染整工艺原理-活性染料湿摩擦牢度提升剂

一 立项依据

1 国内外技术现状、水平和发展趋势

活性染料色泽鲜艳、使用方便、色谱齐全、价格低廉，因此在纤维素纤维织物的染色中得到了越来越广泛的应用。尽管如此，由于活性染料的水溶性较强和染料及其与纤维的成键易水解而失去活性等原因，造成其深、浓色泽产品的湿摩擦牢度普遍较差，因此其发展和应用也受到了很大的制约。

为改善活性染料的湿摩擦牢度，在尽可能去除深浓色织物浮色的前提下，还需要在其表面施加能够与纤维、染料发生反应的高分子化学助剂，使染料与纤维更为牢固地结合在一起，防止染料从纤维表面脱落；这些化学助剂还能够在纤维表面形成网状且非水溶性的保护膜，以阻隔染料与水的接触，增加布面的光滑度，从而防止纤维在湿摩擦过程中发生溶胀、水解而脱落，提高其湿摩擦牢度。

目前，用于改善活性染料湿摩擦牢度的印染助剂主要包括以下几种：

① 固色剂Y 、固色剂M 和交联剂DE — 这些固色剂因含有游离甲醛，已经或正逐渐被淘汰；近年来推出的一些季铵盐类阳离子无醛固色剂对活性染料湿摩擦牢度的提升效果也较差，达不到色牢度要求。

② 有机硅或氧化聚乙烯乳液— 通过赋予织物良好的平滑性，使纤维表面的染料聚集体及其附着物不易因摩擦而脱落，提高了产品的湿摩擦牢度。通常情况下，这类助剂不但用量较大、价格较高，而且还会造成织物具有明显的拒水性；事实上，有机硅乳液对活性染料深色织物湿摩擦牢度的提升效果也并不明显，甚至还会恶化织物的湿摩擦牢度。

③ 多官能交联剂— 通过交联剂与染料及纤维的化学结合达到提升深色织物湿摩擦牢度的目的。尽管这类助剂对活性染料湿摩擦牢度的提升效果较好，但由于高活性交联剂的分子结构较小，对纤维及织物的渗透和反应能力较强，因此会不可避免地导致织物出现不可接受的手感和色光变化。

④ 染色增深剂— 通过使用增深剂达到减少染料用量，以改善织物湿摩擦牢度的目的。由于增深剂往往会导致艳色织物发生色变，因此通常只适用于深色产品。然而，这种助剂通常对深浓色织物湿摩擦牢度的提升作用却并不明显。

⑤ 聚丙烯酸酯乳液— 利用树脂的成膜性起到隔离染料与测试织物的目的，以提高活性染料的湿摩擦牢度。但该类成膜剂通常会严重影响织物手感，需增强织物的柔软整理。

⑥ 水性聚氨酯— 尽管聚氨酯具有良好的成膜性和较好的手感，但现有相关的聚氨酯类助剂均为阴离子结构且分子量较大，对织物的吸附和扩散能力较差。

在湿摩擦牢度提升剂的使用方法上，对于针织物、成衣、纱线、散纤维等不宜采用浸轧

工艺的纺织品，须以松式浸渍方式处理。但目前面市的湿摩擦牢度剂通常为对阴离子染料和纤维素纤维吸附能力较差的阴离子或非离子结构，为保证助剂能够在织物上具有足够的存留量，其用量一般均在50～80g/L以上，不可避免地造成了浪费和污染。

2 项目开发的目的

① 本项目所开发的助剂不改变现有活性染料的印染工艺；

② 本项目所开发的助剂将产生良好的经济效益和社会效益；

③ 在保证活性染料深浓色织物的手感不明显恶化的前提下，通过采用本项目所开发的助剂，明显提升纺织产品的湿摩擦牢度。

3 项目开发的意义

近年来，随着国际纺织品市场的不断开放和关税壁垒的打破，欧美为限制对他国纺织品的进口所设置的技术壁垒正日益成为我国纺织品出口的主要障碍。事实上，深色纺织品的湿摩擦牢度早已成为欧美设置的主要技术壁垒之一。

本项目的研究成果在取得良好经济效益的同时，将有助于打破国际上针对我国纺织品出口的绿色和技术壁垒，进一步改善纺织品的使用性能，增强我国纺织、服装产品在国际市场上的竞争力；有助于提升我国在国际市场上的国家声誉。

4 本项目达到的技术水平和市场前景

经测算：本项目开发的活性染料湿摩擦牢度提升剂的原料成本和生产成本总计约为15～20元/Kg，产品预期售价为30元/Kg以上，毛利率达到50%以上，远高于普通纺织化学品的毛利率水平。

由于本项目开发的产品要求具有较高的技术水平和生产条件，因此该产品的市场竞争相对较小；此外，国内目前还很少有性能良好的相关产品，因此具有良好的市场推广条件和乐观的经济效益前景。

二 开发内容和目标

1 项目主要研究内容、目标及关键技术

① 亲水型聚氨酯类活性高分子活性染料湿摩擦牢度提升剂的结构设计及其合成技术与工艺；

② 向湿摩擦牢度提升剂中引入反应性和交联性单体，使其作用效果具有良好的耐久性和成膜性；

③ 通过对湿摩擦牢度提升剂聚合单体的选择和结构的控制，达到降低织物表面摩擦系

数和改善织物手感的目的；

④ 向湿摩擦牢度提升剂中引入亲水性单体和离子型基团，以最大程度地保持棉织物原有的透气、透湿等良好的服用性能；

⑤ 系统地研究湿摩擦牢度提升剂的应用工艺及其对织物服用性能的影响。

2 技术创新

① 通过固色、成膜、交联、吸附和平滑等多种作用来提高活性染料深色织物的湿摩擦牢度；

② 采用具有一定缓冲能力的弱酸型阳离子成膜性高分子对活性染料深色织物进行处理，以抑制织物上的活性染料因织物带碱而水解；

③ 本产品为一种多官能活性高分子低聚物或齐聚物，对纺织品具有良好的扩散性和渗透性；

④ 本产品为水溶液或乳液形式，使用方便、环保无毒。

3 主要技术经济指标

① 产品基本性状

外 观：无色至淡黄色透明黏稠液体或乳液

离子性：非离子或阳离子

溶解性：与水任意比例混合

pH ：弱酸性至中性

② 产品应用范围

本产品具有广泛的适用性；

采用浸轧或浸渍工艺，用于各种阴离子染料，尤其是活性染料的深浓色纤维素纤维染色织物的湿摩擦牢度改善。

三 研究方法和技术路线

1 技术原理

活性染料湿摩擦牢度反映的是：在湿态下，染色织物上的染料、色淀及其附着纤维屑通过界面接触向测试织物转移的能力。深色织物湿摩擦牢度的高低取决于染料的本性、染色深度、染色工艺和织物的材质与结构；很明显，染料的亲水性越强、织物表面的浮色或色淀越多、待测织物与测试织物间的摩擦作用越大、染色织物的游离短纤越多，其湿摩擦牢度就越差。

为提高阴离子染料的湿摩擦牢度，除了加强对染料的选择并优化织物的前处理、染色及水洗工艺外，降低阴离子染料的亲水性、减小织物间的摩擦作用并尽可能隔离染料与测试织物的接触将是行之有效的措施。

活性染料湿摩擦牢度提升剂是一种阳离子成膜性高分子，并具有适度的反应性。该助剂既能够与阴荷性的活性染料结合成盐以降低其水溶性，又具有与染料分子中的羧酸基、磺酸基、氨基以及纤维素分子中的羟基反应的能力；同时，还能够自身交联成网状大分子，将附着于纤维表面的染料固定在纤维上并包覆于高分子皮膜内，达到提升活性染料深色织物湿摩擦牢度的目的。

此外，项目还将对助剂的化学及物理结构进行控制和调节，以尽可能改善织物的柔软手感及其表面平滑性。

2 研究路线

附录：影响湿摩擦牢度的因素

1 染色深度和染料用量

染浅色时，活性染料的湿摩擦牢度一般都能达到3级，甚至3～4级。这是因为染料基本上都能与纤维键合，在纤维表面的染料量较少。随着染料用量的提高，则未键合的染料量增加，其染品的湿摩擦牢度也随之下降。

2 染色电解质用量

活性染料染色时通常使用元明粉、食盐等进行促染，机械性地将染料吸附在纤维上，这些染料如果没有扩散入纤维内部，则在摩擦时会导致沾染试验白布，造成摩擦牢度下降，特别是最后一批加盐后，染色周期太短时，牢度会特别差。

3 染料本性

活性染料的扩散系数（与染料分子结构有关）和结晶性直接影响湿摩擦牢度。扩散系数小的染料表面浮色较多，导致摩擦牢度下降；易于结晶的染料在染色时，特别是在急速降温时，容易在纤维表面结晶。这种晶粒在湿摩擦时，首先会被摩擦下来。因此，能防止染料结晶的助剂能明显提高活性染料的染色牢度。

4 染色工艺和染色助剂的使用

染色温度和时间是影响染色牢度的重要因素。染色时间长，特别是加食盐促染后染色时间较长的，有利于湿摩擦牢度的提高；在相同染色时间下，染色温度较高时，有利于染料的扩散，可以提高染品的湿摩擦牢度。

活性染料染色时，由于大量使用促染的电解质，因此匀染问题也凸现出来了，匀染剂的使用有利于湿摩擦牢度的提高。

5 染色织物的柔软性

降低摩擦时摩擦头与织物的摩擦系数可以提高其湿摩擦牢度。相同染色条件下、不同柔软性的染色织物，其湿摩擦牢度差异不少，甚至相差一级。手感柔软的织物湿摩擦牢度较高。

目前供应的无醛固色剂，分树脂型及阳离子型两种，树脂型固色剂又分为能与纤维交联和不能交联的两种。凡是能与纤维交联的固色剂，一般会导致织物手感粗糙。这种固色剂对染品湿摩擦牢度的提升幅度相对较小，这是因为湿摩擦时摩擦力太大的原因。若把此织物进行柔软处理，便会由于摩擦力降低而显著提高其湿摩牢度。众所周知，锦纶染色物经单宁处理，再经吐酒石固着，手感粗糙。因此，其湿摩牢度非但不会提高，反而降低，从2级降到1～2级；而固色后的染色织物，再经过氨基硅乳处理并拉幅后，其湿摩牢度可以提高半级。 6 固色剂本性

固色剂提高染色牢度的能力因其结构及性能的不同而异，但是在湿摩牢度这一指标上，一般只能保证2～3级，能保证3级的并不多见。这是因为大多数的固色剂都是高分子物，会造成织物手感变硬，带有反应性基团的则更明显。所以，有人在固色剂中掺入大量有机硅柔软剂，但相容性有问题。也有专利报导，在反应性固色剂中引入D 4单体嵌段共聚以改善其柔软性能。不管怎样，各固色剂因分子结构不同，其湿摩牢度的提高还是有明显差异的。 7 净洗过程

纤维表面的染料聚集态包括：单分子、聚集体、和染料晶体。聚集态和结晶态的染料在湿摩试验时，易于转移到试验白布上。因此，在洗涤过程中最理想的状态是把它们从织物上

洗除；单分子状的未固着染料，可以通过固色剂予以固着。即使是仅有几个分子的小型染料聚集体，固色剂也能将其牢固地固着在纤维上。

洗涤时：一要将吸附在纤维上的染料洗下来；二要防止染料在纤维上结晶；三要防止染料再沉积到纤维上去。洗涤时，若能真正做到这三个要求，就能够减轻固色的负担，对提高产品的湿摩牢度有益。一般的净洗剂，如肥皂、十二烷基苯磺酸钠等都无法防止染料的再沾污，而防沾污洗涤剂就能解决这一问题。然而，目前市售的白地防沾污洗涤剂因其组分不一，其易去污、防结晶、防沾污的能力相差很大，因而净洗效果的差异也不小，对织物湿摩牢度的提高也各不相同。