一种直接染料与阳离子染料染腈棉织物的同浴染色方法

技术领域

本发明属于腈棉织物染色方法领域，特别涉及一种直接染料与阳离子染料染腈棉织物的 同浴染色方法。

背景技术

棉纤维作为天然纤维素纤维，由于具有良好的吸水性、吸湿性、易染色性，手感柔软， 强度适度，穿着舒适等优点，被广泛应用于生产生活中。腈纶是聚丙烯腈纤维的国内商品名 称，具有许多优良性能，如纤维柔软，保暖性好，具有优异的耐光性和耐辐射性，可广泛用 于代替羊毛制成膨体绒线、腈纶毛毯，腈纶地毯，有“合成羊毛”之称。另外，还可与棉、 人造纤维、其他合成纤维混纺，织成各种衣料和室内用品。腈纶及其混纺织物具有弹性好、 防皱性、保形性好、易洗快干等优点，深受广大消费者的欢迎，是比较理想的服装面料。腈 棉混纺织物具有腈纶的色泽鲜艳，弹性良好，通时保留棉纤维的良好吸湿性等特点，价格适 宜。因此，发展腈纶混纺产品的潜力很大。目前，棉/腈纶混纺织物广泛用于内衣、保暖内衣、 毛衣、家纺等纺织行业的多个领域，且需求十分旺盛。

纤维素纤维在染浴中带负电荷，而大多数染棉的染料均为阴离子性，由于静电斥力，染 料的上染受到抑制，为降低静电斥力，染浴中需加入大量中性电解质来提高染料上染率。根 据染料结构、颜色的不同，用盐量一般为30～150g/L。即使如此，染料的上染率和固色率仍较 低，尤其是活性染料。这样不仅增加了生产成本，而且大量含水解染料与电解质的染色废水 的排放，给环境带来了极大的污染。另外，腈纶纤维物理结构紧密，水分子难以渗透到纤维 内部，腈纶纤维在水中的溶胀比较小，这一特性使小浴比染色面临挑战。一般采用阳离子染 料对腈纶进行染色，两者通过离子键结合，由于亲和力较高，也存在移染性较差的问题，当 染色升温至80℃左右达到纤维临界温度时，即使是采用通常较大浴比1∶20～25的情况下，由 于染料上色速率突增，很容易产生染花现象。不难设想，选用小浴比就更容易染花。这是进 行小浴比染色的不利因素。

因为棉纤维适合在碱性条件下用活性染料染色，而腈纶纤维适合在弱酸性条件下用阳离 子染料染色，且腈纶纤维的耐碱性较差，所以传统的腈棉产品是采用活性染料和阳离子染料 两浴两步法生产的。生产时，先染腈纶纤维再染棉纤维或先染棉纤维后染腈纶纤维。存在的 问题如下：首先，两浴两步法进行染色工艺时间比较长，生产效率低，而且还非常浪费能源， 所以需要改进。其次，两浴两步法染色工艺复杂，给技术工作者带来很多麻烦，影响了生产 工艺的稳定控制，导致产品质量不稳定，技术风险较大。而且由于时间过长面料容易起毛起 球，手感粗糙，这样会大大降低面料的舒适性，限制产品的应用领域。最后，由于工艺长、 流程多，导致污水大量排放，染色和污水处理成本增加。

在公开的报道中，有关腈棉混纺织物一浴一步法或者两步法的报道不多，其中大部分涉 及是的活性染料和阳离子染料对腈棉织物的染色探讨，有腈棉织物中性一浴法染色工艺实践 (针织工业，2013,6,56～58)，一种腈棉混纺织物一浴一步法染色(专利申请号 201210477796.0)。而直接染料和阳离子染料一浴二步法的报道较少，仅涉及腈棉混纺织物 染整工艺探讨(针织工业，2000,6,43～44)。

傅深环，吉海东，迟秀芳，曹明利.腈棉织物中性一浴法染色工艺实践,针织工 业,2013,6,56～58。使用缓冲剂AC-608，结合日本化药公司的CN型活性染料以及上海庆成染料 厂的SD型分散阳离子染料，实现中性条件下的腈棉织物一浴法染色加工工艺。结果显示，此 一浴法染色工艺与两浴两步法相比，有较多优势。

曹机良，王非，曹成辉，孟春丽，许志忠，张晓峰，安刚.一种腈棉混纺织物一浴一步法 染色(专利申请号201210477796.0)。采用中性固色活性染料和阳离子染料对腈棉混纺织物 进行浸染染色，中性固色活性染料的活性基为烟酸均三嗪活性基，染色时将阳离子染料溶于 水配制成染液，再加入防沉淀剂，后加入中性固色活性染料，用醋酸-醋酸钠缓冲溶液调节染 液PH值，染色后织物具有较深的颜色，耐洗牢度和摩擦牢度均达到4级以上。

沈玉琴，曾瑞玲，付文艳.腈棉混纺织物染整工艺探讨，针织工业，2000,6,43～44。采用 直接染料和阳离子染料采用一浴一步法对腈棉混纺织物进行染色。不但工艺简单且节省染化 助剂及水电汽的费用,大大降低了染色成本。皂洗牢度为3-4级、汗渍牢度为3-4级、摩擦牢度 为4级。

总之，腈棉混纺或交织织物在目前印染加工过程中存在的主要问题是生产效率低下，工 艺流程较长，能源和染化料消耗大。故探索新的工艺如一浴一步法或一浴两步法对腈棉混纺 织物进行染色是很有意义的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种直接染料与阳离子染料染腈棉织物的同浴染色方 法，本发明的技术方案工艺简单，便于操作，对设备无特殊要求，利用常规染色设备就可进 行大规模生产，具有广阔的应用前景。

本发明的一种直接染料与阳离子染料染腈棉织物的同浴染色方法，包括：

首先配制染液：直接染料1-2％o.w.f，元明粉10％o.w.f，匀染剂平平加O 2g/L，醋酸 2.5％o.w.f，醋酸钠1％o.w.f，pH值为4-5；然后将染液升温至40℃，加入腈棉织物，浴比为 1:10-15，搅拌染色2-10min后升温至95-98℃，继续搅拌保温染色60min，然后降温至65-70 ℃，接着加入分散剂和阳离子染料后，升温至100℃，搅拌保温染色45-60min，再降温至65-70 ℃，最后水洗固色处理后烘干。

所述腈棉织物在前处理溶液中进行前处理，其中前处理温度为80-90℃，时间为0.5-1h，浴比 为1:10，前处理溶液组分为：纯碱3g/L、保险粉0.5g/L，JFC 2g/L，皂粉2g/L。

所述升温速率均为1～1.5℃/min；降温速率均为2-5℃/min。

所述直接染料为锡利红K-BE、锡利黄K-2G、锡利蓝K-BE中的一种或几种。

所述分散剂为分散剂N；阳离子染料为：阿斯屈拉崇红GL-N300、阿斯屈拉崇金黄GL-E200、 阿斯屈拉崇蓝GRL300中的一种或几种。

所述分散剂的用量为1-2g/L，阳离子染料的用量为1％-0.5％o.w.f。

所述水洗固色处理的温度为40℃，时间为20min，浴比为1:10。

所述水洗固色处理所用固色剂为固色剂R-755，用量为1％o.w.f。

本发明采用直接染料和阳离子染料作为腈棉混纺织物的染色用染料，实现腈棉混纺织物 的一浴两步法染色。直接染料是一类品种多、数量大的染料类别之一。由于其特殊的与纤维 结合的方式和自身结构的多样化使其成为用途最为广泛的染料类别。该类染料应用简便，在 中性或弱碱浴中可对棉、麻等纤维素纤维印染，广泛应用于家庭染色及纸张、木材染色加工 上。直接染料分子结构呈线型，具有平面性。根据直接染料对温度、上染率及食盐效应的不 同，大致可以分为匀染性、盐效应、温度效应三类，染料分子结构上有磺酸基等基团，可溶 于水。染料在溶液中被纤维吸附到表面，然后不断向纤维的无定形区扩散，与纤维大分子形 成氢键和范德华力的结合。而腈纶纤维染色的专用染料阳离子染料在水溶液中带正电荷，与 腈纶纤维中第三单体的酸性基团结合而上染纤维。

混纺面料在同浴染色过程一般需要多种染料配合使用，涤腈混纺制品在同浴染色加工中 存在以下问题：带阳荷性的阳离子染料与含阴电荷性分散剂的直接染料同浴染色容易产生聚 集沉淀而致混纺织物色花，直接染料染棉的温度一般须在100℃左右，若温度过低，直接染料 在棉纤维上的上染不充分，上染率过低。而腈纶纤维的染色温度不宜过高，否则腈纶纤维将 泛黄及过度收缩，导致手感发硬。因此在采用一浴法染色时，必须防止染料聚集沉淀和最高 染色温度应兼顾到混纺组分中两类不同纤维及两类不同染料的染色性能。

综合考虑为解决上述问题从以下几个方面进行改进措施：

(1)染料的选择。直接染料品种多、数量大，作为该方法中染棉的染料一般在碱性条件 下进项染色，而阳离子染料作为腈纶染色的专用染料，一般在酸性条件下进行染色，且上染 率一般较高。由于在一浴染液内染色，所以应该综合考虑，应该选取能pH适用范围较宽的染 料，在中性或弱酸性条件下进行染色。故直接染料选择锡利红K-BE，锡利黄K-2G，锡利蓝 K-BE，阳离子染料选择阿斯屈拉崇红GL-N300，阿斯屈拉崇金黄GL-E200，阿斯屈拉崇蓝 GRL300等。直接染料几乎不上染腈纶纤维，对腈纶织物几乎不沾色，阳离子染料可能会对 棉织物有沾色情况。因此如果做同浴同色染色产品时可适当降低阳离子染料用量。

(2)染色助剂的应用。阳离子染料属于阳性染料，直接染料属于阴性染料。阴、阳两性 染料在一浴染液内染色，将会以静电引力生成沉淀物，造成浮色或色斑。所以选用阴、阳两 性染料在一浴染液内染色的关键问题，就是选用适应的染色助剂。硫酸钠和非离子型匀染剂 平平加O的混合剂可以起到良好的效果。作用机理如下：

①硫酸钠：第一，防止两种染料间的互助作用。在染液内,硫酸钠电离出的硫酸根离子 (SO₄^2-)和直染料电离出的色素阴离子(R-SO₃^-),但硫酸根离子质量比色素阴离子小,所以在 相同条件下硫酸根离子就能优先与阳离子染料电离出的阳离子作用。另外,由于同离子效应, 硫酸根电离出的钠离子能抑制直接染料电离,这样就使大多数阳离子染料和直接染料处于分 子状态,以防止两种阴、阳色素离子之间相互作用而生成沉淀物。其次，对阳离子染料的缓 染作用。硫酸钠电离出的钠离子比阳离子染料的色素阳离子小,能优先与腈纶纤维上的阴性 基团作用；而硫酸根离子比腈纶纤维上的阴性基团,能优先同阳离子染料的色素阳离子作用。 这样,在单位时间内,就使大多数阳离子染料和腈纶纤维的基团处于带有电荷形式的离子数 目减少,从而延缓上染过程,起到了一定的匀染作用。第三，对直接染料的促染作用。根据盐 效应,钠离子还可以降低棉纤维表面上的阴电荷,因而减小了直接染料与棉纤维之间的负电 荷斥力,增强了分子间引力,促进了直接染料对棉纤维的上染作用。

②非离子型匀染剂平平加O：匀染剂平平加O能使阳离子染料和直接染料分子处于悬浮 状态,更有效地防止阴、阳两性染料生成沉淀物,保持染液的稳定性。同时，还起着扩散、 浸透、洗净和改善织物手感的作用。

③分散剂N：分散剂N为萘磺酸甲醛缩合物钠盐，染料工业主要用作分散及色淀制造时 的扩散助剂、橡胶乳液稳定剂，以及皮革助蹂剂。分散剂N的加入也能使阳离子染料与阴离 子染料保持稳定，同时有利于染料分子向织物内部的扩散。

由于食盐和匀染剂平平加O和分散剂N在染液内具有上述作用,所以能很好地完成阴、 阳两性染料对腈棉交织物的一浴法的染色，保证两种纤维的同色性。

(3)染色前处理。在染色前先进行煮练处理，以提高柔软度和染色性能。由于腈纶不耐 强碱，因此，在弱碱性条件下采用纯碱、渗透剂进行处理，对腈纶作用较为缓和。同时也能 去除腈棉织物上的浆料和杂质，使手感较好，利于后道的染色工序。

(4)染色方法的选择。由于直接染料不上染腈纶纤维，对腈纶织物几乎不沾色，而阳离 子染料在染液中带正电，可能会对棉纤维有沾色情况。所以本法采用先染棉纤维后染腈纶的 方式，在直接染料上染棉纤维后再加入阳离子染料对腈纶纤维进行染色，减少沾色情况的发 生；另外染色温度的选择也根据织物的不同而不同。根据直接染料分子的结构特点，直接染 料和纤维素分子之间的范德华力和氢键作用力较大，染料从纤维表面向纤维内部的扩散是缓 慢的。为了提高扩散速率，染色时一般要用较高的温度，棉织物在95℃左右下进行染色，保 温染色一定时间。而腈纶纤维始染温度宜在玻璃化温度以下，以70℃左右为宜，由于腈纶织 物上染率较高，故要控制升温速度，在沸煮的情况下进行染色，保温一定时间，染淡色可在 30min左右，染中色、浓色可在60～90min。

染色后处理：采用阳离子固色剂R-755对织物进行固色后处理，洗去浮色，同时由于其 对染料阴离子有较大的反应性，使染色物上的染料分子增大，亲水基被封闭在织物上形成不 溶性染料盐沉淀。这样，可防止染料因离子化而从织物上脱落及水解，从而提高染料的各项 染色牢度。

有益效果

本发明采用直接染料和阳离子染料作为腈棉混纺织物的染色用染料，实现了腈棉混纺织 物的一浴两步法染色，该法既解决了活性染料二浴二步法工艺工序复杂，能源和水资源能耗 大的缺点，也解决了活性染料一浴一步法中用盐量较高，活性染料利用率不高的缺点，同时 还解决了直接染料/阳离子染料一浴一步法染色产品牢度偏低的问题；直接染料的价格便宜， 代替活性染料上染棉可以有较好的经济效益；

本发明的技术方案工艺简单，便于操作，对设备无特殊要求，利用常规染色设备就可进 行大规模生产，具有广阔的应用前景。

本发明就是公开通过筛选兼有较好的耐洗色牢度、耐摩擦牢度的直接染料和阳离子染料， 再配套分散剂，通过简单的染色工艺制备具有良好的各项牢度的方法；本发明提供的腈纶和 棉纤维的同浴染色方法，实现了既能满足阳离子染料上染腈纶，又能满足直接染料上染棉的 环境，同时也实现了阴阳离子染料同浴生产无沉淀的工艺革新，这种方法使工艺时间大大缩 短，提高了产量，降低了水、电、汽的能耗用量，从而降低了成本。另外，由于染色时间缩 短使面料手感更好，并减少起毛起球效果，提高了产品的使用性能。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图；其中①元明粉；②直接染料；③匀染剂平平加O；④醋 酸-醋酸钠缓冲体系⑤分散剂N；⑥阳离子染料。

具体实施方式

本发明的性能测试方法：

①K/S值的测定。将试样叠成四层在SF600型电脑测色配色仪上测试五个不同的位置，每 次读数的误差小于0.1时记下每块试样的K/S值；

②耐洗色牢度。参照GB/T 3921.3一l997《纺织品色牢度试验耐洗色牢度：试验3》；

③耐摩擦色牢度。参照GB/T 3920-1997《纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度》。

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不 用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可 以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

首先对腈棉混纺织物进行前处理，温度为90℃，时间为1h，浴比为1:10，前处理液组分 为：纯碱3g/L、保险粉0.5g/L，JFC 2g/L，皂粉2g/L。

配制染液(直接染料锡利红K-BE 2％o.w.f，元明粉10％o.w.f，匀染剂平平加O 2g/L， 醋酸2.5％o.w.f，醋酸钠1％o.w.f，pH值4)，升温至40℃，加入腈棉混纺布样(浴比1:15)， 搅拌染色5min，以1℃/min升温至98℃，搅拌保温染色60min，以2℃/min降温至65℃，加入阳 离子染料及分散剂(阿斯屈拉崇红GL-N3001％O.W.F，分散剂N 2g/L)，以1℃/min升温至 100℃，搅拌保温染色60min，以2℃/min降温至65℃，水洗固色(固色剂R-7551％owf，浴比 1：10，40℃处理20min)，烘干，测试性能(结果见表1)。

表1

(以上色牢度均为沾色牢度)

实施例2

首先对腈棉混纺织物进行前处理，温度为90℃，时间为1h，浴比为1:10，前处理溶液组 分为：纯碱3g/L、保险粉0.5g/L，JFC 2g/L，皂粉2g/L。

配制染液(直接染料锡利黄K-2G 2％o.w.f，元明粉10％o.w.f，分散剂平平加O2g/L，醋 酸2.5％o.w.f，醋酸钠1％o.w.f，pH值4)，升温至40℃，加入腈棉混纺布样(浴比1:15)，搅 拌染色5min，以1℃/min升温至98℃，搅拌保温染色60min，以2℃/min降温至65℃，加入阳离 子染料及分散剂(阿斯屈拉金黄GL-E2001％o.w.f，分散剂N 2g/L)，以1℃/min升温至100 ℃，搅拌保温染色60min，以2℃/min降温至65℃，水洗固色(固色剂R-7551％owf，浴比1： 10，40℃下处理20min)，烘干，测试性能(结果见表2)。

表2

(以上色牢度均为沾色牢度)

实施例3

首先对腈棉混纺织物进行前处理，温度为90℃，时间为1h，浴比为1:10，前处理溶液组 分为：纯碱3g/L、保险粉0.5g/L，JFC 2g/L，皂粉2g/L。

配制染液(直接染料锡利蓝K-BE 2％o.w.f，元明粉10％o.w.f，分散剂平平加O 2g/L， 醋酸2.5％o.w.f，醋酸钠1％o.w.f，pH值4)，升温至40℃，加入腈棉混纺布样(浴比1:15)， 搅拌染色5min，以1℃/min升温至98℃，搅拌保温染色60min，以2℃/min降温至65℃，加入阳 离子染料及分散剂(阿斯屈拉崇蓝GRL3001％o.w.f，分散剂N 2g/L)，以1℃/min升温至100 ℃，搅拌保温染色60min，以2℃/min降温至65℃，水洗固色(固色剂R-7551％owf，浴比1： 10，40℃处理20min)，烘干，测试性能(结果见表3)。

表3

(以上色牢度均为沾色牢度)

实施例4

首先对腈棉混纺织物进行前处理，温度为90℃，时间为1h，浴比为1:10，前处理溶液组 分为：纯碱3g/L、保险粉0.5g/L，JFC 2g/L，皂粉2g/L。

配制染液(直接染料锡利红K-BE 1％o.w.f，元明粉10％o.w.f，分散剂平平加O 2g/L，醋 酸2.5％o.w.f，醋酸钠1％o.w.f，pH值4)，升温至40℃，加入腈棉混纺布样(浴比1:15)，搅 拌染色5min，以1℃/min升温至98℃，搅拌保温染色60min，以2℃/min降温至65℃，加入阳离 子染料及分散剂(阿斯屈拉崇红GL-N3000.5％O.W.F，分散剂N 2g/L)，以1℃/min升温至100 ℃，搅拌保温染色60min，以2℃/min降温至65℃，水洗固色(固色剂R-7551％owf，浴比1： 10，40℃处理20min)，烘干，测试性能(结果见表4)。

表4

(以上色牢度均为变色牢度)

本发明采用PH值范围较宽的直接染料和阳离子染料用于腈棉混纺织物一浴一步法染 色，染色织物的表观色深值(K/S值)较高，染色织物的耐洗和摩擦牢度均在4级以上。