锦氨面料色牢度问题量化分析
缪华丽1 王齐兵2 王思琪1 吴彬1 张红燕1 陈英英1
1.传化智联股份有限公司
2.浙江吉华集团股份有限公司
摘 要：针对锦氨面料色牢度问题，通过同浴染色的锦纶及氨纶模拟混纺织物，对混纺体系中锦纶及氨纶上染料量、浮色扩散量和固色剂吸附量进行测试，设定锦纶上的染料，固色剂量与氨纶上的染料，固色剂量的比值为分配比，使其作为量化指标。考察染料、固色剂在锦氨体系中的分配情况，明确染料在锦纶上的高分配比(6.67)和固色剂的低分配比(2.81)使得锦纶固色不足，加上氨纶的浮色解吸量较高，导致络合染料中深色染色锦氨面料出现色牢度问题。
关键词：锦氨织物；耐皂洗色牢度；染料；浮色；酸性固色剂
近年来，锦氨面料的应用范围越来越广泛，涵盖了从针织到机织，从内衣、泳装到外套各个方面。锦氨面料既有锦纶织物高强、耐磨、 尺寸稳定等优点，同时具备氨纶优良的弹性[1]。
锦氨面料大多采用酸性染料染色，中深色面料以金属络合染料为主。单独的锦纶面料经过酸性染料染色后充分水洗及固色可以达到较好的耐皂洗色牢度，但是当引入氨纶后，大多客户均反映锦氨面料色牢度不佳，常规的水洗及酸性固色整理较难获得理想的耐皂洗色牢度。混纺面料中氨纶含量越高，色牢度问题越发显著[2-4]。
本实验针对锦氨混纺面料色牢度问题，以中深色较为常用的酸性金属络合染料切人，从染料、浮色和固色剂3个维度对色牢度进行量化分析，并引入“分配比”，量化染料及固色剂在锦氨两种基材上的分配情况，明确锦氨体系的色牢度问题，为解决锦氨混纺面料色牢度问题提供方向。
1实验
1.1材料与仪器
织物 锦纶机织布（单位面积质量l06g/m2， 640根/10cm×290根/10cm，浙江三元纺织有限公司），氨纶丝40D（海宁凯威纺织有限公司）。
试剂 酸性络合蓝NHF（杭州下沙恒升化工有限公司），酸性固色剂TF-507(传化化学集团有限公司)。
仪器 DL-6000Plus型高温红外染样机（韩国大株丝达乐株式会社），ME2002E分析天平[梅特勒一托利多仪器（上海）有限公司]，sw-24B型耐洗色牢度试验机（南通宏大实验仪器有限公司），ICS-1100型离子色谱仪（赛默飞世尔科技公司）。
1.2分配比
为了量化分配情况，设定锦氨体系下染料分配比这一参数，通过单位质量锦纶上的染料量与单位质量氨纶上的染料量的比值来判断染料分配倾向。数值小于1，说明染料倾向于吸附氨纶，数值大于l，则染料倾向于吸附锦纶，数值越大，染料向锦纶转移的趋势越大。该分配比同样适用于固色剂。
1.3测试
1.3.1上染量
1.3.1.1锦氲体系染料总量
为了较好地拆分锦氨面料染色后染料的分配情况，采用锦纶布加一定比例的氨纶丝进行染色。染色布总质量10g（若模拟氨纶占比为10%的锦氨布，则取9g锦纶、lg氨纶，以此类推）。取2%(omf)酸性络合蓝NHF，染色浴比1:10，从室温升温至98℃，保温40min，染色结束后留下染色残液，通过测试残液吸光度，根据相应的标准曲线（酸性蓝NHF标准曲线为y=0.0151x-0.0017，相关系数R2=0.9999）计算染色结束残液中的染料残留量。按照下列公式计算锦氨体系染料上染总量：
锦氨体系染料上染总量=染液中初始染料量-染色结束染料残留量
1.3.1.2氨纶染料
精确称取O.lg染色后的氨纶置于50mL单颈烧瓶内，加入DMF至总液量为50g，置于120℃ 甘油浴中回流20min，冷却后测试萃取液吸光度。根据标准曲线（酸性蓝NHF标准曲线为y=1.47838x+0.07167，相关系数R2=0.99998）计算氨纶上的染料量。
1.3.1.3锦纶染料
根据下列公式计算锦纶染料上染量：
锦纶染料上染量=锦氨体系染料上染总量-氨纶染料上染量
1.3.2皂洗条件下浮色扩散量
取染色后的相应布样10g，浴比1:10，参考GB/T3921-2008，于皂洗机中60℃水洗30min， 考虑到皂片对吸光度测试的干扰，皂片用0.5g/L SDBS代替。测试皂洗残液吸光度，通过标准曲线计算水洗残液中的染料量，即体系中浮色扩散量。
1.3.3锦氨体系不同基材固色剂吸附量
由于酸性固色剂含硫，通过离子色谱对布面固色剂含量进行测试。
固色整理工艺：取布样总质量10g（Sg锦纶，5g氨纶，模拟50%氨纶占比），浴比1：10，取4% (omf) TF-507，75℃处理30min，水洗定干后进行离子色谱测试。
2结果与讨论
2.1锦氨体系染料的分配
表l中，对比单独锦纶染色和氨纶染色，锦纶上染料量为19.94mg/g，氨纶上染料量为13.50mg/g。单独体系染色，由于弱酸性染料对锦纶有更好的亲和力，染料在锦纶上有更高的得色量。
当采用锦氨混纺体系染色时，以氨纶占比50%为例，锦纶上染料量明显增加，由原来的19.94mg/g提升到34.55mg/g；氨纶纤维上染料量显著下降，由原来的13.50mg/g下降到5.OOmg/g;说明当锦纶和氨纶同浴染色时，酸性染料倾向于向锦纶转移，该趋势随着氨纶含量的增加而提升。这是因为染料在两种基材上的亲和力不同，锦纶对染料的“吸收”能力远大于氨纶，而氨纶丝只有少量染料上染。当锦氨同浴染色时，无法吸附到氨纶上的染料则会转移到锦纶，对混纺体系下的锦纶来说，其染浴浓度相对提升，从而获得更高的得色量。
表1 锦氨体系不同基材染料量
2.2锦氨混纺体系染料分配发生阶段
从染色的整个流程对染料的分配情况角度做了细化，以氨纶占比50%为例，此时数据差异较为显著。染色时，室温人染，升温至98℃后保温一定时间，对不同时间点取样，考察酸性染料的分配在什么阶段发生及相应变化。
图l为染色不同阶段酸性蓝NHF在锦纶和氨纶上的分配情况，表l为分配比。由图1、表2 可以看出，在升温结束后，酸性染料的分配就已经完成。然而酸性染料并不是在染色初始就优先吸附锦纶，当染色温度小于50℃、接近锦纶的玻璃化温度时，锦纶纤维分子链段并未充分热运动，纤维较少的瞬时孑L隙存在极少可以供染料扩散的孔道[5]。此时，分配比小于l，染料更多地上染到孔隙比较大的氨纶。当染色温度大于50℃时，染料逐渐从氨纶转移到锦纶，且锦纶上的染料量提升非常迅速。
图1 染色过程中酸性染料在不同基材上的分配
表2染色过程中酸性染料在不同基材上的分配比
2.3相同染料量下浮色扩散差异
在不同浓度单独染色保证锦纶和氨纶相同染料量的前提下，对比耐皂洗色牢度测试条件中锦纶和氨纶浮色解吸量的差异。
选择深浅两个染料量，对比锦纶和氨纶浮色解吸量的差异，结果见表3。染料用量为1% 时锦纶染料量与2%氨纶上的染料量接近，此时进行耐皂洗色牢度测试，氨纶上浮色解吸量是0.144mg/g，而锦纶仅有0.035mg/g，氨纶上的浮色解吸量是锦纶的3～4倍。
再对比深色条件下，锦纶和氨纶丝表面染料量都在39mg/g左右时浮色的解吸情况，氨纶上浮色解吸量是锦纶的2.8倍。说明当布面含有相同染料量时，氨纶上的浮色解吸量远大于锦纶。这与氨纶特殊的超分子结构有关，软段结构松弛，染料分子容易解吸[2]。
表3不同用量下基材染料量和浮色解吸量
2.4锦氨混纺体系下浮色情况
酸性络合染料对氨纶的亲和力较高，由表4 可以看出，单独染色时，锦纶上染料量是19.94 mg/g，氨纶上染料量为13.50mg/g，锦纶上染料量是氨纶上染料量的1.5倍，但是氨纶的浮色解吸量是锦纶的近3倍；锦氨体系下，尽管氨纶上染料量显著减少，但是氨纶浮色扩散比例仍较高。 所以对于酸性络合染料染色的深色面料来说，固色时不仅需要考虑锦纶还需要兼顾氨纶。
表4 氨纶占比50%时体系中布面染料量及浮色解吸量
2.5锦氨体系固色剂的分配
由表5可以看出，锦氨体系固色时，锦纶上固色剂量增加，氨纶纤维上固色剂量有所下降；说明在锦氨体系下，固色剂和染料一样倾向于向锦纶转移。随着氨纶占比的增加，固色剂向锦纶转移的趋势更加显著。
表5 锦氨体系不同氯纶占比下固色剂分配情况
对比染料及固色剂的分配比可知，酸性蓝NHF在锦氨体系（氨纶占比50%）分配比为6.67.固色剂分配比为2.81。固色剂的分配比相对于染料的分配比有显著下降。这是由于固色剂对锦纶和氨纶的亲和力优于对染料，在两种布面上的亲和力差值减小，固色剂在锦氨体系中分配的驱动力降低。
2.6锦氨面料色牢度问题的原因及解决方向
基于锦氨体系的染料、浮色和固色剂3个维度的分析，针对锦氨面料色牢度较差的原因，可以从锦纶和氨纶两方面来回答。
对于混纺体系中的锦纶组分，因为氨纶的引入，锦纶纤维上染料量显著增加(染料分配比6.67)，尽管固色剂也倾向于分配到锦纶（固色剂分配比2.81），但是固色剂增加的比例不及染料，导致在锦纶上固色效果不足；对于混纺体系中的氨纶组分，尽管混纺体系下氨纶的得色量有所降低，但是氨纶释放浮色的量显著高于锦纶（3～4倍），氨纶上的浮色仍会带来色牢度问题，最终导致锦氨面料出现色牢度问题。
相应的解决方向：(1)对于氨纶含量较少的面料，可以采用氨纶阻染的方式，尽可能减少氨纶上的浮色量；(2)对于氨纶含量较高的面料，可以利用分配比的方法，优选合适的固色组分，兼顾锦纶及氨纶面料上染料的分配情况，获得良好的固色效果。
3结论
(1)对于锦氨体系染色，染料倾向于上染到锦纶纤维，而且随着氨纶占比的增加，趋势越发显著；该分配趋势在染色初始阶段温度大于锦纶玻璃化温度时发生。
(2)在相同染料用量的情况下，氨纶丝浮色解吸量远大于锦纶；锦氨体系的浮色尽管较多来自锦纶，但是仍需考虑氨纶。
(3)固色剂在锦氨体系中的分配倾向与染料一致，随着体系中氨纶占比增加，越趋于向锦纶分配。
(4)锦氨混纺体系的色牢度问题源于染料在锦纶上的高分配比，而固色剂较低的分配比导致锦纶固色不足，同时氨纶较高的浮色解吸量共同导致锦氨面料出现色牢度问题。
参考文献：
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[2]宋心远，氯纶的结构、性能和染整[J].印染，2002(11):30-35
[3]张高歧.常见色牢度的监测分析[J].当代化学研究.2016(8):74-75.
[4]蒋伟永，申晓星，方未，等，氯纶染色性能的研究[J].染整技术， 2021.43<7):19-21
[5]赵涛.染整工艺学救程(第二分册) [M]北京：中国纺织出版社， zo05.
