新型常压可染聚酯耐碱性分散染料染色工艺

张 凯，张建祥，夏文静，刘淑云，王 钰，徐 红，毛志平

（1.东华大学化学化工与生物工程学院，上海 201620；2.鲁泰纺织股份有限公司，山东淄博 255100）

涤纶（聚酯）在现代纺织业中应用极广，是最重要的一类化纤产品。进入21世纪，随着涤纶产品在纺织服装与工业中的大面积应用，我国涤纶纤维的产量激增，2001—2015年的年复合增长率为13.9%[1-2]。

常规涤纶纤维的染色需要在酸性及高温高压条件下进行，存在染色工序多、流程长、水电汽消耗量大、生产效率低等问题。近年来，随着新型聚酯原料的拓展应用[3-4]以及耐碱性分散染料的研发推广[5-6]，相关领域正受到越来越多研究者和企业的关注。新型常压分散染料可染涤纶（NEDDP）纱线可在常压沸染下进行染色，显著降低蒸汽、电能的消耗量，符合节能减排的要求[7]。NEDDP纱线耐碱性分散染料染色探讨对于实现涤纶聚酯/棉纤维的一浴一步法染色[8]有重要参考价值。

曾有关于常规涤纶分散染料低温载体染色[9-10]的报道，然而，耐碱性分散染料对NEDDP散纤维及筒子纱的常压低温染色目前尚无文献报道。本研究主要探讨了耐碱性分散染料对新型常压分散染料可染聚酯散纤维染色过程中的影响因素，同时对NEDDP进行筒子纱染色生产实践。

1 实验

1.1 材料与仪器

材料：NEDDP散纤维（8.3 tex/72 f），NEDDP筒子纱（密度为0.28～0.30 g/cm3）。

试剂：耐碱性分散染料（蓬莱嘉信染料化工股份有限公司），精炼剂、去油灵、皂洗剂WO、分散剂RDT、醋酸、氢氧化钠（工业品）。

仪器：GF-3000型电子天平（日本A&D艾安得股份有限公司），常温振荡染色机（厦门瑞比精密机械有限公司），Datacolor AHIBA红外染色机，电热鼓风干燥箱（上海一恒科学仪器有限公司），PHS-3C型pH计（上海仪电科学仪器有限公司），Datacolor 650电脑测色配色仪，筒子纱染色机、RF射频烘干机（香港立信染整机械有限公司）。

1.2 染色工艺

1.2.1 常压沸水染色

NEDDP纱线的染色温度控制曲线：

染色工艺：耐碱性分散染料X，分散剂0～5 g/L，染色pH=4～13，浴比1∶20，温度90～130℃，时间10～50min。

还原清洗工艺：保险粉2～5 g/L，烧碱3 g/L，温度80℃，时间20min。

1.2.2 筒子纱染色

工艺流程：筒子纱前处理→染色→热水洗→还原清洗→皂洗→水洗→脱水→射频烘干。

前处理工艺：去油灵2 g/L，精炼剂2 g/L。

染色工艺：筒子纱染色机泵速90%，流向为由内向外，温度100℃，时间40min，分散剂2 g/L，浴比1∶20；热水洗温度95℃，时间10min。

还原清洗工艺：保险粉4 g/L，烧碱3 g/L，温度80℃，时间20min。

皂洗工艺：皂洗剂WO 2 g/L，温度95℃，时间10 min。

1.3 测试

耐皂洗色牢度：按照GB/T 3921—1997《纺织品色牢度试验耐皂洗色牢度》测定。

耐升华色牢度：按照GB/T 5718—1997《纺织品耐干热（升华）色牢度试验方法》测试。

K/S值、Lab值和色差：采用电脑测色配色仪测定。

2 结果与讨论

2.1 p H的影响

碱性分散染料蓝HA-RL 2%(omf)，NEDDP纱线2 g，分散剂2 g/L，浴比1∶20，以醋酸和NaOH调节染浴pH，采用1.2.1的温度控制曲线对纱线进行染色，染色结束后以染浴pH为4.57的染色样为标样，对染色纱线的K/S值、Lab值和色差进行测试，结果如表1所示。

表1 染浴pH对染色后纱线性能的影响

由表1可知，NEDDP纱线采用耐碱性分散染料蓝HA-RL在pH=4.5～12.5进行染色时，染色纱线的K/S值介于20.8～22.3，这说明耐碱性分散染料染色pH的适用范围较常规分散染料更宽；染色纱线的Lab值均小于标样，这说明在较高的pH条件下染色后批次样较深且偏蓝绿光。另外，不同pH条件下染色后，纱线与标样间的色差值均较小。

2.2 染色温度

选用2%(omf)耐碱性分散染料蓝HA-RL在不同温度下对NEDDP纱线进行染色。以烧碱调节染浴pH为11.8±0.2，保温温度分别为90、100、110、120和130℃，保温时间为4min，测定染色纱线的K/S值，结果如图1所示。

图1 染色温度对纱线K/S值的影响

由图1可知，当染色温度为90℃时，NEDDP纱线的最终得色量相对较浅，在100～130℃时，纱线的K/S值介于21.5～23.5，因此NEDDP纱线的染色温度选择100℃。

2.3 上染K/S值曲线及保温时间

选用耐碱性分散染料蓝HA-RL 2%(omf)，分别在酸性（醋酸调节染浴pH为4.5±0.2）和碱性（NaOH调节染浴pH至12±0.2）条件下染色，50℃入染，以1℃/min升温至100℃（每隔10℃取样），保温50min（每隔10 min取样）。以酸性条件下染色纱线为标样，测定染色NEDDP纱线的K/S值、色力份和色差，结果分别如图2和表2所示。

图2 不同条件下染色纱线的K/S值

表2 染色纱线的色力份及色差

由图2和表2可知，在70～90℃时，分散染料对NEDDP纱线的上染速率在碱性条件下比在酸性条件下快；升温至100℃后，碱性和酸性条件下染色纱线的K/S值和色力份值基本相当；100℃保温40min后，NEDDP纱线的K/S值趋于稳定。另外，在升温过程中，不同条件下染色后纱线的色差值大于1.5（介于1.5～3.5）；100℃保温时，染色纱线间的色差值明显降低（基本在1.0以下）。

2.4 NEDDP纤维色牢度

采用耐碱性分散染料红HA-RD、黄HA-2RW和蓝HA-RL对NEDDP纱线进行染色。单色染色时各只染料用量均为2%(omf)，拼色染色配方为红HA-RD 1.5%(omf)、黄HA-2RW 0.5%(omf)、蓝HA-RL 0.5%(om f)，均采用100℃染色40min，染色后进行还原清洗，测定纱线的耐升华色牢度和耐皂洗色牢度，结果如表3所示。

表3 染色纱线的色牢度

由表3可知，耐碱性分散染料常压沸染后的NEDDP纱线耐升华色牢度均在4级或以上；耐皂洗色牢度方面，染色NEDDP纱线对尼龙和醋酯沾色较严重（均为3级），其余均在3～4级或以上。

2.5 NEDDP筒子纱染色生产实践

将NEDDP纱线进行松式络筒，按照1.2.2的方法对筒子纱进行染色，染色结束后，以外层纱线为标样对NEDDP筒子纱进行内外色差分析，结果如表4所示。

表4 NEDDP筒子纱内外色差

由表4可以看出，染色NEDDP筒子纱内外层纱线的K/S值基本相当，与外层标样相比，中层及内层纱线的色力份在96%以上，且色差ΔE均在0.5以下。因此，NEDDP筒子纱染色后具有良好的匀染性。

3 结论

（1）耐碱性分散染料可在pH为4.5～12.5时对NEDDP纱线进行染色。与标样相比，染色后纱线的色差值较小，较高pH条件下的染色纱线得色较深并且偏蓝绿光。

（2）NEDDP纱线在100～130℃染色时，纱线的K/S值介于21.5～23.5；耐碱性分散染料对NEDDP纱线在碱性条件下的上染速率比在酸性条件下快，100℃下染色保温40min后，染色纱线的K/S值趋于稳定。

（3）NEDDP散纤维优化染色工艺：耐碱性分散染料2%，分散剂2 g/L，浴比1∶20，染浴pH5～12，升温速率1℃/min，染色温度100℃，保温时间40min。