1、概述

羊毛低温染色是毛纺织行业发展的必然趋势,由于羊毛纤维上存在疏水性外表皮层和致密的鳞片层,使染料上染和向内部扩散受到阻碍,所以,羊毛染色一般是在沸腾或接近沸腾的水溶液中进行。这样不仅消耗大量的能源,而且对羊毛纤维的品质造成不良影响,高温长时间沸煮还会造成羊毛泛黄,影响可纺性和制成率、手感、鲜艳度及光泽。因此,羊毛低温染色越来越受到毛纺行业的重视,羊毛低温染色助剂一直是一个热点研究课题。

国内曾采用的羊毛低温染色法有尿素法、蚁酸法、稀土染色法、有机溶剂和前处理法等,都因成本高或工艺复杂及染料的局限性而没有大量应用。本文所探讨的羊印染废水处理工艺毛低温染色助剂由表面活性剂复配稀土盐而成,它适用于80～85℃下染色,能与羊毛纤维上的活性基团产生氢键缔合,从而使羊毛纤维上的染色序位得到活化和扩展。该助剂同时与染料的亲和力很强,能与染料以结合体的方式被纤维吸附,所以采用本助剂可以在较低的温度下对羊毛进行染色,还能缩短染色时间,并且有效地解决由常规染色引起的泛黄、色萎、毡缩以及强力下降等疵病,工艺条件容易控制,对染料也无特殊要求,值得在生产中推广。

2、试验

2.1、试验材料及仪器

原料:64支国毛散毛、毛条。

助剂:非离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、有机溶剂、元明粉、醋酸、氯化稀土、酸性染料、中性染料。

仪器:721分光光度仪、恒温水浴锅、电动搅拌器。

2.2、试验内容

低温助剂ＷＤＳ的制备:取2种非离子表面活性剂适量,并加入适量阳离子表面活性剂及少量有机溶剂、稀土盐等无机物,搅拌混合均匀,制得的溶液不分层稳定性好。

染色应用:选用弱酸性染料、中性染料上染羊毛,分别进行常规染色、低温染色,测定每种试样染液的光密度,计算上染率,染色完毕进行皂煮,对比试样的色牢度。

染色配方:酸性染料4%,助剂ＷＤＳ0.5%,调ｐＨ值4.5～5,浴比1∶50。

染色工艺曲线:图1为常温染色工艺,图2为低温染色工艺。

3、结果与讨论

3.1、低温染色助剂各成分对羊毛染色的影响

3.1.1、表面活性剂的拼混

非离子表面活性剂同系物拼混后,混合组分的临界胶团浓度比单一组分的临界胶团浓度明显降低,表面活性提高;在离子表面活性剂中混入非离子表面活性剂,则离子表面活性剂的临界胶团浓度明显降低,因为非离子表面活性剂与离子表面活性剂在溶液中形成了混合胶团,非离子表面活性剂分子的“插入”,使离子表面活性剂的“离子头”之间的电性斥力减弱,加之2种表面活性剂碳链的疏水作用,容易形成胶团,故使Ｃ.Ｍ.Ｃ.下降。

3.1.2、有剂溶剂的影响

由相似相溶原理,选择芳香类溶剂,其对染料有解聚作用,对羊毛纤维有溶胀作用,对表面活性剂有增溶作用,有利于染料的溶解、吸附和扩散;少量脂肪醇的加入,对表面活性剂溶液的表面张力、Ｃ.Ｍ.Ｃ.、乳化性、增溶作用等都有显著影响。

3.1.3、电解质的影响

对表面活性剂有增效作用,能明显地促进离子型表面活性剂的缔合,降低其胶团扩散双电层的平均厚度,使Ｃ.Ｍ.Ｃ.降低。某些电解质如硫酸钠对羊毛有保护作用。稀土化合物在羊毛染色中能增加其上染性能和鲜艳度。

3.2、低温染色工艺的染色效果

低温染色工艺使染料能更印染废水处理工艺多更快地进入纤维的内部,缩短染色平衡的时间,上染率提高,并且浮色较少。低温染色工艺适用于酸性染料、中性染料。

3.2.1、染料的上染曲线

由图3可以看出,用酸性染料染羊毛时加入低温染色助剂,有以下3方面的显著效果:缩短染色平衡的时间;提高平衡上染率;初染率增加不大,不易染花,染色均匀,得色深艳。

染色初期,由于电解质的缓染作用及非离子表面活性剂胶团对染料分子的稳定分散作用,并且低温下染料分子的动能较低,所以,染料分子以扩散为主,均匀分布在纤维表面;当达到80～85℃以上时,染料分子不断从表面活性剂胶团内释放出来,通过盐式键与羊毛纤维结合,由于表面活性剂的作用,染料分子的溶解度增加,解聚集程度增加,促使染料均匀吸附并扩散进入纤维之间,提高了匀染性;低温助剂的加入,使染色平衡时间缩短,并提高了平衡上染百分率。

由图4看出,酸性蓝ＲＤＷ染料在80℃以下,加入低温助剂染羊毛的上染百分率小于不加低温助剂染羊毛的上染百分率,所以,提高了匀染性,不易染花;在80℃以上,加入低温助剂染羊毛的上染百分率高于不加低温助剂染羊毛的上染百分率,并且提高了平衡上染百分率,得色深艳。

图5为中性红2ＧＬ染羊毛的上染曲线。由图可知,低温助剂的加入,提高了平衡上染百分率。

3.2.2、对染色性能的影响

低温染色助剂除了有增深增艳作用外,还能减少浮色,提高染色牢度。表1为低温染色与常温沸染染色效果的对比,先进行85℃染色或100℃染色,然后进行皂煮,测吸光度,比较浮色量。由于低温助剂对染料的分散增溶和对羊毛纤维鳞片良好的润湿溶胀作用,促使染料吸附扩散印染废水处理工艺进入纤维之间并牢固与纤维结合,所以浮色较少。

4、结论、、

①使用低温染色助剂对羊毛染色是可行的,可使染色温度降低到80～85℃,省去煮沸时间;

可提高纤维强力,减少对羊毛的损伤;羊毛的可纺性好,提高了制成率和纺纱质量。②羊毛采用低温染色,匀染性好,不产生条花,提高了染料的上染率,色泽鲜艳度好,浮色少,染色牢度好。

③采用低温染色助剂染色,工艺条件容易控制,对染料无特殊要求,缩短染色时间,节约能源,降低成本,具有良好的应用前景。