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棉织物活性染料低盐染色工艺设计(2) 2

发布时间：2013-06-22 21:42:46 来源：文档文库

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棉织物活性染料低盐染色工艺设计

姓名：xxx

学号：xxxx

系部：xxxx

班级：xxxx

指导老师：xxx

一、前言

二、棉织物的活性染料染色机理

三、活性染料的低盐染色的发展状况

四、低盐染色助剂

五、实验材料和仪器

六、染色工艺和处方

七、性能测定方法

八、结论

九、参考文献

一、前言

我国纺织行业年耗水量超过100亿吨，废水排放量占全国各行业的第六位。其中印染行业又是纺织行业中的废水排放大户，每天大约有400百万吨的废水排放，政府每年需花费大量的资金进行污水处理。推动节能减排政策是建设资源节约型、环境友好型社会的必要选择。印染行业的低盐染色促进了节能减排的实现。

随着活性染料染色的发展，所带来的废水排放问题也受到越来越多的关注。活性染料由于色泽鲜艳、湿牢度优异、使用方便、适用性强等优点发展很快，然而传统活性染料染色需加人大量盐，如元明粉和食盐．电解质盐的应用，虽然减少了染料本身的污染，但是高含盐量的印染废水很难降解，破坏生态环境。在传统的活性染料染棉工艺中，存在染料利用率低，用盐量大，染色废水处理负担重等一系列问题。并且会造成水源污染，使淡水盐化，破坏生态平衡，对水生物和土壤都有很大的危害，且污水中的可溶性盐的处理也较难。目前，对印染废水中有机化合物的处理取得了很大的成就，但对染色过程中大量加入或生成的无机盐还不能通过简单的物理化学及生化方法加以处理。为了解决这些问题，近年来国内外大力研究如何减少盐用量，进行低盐或无盐染色，并已成为一个重要研究课题。除了开发新型染料、染色设备和应用新的染色助剂外，有必要在染色技术和生产控制方面进行改进．如选择对纤维亲和力高的活性染料，制定合适的低盐染色工艺，降低生产中的盐用量，并提高上染率和固色率，减少环境污染。

目前，实现活性染料低盐或无盐染色的主要方法有：开发低盐活性染料、对纤维素纤维阳离子改性、研发活性染料无盐染色助剂及调整染色工艺。新开发的新型代盐剂，是一类应用于活性染料低盐染色的高分子共聚物，水溶性好，使用方便，应用于活性染料中可以明显降低无机盐的使用量，提高染料利用率，达到绿色染整加工的目的。当今的印染行业，清洁生产大力倡导。在新工艺、新设备、新染料、新助剂的研究开发力度将增大。活性染料低盐染色是一个重要发展趋势，符合“节能减排、生态环保”的行业发展目标。无盐染色助剂的发展是解决活性染料低盐的最佳途径，目前新型无盐助剂的开发和应用已经取得了相当的进展。

二、棉织物活性染料染色机理

棉织物在世界范围内的纺织品工业中占有重要的地位，目前应用在棉纤维染色方面的最重要、最有潜力的染料是活性染料，因为活性染料染棉的颜色鲜艳度和耐湿处理牢度都较好。活性染料的化学结构通式为:W-D-B-R,式中W-水溶性集团，D-染色发色体或母体，B-活性基与染料母体的连接基，R-活性基团。

活性染料的染色过程包括上染、固色和皂洗后处理三个阶段。活性染料染色时，染料首先通过范德华力和氢键吸附到棉纤维表米娜，并向纤维内部扩散，然后再碱性的条件下，染料与纤维发生化学反应形成共价结合键结合而固着在纤维上，再通过皂洗将纤维上未与纤维反应的染料（包括水解染料）洗除，减少纤维表面浮色，提高其染色牢度和鲜艳度。PH值是影响染料与纤维反应的决定性因素，所以固色必须在碱性条件下进行，且固色时的PH值必须适当，不能太低也不能太高，且随染料种类的不同有一定的变化。

三、活性染料的低盐染色的发展状况

活性染料的低盐染色技术涉及到高效、环保的染色助剂的开发及相应低盐染色工艺的研究。开发阳离子化离子化助剂预处理棉纤维，使其离子化，浮点型的染料和正典性纤维可以以库仑力吸附，也可以以离子键结合，从而克服了棉纤维对活性染料吸附弱的缺点，在低盐条件下，实现活性染料上染，一方面杜绝染色工艺中大量无机盐加入所造成的严重的盐污染。另一方面，又可提高染料利用率，减少染色废水中染料的含量，因此，在世界范围内，率先开发活性染料的低盐、环保清洁染色助剂及相应染色工艺，是促进纺织业走出一条科技含量高、经济效益高、资源消耗低、环境污染少、人力资源优势得到从分发挥的、可持续发展的新型工业化道路非常重要而又紧迫的大事。在当前，要实现活性染料的低盐染色，一般用低盐染色用活性染料、纤维素纤维的改性、低盐染色助剂、代用盐、染色工艺、冷轧堆工艺。

四、低盐染色助剂

由于纤维素纤维的阳离子改性存在对纤维性能的影响，造成染色匀染性差等问题，所以低盐染色助剂的开发与应用将是降低无机盐使用量的一条重要途径。目前研发的无机盐染色助剂大部分是多种组分的复合物，其中含有高分子聚合物、交联组分，在染色工程中高分子聚合物有助于提高纤维对染料的吸附，交联组分可以与纤维素纤维反应，提高染料上染，因此染色时无需加入无机盐就能达到理想的染色效果，实现低盐染色。

许多科学家自制的一种含有双环氧基双季铵盐结构的线性分子（低盐染色助剂BEBA），经其改良的棉织物在染色中无需使用无机盐，就有很好的染色上染百分率和固色率，然后匀染性和色牢度良好。

五、实验材料和仪器

(1) 若干块纯棉布．

(2) 仪器电热恒温水浴锅(HH型)、722型分光光度计、分析天平．

(3) 染化料及试剂：活性染料（红3BS、黄3RS、蓝FBN），碱剂S（广州金瑞鹰神武化学有限公司），元明粉

六、染色工艺

(1)碱S低盐染色工艺：

活性染料 2% （o.w.f），

碱剂S 0-2 g／L，

元明粉 0-40 g／L，

上染温度*时间：3O℃*30min，

固色温度*时间：80"C * 45min，

浴比： 1：50

上染工艺曲线

皂煮条件：

中性皂片 2 g／L

纯碱 2 g／L

皂煮温度 95 ℃

皂煮时间 10 min

浴比 1 : 50

(2) 碱S染色工艺

工艺处方：

活性染料(红 3BS、黄 3RS、蓝 FBN) 2%o.w.f.

碱剂 S 4g/L

元明粉 80g/L

固色温度 80℃

固色时间 45min

浴比 1：50

工艺曲线：

(3)常规染色

工艺处方：

活性染料 2% （o.w.f），

纯碱 10 g／L，

元明粉 40 g／L，

上染温度*时间：3O℃*30min，

固色温度*时间：90"C * 30min，

浴比： 1：50

七、性能测定方法

(1) 织物表面 K/S 值及色度值的测定

染色试样的表观深度是指不透明固体物质的颜色给予人们的直观深度感觉。表面深度的大小，常受固体物质中有色物质用量的多少、有色物质的物理状态、固体表面的光学性质的各种因素的影响。表面深度值的大小可以用库贝耳卡-蒙克(Kubela-Munk)函数值，即K/S 值来表示：

式中： R∞—表示织物在最大吸收波长的反向率；

K—表示织物对光的吸收系数；

S —表示织物对光的散射系数；

K/S 值越大，表示颜色越深；K/S 值越小，表示颜色越浅。

浸染染色试样用意大利 ORINTEX 测色配色系统，测定染色试样的 K/S 值、色度值 L(明度指数)、a(红绿色度指数)、b(黄蓝色度指数)、C(彩度)、H(色相角)值。

（2）白度的测定

首先按照标准调试 WSD-III 全自动型白度仪，然后将织物叠成四层放到测试台上，保持织物平整，对准光孔压住，开始测定。每一块织物需在不同部位至少测定 3 次，取其蓝光白度 Wr 算术平均值

（3）毛效的测定

参照 FZ/T 01071-1999 纺织品毛细效应试验方法进行测定。取煮练后试样，尺寸为25cm×4cm，在试样下端用别针将约 3g 的玻璃棒固定，用铅笔在玻璃棒上方画一条基线，将试样的另一端固定在毛细效应测试仪的布夹上，调整布夹夹取织物的量，使基线与标尺读数的零点重合。在水槽中加入 0.5%的重铬酸钾的水溶液至水位线，使试样基线和标尺零位与水位线重合，测试计时 30min 后，立刻量取每条试样的液体上升高度。若液体上升高度参差不齐，应量取最低点记录，以两条试样毛细效应的平均值作为试样的平均值。

（4）匀染性的测定

在织物上任选一点作为标准点，在测色配色系统上测其与任取的 10 点间的色差∆Ei，用如下公式计算样本标准方差S，以S值来评价织物染色的匀染性

式中：S——样本标准方差。S 值越小，其匀染性越好。

（5）上染百分率的测定

残液法：

a) 配好染液后，用移液管吸取一定量的染液于 50mL 容量瓶中，用去离子水稀释至刻度，使稀释后染液的吸光度 A 值在 0.4 至 0.7 之间。

b) 在可见光范围内每隔一定波长测定一吸光度值，吸光度最大值所对应的波长即为染料的最大吸收波长 λmax；

c) 用移液管吸取一定量染色原液于 50mL容量瓶中，用去离子水稀释至刻度，在染料的最大吸收波长λmax下测定稀释后染色原液的吸光度A0，使其值在 0.4-0.7 之间。同法测定染色残液吸光度A；

d) 计算上染百分率：上染率%＝[1－A/(A0×n)]×100%

A— 式中：A0—原液吸光度；

B— 残液吸光度；

n—残液相对于原液稀释的倍数

（6）上染速率曲线的测定

按照设定的工艺条件染色，从染色(含固色)开始时每隔 10min 测定一次上染百分率，测定 0-100min 的上染百分率，然后以上染百分率为纵坐标，时间为横坐标，绘制上染速率曲线。

（7）提升性曲线的测定

提升性是指染色时，染色织物的得色深度随染料用量增加而相应递增的程度。提升性不仅与染料本身的结构特征有关系，还与纤维的结构有关。按照设定的工艺条件染色，染料浓度为 2％，4％，6％，8％，10％(o.w.f)，染色的织物用 ORINTEX 测色配色系统测定K/S 值。以染料浓度为横坐标，K/S 值为纵坐标，绘制提升性曲线。

（8）固含量的测定

称取 2±0.2g 的代盐剂试样，在 105℃下烘干 3 小时至恒重，干燥后试样的质量占干燥前试样质量的百分数即为该试样的固含量。

（9）各项色牢度的测定

a) 耐摩擦色牢度的测定：参照 GB/T 3920－1997 纺织品耐摩擦色牢度试验方法进行测试。

b) 耐皂洗色牢度的测定：参照 GB/T 3921.1－1997 纺织品耐洗色牢度试验方法进行测试。

c) 耐日晒色牢度的测试：参照 GB/T 8427－1998 纺织品耐人造光色牢度试验方法进行测试。

d) 耐汗渍牢度的测试：参照 GB/T3922-1995 纺织品耐汗渍色牢度试验方法进行测试。

八、结论

(1)浴比对低盐染色效果影响较大．低盐染色应采用小浴比1O：1．

(2) 把活性染料的染色特征值与低盐染色工艺联系起来，并用染色特征值来判断适用于低盐染色的染料，是一种直观、简单、科学的方法，一般印染厂都可做到，具有推广意义．

一步法优化工艺处理后碱S低盐染色，优化工艺为：活性染料 2%o.w.f.，元明粉20g/L，碱剂S 0.5g/L，固色温度 85℃，固色时间 50min，浴比 1：50。与常规染色工艺相比，碱S低盐染色工艺可降低染色过程中元明粉用量 50%，染色效果优异，染色织物的K/S值高于常规染色工艺，且得色均匀。从牢度分析可知，皂洗牢度和汗渍牢度都很高，均在 4-5 级以上，日晒牢度 4 级以上，但碱S低盐染色工艺染色织物的干湿摩擦牢度稍差，但也在 3 级之上，这是因为经代盐剂ABE处理之后染色，代盐剂大分子与染料反应，织物表面附着的染料在摩擦时部分脱落，从而导致摩擦牢度较差，湿摩擦牢度比干摩擦牢度要低半级，这与代盐剂ABE为水溶性高分子的特性有关。通过对不同工艺的提升性及上染百分率曲线的分析可知，碱S低盐染色工艺的提升能力比常规染色工艺要强，即获得同样深度的色泽，使用的染料量要少，而碱S低盐染色工艺的染料上染量也远远高于常规染色工艺。