺一步法加工中,檸檬酸用量、次亞磷酸鈉用量、焙烘溫度和焙烘時間對織物的折皺回復角、斷裂強力和K /S 值都有較明顯的影響, 正交試驗得出優(yōu)化整理工藝為, 檸檬酸120 g/L,次亞磷酸鈉20g/L,三乙醇胺30 g/L,硼酸2g/L,焙烘溫度170℃,焙烘時間2.5min。

    (2)與2D樹脂整理方法相比,檸檬酸整理與活性染料印花固色一步處理后織物的斷裂強力、折皺回復角略差,但K/S值較高,且不存在甲醛釋放問題。

    參考文獻:

    [1]王曉明.活性染料的染色和抗皺整理一步法研究[J]印染, 1999,25(12): 10-12.

    [2]丁穎,沈勇. 棉織物免燙整理與活性染料染色同浴工藝探討[J]印染,2002,28(9): 1-4.

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    來源: 印染在線