摘 要：在活性染料上染棉織物過程中采用多種無機(jī)鹽作為染色過程中的勻染劑。分別在不同條件下對棉織物進(jìn)行上染，通過對染色效果的綜合考察從而確定最佳的反應(yīng)工藝。結(jié)果表明：檸檬酸鈉在300mmol/L，染液PH為9的條件下具有良好的染色效果。

作者：劉挺 劉柳

活性染料由于分子結(jié)構(gòu)簡單，色澤鮮艷，色譜齊全，染色工藝簡單，成本低廉，以及能與纖維發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成牢固的共價鍵結(jié)合等優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為棉織物染色的主要染料。

盡管如此，由于棉纖維和染料在染浴中均帶負(fù)電荷，兩者之間的靜電斥力使得染料不易吸附于纖維上，從而極易導(dǎo)致染色不勻；再加上活性染料自身的水解等因素，導(dǎo)致出現(xiàn)諸如染色過程中染色條件復(fù)雜，竭染率和固色率低，染料利用率不高等問題。其中傳統(tǒng)的解決方法便是在染色過程中加入無機(jī)鹽，通過加入無機(jī)鹽等中性電解質(zhì)來抑制纖維素的電離，從而減少棉纖維的負(fù)電性，以及減少陰離子染料在染色過程中所受的靜電斥力，進(jìn)而使染料上染容易。

無機(jī)鹽種類繁多，由于自身性質(zhì)的不同從而導(dǎo)致活性染料上染過程中上染率、勻染效果的差異。故本實驗以氯化鈉、山梨酸鈉、苯甲酸鈉、檸檬酸鈉為勻染劑，分別在不同無機(jī)鹽濃度、染液PH條件下對棉織物染色進(jìn)行促染，通過對織物的染色效果來判斷最佳的染色工藝。

01實驗

1. 設(shè)備與原料

織物：純棉針織（南通泰慕士服裝有限公司）。

試劑：氯化鈉、山梨酸鈉、苯甲酸鈉、檸檬酸三鈉，純堿均為AR；活性藍(lán)M-2GE（湖北麗源科技股份有限公司）。

設(shè)備：AL104電子天平振蕩染色機(jī)，U-3310型紫外-可見分光光度計。

圖1 活性藍(lán)M-2GE分子結(jié)構(gòu)式

2. 棉織物染色

A. 不同無機(jī)鹽對活性染色上染速率的影響

通過討論同一摩爾濃度下不同無機(jī)鹽對棉織物上染速率的影響，確定棉織物在上染過程中所需要添加的最佳無機(jī)鹽，并繪制出不同無機(jī)鹽在上染過程中其上染率隨著時間變化的曲線。同時另外添加一組不加無機(jī)鹽的空白組來作為對照。其中染色工藝：浴比1∶30；染料用量2%(owf)，無機(jī)鹽濃度100mmol/L，碳酸鈉濃度10g/L，染液PH為中性，60℃入染，按照圖2，進(jìn)行染色。通過對染色效果進(jìn)行對比，篩選出最佳的無機(jī)鹽。

圖2 染色工藝

B.無機(jī)鹽濃度對活性染色上染速率的影響

為了進(jìn)一步的研究，我們決定在確定一種無機(jī)鹽作為勻染劑后繼續(xù)用這種無機(jī)鹽，并在不同濃度下進(jìn)行染色實驗，通過討論不同摩爾濃度的無機(jī)鹽對上染速率效果的影響，從而確定無機(jī)鹽的最佳濃度。

C. PH對活性染色上染速率的影響

在確定一種合適濃度的無機(jī)鹽作為勻染劑后，在此基礎(chǔ)上調(diào)節(jié)染液的PH值，在不同的PH下進(jìn)行上染實驗，以確定最佳的染液PH。

D.性能測試

上染率用紫外-可見分光光度計，分別在最大吸收波長處測定染色前后染液吸光度，按照式（1）計算上染率E。

式中，A0-染色前染液吸光度；A1-染色殘液吸光度。

02結(jié)果與討論

1. 不同無機(jī)鹽對活性染色上染速率的影響

圖3 不同無機(jī)鹽條件下棉織物的上染速率

從圖3中可以看出所有實驗組的上染率隨反應(yīng)時間的延長均呈現(xiàn)出先增大、到一定值后維持穩(wěn)定不變的趨勢，其中染色0～10min內(nèi)上染率增長最快，之后緩慢增長；染色30～40min后上染率趨向于平衡。其中，加入檸檬酸鈉的實驗組上染率最大。

相比較于對照組，加入無機(jī)鹽的實驗組上染率均有較大提高，這是因為纖維素纖維在溶液中帶有較多的負(fù)電荷，與帶負(fù)電的活性染料在染色過程中會產(chǎn)生靜電排斥，從而阻礙染料上染纖維，因此上染率與勻染性均降低。

然而加入無機(jī)鹽后，一方面電解質(zhì)中的鈉正離子，可吸附在帶負(fù)電荷的纖維表面，通過降低纖維的負(fù)電荷，從而降低染料與纖維間的斥力，這樣有利于染料向纖維靠攏而上染；另一方面無機(jī)鹽的加入，可提高染液的離子強(qiáng)度，增強(qiáng)染液中染料的活度，從而有利于染料從染液向纖維內(nèi)擴(kuò)散，降低染料與纖維間的斥力，進(jìn)而提高上染速率。通過對上染率的綜合考慮，應(yīng)選擇檸檬酸鈉作為勻染劑。

2.不同濃度的檸檬酸鈉對活性染料上染速率的影響

圖4 不同濃度的無機(jī)鹽對活性染料上染速率的影響

從圖4中可以看出，棉織物的上染率隨著檸檬酸鈉濃度的增加而增大，但當(dāng)檸檬酸鈉濃度達(dá)到300mmol/L后，棉織物上染率盡管隨檸檬酸鈉濃度的增加而有所增加，但整體上變化并不太大。

這可能是因為在一定程度上，隨著檸檬酸鈉濃度的提高，溶液離子強(qiáng)度的增強(qiáng)，在某種程度上會加速染料離子和纖維素離子之間的反應(yīng)，但當(dāng)電解質(zhì)濃度過高時，卻會使得更多的染料在溶液中發(fā)生聚集乃至可能最后生成沉淀，這樣的結(jié)果反過來進(jìn)一步阻礙了染料與棉纖維之間的結(jié)合，從而導(dǎo)致棉織物上染率并未隨染液中檸檬酸鈉濃度的增加而有太大的增加。

考慮到高濃度的無機(jī)鹽會造成生產(chǎn)成本的增加以及難以降解，從而造成環(huán)境污染等多種因素，因此在達(dá)到較好染色效果的前提下，應(yīng)盡量選擇較低濃度的無機(jī)鹽作為勻染劑。因而，檸檬酸鈉的濃度為300mmol/L左右較為合適。

3.染液PH對于織物上染率的影響

圖5 各組的上染率

從圖5的曲線中可以看出，在不同PH值的染液下，織物的上染速率在0～10min內(nèi)迅速上升，隨后較緩慢地升高，最終在30～50min達(dá)到穩(wěn)定；其中當(dāng)染液PH為9時上染率的值最高。

這可能是因為：PH值對染料和纖維素的反應(yīng)具有較大影響，提高染液PH值，使得染液中-OH濃度提高，在一定條件下-OH能使得棉纖維溶脹，從而使得棉織物能夠擁有更多的空間來吸附染料分子，進(jìn)而提高染料對棉織物的上染率；但當(dāng)PH超過一定值時，由于溶液中過量的-OH雖然可以提高染料和纖維素纖維的反應(yīng)速率，但與此同時同樣會提高染料的水解速率，從而導(dǎo)致染料對纖維素纖維的上染速率降低。因此，綜合考慮染液PH應(yīng)該定為9。

03結(jié)論

1. 在棉織物活性染料染色過程中，無機(jī)鹽通過降低纖維表面的電負(fù)性，從而有利于提高活性染料的上染率，在相同條件下，檸檬酸鈉具有更好的勻染效果。

2. 在一定范圍內(nèi)，活性染料對棉織物的上染率隨無機(jī)鹽濃度的提高而有較大的增長，但當(dāng)達(dá)到一定濃度后，上染率并不隨無機(jī)鹽濃度的增加而出現(xiàn)明顯的增加，考慮到高濃度的無機(jī)鹽不易降解，因此在保證染色效果的前提下，無機(jī)鹽濃度不宜過高。

3. PH值對染料和纖維素的反應(yīng)具有較大影響，適當(dāng)提高染液PH值能夠提高棉織物對染料的上染率；但當(dāng)PH超過一定值時，由于溶液中過量的-OH會提高染料的水解速率，從而導(dǎo)致染料對纖維素纖維的上染速率降低。因此，染液PH應(yīng)該定為弱堿性。