【集萃網觀察】由于直接染料分子結構中含有磺酸基等水溶性基團,導致染后織物濕處理牢度較差,需進行固色處理。近年來,由于紡織品上甲醛含量的限制,推動了無醛固色劑的研究與開發(fā)[1～4]。另一方面,自20世紀80年代,以Schimdt和Wilkes為代表的材料學家和化學家采用溶膠2凝膠法制備有機2無機雜化材料,取得令人矚目的成果[5,6]。此后,溶膠2凝膠法在許多領域展現(xiàn)出廣闊的應用前景。據文獻[7]報道,運用該方法可以提高直接黑G染色棉織物的色牢度。本項目選用常用的23種直接染料,考察溶膠2凝膠法對直接染料應用效果的影響。
1 試驗方法
織物 純棉府綢(120g/m2,上海第一印染廠)
染色 染料質量濃度3%(owf),浴比1∶30,硫酸鈉6g/L。
固色 兩浸兩軋硅溶膠(帶液率60%～70%)→烘干(105℃×3min)→焙烘(180℃×2min)
皂洗 按照GB/T3921.1—1997進行。
測色 DatacolourSF600測色配色系統(tǒng)(Datacolor公司),D65照明體,10°視角。
原子力顯微鏡(AFM) NanoscopeⅣ(DigitalIn2struments公司)
2 結果與討論
2.1 硅凝膠對直接染料色牢度的影響
溶膠2凝膠處理前后色牢度的變化見表1,原樣及固色樣皂洗后的顏色參數見表2。
從表1知,硅膠2凝膠處理對所有染料在3%染色深度時均有一定的固色效果。其中沾色牢度提高2.5級的有3只黑色染料,提高1～1.5級的有8只染料,提高0.5級的有8只染料,沾色牢度沒有提高的有4只,占17.39%。即82.61%的染料經溶膠2凝膠固色處理后,沾色牢度得到提高。就變色牢度而言,提高2級的共有6只染料,其中3只非偶氮染料,2只酞菁結構,1只噁嗪染料;提高1～1.5級以上的有6只染料;提高0.5級的有6只染料;變色牢度沒有提高的有5只。然而,這幾只染料未處理樣的變色牢度很好,已在4級以上,其中黑B400、玫紅FR、大紅4BS的變色牢度略有下降。沾色牢度沒有提高的紅玉RL、黃PG的變色牢度提高了0.5級;而變色牢度沒有提高的4只染料,除大紅4BS外,沾色牢度都有提高。
表1的23種染料中,棕GTL、灰3BL、玫紅FR、黃PG、大紅F2G、藍BWL、藍4BL結構式沒有公布。分析已知分子結構的染料固色效果發(fā)現(xiàn),沾色牢度可提高2.5級的直接黑G、GF分子中,含總數達6個的-NH2和-OH;沾色牢度提高1～1.5級的黑GX和藍BRR也含有一定量的-NH2和-OH;而紅BWS、混紡藍D23GL、混紡紅玉D2BLL為直接銅鹽染料。沾色牢度提高0.5級的染料中,有4只染料是雜環(huán)類染料,翠藍GTL和FBL是酞菁結構,藍FFRL是噁嗪染料,黃RL分子亦含有一個醇羥基。沾色牢度沒有提高的混紡黃D23RNL的分子結構中沒有-NH2和-OH,大紅4BS例外,分子結構含有2個-OH。因此,除大紅4BS外,硅凝膠對直接染料的固色效果順序為,分子結構中含-NH2、-OH較多的黑色染料最好,其次為含一定量極性分子或分子中的存在羥基與銅絡合的染料,然后是雜環(huán)染料,分子中結構不含極性分子的黃色染料最差。
從表2可以看出,經硅凝膠固色再皂洗后樣品的表觀色深下降較原樣少得多。原樣中,黑B400、黑GF、紅玉RL等3只染料因皂洗表觀色深有所增加,這可能是由于肥皂影響了染料分子在纖維上的排列方式;而其余的表觀色深都有一定程度的降低,表觀色深下降在10%以內的有6只染料,下降在10%～20%的有8只染料,下降在20%～30%的有3只染料,下降在40%以上的有2只染料。固色樣品中有9只染料皂洗后的色深與皂洗前相比,不但沒有降低反而略大;11只染料的樣品經皂洗后,表觀色深僅降低4%以下;藍FFRL、黃PG的樣品經皂洗后表觀色深分別下降7.471%、5.512%,但與原樣表觀色深下降47.37%、18.6%相比,則提高很多。這說明硅凝膠對織物上的染料有很好的固著作用,大大減少了染料的流失,從而減少了后道加工或服用過程中對水的污染,并且有利于織物品質的提高。
從圖1、2可見,織物表面覆蓋著粒徑為20～60nm的凝膠粒子,并且不規(guī)則地分布著一些孔徑為幾納米的微孔。織物上的染料被包覆起來,而凝膠粒子中的有機長鏈對纖維有親和力,染料從而被固著在纖維上。微孔以及凹下去的地方,表明凝膠覆蓋層存在薄弱的地方,在洗滌過程中染料可能會脫落。盡管如此,硅凝膠形成的納米覆蓋層還是大大減少了染料脫落,因而染色牢度提高。
固色效果隨染料分子結構而異。這可能是由于硅凝膠相當于極性溶劑[8],含有大量Si-OH基,染料分子所含極性分子多,與之形成氫鍵較多,結合力較大,固色效果較好。銅鹽染料可能含有沒有完全絡合的羥基,也可與Si-OH形成氫鍵或Si-OH與Cu進一步絡合,從而使染料與硅凝膠之間具有一定的作用力,提高染色牢度。對于分子中含較多的磺酸基、不含極性基團的染料,固色效果稍差。
2.2 硅凝膠對直接染料色光的影響
固色前后樣品的顏色參數L*、a*、b*、C*、H°以及(K/S)總列于表3中。
由表3知,除幾只黑色染料和藍BRR、大紅4BS外,其余18只染料的各項顏色參數變化不明顯。黑色染料和藍BRR的色調角有較大的變化,大紅4BS的a*和b*參數變化顯著。比較黑GF、黑G、黑GX、藍BRR和大紅4BS這5只染料(黑B400的結構式因無C.I號較難查)可以發(fā)現(xiàn),染料結構中都存在萘環(huán),并且偶氮基的鄰位都有羥基。根據文獻[8]報道,鄰位或對位的羥基偶氮染料存在偶氮和腙式互變異構現(xiàn)象,如下所示:
影響互變異構體相對穩(wěn)定性的因素是錯綜復雜的,包括溶劑的極性、分子中的取代基、溶劑的氫鍵性能和溫度。如前所述,織物上的硅凝膠可以看作是一種極性溶劑,含有大量-OH,可在織物焙烘過程中與染料產生氫鍵或其它作用,影響互變異構體的平衡,染料的顏色參數發(fā)生某些改變。
3 結論
硅凝膠在纖維表面形成具有納米尺寸的粒子和微孔的覆蓋層,對常用的絕大多數直接染料有明顯的固色效果,尤其對含-NH2、-OH較多的黑色染料,效果尤其顯著;對含-NH2、-OH極性基的其它顏色染料和銅鹽染料亦有較好效果;對不含極性基的黃色染料效果不明顯。硅凝膠對絕大多數染料的色光沒有影響,而鄰羥基偶氮染料的顏色參數會有一些改變。
來源: 印染在線
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