图1 活性蓝M-2GE分子结构式
Fig 1 Reactive blue M-2GE molecular structure
2.棉织物染
A. 不同无机盐对活性染色上染速率的影响
通过讨论同一摩尔浓度下不同无机盐对棉织物上染速率的影响,确定棉织物在上染过程中所需要添加的最佳无机盐,并绘制出不同无机盐在上染过程中其上染率随着时间变化的曲线。同时另外添加一组不加无机盐的空白组来作为对照。其中染色工艺:浴比1∶30;染料用量2%(owf),无机盐浓度100mmol/L,碳酸钠浓度10g/L,染液PH为中性,60℃入染,按照图2,进行染色。通过对染色效果进行对比,筛选出最佳的无机盐。
图2 染色工艺
Fig 2 Dyeing process
B.无机盐浓度对活性染色上染速率的影响
为了进一步的研究,我们决定在确定一种无机盐作为匀染剂后继续用这种无机盐,并在不同浓度下进行染色实验,通过讨论不同摩尔浓度的无机盐对上染速率效果的影响,从而确定无机盐的最佳浓度。
C. PH对活性染色上染速率的影响
在确定一种合适浓度的无机盐作为匀染剂后,在此基础上调节染液的PH值,在不同的PH下进行上染实验,以确定最佳的染液PH。
D.性能测试
上染率用紫外-可见分光光度计,分别在最大吸收波长处测定染色前后染液吸光度,按照式(1)计算上染率E。
式中,A0-染色前染液吸光度;A1-染色残液吸光度。
E.结果与讨论
1. 不同无机盐对活性染色上染速率的影响
图3 不同无机盐条件下棉织物的上染速率
Fig 3 Dyeing rate of cotton fabric under different inorganic salt conditions
从图3中可以看出所有实验组的上染率随反应时间的延长均呈现出先增大、到一定值后维持稳定不变的趋势,其中染色0~10min内上染率增长最快,之后缓慢增长;染色30~40min后上染率趋向于平衡。其中,加入柠檬酸钠的实验组上染率最大。
相比较于对照组,加入无机盐的实验组上染率均有较大提高,这是因为纤维素纤维在溶液中带有较多的负电荷,与带负电的活性染料在染色过程中会产生静电排斥,从而阻碍染料上染纤维,因此上染率与匀染性均降低。
然而加入无机盐后,一方面电解质中的钠正离子,可吸附在带负电荷的纤维表面,通过降低纤维的负电荷,从而降低染料与纤维间的斥力,这样有利于染料向纤维靠拢而上染;另一方面无机盐的加入,可提高染液的离子强度,增强染液中染料的活度,从而有利于染料从染液向纤维内扩散,降低染料与纤维间的斥力,进而提高上染速率。通过对上染率的综合考虑,应选择柠檬酸钠作为匀染剂。
2.不同浓度的柠檬酸钠对活性染料上染速率的影响
图4 不同浓度的无机盐对活性染料上染速率的影响
Fig 4 Effect of different concentrations of inorganic salts on the dyeing rate of reactive dyes
从图4中可以看出,棉织物的上染率随着柠檬酸钠浓度的增加而增大,但当柠檬酸钠浓度达到300mmol/L后,棉织物上染率尽管随柠檬酸钠浓度的增加而有所增加,但整体上变化并不太大。
这可能是因为在一定程度上,随着柠檬酸钠浓度的提高,溶液离子强度的增强,在某种程度上会加速染料离子和纤维素离子之间的反应,但当电解质浓度过高时,却会使得更多的染料在溶液中发生聚集乃至可能最后生成沉淀,这样的结果反过来进一步阻碍了染料与棉纤维之间的结合,从而导致棉织物上染率并未随染液中柠檬酸钠浓度的增加而有太大的增加。
考虑到高浓度的无机盐会造成生产成本的增加以及难以降解,从而造成环境污染等多种因素,因此在达到较好染色效果的前提下,应尽量选择较低浓度的无机盐作为匀染剂。因而,柠檬酸钠的浓度为300mmol/L左右较为合适。
3.染液PH对于织物上染率的影响
图5 各组的上染率
Fig 5 Dyeing rate of each group
从图5的曲线中可以看出,在不同PH值的染液下,织物的上染速率在0~10min内迅速上升,随后较缓慢地升高,最终在30~50min达到稳定;其中当染液PH为9时上染率的值最高。
这可能是因为:PH值对染料和纤维素的反应具有较大影响,提高染液PH值,使得染液中-OH浓度提高,在一定条件下-OH能使得棉纤维溶胀,从而使得棉织物能够拥有更多的空间来吸附染料分子,进而提高染料对棉织物的上染率;但当PH超过一定值时,由于溶液中过量的-OH虽然可以提高染料和纤维素纤维的反应速率,但与此同时同样会提高染料的水解速率,从而导致染料对纤维素纤维的上染速率降低。因此,综合考虑染液PH应该定为9。
结论
1.在棉织物活性染料染色过程中,无机盐通过降低纤维表面的电负性,从而有利于提高活性染料的上染率,在相同条件下,柠檬酸钠具有更好的匀染效果。
2.在一定范围内,活性染料对棉织物的上染率随无机盐浓度的提高而有较大的增长,但当达到一定浓度后,上染率并不随无机盐浓度的增加而出现明显的增加,考虑到高浓度的无机盐不易降解,因此在保证染色效果的前提下,无机盐浓度不宜过高。
3.PH值对染料和纤维素的反应具有较大影响,适当提高染液PH值能够提高棉织物对染料的上染率;但当PH超过一定值时,由于溶液中过量的-OH会提高染料的水解速率,从而导致染料对纤维素纤维的上染速率降低。因此,染液PH应该定为弱碱性。
来源:印染学习与交流