吡啶甲酸反應基型活性染料對蠶絲織物染色工藝的探討

張 艷

(鹽城紡織職業技術學院輕化工程系，江蘇鹽城224005)

常用于蠶絲染色的傳統活性染料，必須使用堿劑使染料分子固著在絲素分子鏈上，致使染色工藝復雜，并且長時間在堿性條件下染色易使蠶絲受損，影響蠶絲的品質。吡啶甲酸反應基型活性染料，是用煙酸取代基取代一氯三嗪上的氯原子，形成新型活性染料［1］，如圖1所示。吡啶甲酸反應基型活性染料，可以在中性條件下與纖維素纖維發生反應而固著，因此也被稱為中性固色活性染料。該類染料染色因其不加堿劑，常與配套用的分散染料共同實現滌棉混紡織物一浴法染色［2-5］。這類染料有:日本化藥株式會社生產的CN型活性染料、上海雅運紡織化工有限公司供應的NF型、N型活性染料、上海安諾其紡織化工有限公司供應的N型活性染料、上海亞好工貿有限公司供應的NE型活性染料。

本文采用上海雅運紡織化工有限公司的雅格素N型吡啶甲酸反應基型活性染料，研究了其在中性條件下對蠶絲織物的染色性能。

圖1 吡啶甲酸反應基型活性染料的合成Fig.1 Synthesis of reactive dyes based on picolinic acid reaction

1 實驗

1.1 材料與儀器

材料:精練后蠶絲織物(平方米質量150 g/m2)，雅格素藏青N—SG(上海雅運精細化工有限公司)，氯化鈉(分析純，天津永大化學試劑有限公司)，皂粉(市售)。

儀器:YP102N電子天平(上海天平儀器廠)，721型光電分光光度儀(上海天美科學儀器有限公司)，Datacolor 600分光光度儀(瑞士Datacolor公司)，HH-S型恒溫水浴鍋、SW-12A型耐洗色牢度儀、Y571B型摩擦色牢度儀(均為南通三思公司)。

1.2 實驗方法

一定質量濃度雅格素藏青N—SG，浴比1︰50，加NaCl，40℃入染，升溫至一定溫度，不加堿，染色一定時間取出，通過水洗→皂洗→水洗。

染色工藝處方:雅格素藏青N—SG質量濃度為0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8 g/L;NaCl質量濃度為 0、10、20、30、40、50 g/L;染色溫度為 60、70、80、90、100 ℃;保溫時間 30、60、90、120、150 min。

皂煮工藝處方:皂粉質量濃度40 g/L，皂煮溫度95 ℃，皂煮時間30 min，浴比1︰50。

1.3 測試方法

1.3.1 上染率的測定

采用殘液比色法測定，染液的吸光度在72l型光電分光光度儀上測定，采用1 cm的比色皿，上染率E按下式計算:

式中:A0和A1分別為染色前后染液的吸光度。

1.3.2 固色率的測定

固色率F表示與纖維鍵合的染料占上染到纖維上的染料總量的百分比。將染色后的織物進行烘干。用電腦上測得其K/S值。測完之后將織物進行皂煮，皂煮后將織物洗凈烘干，測得其K/S值，然后按下式計算固著率F:

1.3.3 染色深度K/S值

Datacolor 600分光光度儀對染色織物進行K/S值的測定。測色條件為D65光源，10°視角。

1.3.4 摩擦色牢度

按GB/T 3920—2008《紡織品 色牢度試驗 耐摩擦色牢度》測定。

1.3.5 耐洗色牢度

按GB/T 3921.1—2008《紡織品 色牢度試驗 耐皂洗色牢度》測定。

2 結果與討論

2.1 染色工藝因素分析

2.1.1 染色溫度的影響

質量濃度0.2 g/L的雅格素藏青 N—SG，浴比1︰50，加 NaCl 50 g/L，40 ℃入染，分別升溫至 60、70、80、90、100 ℃，不加堿，染色 60 min，通過水洗→皂洗→水洗。染色后各溫度下的上染率和固色率如圖2所示。

圖2 染色溫度對上染率和固色率的影響Fig.2 Effects of temperature on dye-uptake and fixation rate

從圖2可以看出，染料的上染率隨溫度上升而下降，但是，染料的固色率隨著溫度的提高而上升。溫度達到100℃，固色率最高。這是因為，在不加堿條件下，吡啶甲酸反應基型活性染料需要通過高溫實現與蠶絲纖維的共價反應，具體反應過程如圖3所示。因此，吡啶甲酸反應基型活性染料對蠶絲的染色溫度采用100℃。

2.1.2 NaCl的影響

質量濃度0.2 g/L的雅格素藏青 N—SG，浴比1︰50，分別加入 0、10、20、30、40、50 g/L 的 NaCl，40℃入染，分別升溫至100℃，不加堿，染色60 min，通過水洗→皂洗→水洗。各電解質濃度下染色后的上染率如圖4所示。

從圖4可以看出，NaCl的加入對染色過程具有明顯的促染效果。這是因為，染色在中性條件下進行，吡啶甲酸反應基型活性染料屬于陰離子型染料，在染液中染料大分子帶負電荷，蠶絲的等電點為pH3.5～5.2，在染色條件下也帶負電。NaCl的加入有利于減少染料和纖維間的靜電阻力，提高上染率。在實驗的染料質量濃度下，當NaCl的質量濃度達到40 g/L之后，促染效果不明顯。因此，NaCl的質量濃度選用40 g/L。

圖3 染料與蠶絲反應過程Fig.3 Reaction process of the reactive dyes and silk

圖4 NaCl質量濃度對上染率的影響Fig.4 Effects of NaCl mass concentration on dye-uptake

2.1.3 染色時間的影響

質量濃度0.2 g/L的雅格素藏青 N—SG，浴比1︰50，加NaCl 40 g/L，40 ℃入染，分別升溫至100 ℃，不加堿，分別染色 30、60 、90、120、150 min，通過水洗→皂洗→水洗。各染色時間下的上染率如圖5所示。

染色時間是影響染色的一個重要因素，活性染料染色，時間對染色效果會產生一定影響。從圖5可以看出，染色時間過短，染料不能充分上染;時間過長，活性染料水解增多(圖6)，使固色率下降，所以選擇適當的染色時間非常重要，根據本實驗結果，染色時間為60 min時染色效果最佳。

2.1.4 染料的提升力

質量濃度分別 0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8g/L 的雅格素藏青N—SG，浴比1︰50，加40g/L NaCl，40℃入染，分別升溫至100℃，不加堿，染色60 min，通過水洗→皂洗→水洗。染料的提升性能如圖7所示。

圖5 色時間對上染率和固色率的影響Fig.5 Effects of dyeing time on dye-uptake and fixation rate

圖6 染料水解過程Fig.6 Hydrolysis process of the reactive dyes

圖7 染料提升性能Fig.7 The improved properties of Argazol blue N—SG

所謂提升性是指隨著染料質量濃度增加，纖維上染料質量濃度遞增的性能。提升性不僅決定于染料的結構，也與纖維的結構有關，不同纖維的染色提升性不同。一般來說，在一定質量濃度范圍內，纖維線密度越低，染色提升性越好。如圖7所示，K/S值隨著染料質量濃度提高而提高，當染料質量分數達到4%時，活性染料雅格素藏青N—SG仍有一定的提升力，說明這種染料對蠶絲具有良好的染深性，適合各種深度的染色。

2.2 染色品色牢度分析

質量濃度0.2 g/L的雅格素藏青N—SG，浴比1︰50，加 40 g/L NaCl，40 ℃入染，分別升溫至100 ℃，不加堿，染色60 min，通過水洗→皂洗→水洗。色牢度的測試結果如表1所示。

由表1可知，雅格素藏青N—SG染蠶絲的皂洗色牢度達到4級，而干摩擦色牢度達到4～5級，濕摩擦色牢度達到4級，可見吡啶甲酸反應基型活性染料對蠶絲色牢度是相當不錯的。

表1 染色蠶絲織物的色牢度Tab.1 Color fastness of the dyed silk fabric

3 結論

在雅格素藏青N—SG質量濃度0.2 g/L的情況下，對蠶絲織物的染色條件為:中性條件，NaCl質量濃度40 g/L，100℃染色60 min。雅格素藏青N—SG對蠶絲織物染色提升性好，具有良好的染深性。雅格素藏青N—SG對蠶絲織物的染色后皂洗色牢度和摩擦色牢度良好，均達到加工和服用要求。

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