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硅基溶剂染色体系中分散剂对分散染料染色性能的影响

摘要：摘要：商品化分散染料中含有較多的分散剂及表面活性剂，但传统水浴染色仍需加入大量的分散剂以提升涤纶纺织品的染色性能，分散剂在纺织工业具有广阔的应用市

　　摘要：商品化分散染料中含有較多的分散剂及表面活性剂，但传统水浴染色仍需加入大量的分散剂以提升涤纶纺织品的染色性能，分散剂在纺织工业具有广阔的应用市场。在硅基溶剂染色体系中，当加入商品化分散染料染色时，其会对涤纶染色效果产生不同的影响。文章选取市场上常用的三种分散剂，通过将不同含量的分散剂加入到硅基溶剂染色体系中，研究其在硅基溶剂染色体系中对分散染料染涤纶的影响。结果表明：在硅基溶剂染色体系中，分散染料的上染率与其在溶剂中的溶解度呈反比关系;染色的匀染性和SEM图像表明分散剂并没有沾污在织物上。通过化学计算得到化合物的疏水常数CLogP值，结果发现分散剂和其他助剂的CLogP值越小，即亲水性越好，分散染料的上染率越高。因此，具有高亲水性的助剂可以改善分散染料在硅基溶剂染色体系中的上染率。

　　关键词：硅基溶剂;分散剂;分散染料;涤纶;上染率;染色性能

化工论文发表

　　作者：黄亚伟

　　商品化分散染料被广泛应用于涤纶纺织品的传统水浴染色[1]。商品化分散染料配方中已含有一定量的分散剂和表面活性剂，但由于分散染料在水浴中的分散性差，在染色过程中仍需使用大量的分散剂[2]。所以在传统分散染料水浴染色时会产生较多问题，比如染色废水中含有较多的分散剂，污水处理难度大等。

　　为了减少分散染料染色对环境的污染，研究人员尝试了很多新型的染色技术，其中超临界二氧化碳染色技术可以取得较好的染色效果。然而，由于超临界二氧化碳染色技术染色时必须使用高压染色设备，操作风险较高，该技术难以实现大面积产业化推广[3]。有机溶剂染色技术中，溶剂染色是通过使用对环境不友好的烃类溶剂，如己烷、环己烷、正庚烷等作为介质进行染色[4]，对环境和人类安全存在一定的毒性。

　　近年来，研究人员尝试使用新的染色介质以实现环保型分散染料染色[5]。十甲基环五硅氧烷是一种环保、无毒、可回收的染色介质，可以用做非水染色体系对涤纶织物进行染色[6-8]。在硅基溶剂染色中，使用分散染料滤饼可以直接对涤纶纺织品进行染色，且染色后不需要还原清洗，只需使用硅基溶剂进行洗涤。同时，染色和洗涤过程中的十甲基环五硅氧烷可以回收循环使用，染色样品的染色性能与传统高温高压染色接近。同时，当使用商品化分散染料在硅基溶剂中对涤纶织物进行染色时，商品化分散染料中含有的分散剂等助剂会对染色结果产生不同的影响。

　　本文选用了市场上常用的分散剂NNO、MF和CNF[9]，并将其添加到硅基溶剂染色体系，评估分散剂对分散染料染色性能的影响。同时，对助剂的亲水性和硅基溶剂染色体系中分散染料上染率之间的关系进行了研究，对其他几种助剂的ClogP值和染色效果也进行了研究，为硅基非水溶剂染色体系中是否可以应用分散剂提供参考。

　　1 试验

　　1.1 材料和仪器

　　织物：167 dtex×167 dtex涤纶织物(苏州凤翔纺织科技有限公司)。

　　试剂：AR级二甲基亚砜、丁内酯、二甲亚砜、甲醇、乙醇(杭州高晶精细化工有限公司)，D5(蓝星化工新材料股份有限公司)，C.I.分散红177滤饼(浙江龙盛集团股份有限公司)，促染剂(自制)，分散剂NNO、分散剂MF、分散剂CNF(安阳双环助剂有限责任公司)，染料分子结构式如图1所示。

　　仪器：Dye-24红外染色机(上海千立自动化设备有限公司)，UV-8000紫外分光光度计(岛津仪器中国设备有限公司)，H 1850台式高速离心机(湖南湘仪实验室仪器有限公司)，SF600X测色配色仪(美国Datacolor公司)，JSM-5610LV扫描电镜(日本电子株式会社)。

　　1.2 方法

　　1.2.1 标准曲线绘制

　　精确称取分散红177，以二甲基亚砜为溶剂，配置质量浓度为0.4 g/L的染料母液。再从染料母液容量瓶中分别吸取0.3、0.5、0.8、1.0、2.0 mL的溶液，定容至100 mL容量瓶中，使用紫外分光光度计测量其吸光度。以染液质量浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，作图并对其进行线性拟合，得到染料吸光度和质量浓度的标准曲线。

　　1.2.2 染色方法和上染率的测定

　　室温下，在染杯中加入2 g涤纶织物，0.5%分散染料，分散剂X%，按照1︰20的浴比加入40 mL的D5。升温曲线如图2所示，染色温度由25 ℃始染，以6 ℃/min的速率升温至80 ℃，再以3 ℃/min的速率升温至140 ℃，保温60 min。并在染色结束后再次用D5在80 ℃下清洗两次，浴比为1︰20，每次洗涤15 min。将染色完毕的织物放入烘箱中烘干待测。

　　上染率测定：取0.1 g染色后的涤纶织物，置于染杯中，加入25 mL二甲基亚砜，温度设定为120 ℃，在染色机中剥色15 min，并重复两次至纤维呈无色状态。取剥色后的总残液进行吸光度测试，并按照标准曲线计算其上染率。

　　1.2.3 K/S值和匀染性的测定

　　使用SF600X测色配色仪，对每块织物进行三次测色，记录其K/S值并计算平均值和误差。

　　使用SF600X测色配色仪在每块织物上随机取12个点测量其K/S值，并计算其平均值和标准偏差S，以变异系数CV值表征织物的匀染性。

　　S=∑ni=1KSi-K/S2n-1(1)

　　CV/%=SK/S×100(2)

　　式中：S为标准偏差;K/S值为12个K/S值数据的平均值;K/Si值为各个K/S值数据;CV表示变异系数。

　　1.2.4 分散染料的溶解度

　　按1.2.2染色方法配置染液，不加入涤纶织物，以标准染色工艺曲线运行并在140 ℃下保温60 min，在140 ℃时取出染杯，吸取2 mL上层染液至容量瓶中，加入二甲基亚砜定容至25 mL，震荡，静置待溶液分层。然后取下层溶液離心，测量吸光度，根据标准曲线计算染料在硅基溶剂中的溶解度。

　　1.2.5 染色织物的扫描电镜测试

　　将未染色的涤纶织物、加入促染剂染色的涤纶织物和加入分散剂染色的涤纶织物置于真空干燥箱中，在60 ℃下干燥4 h。用JSM-5610LV扫描电子显微镜观察织物的表面形貌。

　　1.2.6 助剂的疏水常数计算和染色方法