微悬浮体助剂对染色各方面影响及测试方法毕业论文

微悬浮体助剂对染色各方面影响及测试方法摘 要 活性染料上染棉织物可以采用轧染的方法进行染色，但是，轧染过程中烘干时染料易发生泳移现象，导致最终产品染色不匀。本实验为了降低染料的泳移程度，提高纯棉织物活性染料染色的得色率，降低染色成本，特地采用微悬浮体助剂XY-1与染料一浴对织物进行染色。在使用相同浓度的染料的前提下，通过改变助剂的用量以及改变烘干时间等，与传统工艺比较各自所染得的织物的表观深度和匀染性能，以及在两种工艺染色所得织物表观深度一样的情况下通过探讨新工艺所降低的染料的使用量，本实验确定了助剂与染料一浴染色的最佳工艺。实验结果表明，采用XY-1用量为10g/L，烘干条件为90180S，在染相同表观深度的条件下，最佳可以比传统工艺节约染料约20%，并且同一布面的匀染效果要好，同时织物阴阳面色差也有所改善，染色各项牢度与传统工艺接近， 符合纺织印染行业节能减排的要求，提高了社会和经济效益。关键词：一浴法，微悬浮体助剂，轧染，纯棉织物ABSTRACTReactive dyeing of cotton fabric dyeing methods can be used for processing, but in the process of drying, dye prones swimming shift, resulting in uneven dyeing in the final product. In this study, in order to reduce dye transfer, increase reactive dyeing of cotton fabric color yield rate and reduce the cost of dyeing, the process that the one-bath dyeing of fabric between micro XY-1 suspension additives and dyes had been applied. By comparing the even dyeing ability and the apparent depth of fabrics with the traditional process under the same dye concentration and the cost of dyes under the same apparent depth of fabrics, this study identified the optimum processing aids. Experimental results show that compared with the traditional process, after being dealed with the 10g/L agent XY-1 and baked under the temperature of 90 degrees for 180 seconds, the cost of dye in the process of dyeing could be reduced by 20% on condition that the apparent depth of fabrics are under the same, and the even dyeing ability of the same sides between the two fabrics is better while the disparity of colour between two sides of one fabric shortened a little more or less. Besides,the dyeing fastness between the two process is almost at the same level.These advantages of XY-1 agent make it fit the requirements of energy conservation,the social benefits and economic benefits mentioned by textile printing and dyeing industries. KEYWORDS：one bath , micro-suspension agent, dyeing, cotton fabric目 录前 言2第1章 原理21.1棉纤维的结构及化学性质21.2活性染料对棉纤维的染色机理21.3染料发生泳移及微悬浮体染色（MSD）机理2第2章 材料与方法22.1材料22.1.1织物22.1.2染料和助剂22.1.3无机化学试剂22.1.4实验主要设备和仪器22.2染色工艺和方法22.3微悬浮体助剂对染色各方面影响大小的测试方法22.4水解程度，染色牢度和表观深度测试方法2第3章 结果与讨论23.1助剂XY-1用量对染料泳移性能，表观染色深度和固色性能的影响23.1.1助剂XY-1用量对染料泳移性能和表观染色深度的影响影响23.1.2助剂XY-1用量对织物固色性能的影响23.2烘干温度和时间的变化对织物染色泳移性能，表观染色深度和最终固色性能的影响23.2.1烘干温度和时间对织物泳移性能和表观染色深度的影响23.2.2烘干温度和时间对织物最终固色性能的影响23.3新工艺对染料用量的影响23.4助剂和染料的混合溶液的离心稳定性研究2第4章 结论2参考文献2致 谢2前 言目前，棉花是世界上纺织纤维中产量最大的纤维，其在纺织领域以及日常生活中发挥着不可替代的作用。我国作为世界上最大的产棉国之一，一直以来在对棉织物的研究上作出了很大的努力，取得了可喜的成就，但是，对于棉织物的染色方面，我国依然面临着很多的问题和挑战。棉纤维染色所用的染料，最开始由于直接染料应用方便，色谱齐全，成本较为低廉而被采用。但是直接染料有一个致命的缺陷，那就是色牢度很低，特别是湿摩擦牢度和皂洗牢度。其中，40时皂洗牢度低于3级。即使对直接染料进行固色后处理，使牢度上升一级左右，其总的牢度仍然低于别的纤维产品染色牢度。因此，找到一种能够替代直接染料的染料，是科技人员和生产人员的迫切愿望。终于，在经过了多年得努力，于二十世纪五十年代，人们首次合成并生产了一种名为普施安的染料1，因其带有能够和棉纤维发生反应的官能团而被我国称之为活性染料。活性染料弥补了直接染料留下的空白，因为它不但具有优良的湿牢度和匀染性能,而且色泽鲜艳，使用方便,色谱齐全,成本低廉 ,成为了纤维素纤维纺织品染色和印花的一类十分重要的染料,并且这类染料发展很快。近年来,不但合成了许多具有新的活性基的染料,而且对染料的染色性能以及应用工艺也做了很大的改进 ,同时还发展了专供羊毛、聚酰胺纤维染色的活性染料 2 。但是，目前实际生产中,活性染料染棉织物也存在着重大的缺陷，由于纤维素纤维的染色主要是用活性染料在有大量盐存在的条件下进行的,并在碱性条件下固色，且活性染料存在着水解现象，这导致了纤维素纤维上的染料固着率通常很低，活性染料的利用率较低,污水中染料含量较高，从环境角度讲是极其不利的,而且染色过程中需不断增加盐的用量,以调节盐的浓度,从而使得达到满意染色效果的过程变得非常复杂。从环境保护考虑,残留在染色废液中大量的盐,也是很严重的问题 3、4 。水解现象还导致了活性染料的湿摩擦牢度一直低于三级。因此如何提高染料的利用率和降低染色中的盐用量，是人们一直关心的问题。对于棉织物活性染料浸染时盐用量大的问题5，目前许多研究都致力于如何降低活性染料对棉纤维的染色过程中盐的用量,甚至有些还不用盐,如正在研究的阳离子化活性染料，以及最新开发的新型染色工艺，包括活性染料轧染湿短蒸染色、活性染料浸染短流程、活性染料低温和冷轧堆染色、应用中性固色剂染色、活性染料低盐和无盐染色、应用“代用盐”活性染料低盐染色、活性染料低碱和中性染色6。西安工程大学研究发明并命名的新型染整专利微悬浮体技术在理论和实践上均与传统的染整加工技术有着明显的不同，我国对此技术拥有完全的知识产权。该技术目前还仅限于在蛋白质纤维的染色加工中应用，如羊毛、山羊绒、大豆蛋白纤维和蚕丝。在羊毛和山羊绒染色过程中，通过特种复合高分子助剂的加入，在染浴中自行形成染料微悬浮体颗粒，这些颗粒可以在低温(3050)情况下在纤维表面均匀吸附。待吸附过程基本完成后，可将染浴迅速升温。在一定的温度下染料颗粒发生解体，释放出的染料分子就向纤维内部扩散接而发生固着。与传统的染色过程相比，微悬浮体染色使纤维的受热时间明显缩短，因此会明显减少纤维损伤；并且由于微悬浮体化的染料在纤维表面的吸附率很高，故使染料上染率和固色率显著提高，同时使染品色泽鲜艳、手感改善7。本课题主要研究的是采用已经研制成功的微悬浮体化助剂通过与染料进行一浴轧染来对纤维进行染色,同时改变助剂的使用量和烘干的时间。通过实验来确定微悬浮体助剂对织物烘干过程中泳移现象抑制性能的强弱和织物在同染料浓度条件下上染性能的影响，目前结果表明，在织物表观深度大致相同的情况下，微悬浮体助剂能够降低染色过程中染料的泳移现象以及减少不同染料各自的用量从10%到20%不等。第1章 原理1.1棉纤维的结构及化学性质棉的基本组成物质是纤维素，而纤维素是一种多糖物质，主要是由很多葡萄糖剩基连接起来的线型大分子，分子式可写成（C6H10O5）n 。至于纤维素的结构式，虽然还有些争论和补充，但对许多非常重要的方面，已经取得了一致的意见。通常认为纤维素纤维是-d-葡萄糖剩基彼此以1,4甙键联结而成的大分子，在结晶区内相邻的葡萄糖环相互倒置，糖环中的氢原子和羟基分布在糖环平面的两侧8。纤维素的结构式有以下几个特点：(1)纤维素分子中的葡萄糖剩基（不包括两端的）上有三个自由存在的羟基，其中2、3位上的是两个仲醇基，6位上是一个伯醇基，它们具有一般醇基的特性。其中，活性染料最易与6位上的羟基发生反应。(2)在左端的葡萄糖剩基上都含有四个自由存在的羟基，但实际上在右端的剩基中含有一个潜在的醛基。按理纤维素也应具有还原性质，但是由于醛基量甚少，所以还原性就不显著，然而会随着纤维素分子量的变小而逐渐明显起来，在高温气蒸或者焙烘时可与空气中的氧气发生反应，影响织物的色光及染色牢度。目前已经测知棉的纤维素的聚合度比较大，约在10000左右。从纤维素的分子结构来看，它至少可能进行下列两类化学反应：一类是纤维素分子结构中联结葡萄糖剩基的甙键有关的化学反应。例如强无机酸对纤维素的降解作用就属此类；另一类则是纤维素分子结构中葡萄糖剩基上的三个自由羟基有关的化学反应。例如染料和水分的吸附、氧化、酯化、醚化、交链和接枝等。从纤维素纤维的形态和超分子结构来看，在保持纤维状态下进行化学反应时，具有不均一的特征，染整加工中所进行的化学反应往往多属此类9。1.2活性染料对棉纤维的染色机理活性染料与纤维的染色是一种化学反应，是纤维与染料之间的共价结合。其具体过程包含染料在纤维孔道中的扩散和染料与羟基的固着。活性染料与其他染料不同，由于它与纤维间存在着共价键，因而具有很高的湿处理牢度。这种共价结合的形式，根据不同活性基团，可用两种反应形式来解释，X和K型活性基团是亲核取代反应；乙烯砜型则是亲核加成反应。纤维素纤维在一般介质中是不活泼的，它与活性染料及其它染料一样，只是一种吸附关系，不可能产生牢固的化学结合。只有当纤维素纤维在碱性介质中时，才能发生共价结合。这是因为纤维素纤维在此时形成了负离子，而其离子化浓度随着pH值的增加而增加。在这里也可解释为纤维素纤维作为一种弱酸与碱剂发生中和反应，反应方程式如下：NaOH Cell-CH2-OH Cell-CH2-O-Na+ + H2O反应式1-1这样,纤维素纤维在碱性介质中离子化后生成的纤维素负离子,即亲核试剂。能与活性染料的活性基团发生亲核取代反应和亲核加成反应10。活性染料的反应性主要决定于它的活性基，不同的活性基有不同的反应性。活性染料的固色反应，绝大多数属亲核取代或亲核加成反应，它的反应速率除了决定于活性基外，还和亲核基团的亲核性有关，也和反应温度、pH值及反应介质的性质有关。一般反应性强的如X型采用弱碱低温染色，反应性弱得如K型及KN型染料则可采用高温强碱环境染色，但整的来说目前多采用多活性基团染料，以此来提高染料的固色率11。同时，由于在碱性环境下，染料和纤维带负电荷，两者之间存在着静电斥力，因此在染色时一般加入元明粉或者别的无机盐进行促染。活性染料工业化生产已将近半个世纪了，由于它是建立在与纤维共价键结合的基础，染色性能优于其它各类染料，所以发展迅速，特别是近年来一些类别的染料由于多方面的原因，有的被禁用，有的由于牢度和成本因素渐被活性染料代用，所以活性染料已成为纤维素纤维纺织品染色最重要的类染料。活性染料虽然已是最重要的一类染料，但是随纤维品种和染色技术的发展，对活性染料提出了更高的要求，特别是它的生态特性。所以近年来活性染料不仅在品种和数量上有了增加，更重要的是染色性能和对环境的影响有了很大改进12。1.3染料发生泳移及微悬浮体染色（MSD）机理采用轧染工艺用活性染料染棉织物时要对浸轧染液的织物进行烘干，在烘干过程中，当织物受热不均时，织物各部分的水分蒸发速率也不一样，导致了织物内部孔道间的自由水发生移动，引起染料也随之发生移动，使得织物表面各部分染料浓度发生差异，最终导致织物发生同一面染色不匀或者阴阳面出现色差。在 MSD过程中，采用自制的微悬浮体助剂，与染料一起加入染料染液中。微悬浮体助剂会与染料结合，形成染料微悬浮体颗粒。在一定的条件下，该悬浮体具有较强的疏水性，因而与纤维间存在很强的亲和力，在较低温度条件下，则可以被均匀地吸附到纤维表面13.14.15。当在高温下汽蒸固色时，吸附在纤维表面的染料颗粒自行解体，释出染料分子向纤维内部扩散，再在碱性条件下固着于纤维内部。这样减少了染料谁水分蒸发而发生泳移现象，从而降低了织物染花的程度。同时，也可以使更多的染料上染纤维，提高纤维的表观深度。通常使用的活性染料采用MSD工艺对棉纤维进行染色，由于在浸轧染液阶段，染料主要靠自身与纤维间的亲和力吸附到纤维上，而微悬浮体助剂能够提高染料的润滑性，降低染料在吸附过程中所受到的空间阻力，提高染料微悬浮体颗粒与纤维之间的亲和力，因此能够使较低浓度的染料能够染得比较深的颜色，降低染料的使用量，用于大生产能够降低染色成本，符合印染行业的经济要求。 第2章 材料与方法2.1材料2.1.1织物本实验中所用的纯棉织物包括市场上购买的灯芯绒织物和山西彩佳公司提供的平布，在染色之前已经过退浆、煮练和漂白处理。2.1.2染料和助剂本实验采用的染料均为活性染料，包括活性红CBS，活性黄ED，活性芷青LC-B和活性CER青等染料，助剂为自制，具体情况如表2-1所示表2-1 实验中所采用的染料和助剂染料名称产家活性红CBS上海雅运染料工业有限公司活性黄ED台湾永光染料工业有限公司活性芷青LC-B上海科华染料工业有限公司活性RGB红Dystar染料工业有限公司活性3RW橙湖北华丽染料工业有限公司活性CER青亨斯曼染料工业有限公司助剂XY-1自制2.1.3无机化学试剂本实验所采用的化学试剂如表2-2所示表2-2 实验中所采用的无机试剂试剂名称纯度产家NaOH分析纯天津市化学药剂厂Na2CO3分析纯西安化学试剂厂NaCl分析纯西安化学试剂厂DS溶液-自制2.1.4实验主要设备和仪器本实验才所采用的设备仪器如表2-3所示表2-3 实验中采用的设备和仪器设备名称型号生产厂家轧车MU505T北京纺织器材研究所汽蒸箱DZFZ上海奉贤协新机电制造厂电热恒温鼓风干燥箱DHG-9076A上海精宏实验设备有限公司电子天平FA2104A上海越平科学仪器有限公司摩擦色牢度仪Y571B宁波纺织仪器厂耐洗色牢度试验机SW-12A无锡纺织仪器厂电脑测色仪Data Colour SF300思维士科技公司可见光分光光度计722S上海精密科学仪器有限公司离心机TDL-40B上海安亭科学仪器厂浴霸灯未知未知2.2染色工艺和方法本实验采用的是轧染，其中，轧染工艺流程和方法如下16、17：（1）棉织物轧染工艺流程：浸轧染液 烘干 浸轧碱液 气蒸 后处理。其中，烘干时间随着织物的不同而发生变化，气蒸为98102，时间为2min中。同时保证织物轧余率为70%。（2）染色工艺参数见表2-4和表2-5，其中，表2-4为染液配方表，表2-5为固色碱液配方表。表2-4 染液各化学药剂用量药剂用量（g/L）染料40助剂XY-110整个染液总体积为20mL。表2-5 固色碱液各化学药剂用量药剂用量（g/L）NaCl200NaOH5Na2CO320（3）染色气蒸后，要对织物进行皂煮以去除织物表面服色，提高织物染色牢度，其工艺条件如表2-5所示表2-5 皂煮液配方用量参数DS5g/L皂煮液总量30mL2.3微悬浮体助剂对染色各方面影响大小的测试方法 首先，在轧染液烘干后，测定织物表面深度，比较传统和新工艺的匀染性能，同时在固色烘干后再次测定织物表观深度，比较传统和新工艺染深效果，然后测定织物水洗后的吸光度，确定染料水解大小，接着对织物进行各种牢度测试，最后测定助剂与染料所得到的染液的离心稳定性。2.4水解程度，染色牢度和表观深度测试方法(1)染色样品K/S值的测试􀀂 使用Data Colour SF 300 型思维士电脑测色仪测定染色样品的K/S值。(2)染色样品色牢度的测试􀀂按照GB/T 3921-2008测定染色样品的耐皂洗色牢度;按照GB/T 3920-2008测定染色样品的耐摩擦色牢度18,19。(3)染料水解程度的测试 使用722S型光栅分光光度计，分别测定皂煮液，热水洗液，冷水洗洗液的吸光度，比较各工艺染料水解的程度。第3章 结果与讨论3.1助剂XY-1用量对染料泳移性能，表观染色深度和固色性能的影响3.1.1助剂XY-1用量对染料泳移性能和表观染色深度的影响影响由于微悬浮体助剂XY-1能够吸附染料并且与纤维之间存在较强的亲和力，并且助剂与染料形成的染料微悬浮体颗粒的润湿性能也有较大的提高，能够在扎染的时候更易均匀的分布在纤维的表面和内部，因此在烘干和固色的时候助剂的用量对织物的匀染性能和泳移现象有很大的影响。为了确定助剂最佳用量，本次实验先采用了活性红CBS,活性青LC-B，活性黄ED和活性黑SNE型染料对山西彩佳公司提供的平布进行染色，然后测定织物正反两面各10个不同点的K/S值，通过求出各工艺所获得的K/S的平均值以及方差，来确定助剂用量对染料泳移性能以及染深性能的影响。其中，固色前具体助剂用量对具体染料匀染性能影响见图3-1至图3-8，以及表3-1。表3-1 不同助剂用量所测得的不同染料的K/S平均值及其方差助剂用量（g/L）艳红EBS黄ED青LC-B黑SNE0平均值23.28216.11626.02822.087方差0.1940.3360.2040.3625平均值22.96016.62526.50622.865方差0.1920.2180.1350.0757平均值23.84317.38027.34323.476方差0.2280.3160.2650.1878平均值24.62617.19428.50923.838方差0.2670.1160.1440.1279平均值24.59617.33627.22723.928方差0.1590.2170.2900.16210平均值24.52117.61827.78223.722方差0.1590.1330.0440.04115平均值24.0717.14126.94723.460方差0.0740.2980.1590.15220平均值24.61217.42227.58124.218方差0.2240.2030.2850.391本次实验数据由两步获得。第一步，先在大的范围内确定助剂的变量，分别为0,5,10，15，20g/L，然后在其中选取匀染效果和表观深度均较好的工艺的助剂用量。各种染料在不同助剂用量下所染得的结果如图3-1至3-4所示。 图3-1 不同助剂用量红CBS染料染色所获得的K/S值散点图图3-2 不同助剂用量黄ED染料染色所获得的K/S值散点图图3-3 不同助剂用量青LC-B染料染色所获得的K/S值散点图图3-4 不同助剂用量黑SNE染料染色所获得的K/S值散点图由图3-1到图3-4可以明显的看出，助剂用量为5g/L时候，织物匀染性能有所提高，但织物表观深度并没有明显的提高，随着助剂量得提高，织物的表观深度提高较大，并且匀染性能也较好，其中，在助剂用量为10g/L时候，织物的匀染性和表观深度均较高。但是助剂用量增加到15g/L和20g/L时，虽然织物的表观深度有较大的提高，但其匀染效果却不如助剂用量在10g/L时所得织物的匀染效果。因此，下一步将助剂变量缩小到7,8,9,10g/L,同时与传统工艺作对比，确定助剂的最佳用量。通过数据所获得的散点图3-5如下图3-5 不同助剂用量红CBS染料染色所获得的K/S值散点图图3-6 不同助剂用量黄ED染料染色所获得的K/S值散点图图3-7 不同助剂用量青LC-B染料染色所获得的K/S值散点图图3-8 不同助剂用量黑SNE型染料染色所获得的K/S值散点图由图3-5到图3-8可以看出，上述四种染料在助剂用量为9g/L到10g/L时，织物的表观染色深度达到一个较高的水平，但是对于匀染性能，总的来说，10g/L的助剂用量能够更好地起到匀染作用。助剂用量对织物烘干后的表观染色深度的影响，可由图3-9看出各种染料所染织物的表观深度随着助剂用量增加而变化的趋势。图3-9 各染料K/S值平均值随助剂用量变化图综合红CBS,黄ED,青LC-B和黑SNE型染料染色结果，可以看出：（1）随着助剂用量的提升，无论是织物的表观染色深度还是织物的匀染性能均有所提高，当助剂用量达到10g/L左右时，匀染性能和表观深度均达到一个较高的水平。（2）随着助剂用量继续上升，织物表观染色深度提升不太明显，并且匀染性能降低，泳移增强。（3）不同染料的增深效果有明显的差别，其中红和黄染料增深效果整体较青染料弱。究其原因（1）微悬浮体助剂对纤维有较强的吸附作用，同时也能够吸附染料，当助剂用量适当的时候，助剂能够使更多的染料通过微悬浮体和纤维之间的亲和力上染织物，在烘干的时候固定住染料，防止染料随着水分蒸发而发生泳移，并且微悬浮体助剂具有良好的润湿性能和对纤维一定的溶胀性能，能够在浸轧染液的时候使染料更加均匀地吸附到纤维上面以及提高染料所能染及的纤维内部的深度，从而提高织物的表观深度和匀染性能。（2）当助剂过量时，过多的微悬浮体助剂吸附染料附在纤维表面，助剂和染料形成的微悬浮体颗粒不能够有效地吸附在纤维上面，因此，在织物烘干阶段，微悬浮体染料颗粒易随着水分蒸发而发生移动，当织物受热不均匀时，整个织物就会出现染色不匀的现象，并且整个表观染色深度也难有很大的提高。（3）由于黑，青色染料给色量要比红染料和黄染料深，因此在染料上染量增加大致相同时，黑色和青色染料的增深效果要明显。3.1.2助剂XY-1用量对织物固色性能的影响1.助剂XY-1用量对织物最终表观固色深度的影响XY-1和染料形成的微悬浮体染料颗粒能够和纤维之间产生较强的亲和力，同时又具有较好的润湿性能和一定的溶胀能力，在固色气蒸阶段，微悬浮体染料颗粒又能够分解释放染料，让更多的染料和纤维发生反应固色，因此对织物的固色率具有很大的影响，进而影响织物的最终固色深度。本实验通过测定艳红CBS,黄ED，青LC-B和黑SNE型染料上染棉织物平布的最终表观固色深度来确定XY-1用量对织物染色的影响，如表3-2所示。表3-2 不同助剂用量下各染料固色后K/S平均值XY-1用量（g/L）05789101520黑SNE19.91620.90622.44322.03622.29922.28720.04923.601艳红CBS19.81820.79920.43120.72720.94420.91619.56319.199黄ED14.42714.63114.78314.69414.69115.07714.44414.183青LC-B23.81324.68824.52224.80425.36225.84525.17525.772由上表我们可以看出：（1）随着助剂用量的增大，织物固色K/S值也增大。（2）助剂用量在10g/L左右时，织物的固色K/S值达到最大值，但当助剂用量继续增大时，艳红CBS染料和黄ED染料的最终固色K/S值反而有所降低，青LC-B染料则无明显增大效果，而黑SNE型染料则还有增大的迹象。(3)青ED染料和黑SNE型染料的最终固色K/S值比起艳红CBS和黄ED型染料的最终固色K/S值提升的程度明显要大。产生上述现象的原因：（1）微悬浮体助剂在染液中与染料所形成的微悬浮体染料颗粒对纤维具有较强的亲和力，润湿性和一定的溶胀性能，在浸轧染液的时候，适量的微悬浮体助剂能够使更多的染料上染纤维并且深入纤维内部。在汽蒸固色阶段，微悬浮体染料颗粒在高温下会分解成染料和助剂本身，进而发生染料与纤维结合的现象，因而适量的助剂能够提高染料的上染率，最终提高纤维的固色表观深度。（2）当所加入的助剂用量过大时，染料助剂形成的微悬浮体颗粒过多，整个宏观染液体系对纤维的亲和力过大，造成染料微悬浮体颗粒吸附在纤维表面而不易向纤维内部扩散，在汽蒸固色阶段，染料微悬浮体颗粒所分解释放的染料不能和纤维发生有效的反应结合，而是吸附在织物的表面形成浮色，再经过皂煮去色后，织物的整个表观深度就降低或者不随助剂的用量增加而增大。（3）青LC-B型染料和黑SNE型染料的给色量要比红CBS型染料和黄ED型染料要大，因而在提升大致相同的上染率的条件下，其表观深度提升的要更明显一些。综合上述实验我们可以得到，助剂用量在10g/L时织物的匀染性能和最终固色K/S值都能够提高到一个很高的地步。2.助剂用量对不同染料最终固色性能的影响评价一个染色工艺是否符合要求，除了看其匀染性能和染深性能外，还要看其染色牢度，主要包括干摩擦牢度，湿摩擦牢度和皂洗牢度。对于活性染料来说，还要测染料的水解程度，用以评价染料的利用率和水解性能。本次实验采用了活性艳红CBS，黄ED,青LC-B和CER青染料和棉灯芯绒织物进行测试。实验首先测定助剂用量对上述染料染灯芯绒织物匀染性能和最终固色表观深度的影响，其规律与上述活性染料染平布规律基本一致，然后测定了所染织物的各项固色性能，其测定的结果如表3-3和表3-4所示表3-3 不同助剂用量下不同染料水解残液吸光度助剂用量（g/L）05789101520艳红CBS1.4851.4841.5571.6421.6861.5141.8231.919青LC-B1.0931.1171.5621.2571.3371.3891.4991.576黄ED3.6623.1683.8833.4323.9463.9893.8674.025CER青2.8193.1072.8552.4622.5292.7502.8633.113由表3-4可以看出，艳红CBS，青LC-B和黄ED型染料其水解程度均随着助剂用量增加而呈现增大的趋势，而CER青染料在710g/L用量的助剂作用下下其水解程度明显减小，尤其是在9g/L时水解程度最低。原因可能是艳红CBS，青LC-B和黄ED型染料与助剂XY-1所形成的微悬浮体染料颗粒对纤维的亲和力过大，比起传统工艺，纤维表面吸附了更多的染料，不能与纤维发生化学键的结合。而CER亲染料与助剂XY-1形成的微悬浮体染料颗粒对纤维的亲和力适中，纤维表面吸附的染料能够和纤维有效的化合，因此助剂XY-1对该染料的水解性能的影响与对前三种染料的影响不同。表3-4 不同助剂用量下不同染料的染色牢度助剂用量（g/L）05789101520艳红CBS干摩4-54-5 4-54-5 4-5443-4湿摩2221-221-221-2皂煮443-443-443-43-4黄ED干摩4-54-544-54443-4湿摩222221-221-2皂煮4-5444-5443-43-4青LC-B干摩4-54-54-544-543-43-4湿摩2221-221-21-21-2皂煮4-544-54443-43-4由表3-4可以看出，助剂XY-1对织物的染色牢度有一定的影响，当助剂用量较大时，能降低织物上述三种染色牢度约为半级左右，分析其原因，可能是因为助剂用量较大时，染料在纤维表面的吸附量过多，和纤维之间的亲和力过大，不易向纤维内部扩散，固着，在纤维表面形成浮色，进而降低织物的各项色牢度。因此，在能够保证染色均匀和提高织物表观深度较好的情况下，为了保证织物的牢度，应尽量减少助剂的使用量。3.2烘干温度和时间的变化对织物染色泳移性能，表观染色深度和最终固色性能的影响3.2.1烘干温度和时间对织物泳移性能和表观染色深度的影响染料在织物表面发生泳移的直接原因，正是因为织物在烘干时受热不匀所引起的，而织物的表观深度和染料随水分蒸发向纤维表面迁移的量的大小有关。因此，采用微悬浮体助剂与染料一浴法对纤维染色这一新工艺中，除了助剂用量以外，烘干的温度和时间都会对织物的泳移性能和表观染色深度产生较大的影响。为了探讨这一影响的大小，本次实验采用了棉灯芯绒织物，活性3RW橙色染料，CER青染料和RGB红染料。在助剂用量为10g/L的情况下，通过改变两烘干所用浴浴霸灯灯距来调节烘干温度和时间，进而控制织物表面泳移现象和表观染色深度。温度和时间变化对织物表面泳移性能和表观染色深度的影响见表3-5。表3-5 不同温度和时间各种染料染色所得表观K/S平均值烘干温度和时间（S）CER青 RGB红3RW橙14090平均值50.04735.42742.373方差3.1692.2431.267120140平均值50.57935.99742.985方差2.0371.2341.33690180平均值51.46336.31543.658方差2.0551.1361.37870210平均值51.45336.32243.498方差2.0461.4521.118根据表3-5可以得到一下结论：（1）对于RGB红和CER青染料，随着烘干温度的降低和烘干时间的延长，织物表面的匀染性能有较明显的提高。对于3RW橙染料，整个实验过程其匀染性能都比较好，烘干温度和时间的变化起到的匀染作用不是太明显。（2）随着烘干温度的降低和烘干时间的延长，对于RGB红，CER青和3RW橙染料，它们所染织物的表观深度都增大，并且比较明显。（3）当温度降低到90时，继续降低温度对于提高织物的泳移性能和表观性能已没有明显的作用。探讨其原因，可以分为以下几点：（1）烘干温度越高，烘干织物所需时间越短，烘干时织物内部水分运动的越剧烈，引起染料的无规则运动也就越剧烈，染料在织物表面分布的也就越不均匀，从而影响织物的匀染性能。（2）对于3RW橙染料，其直接性较低，本身就具有良好的匀染性能，因而相对于RGB红和CER青染料来说，温度的变化对其匀染性能的影响较小。（3）织物表面染料的分布对于织物的表观深度有很大的影响，在表面染料吸附量相同的情况下，匀染性能好的织物表观深度更高，因此，随着烘干温度的降低和烘干时间的延长，织物的匀染性能增加，其表观深度也随之提高。3.2.2烘干温度和时间对织物最终固色性能的影响1.烘干温度和时间对织物表面最终固色深度的影响 由于烘干温度对于织物的表观染色深度有很大的影响，因而在浸轧碱液固色后，织物的最终固色表观深度也会随烘干温度的变化而发生相应的改变，具体情况见表3-6表3-6 不同烘干温度和时间所测得的不同染料最终表观固色深度烘干温度和时间（S）CER青RGB红3RW橙1409045.05928.42438.75712014045.56228.75239.0029018046.02629.02139.5257021046.21529.02539.622由表3-6可以得到以下结论，织物最终表观固色深度随着烘干温度降低和时间的延长而上升。原因：在烘干时，温度过高，会使微悬浮体染料颗粒热运动加剧，分解释放染料，并且较多地吸附在纤维的表面，形成浮色，在固色汽蒸阶段不能够与纤维有效地发生共价键结合，进而在皂洗过程中被去掉，导致织物最终固色深度降低。 2.烘干温度和时间对织物最终固色性能的影响由于温度和时间的变化影起织物表面染料浓度的变化，因此织物的最终固色牢度和染料的水解程度也必然随之改变。本次实验测定了不同温度和烘干时间各染料的最终固色性能，包括干摩擦牢度，湿摩擦牢度，皂洗牢度和染料的水解程度，具体结果见表3-7。表3-7 温度和时间变化对各种染料最终固色性能的影响染料测试指标温度时间（S）140901201409018070210CER青干摩擦牢度/级44-544湿摩擦牢度/级1-221-22皂洗牢度/级4-54-54-54-5残夜吸光度2.3162.4172.0262.495RGB红干摩擦牢度/级4-54-54-54-5湿摩擦牢度/级1-21-222皂洗牢度/级4-544-54-5残夜吸光度3.4943.5483.33.3753RW橙干摩擦牢度/级4-5444湿摩擦牢度/级1-21-222皂洗牢度/级444-54-5残夜吸光度4.4614.5694.1314.338从表3-7可以看出，随着烘干温度降低，各染料所染织物的干摩擦牢度没有明显变化，织物的湿摩擦牢度略有提高，染料的水解程度规律不太明显，但有一个共同的特点，在烘干温度为90时，水解程度最低。其原因是烘干温度过高时，水分的蒸发加快，微悬浮体染料颗粒的热运动加剧，克服了纤维和染料微悬浮体颗粒之间的亲和力而随水分向外发生无规则迁移，造成染料较多地吸附在纤维表面，在固色汽蒸阶段不能够充分和纤维发生共价键结合，从而降低织物的湿摩擦牢度和提高染料的水解程度。综合考虑织物各方面的性能，本实验确定了最佳烘干温度为90，时间为180S。 3.3新工艺对染料用量的影响由于助剂用量在9g/L到10g/L时能够较高地提高织物表面的最终固色深度，因而与传统工艺染相比，在染同深色的情况下，新工艺能够降低染料的用量，本实验采用了CER青染料，RGB红染料以及3RW橙染料和灯芯绒棉织物，分别探讨了在助剂用量为10g/L，烘干温度为90，时间为180S时同传统工艺相比能够降低的染料的用量，其中，传统工艺所使用的染料用量为40g/L。其结果如表3-11所示表3-11 不同工艺下各种染料染色所获得的最终结果染料及工艺（g/L）平均固色K/S皂煮牢度干摩擦牢度湿摩擦牢度皂煮残夜吸光度CER青传统42.0154-54-521.0123644.1944-5420.9653241.5214-54-520.9032838.8204-54-520.837RGB红传统26.34344-5 21.7273626.4244-5421.7573224.8644-54-52-31.7112821.1584-54-52-31.5433RW橙传统37.7574423.8403637.2354-54-523.0853230.0784-542-32.6372826.4354-54-52-32.589由表3-11我们可以明显的看到，助剂用量为10g/L时，在同传统工艺染相同深度织物的情况下，CER青染料能够减少使用20%左右，RGB红和3RW橙染料分别能够减少使用10%左右，并且能够降低染料水解程度，同时各染色牢度都比较好，甚至还略有所提高。其中3RW橙染料属于Sinozol型活性染料是具有乙烯砜型反应基团的活性染料，该染料本身耐水解性能就较好20，因此在该染料减量实验中，3RW橙染料的水解程度自然会降低。 3.4助剂和染料的混合溶液的离心稳定性研究微悬浮体助剂对织物染色性能有较大的提高，但是要从实验应用到社会化大生产，需要探讨很多别的问题，其中就包括混合染液的离心稳定性。本实验在最后对染液进行了离心测试，其具体过程和结果如下：采用TDL-40B型离心机，对于上述所用到的染料，按照实验所用到的助剂的量，各自加入不同用量的助剂，从0g/L到20g/L,进行离心，其时间和转速为5min转3000转。然后观看试管底部是否有沉淀以及量的多少。通过实验，结果发现对于上述所用到的染料，不同浓度的助剂与其形成的混合染液均没有沉淀物发现，因而我们可以得出结论，XY-1助剂对实验室所用活性染料具有良好的离心稳定性能。第4章 结论 通过大量的实验，对活性染料染色的各种工艺有了比较明显的认识，同时也了解到了一系列目前常用的活性染料，如dystar公司的RGB型染料，最重要的是了解到了微悬浮体这种新型环保的工艺。目前，通过这一系列的实验，对微悬浮体工艺的认识有以下几点：（1）微悬浮体轧染染色特点就在于加入了微悬浮体助剂，因此该工艺的关键创新点就在所选用的微悬浮体助剂的性能，包括与染料所形成的颗粒的理化稳定性，染料的环保性能和对染色性能较高的提升性。（2）活性染料轧染时，在烘干和气蒸的阶段易发生染料泳移，微悬浮体助剂通过与纤维之间较强的亲和力，能够有效地将染料固定在纤维内部，阻止染料随着水分蒸发而移动。（3）微悬浮体助剂采用最佳用量时，能够减少染料用量10%到20%，因而能够降低染色废液的污染和染色成本。助剂和染料在溶液中能够稳定存在，应用到工厂较方便。（4）在整个染色过程中，助剂的用量和烘干的温度对染色的最终表观深度有重大的影响，同时对染色牢度也有着一定的改变，为了能够获得匀染性能好以及较高染色牢度的织物，应当严格控制助剂的用量和烘干温度。（5）微悬浮体助剂采用最佳用量时，同传统工艺相比较，其干摩擦牢度相当，但是其湿摩擦牢度略有降低，同时皂洗沾色也要严重一些。对于染色牢度要求严格的染色产品，微悬浮体助剂染色工艺还有待改进。（6）确定出的微悬浮体染色新工艺助剂用量为10g/L,烘干温度在90，烘干3分钟，能够应用到大生产。本实验虽然大体上探讨了微悬浮体助剂的功能，但由于实验过程中一些主客观原因，实验很多的细节部分还没有进一步的研究，实验的重现性并不是那么的理想，因而本次实验所获得的结论还有待丰富和提高。参考文献1 何瑾馨.染料化学M.北京：中国纺织出版社，2004.2 王菊生.染整工艺原理(第三册)M.北京:中国纺织出版社,1984.3 Y.Cai,M.T.Pailthorpe&S.K.David.A new method for improve the ability of cotton with reactive dyesJ.Textile Research Journal.1999,69(6):440446.4 Kawee Srikulkit,Pronchai Santifuengkul.Salt-free dyeing of cotton cellulose with a model cationic reactive dyeJ.JSDC.2000,116(13):398402.5 贺云云.棉织物活性染料浸染中存在的问题及研究现状J.陕西纺织,2006(2):23.6 李许可,刘丽军.活性染料低盐染色方法研究J.广西纺织科技，2009(2) 7 曹士贤.微悬浮体染整J.新技术信息8 蔡再生.纤维化学与物理M.北京：中国纺织出版社，2004.9 陈荣圻.染料化学M.北京:中国纺织出版社,2004.10 宋心远.活性染料染色进展(二)J.上海染料,2002(5):513.11 宋心远.活性染料染色近年进展J.染整科技,2002(1):4550.12 杜 娟.环保型活性染料浸染法染色工艺的研究与应用J.黑龙江纺织,2004(1):35.13 邢建伟,周 芬,田慧敏,等.微悬浮体染色技术在羊毛染色中的应用J.印染,2006(16):2426.14 邢建伟,徐成书,周 芬,等.微悬浮体染色法在丝绸染色中的应用J.印染,2005(18):14.15 邢建伟,熊铃俐,田慧敏,等.大豆蛋白纤维活性染料微悬浮体染色J.印染,2006(13):56.16 金咸穰.染整工艺实验M.北京:中国纺织出版社,1987.17 陈 英.染整工艺实验教程M.北京:中国纺织出版社,2004.18 活性染料染色棉织物的湿摩擦牢度J.印染,2003(4):50.19 李洪霞,吴赞敏.活性染料染色牢度的研究J.北京纺织,2004,26(2):3538.20 湖北华丽染料工业有限公司Sinozol型活性染料应用手册