棉用固色剂TF_234F的合成与应用_张红燕

印染助剂TEXTILEAUXILIARIESVol.31No.7Jul.2014第31卷第7期2014年7月张红燕，吴彬，金鲜花，杨超（浙江传化股份有限公司，浙江杭州311215）摘要：介绍了一种含有反应性活性基团的棉用固色剂TF-234F的合成方法及固色性能,优化合成工艺及固色工艺.试验结果表明,将棉用固色剂TF-234F应用于棉织物活性染料染色中,耐皂洗色牢度、耐汗渍色牢度、耐摩擦色牢度等均达4级或以上,耐湿摩擦色牢度提高到3级左右,尤其是耐水泡色牢度提高到4级以上,而且固色前后织物的各项性能均无显著变化.关键词：固色剂;活性染料;合成;色牢度中图分类号:TQ610.4+4文献标识码:B文章编号:1004-0439(2014)07-0044-05SynthesisandapplicationofcottonfabricsusedfixingagentTF-234FZHANGHong⁃yan,WUBin,JINXian⁃hua,YANGChao(ZhejiangTransfarCo.,Ltd.,Hangzhou311215,China)Abstract:ThesynthesismethodandfixingperformanceofcottonfabricsusedfixingagentTF-234Fwithreactivegroupswasintroduced.Theoptimalsynthesisandfixingprocesswereobtained.Theexperimentre⁃sultsindicatedthatwhenthecottonfabricsusedfixingagentTF-234Fwasappliedinthereactivedyeingofcottonfabrics,thecolorfastnessesoffabricssuchassoapingfastness,perspirationfastness,rubbingfastnesscouldbeenhancedtograde4orabovegrade4,thewetrubbingfastnessescouldbeuptograde3,especiallyforwatersoakingfastness,itcouldbeenhancedtograde4.Moreover,changesinfabricpropertiesafterfixa⁃tionwereverysmall.Keywords:fixingagent;reactivedye;synthesis;colorfastness收稿日期：2013-08-08作者简介：张红燕(1983-),女,浙江义乌人,工程师,主要从事印染助剂研究开发.织物用活性染料染色后,特别是染中、深色的织物一般都需要用固色剂进行固色处理来提高色牢度.随着人们环保、健康意识的增强,纺织品加工用的化学品要对生态环境友好,因此,开发固色效率高、色光变化小的无醛固色剂已成为发展趋势[1-2].但是,当前固色剂的湿处理色牢度尤其是耐水泡色牢度达3级以上的十分有限[3].固色剂不但要求色光变化小、固色效果好,而且要求不含甲醛及重金属离子,符合环保要求.本文研制的棉用固色剂TF-234F是一种具有活性基团的水溶性高聚物,活性基团较均匀地分布在分子结构中,能有效提高染色织物的各项色牢度和质量.通过控制棉用固色剂TF-234F合成时的原料配比、引发剂用量、聚合温度、聚合时间等因素,优化出较佳的合成工艺;同时还探讨了固色剂用量、固色温度、固色时间、焙烘温度这4个变量对固色剂固色效果的影响,优化出较佳的固色工艺.1试验1.1材料二甲基烯丙基胺、二甲基二环氧丙基氯化铵、过硫酸铵、焦亚硫酸钠(均为工业级).活性大红B-3BF、活性深蓝B-2GLN、活性黑KN-B染色棉纱卡织物36tex×48tex,425.2根/10cm×220.5根/10cm,K/S值分别为:295.34、118.51、325.68.1.2固色剂的合成称取计量的二甲基烯丙基胺、二甲基二环氧丙棉用固色剂TF-234F的合成与应用7期张红燕，等：棉用固色剂TF-234F的合成与应用基氯化铵、去离子水加入四口烧瓶中,此时物料呈白色浑浊状态,加热升温,直至物料呈透明状,说明反应完全,用高效液相法测产率;然后降温至40℃左右,调节pH为3~5,重新升温至一定温度,滴加计量的过硫酸铵和焦亚硫酸钠溶液,保温一段时间后,取样用GPC测定分子质量和分子质量分布,采用称重法测定单体的转化率=mp/wm0×100%.其中,mP为所得聚合物的质量;m0为聚合溶液的质量;w为体系中总单体的初始质量分数.1.3固色工艺取所选的几种已染并洗净的织物,浸渍于一定浴比的固色浴中,在一定温度下固色处理一段时间后,取出脱水,在一定温度下进行焙烘,烘干后、室温下回潮30min,测试染样的各项色牢度、色差和强力等.1.4测试耐皂洗色牢度:参照GB/T3921-2008测试.耐水泡色牢度:浴比1∶40,水浴加热至95℃以上时,将布放入烧杯中,搅拌,95℃以上保温5min,期间搅拌3~4次;然后取出织物,观察残液的颜色,如残液色度较深,说明掉色严重,耐水泡色牢度差;反之,如残液无色,则说明耐水泡色牢度好,按残液的颜色深浅依次评定为1~5级,级数越高颜色越浅.耐汗渍色牢度:参照GB/T3922-1995测试.耐摩擦色牢度:参照GB/T3920-2008测定.色差(ΔE):用MACBETH7000A测色仪测定,ΔE值越大,表示与原布总色差越大.布面游离甲醛含量:参照GB/T2912.1-2009乙酰丙酮法检测.顶破强力:按GB/T19976-2005测定,测试仪器为YG(B)OSIT型强力仪(温州大荣纺织仪器公司).2结果与讨论2.1合成工艺优化以活性大红B-3BF染色的棉纱卡织物为研究对象,固定固色工艺:固色[固色剂0.8%(omf),浴比1∶10,50℃,20min]→脱水→焙烘(160℃,2min)→室温放置30min回潮,考察合成工艺.2.1.1n(二甲基二环氧丙基氯化铵)∶n(二甲基烯丙基胺)由表1可知,随着二甲基烯丙基胺比例的增加,产率先上升后下降,当n(二甲基二环氧丙基氯化铵)∶n(二甲基烯丙基胺)=1∶2.6时,产率达到最高值88.7%;再增加二甲基烯丙基胺的比例,物料的pH增加到一定值,副反应增加,产率反而下降,故选择n(二甲基二环氧丙基氯化铵)∶n(二甲基烯丙基胺)=1∶2.6.2.1.2开环反应温度由表2可知,反应温度升高有利于开环反应的进行.但是温度超过100℃时,副反应增加,产品的外观变深、变浑,产率明显下降,综合考虑能耗和产率,开环反应温度选择100℃.2.1.3引发剂用量过硫酸铵与焦亚硫酸钠属于氧化还原引发体系,引发效率较高,反应速率比较均一,有利于反应过程的控制,产物的分子质量分布也较均匀,单体转化率高,所以,选择过硫酸铵与焦亚硫酸钠作为本聚合的引发体系.改变引发剂用量(以过硫酸铵对单体质量计),其他条件不变,所合成聚合物的单体转化率、相对分子质量、分子质量分布及固色效果(耐水泡色牢度和色差)见表3.从表3中可以看出,引发剂用量增大,单体转化率增加,相对分子质量下降,分子质量分布变窄,固色后织物的耐水泡色牢度提高,色差变小;当增大到1.3%,再增加引发剂用量,自由基浓度过高,链转移和链终表1n(二甲基二环氧丙基氯化铵)∶n(二甲基烯丙基胺)对产率的影响n(二甲基二环氧丙基氯化铵)∶n(二甲基烯丙基胺)1∶2.01∶2.31∶2.61∶2.8产率(%)72.580.288.778.3反应温度/℃6080100120反应时间/h≥724584物料外观白色浑浊液体深褐色半透明液体淡黄色透明液体褐色浑浊液体产率(%)8.264.388.759.3表2开环反应温度对产物外观及产率的影响注:聚合温度85℃,聚合时间5h.引发剂用量(%)0.81.01.31.5单体转化率(%)65.872.186.374.9Mn2591216345116204793PDI2.362.051.742.43耐水泡色牢度/级2343~4ΔE0.870.670.320.82表3引发剂用量对固色剂性能的影响45印染助剂31卷止反应明显增加,导致单体转化率下降、分子质量分布变宽,固色后织物的耐水泡色牢度下降,色差变大.由于合成的共聚物是作为固色剂使用的,因此其相对分子质量较小,所合成的固色剂才能进入纤维素纤维内部.为此,既要保证一定的聚合反应速率,又要使聚合物相对分子质量和分子质量分布适中,引发剂用量选择1.3%.2.1.4聚合温度由表4可知,聚合温度升高,聚合反应速率加快,单体转化率逐渐提高,聚合产物的相对分子质量增加,固色后织物的耐水泡色牢度提高,色差变小;85℃以上时,再升高聚合温度,副反应速率明显增加,单体转化率下降,分子质量分布变宽,固色后织物的耐水泡色牢度下降,色差变大.因此,聚合温度选择85℃.2.1.5聚合时间由表5可知,当聚合时间由3h变为5h时,单体转化率明显提高,聚合物相对分子质量增加,分子质量分布变窄;5h后,再延长聚合时间,单体转化率提高不明显,且分子质量分布变宽,对产品色泽有一定影响.综合考虑,聚合时间选择5h.2.2固色工艺优化2.2.1固色剂用量从理论上讲,活性染料与纤维形成共价键是相当坚牢的,不存在染色牢度问题,但实际上,因为染料的未反应物及水解产物不可能从染色织物上完全洗尽,这部分染料会浮在织物表面,容易掉色,影响染色牢度.用固色剂固色就是设法降低未反应染料和水解染料的水溶性或利用固色剂的反应基团和成膜性将这部分染料与纤维连接起来并且牢牢地包裹住,因此,固色剂的应用效果与其在织物上的吸附量有关.将TF-234F用于棉纱卡织物来考察TF-234F用量对固色效果的影响,测试结果如表6所示.注:引发剂用量1.3%,聚合时间5h.聚合温度/℃65758595单体转化率(%)68.276.186.379.9Mn781297631162010981PDI2.231.981.742.23耐水泡色牢度/级23~443ΔE0.840.570.320.92表4聚合温度对固色剂性能的影响注:聚合温度85℃,引发剂用量1.3%.聚合时间/h3.04.05.06.0单体转化率(%)58.777.586.385.8Mn575988911162011643PDI2.041.881.742.03耐水泡色牢度/级23~444ΔE0.810.650.320.42表5聚合时间对固色剂性能的影响表6固色剂TF-234F用量对固色效果的影响织物活性大红B-3BF棉纱卡活性深蓝B-2GLN棉纱卡活性黑KN-B棉纱卡固色剂用量(%)0.10.50.81.00.10.50.81.00.10.50.81.0耐皂洗色牢度/级2~33~4442~33~44423~444耐汗渍色牢度/级酸汗33~4443~43~44433~444碱汗2~33~44433~44433~444耐摩擦色牢度/级干摩34~54~54~53~444~54~53~44~54~54~5湿摩1~22~332~31~22~332~31~22~332~3耐水泡色牢度/级23~44~54~533~44~54~533~44~54~5ΔE0.670.350.270.960.450.230.180.790.480.340.250.74注:固色温度50℃,固色时间20min,浴比1∶10,焙烘温度160℃.由表6可知,当TF-234F用量在0.1％~0.8％(omf)时,随固色剂用量的增加,织物各项色牢度增强,色差变小.0.8%时,各颜色织物的耐皂洗色牢度、耐汗渍色牢度均可达4级,湿摩擦牢度能达3级,耐水泡色牢度467期张红燕，等：棉用固色剂TF-234F的合成与应用也可达4级以上(水泡残液为无色),而且色变最小.当继续增大固色剂用量时,湿摩擦牢度有所下降,色差增大,可能原因是过量的固色剂聚集在纤维的外部,使色淀与纤维之间的结合力降低.因此,TF-234F的较佳用量为0.8%(