偶氮-均三嗪型活性分散染料对棉织物的印花性能

棉织物使用活性染料染色时，染料分子与棉纤维 发生化学反应形成共价键[1-2] ，因此，染色棉织物通常具 有很好的耐水洗色牢度[3] 。但是，活性染料的活性基团 在染固色过程中可能会发生水解，造成部分染料无法 与纤维发生反应[4] 。这些无反应活性的染料仅能以氢 键、范德华力等弱作用力与纤维结合，在棉织物表面形 成浮色[5] 。染色后需要通过充分水洗将浮色洗去，否则 会严重影响染色织物的色牢度[6] 。 活性分散染料是指疏水性发色体与活性基团相连 接的一类染料[7] 。与常规活性染料不同，活性分散染料 结构中不含磺酸基等水溶性基团[8-9] 。因此，使用活性 分散染料染色的织物具有更好的耐水洗效果。本文以 7支偶氮-均三嗪型活性分散染料为研究对象，将其分 别制成印花色浆，对棉织物进行印花，测试了印花棉织 物的K/S值、固色率和色牢度等性能，并探讨了染料结 构与染色性能之间的构效关系。

试验部分 1.1 材料、试剂及仪器 材料 平纹棉织物（115 g/m2 ） 试剂 染料D1~D7（自制），硫酸钠、碳酸氢钠、尿 素、海藻酸钠、碳酸钠、皂片、N,N-二甲基甲酰胺 （DMF）、分散剂NNO、0.2 mm锆珠（市售） 染料D1~D7的结构如下[10] ：

仪器 MINI MDF/767磁棒印花机（温州市大荣纺织仪器有限公司），DHG-9076A恒温干燥箱（上海精宏 实验设备有限公司），UV-2501紫外-可见分光光度仪 （日本岛津公司），SF600X 测色配色仪（美国 Datacolor 公司），SW-24AⅡ耐洗色牢度实验仪（温州市大荣纺织 仪器有限公司），Y571L 染色摩擦色牢度仪（莱州市电 子仪器有限公司），YG（B）605D熨烫升华色牢度试验仪 （温州市大荣纺织仪器有限公司）

1.2 印花色浆的制备 将染料（5 g）、分散剂NNO（10 g）、去离子水（40 mL） 和锆珠（30 g）加入实验室微型研磨装置中。在室温下 研磨1 h后，过滤，得到染料分散液。向滤液中补充去 离子水，将分散液定容至 80 mL。将硫酸钠（0.75 g， 3%），碳酸氢钠（0.5 g，2%）和尿素（2 g，8%）加入到染料 分散液（4 mL、8 mL、12 mL、16 mL和20 mL）中，搅拌至 固体完全溶解后，加入海藻酸钠（0.55 g，2.2%），加水， 使总质量达到25 g（100%）。将混合物进一步搅拌1 h， 即得到含有染料质量分数分别为 1%、2%、3%、4%和 5%的印花色浆。

1.3 印花方法 在室温下，使用磁力印花机将配制的印花色浆 （25 g）在棉织物（25 g，10 cm×20 cm）上印制色块，60 ℃ 干燥10 min，102 ℃汽蒸10 min。冷却至室温，用自来 水洗涤织物，皂洗（浴比1∶50，皂片5 g/L，碳酸钠2 g/L， 80 ℃，30 min），自来水洗净，晾干，得到印花棉织物。

1.4 测试方法

1.4.1 颜色深度和匀染性的测定 使用测色配色仪测试印花棉织物的K/S值曲线，记 录最大波长处的 K/S 值。每个样品测试三次，取平均 值。 使用测色配色仪测试棉织物上 10 处随机位点的 K/S值，计算织物的色差（ΔE）。

1.4.2 固色率的测定 将印花棉织物浸入120 ℃的DMF（10 mL）中，观察 溶液颜色。10 min 后，若溶剂由无色透明状变为有色 状态，则用无色溶剂进行替换，直至溶剂相不再出现颜 色。取出织物，用自来水充分洗涤并晾干。固色率按 式（1）计算。 固色率=（[ K/S）2（/ K/S）1]×100% （1） 式中：（K/S）1为溶剂处理前织物的K/S值，（K/S）2为 溶剂处理后织物的K/S值。

1.4.3 耐迁移性测试 将一块印花棉织物（样品A）与一块同等大小的棉 织物原样（样品B）紧密缝合在一起，放入染缸进行加热 （浴比1∶30，pH= 9），在90 ℃保温处理1 h，待冷却后，将 织物取出、洗净、干燥，测试织物的K/S值。染料迁移率按式（2）计算。

M= (K/S)B (K/S)A ×100% 

（2） 式中：（K/S）A和（K/S）B分别是样品A和样品B在处 理后的K/S值。

1.4.4 色牢度的测定 印花棉织物的耐皂洗色牢度按 GB/T 3921—2008 《纺织品 色牢度试验 耐皂洗色牢度》进行测试，耐摩擦 色牢度按 GB/T 3920—2008《纺织品 色牢度试验 耐摩 擦色牢度》进行测试，耐升华色牢度按 GB/T 5718— 1997《纺织品 色牢度试验 耐干热（热压除外）色牢度》 进行测试，耐日晒色牢度按 GB/T 8427—2008《纺织品 色牢度试验 耐人造光色牢度：氙弧》测定。

1.4.5 机械性能测试 织物断裂强力和断裂伸长率按GB/T 3923.1—2013 《纺织品 织物拉伸性能 第1部分：断裂强力和断裂伸长 率的测定（条样法）》进行测试。

2 结果与讨论

2.1 印花棉织物的颜色特性 使用染料D1~D7配制色浆，随后对棉织物进行印 花，在水洗晾干后得到的印花棉织物具有较深的颜 色，分别呈黄、橙、红、紫和蓝等颜色，这与染料在有机 溶剂中的颜色基本一致。表1列出了色浆中染料质量 分数为3%时印花棉织物的颜色参数。

7 块印花棉织物的最低 K/S值为 5.4，最高为 12.0。 L*值范围在 26.4~77.0，且由 D1 至 D7 基本呈逐渐下降的趋势。a*值范围为 8.8~41.8，均为正值，表明 7 块印 花棉织物的颜色偏红光。b*值范围在-16.6~72.0。其 中：染料D1~D5印花棉织物的b*值为正值，表明这些棉 织物的颜色偏黄光；染料D6和D7印花棉织物的b*值 为负值，即偏蓝光。7 块印花棉织物的色差∆E 值为 0.26~0.37，均小于 0.5，表明染料 D1~D7 在棉织物上可 以获得良好的匀染性能。

2.2 印花棉织物的固色效果 采用有机溶剂剥色法来检验印花棉织物的固色效 果。将印花棉织物投入 120 ℃的 N,N-二甲基甲酰胺 中，保持10 min后，可以看到有机溶剂相会出现一定程 度的颜色。这是由于棉织物上未能与纤维反应的染料 溶解在DMF中的结果。但是，棉织物上仍残留很深的 颜色，这部分颜色即使再使用高温DMF处理，也不会脱 落下来。这表明棉织物上剩余染料与纤维发生了化学 反应，印花棉织物具有良好的固色效果。根据剥色前 后棉织物的色深值计算得到印花棉织物的固色率，结 果如表2所示。

在色浆中染料质量分数为3%时，染料D1~D7印花 棉织物的固色率达到67%~84%。其中，染料D4印花棉 织物的色深值与固色率最高。该结果与常规水溶性三 嗪型活性染料对棉织物的固色率水平相符[1] ，表明自制 的活性分散染料与棉织物具有良好的反应能力。

2.3 染料质量分数对棉织物印花效果的影响 分别配制含有不同质量分数染料的色浆，对棉织 物进行印花，探究染料浓度对棉织物印花效果的影响， 结果如表3所示。以染料D1为例，当色浆中染料D1质 量分数由1%增加至3%时，棉织物的K/S值由2.2提升 至5.7。进一步增加染料D1质量分数，棉织物K/S值不 再显著增加，表明此时纤维上染料已趋于饱和。当色 浆中染料D1质量分数由1%增加至5%时，印花棉织物 的固色率均能保持在80%以上。染料D2~D7印花棉织 物的K/S值及固色率具有与染料D1相似的变化趋势。 其中，染料D4印花棉织物固色率最高（81%~85%），其 他染料印花棉织物固色率稍低（65%~78%）。可见，棉 织物固色率主要由染料结构所决定，色浆中染料质量 分数对棉织物固色率的影响较小。

2.4 印花棉织物的染料迁移性 将印花棉织物与白色棉织物同浴处理，根据白色 棉织物得色情况来评判印花棉织物的染料迁移率。试 验结束后，水相没有出现颜色，而白色棉织物得色也很 浅。根据处理后印花棉织物和白色棉织物的色深值， 计算得到印花棉织物的染料迁移率，结果如表4所示。

染料 D1~D7 印花棉织物的染料迁移率为 2.4%~ 3.8%，均在5%以下，表明印花棉织物具有优异的耐迁 移特性。由于染料D1~D7可以通过共价键形式与棉纤 维进行结合，使染料不易从纤维上解离，从而有效缓解 了织物上疏水性染料的迁移现象。

2.5 印花棉织物的色牢度 测试了7块印花棉织物的色牢度性能，结果如表5 所示。其中，印花棉织物在皂洗前后颜色无明显变化， 且对棉贴衬和羊毛贴衬无沾色，这得益于染料分子本 身的疏水特性及其与纤维的共价键牢固结合方式。在 印花棉织物上进行干摩擦或湿摩擦的棉贴衬也无明显 颜色，这表明棉织物上的染料分子难以脱落或转移。 虽然染料本身呈疏水性，但是高温升华测试中棉织物 的颜色没有明显改变。因此，染料D1~D7印花棉织物 的耐皂洗、耐摩擦和耐升华色牢度均可达 4~5 级及以 上。不过，这些染色棉织物的耐日晒色牢度不高，仅为 3级左右。

2.6 印花棉织物的机械性能 测试了染料D1~D7印花棉织物的断裂强力和断裂 伸长率，结果如表6所示。

由表6可知，本文采用的印花处理方法对棉织物机 械性能尚存在一定的影响。其中，对照组棉织物原布 的断裂强力为314 N，断裂伸长率为31.0%。与对照组 相比，染料 D1~D7 印花棉织物的断裂强力略下降，为 276~296 N，强力下降幅度为 5.7%~12.1%。织物强力的损失可能是由于印花色浆的碱性环境造成的[11] 。印 花棉织物的断裂伸长率范围为30%~33%，与对照组相 比变化不大。

3 结论 （1）使用自制的活性分散染料D1~D7配制成色浆 对棉织物进行印花，可获得多色印花棉织物。色浆配 方为：染料3%，碳酸氢钠2%，尿素8%，海藻酸钠2.2%， 剩余为水。印花时汽蒸温度102 ℃，汽蒸时间10 min。 （2）印花棉织物具有良好的颜色坚牢度，固色率为 67%~84%，染料迁移率仅有2.4%~3.8%，耐皂洗、耐摩 擦与耐升华色牢度达到4级以上。