染色技术的纤维染色...

染色技术的纤维染色

随着人们生活质量不断提高，也随着现代新材料的不断开发，新型纤维出现愈来愈快，品种愈来愈多，仅从我国生产的化纤来看，目前已有275大类之多。已经大量商品化的新合成纤维包括超细、PLA、PTT和PDT和相关的异形、差别化纤维等；新再生纤维包括Lyocell、竹原纤维等，以及各种多组分化学纤维，包括大豆蛋白、蚕蛹蛋白和牛奶蛋白纤维等。
纺织品的组成和组织结构也日新月异，特别是多种纤维的混纺、交织和复合纺织品愈来愈多。在这方面，目前我国和世界先进水平还存在较大差距，例如从最近统计的国内出口面料平均纤维组分仅为1.3种，而同时进口的国外面料平均纤维组分则为5.6种，个别面料多达7~8种纤维。
正在开发的新纤维还有许多，包括各种转基因纤维。
纤维和纺织品的“新”和“多”对纺织品染色提出了新的要求，要求有新的染色技术相适应[3]。它们染色特点之一是为适应“新”特性，需要选用新的染料和采用新的工艺，例如涤纶超细纤维染色的分散染料，要求显色性、匀染性和色牢度特别好，配套的助剂和升温工艺也与常规纤维不同，其它新纤维染色适用的染料也都有新的要求，为此近年来国内外染料生产公司通过筛选和研发，有各种系列专用染料供应。特点之二是为了适应“多”组成，使多种组分都能染上颜色，而且不同组分间的同色性要好。因此，近年来开发了多种染料分浴或同浴染色的染料和工艺，例如分散/活性染料染色、分散/酸性染料染色、活性/酸性染料染色，以及分散/阳离子染料染色等，以适用于涤纶与纤维素纤维、锦纶和腈纶；纤维素纤维与锦纶、羊毛和蚕丝，以及它们与氨纶的多组分纤维纺织品染色，染色工艺有两浴法、一浴两步法和一浴法等。
为了简化工艺节水节能，各大公司和一些研究单位还在研究用单种染料染多种组分的染料和染色工艺，这包括用单种分散染料染涤纶和羊毛，锦纶及蚕丝；用单种活性染料染纤维素纤维和羊毛、蚕丝和锦纶，也包括含多种组分的蚕蛹蛋白纤维、大豆白纤维等。近年来还在开发分散-活性、分散-阳离子-活性染料，以便适用于染多种组分。我们研究证明，在专用助剂存在时，分散染料可以充分上染羊毛、蚕丝、锦纶和氨纶[4，5]，因而可以一浴染多种纤维的纺织品。
无论是用两种染料同浴染色，或是一种染料染多种组分，为了使染料对多种组分均衡上染，提高同色性和包牢度，需要制定新的染色工艺，特别是控制升温程序和调节染浴中的PH值，目前已有许多控制PH值的助剂供应，大多数是利用升温过程使PH值从碱性滑向中性和酸性，也有反向滑动的，这对PH值敏感的纤维和染料染色非常有效，不仅减少纤维和染料的损伤，还可以提高上染率、同色性、匀染性和色牢度。我们利用此原理，使活性染料与酸性染料可以同浴染棉/锦织物，并利用其水解染料具有酸性染料的性能，在酸性介质可上染锦纶，充分利用染料，并减少了污水中的水解染料〔6〕。
1．2新染料、助剂和设备
为了适应染色需要，近年来新染料和助剂不断涌现[7]，新染料和助剂的开发主要为了适应以下一些要求：
（1）替代禁用染料和助剂，开发环境友好的染料和助剂；
（2）适应新纤维和多组分纺织品染色的需要；
（3）适应新工艺、新设备加工的需要；
（4）适应高效、节水、节能加工的需要。
虽然各类染料和助剂都有了明显的发展，但发展最快和最重要的仍是活性和分散染料及相关助剂[7-8]。
活性染料的开发包括新的发色体、活性基及其在分子中的组合、连接基和不同染料的拼混，此外，商品染料的后加工也有了很大提高，新的活性染料性能主要表现在：
（1）高发色强度、高直接性和固色性；
（2）高牢度，包括耐晒、摩擦、汗光、耐氯和皂洗牢度等；
（3）低盐、低碱或中性染色和固色；
（4）环境友好，不含有害的芳胺，重金属和甲醛等物质；
（5）匀染性、重现性和配伍性好。
除此之外，为了适应染色或印花新工艺的推广，还开发了许多专用活性染料，例如喷墨印花，小浴比，一浴法染色用的活性染料。
必须强调的是，在这些改进中，开发多活性基，包括相同和相异的多活性基染料最为突出，不仅已有一大批双活性基染料问世，还开发了三或四活性基染料，这样可以大大提高活性染料的固色率和湿牢度。通常活性染料的母体结构是酸性染料，直接性不高，为了提高直接性，使活性染料分子线形结构特牲增强，少数芳环共平面性也很强，这些染料有较高的直接性。
除了纤维素纤维用活性染料外，还开发了不少毛用活性染料。
前面已经指出，一些新纤维和多组分纤维，例如蚕蛹蛋白纤维和竹纤维非常适合用活性染料染色，我国技术人员对此作了筛选，使活性染料对这些纤维有很好的效果。
分散染料也是近年来发展的重点之一，也出现了不少新品种，它们有的具有新的特别是一些新杂环结构发色体，有的在剂型上有了改进，使分散染料具有高上染率，深染性或提升性和高牢度，包括水洗、摩擦、耐热迁移和沾色牢度。
同理，新开发的分散染料是环保型的，不含有害芳胺、重金属等物质。为了适应碱性染色或与活性染料一浴染色，开发了一批耐碱性强的分散染料。
为了适应超细涤伦、PLA、PTT和PDT新纤维染色开发了一系列新的分散染料。适合超细涤纶染色的分散染料显色性和提升性要好，匀染性、色牢度和重现性也好，各公司都有系列染料供应，适合PLA纤维染色的分散染料应具有染色温度低、上染率和提升性好，此外，还特别要求耐光和湿牢度好。适合PTT和PDT纤维染色的染料。为了适应超临界CO2流体染色，含氨纶纺织品染色和喷墨印花，也开发了或正在开发专用分散染料。
除了开发新的活性和分散染料外，为适应多组分纤维纺织品或新工艺染色，正在开发可染多种纤维的复合性染料，例如，分散-活性染料，分散-阳离子-活性染料等，不过它们目前还未能大量工业化生产和应用。
新的染色设备主要表现在缩短染色时间，减小浴比，例如降到3：1，甚至更低，降低化学品、水、能量消耗，提高自动化程度以求减少劳动力，甚至达到全自动控制，应用最多的喷射染色机采用气流喷射后，不仅减少了水耗，还可以大大提高能量转换、降低织物在湍流液体中的摩擦力，新设备还可在加料、升温、控时和在线监测等方面高度自动控制，使从小样到大样生产的误并得到控制，做到“一次正确”染色和“受控”染色[9]。向左转|向右转