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如何合理选用各类活性染料以及工艺处方调配规则

来源:印染人 | 作者:印染人 | 时间:2021-08-03 09:19:44 | 订阅《东方纺织》周刊

摘要:文中简述纤维素纤维浸染用活性染料的基本类别、性能和适用性,针对印染企业加工浅、中、深、特深色、敏感色,以及染后特殊牢度要求等情况,综合考虑被染物后加工工艺环境及牢度标准,合理选用各类染料,以达到最佳的使用效果和最低的生产成本。

活性染料是当前纤维素纤维染色中使用最为广泛的染料,而浸染加工更是针织印染业中量大面广的加工方式。本文将对纤维素纤维在浸染生产中如何挑选经济、合理、最具性价比的各类活性染料作探讨。

 

1 浸染染色对活性染料的性能要求

1、关注活性染料的溶解度和耐盐碱性

浸染加工包括了多种产品形式,如散纤维染色、筒子纱和绞纱染色、经轴染色、坯布的液流或气雾染色、成衣染色、织带染色等。随着节能减排和降低染化料成本要求的提高,大量浴比小至1:4的新型筒纱染机和液流、气液染色机被众多染厂使用,由此带来的对活性染料的溶解度、耐盐碱性、渗透性、移染性等要求也越来越高。因此建议染色工作者在选择新染料或作染料批次样品检时除了色光、力分的常规检测外,还应作溶解度和耐盐碱性测试,应选择溶解度高、耐盐碱性优秀的产品以满足小浴比使用要求,确保染色成功率。

 

2、活性染料耐盐碱性差异举例

以索引号C.I.B-19#艳蓝为例,同为C.I.B-19#艳蓝型号有KN-R、R、BH-RH等,型号不重要关键是耐盐碱性性能如何。我们选取市场上常见的色光、力分近似的KN-R与BH-RH二只艳蓝作对比试验,分别滴3滴在滤纸上。

可见,两者差距甚大,如使用上述KN-R艳蓝做主色在小浴比染机中染宝蓝、艳绿、艳紫等颜色,稍不注意化料、注料过程,如:回流液化料、筒纱注料打外流、加盐加碱过快等,则极易造成布和纱的色花、层差、色不符样、色牢度不佳等染疵,而选用BH-Rid这支艳蓝则成功的概率会高很多。

 

2 浸染用活性染料的类别与适用性

浸染用活性染料的类别

按活性基类型及使用条件分类,最常用于浸染的活性染料大约可分五大类别。

 

1.活性基为二氯均三嗪的低温型活性染料

商品类别常见为X型、S/SX型等,推荐染色温度30~40℃,此类染料反应性很高,对染色温度和固色保温时间较敏感,相对来说染色稳定性稍差,目前在浸染中应用并不很多。

 

2.活性基为双一氯均三嗪的高温型活性染料

商品类别常见为KE型、HE型等,推荐染色温度80℃,此类染料普遍反应性较低且性能稳定,故具有很好的匀染性,较适合黏胶、丝光棉、棉氨纶等较难染纤维和织物的染色加工。另外,该类染料的耐碱断键牢度较好,很适合作为耐后丝光的染料使用。

 

3.活性基为乙烯砜类的中温型活性染料

商品类别常见多为KN型等,推荐染色温度为45~60℃,反应性中等。此类染料基本上是以ß-羟基乙砜硫酸酯形式上染,由于它对纤维的直接性较低,此时匀染和透染性较好,当上染接近平衡时将染温升至60℃并添加碱剂,此时染料转变成乙烯砜形式,直接性大幅增加,较快地完成固色过程。乙烯砜类染料在浸染中最常被使用的品种有C.I.5﹟黑、C.I.21﹟翠蓝、C.I.19﹟艳蓝等。

 

4.活性基分别为一氯均三嗪和乙烯砜的异双活性基染料

商品类别命名各异,主要有M型、B型、RR型、BF型、BH型(部分)等,推荐染色温度为60~80℃。此类染料由于存在两个不同活性基的协同作用,反应性适中且水溶性、匀染性和移染性都较好,适合小浴比染色,是目前浸染染料中发展最快、应用最广的品种,当然还有价格相对较低的优势。不足之处是:两个活性基的反应性相差较大,即一氯均三嗪基的反应性比乙烯砜基低很多,固色时易造成前者固色不充分后者又因乙烯砜基与纤维形成的共价键耐碱性差易发生水解断键,最终固色率偏低。

 

5.活性基分别为一氟均三嗪和乙烯砜的异双活性基染料

商品类别有FN型、FD型、BN型等,推荐染色温度为60℃。针对上述一氯均三嗪反应性大幅低于乙烯砜基的缺陷,一氟均三嗪反应性是一氯均三嗪的4-6倍,因此在适合乙烯砜活性基固色的pH值条件下也能充分固色,固色率大幅提升,普遍高达85%~90%,且染色重现性和水溶性均十分优秀。另外,此类染料各项湿牢度良好,其中浅三原色的红、黄、蓝组合更具有杰出的日晒及汗渍日晒牢度。

 

3 浸染用活性染料的合理选用

1、染料选用的高性价比原则

纺织品巳进入微利时代,印染企业为自身的生存和发展,正想方设法降低生产成本。对国内多数纯粹作染色加工的印染企业而言,继水、电、汽三大能耗为最大的成本外,染料、助剂的综合成本也越来越被企业经营者所关注。因此,在充分满足被染物的色光、鲜艳度、色牢度的前提下,挑选性能稳定、染色一次成功率高但价格尽可能低的所谓高性价比染料必然成为染色工作者的首要任务。

 

2、浅中色系列活性染料的选用

浸染用浅中色染料的选用特别强调的是匀染性和红、黄、蓝三原色的配伍性。以最佳性价比考虑,建议可选择目前市场较具代表性的产品如RR系列的黄、红、蓝染料,此系列产品较早期由德司达(Dystar)公司推出,目前国内生产企业较多而型号有SL-2R、HF-RR、S-RR等。此浅中三原染料为异双活性基结构,且基本可确认由二个或更多个含一氯均三嗪和乙烯砜异双活性基的染料复配拼混而成。由于拼混的协同效应,该系列染料染中浅色时有良好的覆盖性和匀染性,配伍性较好可用于敏感色染色,能满足一般意义上的日晒牢度要求 (按IS0 105802日晒牢度标准检测在1/6 SD浓度时能达到4~5级),且具备同色相褪色的优点。

当用户对纺织品日晒牢度或汗耐光牢度有很高要求,如按IS0 105802日晒牢度标准在1/6 SD浓度时要求达到5级以上,则可考虑选择含氟染料,即含一氟均三嗪和乙烯砜异双活性基的浅中三原组合,如黄BN-2RN、红BN、2BL、蓝BN-RN。此类染料的优异性已在2.1.5中有所叙述,唯一的缺点是市场价格偏高,需考虑加工订单的成本承受力。

 

3、 中深色系列活性染料的选用

①浸染用常规经济型组合

目前最为经济实用的当推C.I.Y-145﹟黄、C.I.R.195﹟红、C.I.B.222﹟蓝或C.I.B-194﹟藏青组合,市场商品型号大多对应为黄3RS,或3RN、3RF等,红3BS或3BN、3BF等,蓝BF或BH-RR、BR等,藏青2GLN或BH-2GF、2GE等,该4只染料均具有一个一氯均三嗪基和一个乙烯砜基的异双活性基结构,系中温型染料。一般选60℃上染和固色,能基本满足除翠蓝、艳绿、艳紫、黑色外大多数色系的拼色。Y-145﹟、R-195﹟、B-222﹟、B-194﹟的染色特征值见表l。

一般认为特征值SERF差异不超25%的活性染料可作三原色配伍,可见上述黄、红、蓝或藏青的组合基本合适,染厂应用此组染料染大部分色泽的一次成功率大都能做到85%以上。目前此套经济组黄与红市场价均在20元/Kg左右,蓝与藏青约在35~40元/Kg。所以,在总用量不超5%的中深色时使用此套染料组合,成本可能是最低的了。

 

② 浸染用敏感色系组合

当染厂需加工如军绿、咖啡、中灰等敏感色泽时,可考虑选用上染、固色同步性更接近,配伍性和稳定性更佳的黄、红、蓝组合如BF型、SPD型、EN型等。此类所谓的敏感色系列染料都巳非单分单色成分,而普遍采用染料的商品化技术,精心挑选不同品种异双活性基结构的染料,少则2个多至5个按一定的比例复配混拼。由于不同分子结构染料拼混后的协同效应,使得该类染料获得更佳的匀染性和移染性,配伍性更优秀,对生产环境和条件的敏感度更小。

为更进一步了解此组染料使用中对各项工艺参数变化的敏感程度,特意选择保温时间、浴比、元明粉用量、纯碱用量、温度等5大参数作变动,并将最终染色样用Datacolor 6测色仪测试,测得的CMC DE值和力度值见表2。

当活性染料的常规组合黄Y-145#、红R-195#、蓝B-194# (或222#)总用量超6.5%以上时,一般认为此颜色已达特深色范围,用上述常规黄红蓝组合虽也能勉强应付,但由于总用量偏高已达染料提升深度饱和值,故较易产生浮色多、皂洗洗净困难等弊病,最终结果是色牢度下降,特别明显的有如湿摩牢度不佳等。

针对特深颜色对染料提升力和染后色牢度的要求,众多活性染料生产厂商均推出特深或称超级深系列染料,如Cibacron S/W系列、Remazol超级RGB系列等,国内品牌如浙江、江苏等染料公司的RI-1系列、BD系列、C系列等。上述染料中的橙、深红、藏青色等是近年来新开发的一类分子内拼色的多活性基染料,据介绍,此类特深染料有2至3个发色体,发色体通过连接基组成具有多种结构发色体的复合体,然后再在复合体的适当位置接上2个或3个活性基,整个染料分子具有好的水溶性和中等直接性,且固色率特别高。除了分子内拼色的单分子多活性基这类染料外,特深色中大红、深藏青、深黑等染料则大多均为复配拼混型染料,一般选用2个或更多个同为异双活性基或同为双乙烯砜基或同为分子内拼色的染料按最佳配比混拼,由于染料发色体和活性基类别基本相同,所以此类拼混染料的反应性、扩散性等与单分子相近,而由于不同染料间的相互作用较强,直接性会有一定程度提升,最明显的是可大大提高染料的染深性,即常说的提升力会有大幅提高。

一般情况下,合理选择特深色系列染料配伍,能以普通染料l/2~1/3的用量达到同等深度。由于较高的固色率,则固色保温结束后的浮色和水解染料均比使用常规染料要少,从而能减少皂洗和水洗的次数与时间,水、电、汽等生产成本的节约十分明显。

例如,选一深紫红色,用常规单分子黄3RS、红3BS、藏青BH-2GF组合与特深系列橙BD-R、深红BD-CB、藏青BD-G组合作同色相同深度对比试样,各自配方及预测成本见表3。皂洗牢度(棉沾色)、湿摩牢度、残液颜色等对比如图3。

可见,染同一深紫红色,特深系列染料用量不到常规染料用量1/3,单算染料成本就下降近一半,再算上后处理节约的水电汽等费用,特深系列染料的优势非常突出。

 

4 编后语

总之,要合理选择浸染用活性染料,首先希望能了解染料本身的化学结构,特别是活性基的类别和特性,其次应掌握染色物在下道工序的使用场合和工艺环境,如是否需作后丝光加工等,当然还有用户对被染物的各项质量要求,然后再按颜色的浅、中、深色选择与之对应的不同系列染料,并且精心设计科学合理的染色工艺。浸染染料的选用原则可概括成一句话:既要考虑染色生产过程的性能稳定性和染后的各项质量指标,又要十分关注并仔细比较染料、助剂投入的综合成本。我们应努力在二者中找到最佳平衡点,让企业在染色加工中获取最理想的经济效益。

 

参考文献:

宋心远,沈煜如.活性染料染色[M].北京:中国纺织出版社,2009.

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责任编辑:任萍

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