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提高活性染料染色织物耐汗|光色牢度的方法

2015-09-10 09:22 点击:

纺织品染色牢度是指染色制品在染后加工与保管或服用过程中,染料(或颜料)在多种外界因素的作用下能保持原有色泽的性能。牢度已成为染料和染色织物品质检验工作中内在质量考核的一项重要指标。根据不同纺织品的最终用途,服饰服用过程中的染 色 牢 度 主 要 包 括 皂 洗、汗 渍、耐 光、气 候、摩擦、熨烫,耐烟气、耐氯牢度等等。而对于夏季服装来说,耐光牢度是一个主要的指标。近年来,消费者在实际生活中 发 现,有 些 纯 棉 T 恤、运 动 衣 等 夏 天穿着的贴身外衣在服用过程中,接触人体易出汗的部位(如背部、肩部和衣领等处)经阳光照射后,会出现明显的变色或褪色现象,其变化程度与染料所具有的耐光色牢度很不一致,这使人们意识到某些染料可能在汗液存在下的耐光色牢度不同于常规条件下测得的耐光色牢度,从而提出了耐汗/光复合色牢度的概念。近年来,国外服装销售商逐渐意识到运动衫及其它户外服装等夏季服装往往比较容易日晒和出汗两个因素的综合影响而产生褪色,把耐汗/光复合色牢度列为夏季服装的主 要 色 牢 度 考 核 指标[1]。
我国于2010年制定了新的耐汗光色牢 度 的 测试标准:GB/T14576-2009 《纺织品 色牢度试验 耐光、汗复合色牢度》[2],并且在产品标准 FZ/T73008-2002《T 恤 衫 》[2]和 FZ/T73007-2002《针 织 运 动服》[3]中已经将耐汗/光复合色牢度列入了产品的考核指标,且列入了国家抽查项目,使得耐汗光复合牢度指标日益引起消费者的关注。由此,如何提高夏季纺织品的耐汗光复合牢度成为纺织印染企业十分关心的问题。本文将从染料选择、加工工艺、后整理加工等方面对如何提高活性染料染色织物耐光汗牢度进行分析。

1 染料的选择
1.1 染料结构与耐光牢度的关系
我们知 道,染 料 的 耐 光 牢 度 与 染 料 的 结 构 有关[5-7]。从活性染料的的母体结构看,70%~75%的活性染料属于偶氮染料,其他还有蒽醌结构、甲噆结构、酞菁结构的染料。偶氮结构的染料中以吡唑啉酮等含有杂环结构化合物为偶合组分的偶氮染料具有较好的耐光牢度,在吡唑啉酮环上引入卤素(Cl)使耐光牢度稍有改善,在偶氮组分苯胺氨基的对位引入磺酸基可提高耐光牢度。偶合组分为J酸的偶氮染料,偶氮基的邻位有吸电子基团磺酸基,耐光牢度也较好。偶合组分为 H 酸的偶氮染料,染料结构中的偶氮基由于受相邻的羟基和氨基等供电子基的影响,氮原子上的电子云密度相对较高,使偶氮基的耐光稳定性大大降低。采用氨基酰化的方法,可降低了氨基的碱性或供电子性,提高染料的耐光牢度,也在偶氮基的两个邻位引入羟基 (-OH)等 配 位基,与重金属络合形成金属络合染料,从而提高偶氮基的耐光稳定性。酞菁类活性染料由于是铜络合结构,耐晒牢度尚可。甲噆类染料是铜络合结构,受金属铜的影响,-N=N-的 耐 光 稳 定 性 好。蒽 醌 型活性染料,化学性质稳定,耐光稳定性良好。
1.2 染料结构与耐汗光复合牢度的关系
活性染料的汗/光褪(变)色是汗液与光照双重作用的结果。汗液中的水分会影响染料的光褪色。此外,人体汗液的组成很复杂,含有不同的氨基酸、糖分和有机羧酸等。汗液有的呈弱酸性,有的呈弱碱性。活性染料染色物的耐汗/光牢度影响因素更加复杂,许多染料的耐晒牢度很好,而耐汗/光牢度却很差。近年来,人们已经对活性染料与耐汗光牢度的关系进行了以下研究,得到了以下规律。
日本学者 Okada研究了偶合组分分别为J酸、γ酸和 H 酸的三个染料,发现由于染料结构不同而导致染色织物的耐光汗复合色牢度有明显的差异。
存在J酸>γ酸>H 酸的顺序[8]。日本学者Imada等的研究也发现,偶氮染料的偶合组分为J酸时,其耐汗光复 合 色 牢 度 优 于 偶 合 组 分 为 H 酸 的 情 况。另外,一些通过金属络合的方法提高耐晒牢度的染料,却具有较差的耐汗光复合牢度,其原因是因为由于汗液中的氨基酸或相关物质可与金属络合染料中金属离子螯合,使金属离子脱离染料母体,失去金属离子的染料母体在光照条件下容易褪色或色变。蒽醌类活性染料由于耐氧化和还原等化学稳定性较好,因此不但具有较好的耐光稳定性,同样具有较高的耐汗光稳定性。
匈牙利研究者 Csepregi等的研究结果还表明,双活性基染料的耐汗/光复合色牢度一般高于单活性基活性染料;活性基团接在重氮组分上的染料,其耐汗/光复会色牢度较低,而活性基连接在偶合组分上时,染料的耐汗/光复合色牢度相对较高[9]。
1.3 染料的选择
根据以上的分析,我们可以通过选择耐汗光复合牢度好的染料进行染色,从而获得具有高耐汗光牢度的染 色 织 物[10,11]。近年来为了满足印染企业的要求,一些染料企业已开发了一些具有高耐汗光牢度的活性染料可供选择。如由台湾永光公司开发的 EverzolLF系列活性染料的组合可满足高耐汗晒牢度要求,且染色匀染性、重现性较佳。万得公司推出的 MeganxBL高日晒牢度活性染料、住友公司推出的SumifixSupraHF及 NF系列、化药公司的KavacionE-LE系列染料、以及 C1arint公司的 Dri-mareneCL-C型,汗/光牢度都可以达到4~5级。
值得注意的是,拼色染色织物的耐汗光复合牢度相对较低,原因是在拼色染色时,只要其中一只染料因为牢度差而变色,则染色织物整体变色,所以最后牢度还是有牢度差的染料决定。因此要得到高耐汗光复合牢度的染色织物,还必须选择两种耐汗光复合牢度都好的染料进行染色。

2 合理制定和控制染色工艺条件
活性染料染色产品的耐晒牢度和耐汗光复合牢度与染料的聚集状态和结合状态有关。而染料的聚集状态和结合状态除与染料及纤维的结构性能有关外,与染色工艺的合理性及控制条件也有关。活性染料应该充分与纤维结合,才能获得较高的耐晒牢度。只要结合坚牢,特别是形成共价键结合,染料激化后的能量就可以很快转移给纤维分子,而不易发生光褪色反应[12]。
充分均匀的前处理加工,提高半制品的毛效和吸色容量,可以提高染料在纤维内部的可及程度,可使染料-纤维之 间 的 共 价 交 联 反 应 更 加 充 分。李 艳梅等人的研究表明,相同染色条件下,粘胶织物上染料的耐光和耐汗光复合色牢度均高于棉织物。解释为粘胶具有更多的无定形区,在水中的溶胀程度比棉纤维高,有利于染料分子在纤维内部的聚集,提高牢度。良好的水质、适当提高染色温度和时间、温和的固色条件等也能提高染料对纤维染透性,提高染料的固着率,从而提高牢度。
加强水洗,减少织物表面水解染料和未固着染料的残留,研究表明,活性染料染色后,与纤维共价键结合的染料光稳定性最好,水解染料其次,未固着染料较差。因此充分的皂煮和水洗对提高牢度十分重要。此外,在水洗时添加螯合分散剂,降低金属离子和中性电解质的浓度,也有利于提高耐光汗牢度,金属离子会与染料形成难溶性色淀,并催化染料光褪色[13]。

3 合理的后整理加工
通常为了提高活性染料的湿牢度和摩擦牢度,需进行染后固色处理,经大多数固色剂处理后,湿牢度有一定程度提高,但其耐晒牢度和耐汗光牢度等一般会有所降低,需要引起重视。目前也有日晒牢度增进剂或汗/光牢度提升剂等被开发,但效果不够理想。一些紫外线吸收剂也被用于改善耐晒牢度,但大部分染料发生光褪色是由可见光引发的,所以紫外线吸收剂对提高耐晒牢度不明显。采用单线态氧淬灭剂处理染色产品,虽然有一定效果,但对不同的染料和不同的纤维,效果也不一致[14]。
此外,一些后整理加工会对染色织物的耐汗光牢度产生一定的影响,需要小心应对。陈启宏等人对一些活性染料的研究表明:柔软整理后,耐汗光牢度随染料品种不同而变化,但耐酸汗光牢度总体的变化趋势是增加的,而耐碱汗光牢度总体呈下降趋势;树脂整理后日晒牢度和耐碱汗光牢度都呈下降趋势,而耐酸汗光牢度却有增加的趋势;经纳米防水防油整理后,总的趋势是日晒牢度有所下降,而耐汗光牢度均有所提高。

4 结语
影响染色织物耐汗光复合牢度的因素很多,但染料的选择是关键,染料结构种类决定活性染料染色织物耐汗光复合牢度基础等级。此外,合理的染色加工条件和后处理加工条件对保证染色织物具有高等级耐汗光牢度具有较大的影响作用,应该十分注意。

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