活性染料預(yù)處理工藝的研究

活性染料預(yù)處理工藝的研究

0陽(yáng)離子改性棉提高棉用活性染料的固色率是減少染色過(guò)程對(duì)環(huán)境的危害的主要手段。采用反應(yīng)性季胺化合物在棉纖維中的陽(yáng)離子改性是國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究人員采用的主要方法。利用陽(yáng)離子改性技術(shù)，可以有效提高棉用活性染料對(duì)纖維的上染率和固色率，減少殘余染料的排放，減少染色加工對(duì)環(huán)境的損害。陽(yáng)離子改性技術(shù)的主要缺點(diǎn)是改性試劑用量大、染色成本高。此外，改性后的棉的均勻染色能力相對(duì)較差。上述主要缺點(diǎn)使陽(yáng)離子離環(huán)技術(shù)難以在生產(chǎn)實(shí)踐中大規(guī)模應(yīng)用?，F(xiàn)在只是研究階段。棉紡織品的微懸浮體染色技術(shù)是在天然蛋白質(zhì)纖維微懸浮體染色技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新型染色技術(shù).活性染料冷軋堆染色工藝具有固色率高、染色牢度好、節(jié)約能源、減少污染的優(yōu)點(diǎn);而微懸浮體染色工藝可在此基礎(chǔ)上,通過(guò)提高活性染料對(duì)纖維的上染百分率、抑制染色過(guò)程中染料的水解從而提高染料的固色百分率,進(jìn)一步減少染料的使用量,提高染料利用率,降低染色廢水的排放.本文通過(guò)對(duì)比傳統(tǒng)冷軋堆染色工藝與微懸浮體染色新工藝被染織物的表觀深度、2種染色工藝被染織物染色殘液的色度等指標(biāo),預(yù)處理后的棉織物采用微懸浮體染色工藝可使被染織物具有明顯的增深效果,從而降低染料用量,減少生產(chǎn)廢水中廢棄染料量,降低污水處理負(fù)擔(dān),減輕工廠的生產(chǎn)成本.1實(shí)驗(yàn)1.1材料、藥品和機(jī)器1.1.1純棉紡織物常州洛意燈芯絨有限公司提供1.1.2藥物微懸浮液fy-3自制、燒堿、尿素、硅酸鈉1.1.3實(shí)驗(yàn)儀器與測(cè)試儀器MU505T型立式軋車(北京紡織機(jī)械器材研究所)、DHJ-9076A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司)、FA2104A型電子天平(上海精密科學(xué)儀器有限公司)、Y57113型紡織品耐摩擦色牢度測(cè)試儀(溫州紡織儀器廠)、SF300型思維士電腦測(cè)色儀(思維士顏色科技有限公司).1.2染料和配方1.2.1特殊布1.2.2fr紅橙汁、frw橙橙青色33.71g/L(RGB紅4.3g/L、3RS黃0.08g/L、B元青20.0g/L)、咖啡色52.5g/L(FR紅8.5g/L、3RW橙25.0g/L、BNN黑19.0g/L)、灰色32.9g/L(RGB紅9.75g/L、RGB黃13.05g/L、RGB青10.1g/L)、翠蘭色38.02g/L(GX翠蘭30.6g/L、3RS黃3.62g/L、B元青3.8g/L).1.3方法1.3.1織物的堆置與堆置染色工藝流程:浸軋染液(染料與堿液按4∶1的比例混合均勻,一浸一軋,帶液率為65%)※將織物裝入市購(gòu)的自封袋中密封室溫堆置(染料用量≤40g/L,堆置時(shí)間為16h;染料用量>40g/L,堆置時(shí)間為20h)※水洗※皂洗※水洗※烘干※測(cè)試.1.3.2微懸浮體化助劑的制備染色工藝流程:浸軋預(yù)處理液(一浸一軋,帶液率65%)※烘箱烘干(100℃×5min)※浸軋染液(一浸一軋,帶液率65%)※將織物裝入市購(gòu)的自封袋中密封室溫堆置(具體堆置時(shí)間同傳統(tǒng)冷軋堆染色工藝)※水洗※烘干※測(cè)試.(1)預(yù)處理浴組成.微懸浮體化助劑FY-3為8.0g/L、燒堿為2.0g/L、尿素為5.0g/L;(2)冷軋堆微懸浮體染色工藝中染浴的組成及工藝條件均與1.3.1中傳統(tǒng)冷軋堆染色工藝相同.(3)水洗、烘干的條件均與1.3.1工藝相同.1.4測(cè)試測(cè)試1.4.1染色強(qiáng)度的測(cè)試染樣的顏色深度可以間接地表示織物上的染料量,它是染料染色強(qiáng)度分析的基礎(chǔ).顏色的深度可以用K/S值表示.實(shí)驗(yàn)中使用DataColourSF300型思維士電腦測(cè)色儀測(cè)定所染樣品的K/S值、總色差DE、色深值DL.1.4.2不同顏色的測(cè)試1.4.3清潔殘余溶液的顏色測(cè)試1.4.4清潔殘余溶液的吸收測(cè)試2結(jié)果與分析2.1預(yù)處理浴中添加劑的用量確定2.1.1微懸浮體染色工藝對(duì)fy-3用量的影響采用微懸浮體化助劑FY-3(簡(jiǎn)稱FY-3)對(duì)織物進(jìn)行預(yù)處理.一方面使纖維的膨化程度增加,加快了染料向纖維內(nèi)部的擴(kuò)散,提高染料的上染率;另一方面,由于微懸浮體顆粒的表面張力與被染纖維的表面以及染料分子的表面張力接近,因而與纖維間存在很強(qiáng)的親和力,可均勻地吸附在纖維表面.染色初期,纖維表面會(huì)形成微懸浮體化染料顆粒,隨著時(shí)間的延長(zhǎng),吸附在纖維表面的染料顆粒自行解體,釋出染料分子向纖維內(nèi)部擴(kuò)散,提高染料上染率,在堿性條件下,染料與纖維內(nèi)部的反應(yīng)基團(tuán)以共價(jià)鍵結(jié)合,固著在纖維內(nèi)部.在不改變預(yù)處理浴中其他助劑用量的前提下,對(duì)FY-3進(jìn)行用量?jī)?yōu)化實(shí)驗(yàn).傳統(tǒng)染色工藝按照1.3.1中所示工藝進(jìn)行,微懸浮體染色工藝按照1.3.2中所示工藝進(jìn)行.通過(guò)分析2種不同染色工藝所染織物的表觀深度K/S值、明度值DL、總色差DE(微懸浮體染色工藝所染織物DL和DE值的測(cè)試是以傳統(tǒng)工藝所染織物作為標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行的)及被染織物的耐摩擦色牢度,確定預(yù)處理液中FY-3的最佳用量,具體結(jié)果見(jiàn)表1.由表1可知,在應(yīng)用微懸浮體染色工藝進(jìn)行染色時(shí),隨著微懸浮體化助劑FY-3用量的增加,被染織物的表觀深度明顯增加.當(dāng)FY-3用量從0變化到8g·L-1時(shí),織物表面增深效果有明顯提升;但當(dāng)超過(guò)8g/L時(shí),織物表觀深度的增加趨勢(shì)減小,同時(shí)被染織物的耐摩擦色牢度有一定程度的下降.分析咖啡色和翠蘭色2個(gè)色號(hào)FY-3用量的變化,實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),被染織物的增深程度隨微懸浮體化助劑FY-3用量的變化趨勢(shì)是基本一致的.因此,綜合考慮織物表觀的增深情況和被染織物的色牢度,將預(yù)處理浴中微懸浮體化助劑FY-3的用量定為8g/L.2.1.2微懸浮體預(yù)處理浴中添加naoh的影響在不改變預(yù)處理浴中其他助劑用量的前提下,對(duì)NaOH進(jìn)行用量?jī)?yōu)化實(shí)驗(yàn).傳統(tǒng)染色工藝按照1.3.1中所示工藝進(jìn)行,微懸浮體染色工藝按照1.3.2中所示工藝進(jìn)行.通過(guò)分析2種不同染色工藝所染織物的表觀深度K/S值、明度值DL、總色差DE及被染織物的耐摩擦色牢度,確定預(yù)處理液中NaOH的最佳用量,具體結(jié)果見(jiàn)表2.分析表2中數(shù)據(jù)可知,當(dāng)微懸浮體預(yù)處理浴中未加NaOH時(shí),由于微懸浮體化助劑FY-3及其他助劑的存在,被染織物具有一定的增深效果;一旦加入NaOH,預(yù)處理后織物的增深效果隨之急劇增加,在NaOH用量為2g/L時(shí),織物的表觀增深效果最為明顯;繼續(xù)增加NaOH用量,增深效果反而會(huì)隨之下降.微懸浮體預(yù)處理浴中加入NaOH,增深效果顯著增加的原因有:第一,織物浸軋含有NaOH的預(yù)處理液后,纖維素纖維在軋輥壓力與堿的共同作用下會(huì)發(fā)生一定程度的溶脹,使后續(xù)染色過(guò)程中染料向纖維內(nèi)部的擴(kuò)散速率和染料的上染量均增加,出現(xiàn)增深現(xiàn)象,但這種作用,效果有限;第二,微懸浮體化助劑FY-3因其本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),使之在堿性條件下能與纖維素纖維發(fā)生充分和均勻的反應(yīng),在保證勻染和透染的前提下提高染料的利用率.但預(yù)處理浴中NaOH用量并不是越多越好,當(dāng)其增加到一定限度后,織物表觀的增深效果反而下降,這可能是由在較強(qiáng)的堿性條件下微懸浮體化助劑與纖維素纖維間的反應(yīng)能力減弱所導(dǎo)致.所以,綜合考慮織物表觀的增深情況和被染織物的色牢度,將預(yù)處理浴中NaOH的用量定為2g/L.2.1.3尿素用量尿素作為印染加工中最常用的助劑,在染浴中主要有以下2方面的作用:首先是助溶,能降低染料的聚集度;其次,對(duì)纖維有較好的溶脹作用.在預(yù)處理浴中加入尿素主要是利用第二個(gè)作用.尿素之所以可以加速纖維的溶脹,是因?yàn)樗鼘?duì)纖維的親和力大于水對(duì)纖維的親和力,尿素在水中可以氫鍵的形式與水締合,當(dāng)尿素吸附在纖維表面并向纖維內(nèi)部擴(kuò)散時(shí),會(huì)帶著水分子一同進(jìn)入到纖維內(nèi)部,從而加速了纖維的溶脹.在不改變預(yù)處理浴中其他助劑用量的前提下,對(duì)尿素進(jìn)行用量?jī)?yōu)化實(shí)驗(yàn).傳統(tǒng)染色工藝按照1.3.1中所示工藝進(jìn)行,微懸浮體染色工藝按照1.3.2中所示工藝進(jìn)行.通過(guò)分析2種不同染色工藝所染織物的表觀深度K/S值、明度值DL、總色差DE及被染織物的耐摩擦色牢度,確定預(yù)處理液中尿素的最佳用量,結(jié)果見(jiàn)表3.從表3可以看出,預(yù)處理浴中加入尿素,對(duì)織物的增深效果有一定的幫助.當(dāng)尿素用量為5g/L時(shí),M織物的增深效果最佳,隨著尿素用量的增加,織物的增深幅度較小;但尿素用量偏低,對(duì)織物的色光有影響.綜合考慮,將尿素的用量定為5g/L.2.2冷沉微浮色成像技術(shù)與傳統(tǒng)染色技術(shù)的比較2.2.1織物增深效果確定出預(yù)處理浴中各助劑的最佳用量后,對(duì)工廠常用的幾種色號(hào)分別采用微懸浮體染色工藝簡(jiǎn)稱MSD(Micro-SuspensionDyeing)和傳統(tǒng)染色工藝進(jìn)行染色,測(cè)試被染織物的增深情況,結(jié)果見(jiàn)表4.由表4實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出,冷軋堆微懸浮體染色工藝所染織物較傳統(tǒng)冷軋堆染色工藝所染織物具有較明顯的增深效果.該技術(shù)通過(guò)微懸浮體化助劑的作用,使染料的聚集狀態(tài)發(fā)生改變,從而使染料對(duì)纖維的上染能力顯著提高,同時(shí)使染料在固色階段的水解率顯著降低,從而提高了染料的固色百分率,織物的表觀深度明顯深于傳統(tǒng)冷軋堆染色工藝所染織物.2.2.2種染色工藝所染織物的色牢度確定出預(yù)處理浴中各助劑的最佳用量后,對(duì)工廠常用的幾種色號(hào)分別采用MSD、微懸浮體減量染色工藝(簡(jiǎn)稱MSD減量)和傳統(tǒng)染色工藝進(jìn)行染色,測(cè)試被染織物的各項(xiàng)色牢度.其中,微懸浮體減量染色工藝是指在完全采用1.3.2中所示冷軋堆微懸浮體染色工藝進(jìn)行染色時(shí),減少染料用量以達(dá)到與傳統(tǒng)冷軋堆染色工藝所染織物相同或相近的表觀深度,在具有相同表觀深度的條件下來(lái)對(duì)2種染色工藝各項(xiàng)色牢度的進(jìn)行比較.結(jié)果見(jiàn)表5.從表5的測(cè)試結(jié)果可以看出,冷軋堆微懸浮體減量染色工藝所染織物的各項(xiàng)色牢度與傳統(tǒng)冷軋堆染色工藝所染織物基本相當(dāng),冷軋堆微懸浮體染色工藝所染織物的各項(xiàng)色牢度比傳統(tǒng)冷軋堆染色工藝所染織物略差半級(jí),個(gè)別色號(hào)的色牢度差一級(jí).微懸浮體染色新技術(shù)的應(yīng)用并沒(méi)有改變?nèi)玖吓c纖維之間以共價(jià)鍵結(jié)合的結(jié)合方式,所以冷軋堆微懸浮體減量染色工藝和傳統(tǒng)冷軋堆染色工藝在以相同或相近的表觀深度為前提的條件下,所染織物的各項(xiàng)色牢度是基本相當(dāng)?shù)?而冷軋堆微懸浮體染色工藝所染織物因具有明顯的增深效果,所以牢度略差.個(gè)別色號(hào)如翠蘭,由于本身GX翠蘭這類冷軋堆用活性染料的染料分子大,染色后染料在纖維表面易形成大顆粒染料浮色,再加之其增深效果非常顯著,所以該色號(hào)的各項(xiàng)色牢度略差半級(jí),但在后處理時(shí)經(jīng)固色劑處理可完全達(dá)到傳統(tǒng)工藝所染織物的牢度標(biāo)準(zhǔn).2.2.3洗滌殘液色度的檢測(cè)確定出預(yù)處理浴中各助劑的最佳用量后,對(duì)工廠常用的幾種色號(hào)分別采用傳統(tǒng)冷軋堆染色工藝和微懸浮體染色工藝汽蒸固色后的織物樣品模擬實(shí)際生產(chǎn)情況在可比條件下進(jìn)行水洗和皂洗,將所有洗滌廢水合并,并以蒸餾水將其定容,按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)洗滌殘液的色度進(jìn)行測(cè)試,結(jié)果見(jiàn)表6.軋染染色是一種連續(xù)染色加工工藝,洗滌槽中水的污染物質(zhì)含量是隨生產(chǎn)加工的進(jìn)行而變化的.直接提取洗滌槽中的水樣進(jìn)行檢驗(yàn)不能準(zhǔn)確說(shuō)明不同染色工藝排放廢水污染指標(biāo).因此,所測(cè)試的結(jié)果并不代表實(shí)際生產(chǎn)排放廢水的指標(biāo),該結(jié)果只是用于不同染色加工工藝所對(duì)應(yīng)排放生產(chǎn)廢水污染指標(biāo)的一種橫向比較.從表6所示結(jié)果可以看出,冷軋堆微懸浮體染色工藝所產(chǎn)生洗滌廢水的吸光值和色度都明顯小于傳統(tǒng)冷軋堆染色工藝.因?yàn)槲腋◇w染色技術(shù)可使染料對(duì)纖維的上染百分率和固色百分率提高,染料的利用率明顯增加,使被染織物在洗滌過(guò)程中所產(chǎn)生的廢棄染料量顯著降低,從而使染色過(guò)程排放廢水的污染負(fù)荷降低.3微懸浮體染色工藝的優(yōu)點(diǎn)(1)預(yù)處理工藝的最佳工藝為:微懸浮體化助劑(FY-3)8.0g/L,NaOH2.0g/L,尿素5.0g/L.一浸一軋浸軋預(yù)處理液(帶液率65%)※烘箱烘干(100℃×5min).采用微懸浮體化助劑FY-3對(duì)織物進(jìn)行預(yù)處理,可增強(qiáng)染料對(duì)纖維的親和力,促使更多的染料上染纖維,從而提高活性染料的上染率和固色率.(2)通過(guò)對(duì)染品的表觀深度K/S值、均勻性的分析,冷軋堆微懸浮體染色工藝所染樣品在保證勻染的前提下,被染織物的顏色深度顯著提高.(3)冷軋堆微懸浮體染色工藝所染織物的各項(xiàng)色牢度與傳統(tǒng)工藝相當(dāng),因?yàn)轭A(yù)處理工藝改變的只是染料向纖維表面吸附的速率,并未改變?nèi)玖虾屠w維的結(jié)合方式.(4)冷軋堆微懸浮體染色工藝有效提高了活性染料在純棉織物上的固色率及染料利用率,減少了染色廢水中有色物質(zhì)的排放量,減輕染色廢水處理的負(fù)擔(dān),響應(yīng)印染行業(yè)所倡導(dǎo)的“節(jié)能減排”號(hào)召.(5)由于微懸浮體化助劑FY-3自身的特性,須在預(yù)處理過(guò)程中使用.采用該技術(shù)實(shí)際上增加了一道工藝環(huán)節(jié),這也是本研究需要進(jìn)一步解決的問(wèn)題.GX翠蘭、RGB紅、RGB黃、RGB青、3RS黃、B元青、FR紅、3RW橙、BNN黑(本實(shí)驗(yàn)中采用的染料均為工業(yè)品,在使用時(shí)沒(méi)有經(jīng)過(guò)