氧化清洗对分散染料染色迭代涤纶织物耐皂洗色牢度的影响

权格格，王雪燕，王 洁

(西安工程大学纺织科学与工程学院，陕西西安 710048)

近年来，青岛新维纺织开发有限公司开发出的一种新型涤纶在市场上崭露了头角，该产品注册的商品名称为迭代©涤纶，它是涤纶的衍生品，是一种升级版的涤纶纤维，由常规涤纶改良而成[1]。

由于在涤纶纺丝原液中加入了特殊的功能性单体，迭代涤纶的物理和化学结构不同于常规涤纶纤维，迭代涤纶具有良好的亲水性、吸湿排汗性、柔软性、抗起球性及抗静电性能，而且染色性能显著改善，可以实现常压染色[1－2]，因此迭代涤纶具有很好的应用前景。

然而迭代涤纶经分散染料染色后，仍需还原清洗后处理[3－4]。

通常还原清洗选用烧碱和保险粉体系。

保险粉储存稳定性差，易燃、易爆、易分解[5]，在应用过程中会产生恶臭的毒性硫化氢气体、二氧化硫气体释放，污染空气，此外，其存在废液COD 值高，污水处理难度大等缺点[6]。

所以分散染料染色迭代涤纶织物采用无硫清洗后处理方法替代传统含硫还原清洗方法以提高织物色牢度，该研究非常有意义[7]。

课题组前期利用自制的金属蛋白配合物催化双氧水分解，能够释放出羟基自由基等高活性物质的特性，构建双氧水/金属蛋白配合物催化体系，对活性染料和分散染料染色织物进行后处理，在适当条件下，破坏织物上的浮色染料结构，而不破坏固着染料，获得了良好的去浮色后处理效果[8－9]。

本研究探究该催化体系对分散染料染色迭代涤纶织物耐皂洗色牢度的影响，其目的是为迭代涤纶无硫清洗后处理提供一种新途径。

1.1 实验材料及药品

材料:迭代涤纶经编针织物(75D/72F)，面密度180g/m2(青岛新维纺织开发有限公司)。

药剂:金属蛋白配合物(自制)，30%双氧水、氢氧化钠、保险粉、硅酸钠(天津市大茂化学试剂有限公司)，无水碳酸钠(无锡市亚泰联合化工有限公司)，分散红玉S－5BL、分散黑ECT、分散橙S－4RL、分散深蓝HGL(工业品，浙江龙盛集团股份有限公司)。

1.2 实验工艺方法及条件

1.2.1 前处理工艺

无水碳酸钠用量:2g/L，十二烷基苯磺酸钠:3g/L，皂粉:2g/L，浴比:50 ∶1，90℃处理30min，再充分水洗。

织物前处理是在HS 型高温电脑程控染样机(由佛山市华高自动化设备有限公司制造)上进行。

1.2.2 分散染料染色工艺

分散红玉S－5BL:4% owf，pH 为6，浴比:50 ∶1，50℃入染，1℃/min 升温至98℃，沸染60min，织物染色是在HS 型高温电脑程控染样机(由佛山市华高自动化设备有限公司制造)上进行。

1.2.3 去浮色后处理工艺

(1)氧化清洗后处理工艺

金属蛋白配合物用量:0g/L～5g/L，30%H2O2用量:0mL/L～5mL/L，70℃～90℃处理5min 后，加入碱(NaOH 用量:0g/L～3g/L，或Na2SiO3用量:0g/L～3g/L)，继续处理tmin，浴比为30 ∶1。

织物氧化清洗和还原清洗是在HS 型高温电脑程控染样机(由佛山市华高自动化设备有限公司制造)上进行。

1.3 测试方法

1.3.1 染色深度变化程度

用Colori7 爱色丽分光测色仪(由上海嘉恩科技有限公司制造)，在D65 光源，10°视野的条件下，测定清洗前后织物的表观颜色深度K/S值，织物折叠2 层，每个试样测定4 次，取平均值。

染色深度变化程度用Δ(K/S)表示，按下式计算。

Δ(K/S)＝(K/S)2－ (K/S)1

(K/S)1和(K/S)2分别为去浮色前后染色织物的K/S值。

1.3.2 浮色残液吸光度

用UV－1900PC 型紫外/可见分光光度计(由AOE 翱艺(上海)有限公司生产)测量分散染料染色迭代涤纶织物清洗处理残液在其最大吸收波长下的吸光度值(A)。

1.3.3 耐皂洗色牢度

以GB/T3921.3－2008«纺织品 色牢度试验 耐皂洗色牢度»为测试标准。

变色牢度等级利用“灰色样卡”进行评定，通过Colori7 爱色丽分光测色仪测试沾色白布与标准白布之间的色差DE评定沾色牢度的优劣，DE越大，说明沾色牢度越差。

2.1 氧化清洗处理工艺的优化

2.1.1 金属蛋白配合物用量对分散红玉S－5BL染色迭代涤纶织物的耐皂洗色牢度影响

迭代涤纶织物先按照1.2.1 工艺前处理去除织物上的杂质，再按照1.2.2 工艺染色，最后按照1.2.3(1)氧化清洗后处理工艺去除染色织物上的浮色，温度为80℃时，加入3mL /L H2O2，改变金属蛋白配合物用量，处理5min 后，加入1g/L NaOH继续处理15min。

去浮色处理效果见表1。

表1 金属蛋白配合物用量对浮色去除效果及耐皂洗色牢度影响

从表1 可以看出，随着金属蛋白配合物用量增加，原样变色牢度等级不发生变化，牢度良好，均为4～5 级；
清洗去浮色残液的吸光度值先减小后增大；
Δ(K/S)值变化先增大后减小。

当金属蛋白配合物用量为2g/L 时，Δ(K/S)值最大，织物上浮色去除程度最大，棉沾色和涤沾色最小，色牢度最好。表明适当提高金属蛋白配合物用量，双氧水分解释放出更多高氧化性活性物质，提高浮色去除程度，提高织物沾色牢度。

而且浮色分散染料结构被破坏，清洗残液色度值减小，有利于污水的后处理。但金属蛋白配合物用量过多，双氧水分解速率过快，双氧水无效分解增大，导致织物上浮色去除效果变差，色牢度没有进一步提高；
由上页表1 还可以看出，只加双氧水，不加金属配蛋白合物，棉沾色和涤沾色偏大，且残液色度值大，不利于污水处理，因此必须加入适量金属蛋白配合物，确定金属蛋白配合物用量为2g/L。

2.1.2 H2O2用量对分散红玉S－5BL 染色迭代涤纶织物的耐皂洗色牢度影响

按照1.2.3(1)氧化清洗后处理工艺去除分散红玉S－5BL 染色迭代涤纶织物上的浮色，温度为80℃时，固定金属蛋白配合物用量2g /L，加入不同用量的H2O2，处理5min 后，加入1g/LNaOH，继续处理15min。

去浮色处理效果见表2。

表2 H2O2用量对浮色去除效果及耐皂洗色牢度影响

从表2 可以看出，随着双氧水用量增加，原样变色牢度等级不发生变化，牢度良好，均为4～5级；
清洗浮色残液的吸光度值逐渐减小；
Δ(K/S)值变化先增大后减小，随后增大；
棉沾色和涤沾色先增大后减小。

当双氧水用量为5mL/L 时，Δ(K/S)值较大，织物上浮色去除效果好，棉沾色和涤沾色基本达到最小，获得较好的棉沾和涤沾色色牢度，而且清洗残液色度最小。

其原因是:随着双氧水用量逐渐增大，释放出的羟自由基等高氧化性活性物质量增多，织物上浮色染料去除程度增大，进而提高涤沾色和棉沾色牢度，并将更多浮色染料的结构破坏，使得清洗残液色度减小。

而且由表2 看出，只加金属蛋白配合物，不加双氧水残液吸光度值大，涤沾色和棉沾色值较大，因此需要加入合适用量的金属蛋白配合物和双氧水才能达到良好的去浮色效果，由实验确定双氧水用量为5mL/L。

2.1.3 碱种类及用量对分散红玉S－5BL 染色迭代涤纶织物的耐皂洗色牢度影响

按照1.2.3(1)氧化清洗后处理工艺去除分散红玉S－5BL 染色迭代涤纶织物上的浮色，温度为80℃时，加入5mL/L H2O2与2g/L 金属蛋白配合物，处理5min 后，加入不同种类和不同用量的碱处理15min。

去浮色处理效果见表3。

表3 碱种类及用量对浮色去除效果及耐皂洗色牢度的影响

从表3 可以看出，随着碱用量增加，原样变色牢度等级不发生变化，牢度良好，均为4～5 级；
当NaOH 作为碱剂时，随着碱用量增大，清洗浮色残液的色度值逐渐增大；
Δ(K/S)值逐渐增大；
棉沾和涤沾色先减小后增大。

这是因为在强碱性的NaOH 溶液中，浮色染料易于从织物上脱落，而且随着碱用量增加，金属蛋白配合物催化双氧水分解羟基自由基等高活性物质的量增多，达到更好地去浮色和破坏浮色染料结构的效果，但碱用量太大，有可能破坏固色的染料结构，使得Δ(K/S)值继续增大，造成色牢度降低。

Na2SiO3作为碱剂时，随着碱用量的增多，去浮色残液色度值先增大后减小，再增大；
Δ(K/S)值先增大，后逐渐减小，棉沾和涤沾色有较小减小趋势(与不加碱比较)。

Na2SiO3碱性较弱，需增加用量才能达到棉沾色最少，而且Na2SiO3存在硅垢问题，因此不考虑选择Na2SiO3。由于不加碱，浮色去除不充分，棉沾色和涤沾色较大，加入适量碱剂，提高双氧水释放高活性物质的效率，提高去除浮色程度，织物沾色牢度提高。

当碱剂选择为1g/L NaOH 时，去浮色涤沾色和棉沾色牢度均比较小，而且清洗浮色残液的吸光度值小，色度污染小。

因此确定去浮色液中加入1g/L NaOH。

2.1.4 处理温度对分散红玉S－5BL 染色迭代涤纶织物的耐皂洗色牢度影响

按照1.2.3(1)氧化清洗后处理工艺去除分散红玉S－5BL 染色迭代涤纶织物上的浮色，固定5mL/L H2O2与2g/L 金属蛋白配合物用量，在不同温度下，处理5min 后，加入1g/L NaOH 继续处理15min，去浮色处理效果见表4。

表4 温度对浮色去除效果及耐皂洗色牢度的影响

从表4 可以看出，随着去浮色温度的逐渐上升，原样变色牢度等级不发生变化，牢度良好，均为4～5 级；
去浮色残液吸光度值先减小后增大；
Δ(K/S)值逐渐增大；
棉沾色和涤沾色先增大后减小。当温度为90℃时，Δ(K/S)值最大，浮色去除程度最大，棉沾色和涤沾色达到最小，获得较好的棉沾和涤沾色色牢度。

随着温度升高，碱性催化氧化体系中，虽然破坏的浮色染料量增加，但织物上的浮色染料脱落量增加更多，导致90℃去浮色残液色度值较高。

因此，为了有效去除浮色，氧化清洗后处理温度确定为90℃。

2.1.5 处理时间对分散红玉S－5BL 染色迭代涤纶织物的耐皂洗色牢度影响

在90℃条件下，加入5mL/L H2O2与2g /L 金属蛋白配合物，处理5min 后，加入1g/L NaOH 处理t min。

去浮色处理效果见表5。

表5 时间对浮色去除效果及耐皂洗色牢度的影响

从表5 可以看出，随着处理时间的延长，原样变色牢度等级不发生变化，牢度良好，均为4～5级；
去浮色残液吸光度值先增大后减小；
Δ(K/S)值逐渐增大；
棉沾色和涤沾色牢度逐渐变差。

说明处理时间太长，氧化体系中释放出的高活性质点会继续破坏已固着的染料，导致Δ(K/S)值继续增大，并导致清洗残液的吸光度值增大，但处理时间继续延长，脱落染料结构逐渐被破坏，吸光度值又有减小趋势。

由表5 可以看出，当t ＝10min 时，棉沾色和涤沾色均最小，清洗残液的吸光度值最小，色度污染最小。

因此确定去浮色工艺为:在90℃条件下，加入5mL/L H2O2与2g/L 金属蛋白配合物，处理5min 后，再加入1g/L NaOH 继续处理10min。

2.2 氧化清洗处理工艺对不同种类分散染料染色迭代涤纶织物的耐皂洗色牢度的影响

选择4 种分散染料，按照1.2.2 工艺染色，染料用量均为4%owf，然后将这四种染料染色的迭代涤纶织物分别按照以上优化的氧化清洗工艺处理，并与传统还原清洗工艺去浮色后处理效果进行对比，去浮色处理效果见表6。

表6 不同染料还原清洗与氧化清洗浮色去除效果及耐皂洗色牢度的影响

从表6 可以看出，四种分散染料染色的迭代涤纶织物经利用还原清洗与氧化清洗方式去除浮色后，原样变色牢度等级不发生变化，牢度良好，均为4～5 级；
从棉沾色和涤沾色牢度来看，分散深蓝HGL、分散橙S－4RL 和分散红玉S－5BL 这三种染料染色迭代涤纶氧化清洗去浮色效果优于传统还原清洗去浮色效果。

而分散黑ECT 染料染色迭代涤氧化清洗去浮色效果略差于传统还原清洗去浮色效果。

表明氧化清洗新工艺去浮色效果可以达到传统还原清洗工艺去浮色效果。

而且传统还原清洗工艺去浮色残液吸光度值均大于氧化清洗去浮色工艺，说明氧化清洗处理残液色度值低，色度污染小；
还原清洗Δ(K/S)值均大于氧化清洗，即经氧化清洗后织物的表观颜色深度变化小，染色深度值除了与织物上的染料量有关外，还与染料在织物上的聚集状态有关。

可见氧化清洗新工艺尤其优势，其属于无硫化清洗，值得深入研究。

(1)优化出4% owf 分散红玉S－5BL 染色迭代涤纶织最佳氧化清洗去浮色工艺为:30% H2O25mL/L，金属蛋白配合物2g/L，90℃处理5min 后，再加入1g/L NaOH 继续保温处理10min。

(2)结果表明，氧化清洗去浮色方法能够有效去除分散染料染色迭代涤纶织物上的浮色，织物的耐皂洗色牢度效果基本达到、甚至超过传统还原清洗效果，而且去浮色残液色度值低，色度污染小，更有利于染色废水处理，而且氧化清洗属于无硫清洗方法，值得深入研究。