浅析还原染料对混纺产品定量分析的影响

摘要本文介绍了还原染料的应用和染色原理,分析了还原染料在染色的混纺纤维素纤维产品的定量分析中对检验结果产生的影响。通过实践摸索,提出了一种脱色方法来消除染料对定量分析的影响。

关键词:还原染料;纺织品;定量分析

还原染料是一种需先还原成染料隐色体而后染色的不溶性染料,按其主要化学结构可分为靛类和蒽醌两大类。有资料表明,还原染料具有悠久的历史,从1901年发现还原蓝RSN至今逾百年,是用于纤维素高级制品和功能制品的重要棉用染料之一。它的色谱较全,色泽鲜艳,皂洗、日晒牢度都比较高,但因价格较贵,某些黄、橙等色有光敏脆损现象,使其应用受到一定的限制。由于还原性染料在染料中各项性能都比较优良,具有比其他棉用染料更为优异的性能,因此尽管其结构复杂、污染严重,仍具有一定的生命力。

1还原染料染色

1.1还原染料染色过程

还原染料染色通常采用隐色体染色法,先把染料预先还原成隐色体,在染浴中被纤维吸附,然后再进行氧化和皂洗。染色方式可分为浸染、卷染和轧染等,一般纱线及针织物大都用浸染,机织物大都用卷染和轧染。还原染料染色一般包括下述四个基本过程:

(1)染料还原。染料的还原过程,也就是还原染料隐色体的生成过程,一般都是在碱性介质中进行的。在还原染料的分子结构中都至少含有两个羰基(=C=O),它们在强的还原剂连二亚硫酸钠(俗称保险粉)的作用下,羰基被还原成羟基(-OH),从而使还原染料被还原为隐色酸。

Na2S2O4 + 2H2O 2NaHSO3 + 2[H]

2=C=O + 2[H] 2 ≥C-OH

反应中生成的羟基化合物就是染料的隐色酸,它和染料一样不溶于水,但可溶于碱性介质中,成为隐色体钠盐溶液。由于隐色体钠盐不常呈现染料原有的颜色,故被称为隐色体。

≥C―OH + NaOH≥C-ONa + H2O

在用保险粉-烧碱法进行染料还原溶解时,应掌握好烧碱、保险粉的用量和还原温度,才能使染料正常还原,否则会使染料产生过度还原或水解以及分子重排等不正常的反应,致使染液破坏、色泽萎暗、染色牢度降低。

(2)隐色体上染。 还原染料经保险粉、烧碱还原溶解成隐色体钠盐后,即对纤维素纤维产生直接性,先吸附于纤维表面,然后再向纤维内部扩散而完成对纤维的上染。由于染液中含有大量电解质,对纤维的直接性较大,故上染纤维的速率较快,但是染料的移染性能较差,往往不易染匀。因此,可在上染过程中加入少量缓染剂,如平平加O、牛皮胶等。

(3)隐色体氧化。上染纤维的隐色体需经空气或氧化剂氧化,转变为原来的不溶性还原染料并回复原来的色泽,其氧化反应如下:

≥C-ONa >C=O

由于不同类型的还原染料有不同的氧化性能,故应对氧化条件进行适当选择。如空气氧化、双氧水氧化或过硼酸钠氧化等。

(4)皂煮后处理。皂煮能将吸附在纤维表面的浮色去除,使染色织物具有鲜艳的色泽和较好的耐摩擦牢度。同时,在皂煮过程中,染料分子会在纤维表面发生聚集,进而形成微晶体,可进一步改善染色织物的各项牢度性能。

1.2还原染料还原方法

根据染料性质不同,可采取不同的还原方式:

(1)干缸法:在浸染染色时,有的染料还原速度较慢,必须采用较为剧烈的条件来提高染料的还原速率,这种还原方法称为干缸法。干缸法还原是先将染料用少量水和太古油或拉开粉调成稀浆,然后加入适量温水和规定量的烧碱、保险粉,在规定温度下还原10～15min,待染料充分还原后再经过滤加入含有烧碱、保险粉溶液的染缸中,并冲稀至所需浓度进行染色。由于还原时用水量极少、相当于提高了烧碱、保险粉浓度,加快了染料的还原速率,使还原反应正常完成。

(2)全浴法:这种还原方式适用于还原速率较快的还原染料。其方法是直接将染料放入染槽内,加入规定量的烧碱及保险粉,使染料还原,还原10～15min后即可进行染色。若对这类染料采用较为剧烈的还原条件,则易造成染料的水解或过度还原,影响染色成品质量。

2混纺产品定量分析试验

2.1试验步骤

GB/T 2910―1997混纺产品定量分析方法中,对棉、麻等天然纤维素纤维与粘胶、铜氨纤维和高湿模量纤维的混纺产品有明确的检测方法,即甲酸/氯化锌法。其原理是用甲酸和氯化锌混合试剂从已知干重的试样中溶解粘胶、铜氨纤维、高湿模量纤维,然后将不溶纤维清洗烘干、称重,最后计算出各组分的含量百分率。具体步骤如下。

2.1.1试剂配制

甲酸/氯化锌溶液:20g无水氯化锌和68g无水甲酸加水至100g;

稀氨溶液:取氨水20mL(密度为0.880g/mL)用水稀释至1L。

2.1.2仪器

具塞三角烧瓶,容量不小于200mL;恒温水浴锅:保持烧瓶温度为(40士2)℃。

2.1.3试验步骤

将试样迅速放入盛有已预热温度达40℃的甲酸/氯化锌试液的具塞三角烧瓶中(每克试样加100mL试液),盖紧瓶塞,摇动烧瓶,浸湿试样,在(40士2)℃下保温2.5h,每隔45min摇动1次,共摇动两次,用试液把烧瓶中不溶纤维洗到已知重的玻璃砂芯坩埚中,用20mL40℃试液清洗,再用40℃水清洗,然后用100mL稀氨溶液中和清洗并使剩余纤维浸没于溶液中10min,再用冷水冲洗至呈中性(每次清洗液靠重力排液后,再用真空抽吸排液),最后烘干、冷却、称重。

2.1.4结果的计算

(1)净干重量百分率的计算

式中:P₁――不溶纤维的净干含量百分率,%;

P₂――溶解纤维净干含量百分率,%;

m0――预处理后试样干重,g;

m1――剩余的不溶纤维干重,g;

d ――不溶纤维在试剂处理时的重量修正系数。

d值的求得:

式中:m0――已知不溶纤维干重,g;

m1――试剂处理后不溶纤维干重,g。

d值大于1时,表明不溶纤维在溶解过程中有重量损失,计算结果时要予以补偿;d值小于1时,表明不溶纤维在溶解过程中有重量增加,计算结果时要予以扣除;d值等于1时,表明不溶纤维在溶解过程中有重量变化。按标准规定计算,所有类型的棉纤维d值都为1.02,苎麻的d值为1.00,亚麻的d值为1.07。

(2)结合公定回潮率含量百分率的计算

式中:Pm――不溶纤维结合公定回潮率的含量百分率,%;

Pn――溶解纤维结合公定回潮率的含量百分率,%;

P₁――不溶纤维的净干含量百分率,%;

P₂――溶解纤维净干含量百分率,%;

a₁――不溶纤维的公定回潮率,%;

a₂――溶解纤维的公定回潮率,%。

2.2试验结果

在实际工作中,由于染料、染色工艺、染色添加剂等多方面原因,溶解纤维的过程不是很顺畅,有时检测结果与真值会相差甚远,因此必须经过脱色、褪浆等技术处理,消除其他因素对定量分析的影响,才能得到满意的数据。本文选用5种用还原染料染色的牛仔裤面料和休闲裤面料进行试验,其含量为棉65%/粘胶纤维35%。通过试验简要分析还原染料的存在对混纺纤维含量分析的影响。试验数据见表1。

从上述试验数据不难看出,染色对定量测试的检验结果有着很大的影响,为解决这一问题,一般都要在试验前对染色面料做脱色处理。

3结论

经过实践摸索,利用次氯酸钠溶液在纺织品上的漂白作用可解决那些用保险粉(连二亚硫酸钠)脱不掉的颜色。实验室用次氯酸钠溶液对还原染料染色的棉/粘胶纤维的混纺产品进行了大量试验,结果证明脱色效果良好,基本解决了困扰检验的难题。具体做法如下:将2g左右定量分析样品,放入装有150mL上述次氯酸钠溶液中,充分振荡使样品完全浸没,然后放到振荡器上,室温下振荡15min,即可脱掉附着在纺织纤维上的染料颜色。实践证明,次氯酸钠溶液是去除纺织品中还原染料的有效途径,经次氯酸钠溶液脱色的棉/粘胶纤维等混纺产品,进行定量分析检测时,其结果接近真值。

参考文献:

[1]徐克仁.染色[M].北京:中国纺织出版社,2007.

(作者单位:北京市纺织纤维检验所)