冷晒祥1,2,錢國坻2,華兆哲1,2,堵國成1,2,陳堅1,2(1.江南大學工業生物技術教育部重點實驗室,江蘇無錫 214122;2.江南大學生物工程學院,江蘇 無錫 214122)作者簡介:冷晒祥(1981—),男,碩士生。研究方向為紡織用 的發酵及應用。華兆哲,通訊作者,ｅ ｍａｉｌ:ｈｕａｚｚ@ｓｙｔｕ.ｅｄｕ.ｃｎ。
摘要:為了縮短棉針織物前處理和染色時間,針對過氧化氫酶酶解和染色同浴處理造成的染色不穩定問題,研究在過氧化氫酶處理棉針織物漂白殘液后的酶解液中進行活性染料同浴染色的可行性,与常規分浴工藝作比較;考察ｈ2ｏ2的不同殘余濃度對單一和拼混活性染料色光的影響。結果表明:殘余ｈ2ｏ2對活性嫩黃4 ｇｌ、活性紅ｂ 3ｂｆ、活性深藍ｂ 2ｇｌｎ的染色效果影響較大,而對其余活性染料影響較小;在酶解、染色同浴工藝中發現,通過采用軟水、減少重金屬离子含量、适當添加電解質和染料用量等方法,有助于提高酶解、染色同浴工藝的染色效果。
關鍵詞:過氧化氫 ;活性染料染色;棉針織物;漂白殘液
在棉針織物前處理過程中,常用過氧化氫 (ｅｃ1 11 1 6)來分解漂白后殘留在殘液中和織物上的ｈ2ｏ2[1-2],但由于染色所用的活性染料易被 解后未除盡的ｈ2ｏ2氧化變色,尤其在拼色染色中,各染料組分被氧化分解不勻,且氧漂、 解后殘液中的組分較為复雜,促使染料聚集,影響染料擴散,導致得色量較低和色調變化,難以得到較好的重現性。若過氧化氫 處理后的漂白殘液与活性染料能同浴染色,則不僅可減少排液和放水的重复次數,節約用水量并減少污水排放,同時可縮短操作時間,提高效率,因此,近年來對棉針織物的 解和染色同浴工藝引起了廣泛的關注[3-6]。
本文將棉針織物漂白殘液的 解和活性染料同浴染色和分浴染色作對比,討論 解處理后漂白殘液中殘留的ｈ2ｏ2對單一染料和拼混染料的色光變化,探討 解處理后漂白殘液對染料的吸附和固著影響因素,并對提高重現性的方法進行可行性的探索。
1 實驗部分
1 1 材 料
18 45ｔｅｘ純棉針織汗布、嗜熱子囊菌產過氧化氫 (江南大學研制)、ｈ2ｏ2(30%)、過氧化氫試紙、醋酸(90%)、氫氧化鈉、硫酸鈉、碳酸鈉、皂洗劑、穩定劑(宜山化工厂)、ｊｆｃ、活性染料。
1 2 實驗方法
1 2 1 ｈ2ｏ2質量濃度測定
ｈ2ｏ2質量濃度大于25ｍｇ ｌ時,用高錳酸鉀法測定[7],小于25ｍｇ ｌ則用過氧化氫試紙進行比較測定。
1 2 2 ｈ2ｏ2漂白、 解及染色分浴工藝
棉針織物經ｈ2ｏ2漂白后,排水,再用醋酸中和至 解所需ｐｈ值進行 解,排水,然后在活性染料染色條件下進行分浴染色,取樣。
1 2 3 ｈ2ｏ2漂白、 解及染色同浴工藝
棉針織物經ｈ2ｏ2漂白后,不排水,在同浴中加醋酸中和至 解所需ｐｈ值進行 解,并在 解同時加活性染料進行同浴染色,排水,取樣。
1 2 4 染色試樣白度和色差測定
采用ｄｃ ａｓ色差儀,按標准方法測試試樣的白度和色差。
1 2 5 染色試樣ｋ ｓ值測定
采用ｍａｃｂｅｔｈ測色儀,測定染色試樣的ｋ ｓ值。
2 結果与討論
2 1 解漂白殘液的活性染料同浴染色
棉針織物經過氧化氫 解處理后,溶液的ｐｈ值為8～8 5之間,若再加鹼和鹽直接進行活性染料染色,可節約用水量,減少污水排放,縮短工藝時間,采用此工藝十分經濟。表1為 解、染色同浴与分浴(常規)工藝比較。其中,綠色染料處方(%,ｏ.ｗ.ｆ):活性嫩黃ｂ 6ｇｌｎ1 70;活性翠藍ｂ ｂｇｆｎ1 65;活性深藍ｂ 2ｇｌｎ0 11。棕色染料處方(%,ｏ.ｗ.ｆ):活性黃ｂ 4ｒｆｎ1 08;活性紅ｂ 3ｂｆ0 30;活性深藍ｂ 2ｇｌｎ0 36。紫色染料處方(%,ｏ.ｗ.ｆ):活性紅ｂ 3ｂｆ0 09;活性紅ｂ ｒｎ0 10;活性深藍ｂ 2ｇｌｎ0 014。
根据3种染色處方染色后的結果表明:采用 解后直接染色的同浴工藝比 解后排液再進水染色的常規工藝,顏色略淺些,色差有所增加,色光稍有一些變化。其中綠色處方色光變紅、藍;棕色處方變綠;而紫色處方紅、藍光減少。這些均可能由于同浴工藝所殘留的微量ｈ2ｏ2所致。 解液中殘留的ｈ2ｏ2會使染料氧化變色,或使棉纖維氧化帶負電荷,陰离子活性染料難以上染,減少得色量,顏色變淺
,因此,在染色前必須除盡殘留的ｈ2ｏ2。然而在 解或水洗過程中,常因某些工藝條件限制或操作不當,還保留少許ｈ2ｏ2。為此對殘留ｈ2ｏ2与染料和染色物色光的影響作進一步實驗。
2 2 解液對染料和織物色光的影響
2 2 1 ｈ2ｏ2殘留量對單一染料色光的影響
對工厂常用的10种活性染料,在不同的ｈ2ｏ2濃度下,測定其最大吸收波長(λｍａｘ)和吸光度(ａｍａｘ)的變化,結果列于表2中。
由表2可見,溶液中ｈ2ｏ2的存在對活性嫩黃4ｇｌ、活性紅ｂ 3ｂｆ、活性深藍ｂ 2ｇｌｎ等染料的最大吸收波長有一定影響,尤其對紅ｂ 3ｂｆ和深藍ｂ
2ｇｌｎ的影響特別大。隨ｈ2ｏ2質量濃度從0增加到7.5ｍｇ ｌ,最大吸收波長λｍａｘ減少12～60ｎｍ,向短波長方向位移,顏色明顯變淺;而且最大吸光度ａｍａｘ亦有明顯減少,活性紅ｂ 3ｂｆ可減少0.4,亦即亮度和艷度減弱。隨著ｈ2ｏ2質量濃度再增加到37.5ｍｇ ｌ時,最大吸收波長和最大吸光度二者變化并
不明顯。這充分表明,ｈ2ｏ2對上述3個染料有較強的氧化作用,溶液中只要有ｈ2ｏ2存在就會影響其色光和上染量。
從表2還可看到,有些結构的染料受ｈ2ｏ2的氧化作用影響并不明顯,如活性黃ｂ 3ｂｄ、活性紅ｂ4ｂｄ、活性艷藍ｂ ｒｎ、活性翠藍ｂ ｇｆｎ和黑ｂ、黑ｋｎ ｇ2ｒｃ等。當溶液中ｈ2ｏ2質量濃度在37.5ｍｇ ｌ以下,最大吸收波長亦只在2～6ｎｍ范圍內變化,最多改變12ｎｍ。由此可見,工厂所選用的大部分染料受ｈ2ｏ2的影響不顯著,只要正确精選好染料,溶液中殘留少量ｈ2ｏ2對染色織物的色光影響不太大。
2 2 2 ｈ2ｏ2殘留量對織物色光的影響
選擇工厂常用的3個配方,在殘留少量ｈ2ｏ2的情況下進行染色,測定染色后織物的色差和ｋ ｓ值的變化,其結果如表3和圖1所示。
由圖1和表3可見,所選用的3個處方中均含對ｈ2ｏ2敏感的几种染料(紅ｂ 3ｂｆ和深藍ｂ2ｇｌｎ)。与其他染料一起拼色后,由于各种染料受ｈ2ｏ2氧化的速度不同,以及染料間的相互作用會影響其氧化程度,使染色后織物的色光、色差變化更甚。因此,在這3個處方中織物的得色量(ｋ ｓ值)隨著ｈ2ｏ2濃度增加均出現明顯變小,ｌ 值增加,顏色變淺。同時因為綠色和棕色為中深色,在配方中易
受ｈ2ｏ2氧化的紅ｂ 3ｂｆ和深藍ｂ 2ｇｌｎ的用量相對較低,對色差影響不十分明顯,均在允許范圍內(δｅ<1 0)。而紫色為淺色,在配方中這2种染料用量占總用量的50%以上,因此其色差明顯增加,而對色光的影響不十分明顯。
2 3 解液組成對織物色光的影響
用 解處理后的漂白殘液染色時,影響染色吸附和固著的因素有水質、染料、鹼、電解質、 的用量等,因此,可通過改變染料濃度和電解質用量來調節織
物的色光,從而提高其重現性。
2 3 1 水 質
目前各工厂所用的水質條件有很大的差异,因此,在漂白、 解和染色液中可能含有各种金屬离子,它們會影響 解效果和染色后織物的色光。在本實驗中,首先將不同金屬离子按一定質量濃度(300ｍｇ ｌ)加到 解液和染液中,測定它們對 解效果和染色物色光的影響,如圖2所示。
從圖2可以看出,對不加金屬离子的軟水作空白實驗,其ｈ2ｏ2去除率為89 9%,染色織物的色差δｅ為0.43,ｋ ｓ值為7.65。加入不同金屬离子后,ｈ2ｏ2去
除率稍有一定變化(約5%～7%),但影響不大。然而對染色物的色光和ｋ ｓ值卻有較大差异,其中ｃａ2+、ｃｕ2+、ｆｅ3+等金屬离子使染色物色差從0 43增加到1.3～1.9,尤其ｆｅ2+為更大,達3.72;而ｎａ+、ｍｇ2+對色差几乎無影響,均在0.5左右,但這些金屬离子均能使ｋ ｓ值有所增加。由此可見,ｎａ+的影響最
小,而多价离子尤其ｆｅ2+對染色物的色光有較大的影響,在 解和染色前應加以去除,最好在漂白、 解和染色時采用軟水。
2 3 2 電解質濃度
在過氧化氫 處理后的漂白殘液中用活性染料染色時,常需加入一定量的電解質(ｎａ2ｓｏ4)來促進活性染料上染。增加電解質用量可增加得色量,從而可彌補由于染液中ｈ2ｏ2的存在使得色量下降,這對提高染色穩定性有很大幫助,如表4所示。
在過氧化氫 處理后的漂白殘液中進行活性染料同浴染色,當增加10%電解質用量后,顏色變深,提高了上染量,并也增加了紅、藍光,与常規的 解、染色兩步法的結果較為接近。這充分表明:增加電解質可獲得好的重現性。當然電解質增加過多會造成染料聚集,影響上染量和色差。因此,對不同處方需通過實驗确定其合适用量。
2 3 3 染料用量
染料用量對染色物色光的影響見表5。
從表5可以看出,在ｈ2ｏ2處理后的漂白殘液中用活性染料染色時,适當增加染料用量,亦能使得色量增加,雖然色差稍有提高,但在可接受范圍內。而且
紅、藍光明顯增加,接近于 解、染色兩步法的效果。因此,通過适當增加染料用量亦可彌補殘留ｈ2ｏ2帶來的不利影響,對提高染色質量的重現性是有利的。當然,過多增加染料用量會得到更深的色澤,引起較大的色差,同樣,适合的染料用量亦需通過實驗确定。
3 結 論
1)過氧化氫 處理后的漂白殘液中殘留少量ｈ2ｏ27 5ｍｇ ｌ,它對活性嫩黃4ｇｌ、活性紅ｂ 3ｂｆ、活性深藍ｂ 2ｇｌｎ在棉針織物上的上染量和色光有較大影響,會影響染色的重現性,而對工厂常用的大多數活性染料影響不太大。
2)過氧化氫 處理后的漂白殘液中所含有的金屬离子、電解質和染料用量均會影響染料的吸附和固著,使活性染料同浴染色時重現性下降。若采用軟水,減少金屬离子,染色時适當增加電解質和染料用量可增加上染量,并調整色光,對改善 解、染色同浴工藝的重現性有一定幫助。ｆｚｘｂ致謝 感謝周良高級工程師,崔莉老師在本文的研究過程中給予的幫助,感謝常州強聲印染有限公司給予的大力支持。
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