锦纶酸性染料染色过程中pH值的控制

    锦纶纤维采用酸性染料染色时,由于其端基(氨基)含量少、纤维饱和值低,特别是在拼色时两种染料的相互竞染,易产生色差、色花。染浴pH值是影响锦纶染色匀染性的关键因素之一。常用的控制染浴pH值方法有3种:①保持相当高的酸度。此法最简单最直接,应用于匀染性酸性染料染色。②将pH值控制在很小的变动范围内。此法需要更好了解其内在因素,不仅包括决定pH值的因素而且包括使其稳定的因素。备用染液的pH值可能不同或随温度升高发生漂移,就必须有一个缓冲系统来消除或减少外部的影响。这种系统通常基于两种试剂,即弱酸及其与强碱形成的盐,如醋酸一醋酸钠或磷酸一磷酸钠。当pH值为7附近时最为有效,在pH值为6以下或pH值为8以上则不适合做缓冲剂。③染色过程中染浴逐渐向酸性滑动。此法尤其适用于非匀染性酸性染料的锦纶染色,主要依靠染色过程中温度升高,化合物分解生成酸性化合物使pH值降低,较为典型的是铵盐(如硫酸盐、醋酸盐等),最常用的是硫酸盐,它是由强酸和弱碱形成的盐。在沸点下,硫酸铵逐渐分解生成氨和硫酸,随着氨的溢出,强酸使得溶液pH降低。一种新替代的方法通过有机酯在一定过程中水解生成醇,可使pH值向酸性滑移。
   本文研究了锦纶酸性染料染色过程中的几种pH值控制系统,对染色性能和pH值控制能力做了对比,对染色结果进行了讨论。
1.实验
   1.1实验材料、药品、仪器
   材料:锦纶尼丝纺(商品)。
   药品:(NH4)2S0(AS)(分析纯),(NH)H2PO(SDA)(分析纯),有机酯6BL(化学纯),有机酯EL(化学纯),释酸剂(DAIO0),冰醋酸(分析纯),PAM匀染剂,PM固色剂,尼龙山染料均为工业品。
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上,处于锦纶的等电点附近;随着两种有机酯的浓度增加到2%(V/V),GBL和EL的pH值可分别降到4.48和4.3O,低于锦纶的等电点,其释酸能力接近于释酸剂DAIO0[一种有机酸和酯的混和物,同样的升温条件下0.5%(V/V)的pH值可降到4.01]。

2.2几种释酸剂和冰醋酸对锦纶酸性染料的染色性能比较
   染色时,人们希望既能在较短的时间内完成上染过程和充分利用染料,又能把纺织品染得匀透而不引起纺织物的变形或损伤。但两者往往是有矛盾的,为了在这两方面都获得满意的结果,就必须很好地控制上染过程的pH值和采用适当的染色方法。
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表3是染料尼龙山蓝和尼龙山红采用不同释酸剂对锦纶织物进行染色时,染浴pH值随温度和时问的变化情况。
   由表3可以看出,用AS、SDA、GBL、EL、DA100染色时,As和SDA的释酸性能很差,两种染料染色时的pH值分别从8.50降到了7.5左右和8.2左右。这是因为整个染色过程是在一个密闭的容器中进行,对无机释酸剂来说,水解出的氢氧化铵在密闭的染色容器中不能放出氨气,染浴的pH值不能降低,且SDA染浴pH值(8.20~8.25)比AS染浴中的DH值(7.5左右)更高。而GBL、EL、AD三者都是有机酯类,在升温的染色过程中,酯类能很好地水解,可以很好地发挥各自的性能,GBL和EL最终pH值能降到5.0左右,而DA100pH值降到4.0左右,pH滑移性能较好。但和空白试样(不加染料)比较,最终pH值略有变化,酯类pH值略有上升,DA1O0的pH值略有下降。
   图1、图2是锦纶专用酸性染料尼龙山红和尼龙山蓝采用3g/L的AS、SDA,0.5%(v/V)的GBL、EL、DAIO0及0.5g/L冰醋酸按1.2.1的染色工艺对锦纶织物进行染色时,不同温度、时间的上染率曲线。图3、图4是两种染料在不同释酸剂条件下染色后的∥的变化曲线。

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由图1、图2可知,染色前5Omin(温度80℃)冰醋酸染浴的上染百分率比各种释酸剂染浴的上染百分率高出讦多;AS和FDSDA无机释酸剂初始上染速率不高,且最终的平衡上染百分率也很低,因为上述无机释酸剂在密闭环境中,未起到酸性滑移作用,整个染色过程中pH值始终保持在7以上,即一直在锦纶的等电点以上,锦纶等电点以上-NH3+数量少.吸附染料阴离子D?也少.得色量也不高,所以平衡上染百分率也较低;GBL、EL、DA100这3中释酸剂的上染百分率初始时较低,而在染色结束时较高。相同的变化趋势也表现在图3、图4所示的K/S值(织物的表观得色量)的变化上。由此可见,用有机释酸剂作为酸性染料对锦纶染色时的pH值控制体系可以得到相当高的上染量和满意的匀染性。
   2.3移染性
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表4是弱酸性染料尼龙山红和尼龙山蓝在有机酯类释酸剂和传统冰醋酸作用下的移染性。
   由表4可知,传统的冰醋酸染浴染色时的移染性较差,移染性仅为3~4级,移染指数为75%左右,而采用释酸剂染浴染色的移染性普遍很好,不但目测级数能达到5级,移染指数也能达到100%左右。冰醋酸之所以移染性差是因为初始染浴pH值就很低(锦纶的等电点以下),染料上染到纤维上,与纤维发生离子键结合的那部分染料很难从纤维上解吸下来,所以移染性较差。而As和SDA染浴染色过程中,pH值都保持在7以上,高于锦纶的等电点,染料与纤维以范德华力、氢键等分子间引力结合,在染色的高温条件下,染料分子运动加快,染料与纤维的结合易被破坏,使染料解吸下来发生移染,所以它们的移染性能很好。对于GBL、EL、DA100染浴,在染色过程中,染浴的pH值从8.0以上慢慢滑移到5.0以下,染料在等电点以上时,易解吸,当pH值降到锦纶的等电点以下时,解吸下来的染料,又重新上染到染料分布少的地方,所以它们的移染性也很好。
   综上所述,传统的冰醋酸染浴染色的匀染性比较差,即使延长保温时间也不一定能很好地改善其匀染性能。采用无机释酸剂虽然能有较好的匀染性,但得色量不深。只有采用有机释酸剂染浴染色,既能达到较好的匀染性能,又能有满意的得色量。
   2.4染色牢度

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表5所示的是不同有机释酸剂染浴染色时染色牢度的测试结果。
   由表5可以看出,采用有机酯类释酸剂染浴染色和传统的冰醋酸染浴染色,对锦纶弱酸性染料染色的染色性能大体一致,结果表明不同的pH值控制系统对织物染色牢度没有什么差别。
3 结论
   (i)可水解有机酯(GB和EL)与无机释酸剂(AS和sDA)相比而言,可以得到更宽的PH值滑移范围。
   (2)在染色的初始阶段,用可水解有机酯的染浴上染速率相当低,而由于较高的染浴初始pH值和较低的最终pH值使得上染量相当高。
   (3)传统的冰醋酸染浴染色的匀染性比较差,即使延长保温时间也不一定能很好地改善其匀染性能。采用无机释酸剂虽然能有较好的匀染性,但得色量不深。只有采用有机释酸剂染浴染色,既能达到较好的匀染性能,又能有满意的得色量。
   (4)使用不同pH控制系统染色,不会改变锦纶的染色牢度。


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