一种锦纶56与蛋白质纤维混纺织物低温同浴一步染色方法
技术领域
本发明属于纺织染整领域，具体涉及一种锦纶56与蛋白质纤维混纺织物低温同浴一步染色方法。
背景技术
锦纶面料是世界上出现的第一种合成纤维，它的品种很多，但分子结构中都含有一个相同的酰胺基，一般常用的品种有锦纶6为聚己内酰胺，锦纶66为己二胺与己二酸聚合而成，锦纶56是一种新型的聚酰胺纤维，与锦纶66使用石油原料不同，它使用的原料是生物原料，通过生物工程方法从各类淀粉和秸秆纤维素中发酵制备戊二胺，由于大批量、低成本，故可以代替己二胺。生物基纤维具有绿色、环境友好、原料可再生以及生物降解等优良特性，有助于解决当前全球经济社会发展所面临的严重的资源和能源短缺，以及环境污染等问题。
羊毛、蚕丝以及其他天然和再生蛋白质纤维都是亲水性纤维，其氨基和羧基可分别以-NH+和-COO-离子形式，与阴离子或阳离子染料结合，还能与活性染料形成共价键结合。蛋白质纤维不耐碱，染色宜在酸性或近中性染液中进行。
酸性染料一般都是芳香族的磺酸钠盐，含有磺酸基、羟基等基团，少数为羧酸钠盐在水中电离成色素酸阴离子，能与纤维上的氨基或酰胺基相结合，故能用于毛、丝等蛋白质纤维和聚酰胺(锦纶)类合成纤维的染色。中性染料(1:2型酸性含媒染料)是由两个染料分子和一个金属原子络合而成，其染色原理与中性浴染色的酸性染料相同，在微酸及中性介质中上染羊毛、蚕丝、锦纶等。染色时，染料和纤维之间的结合主要是离子键、分子间力和氢键产生作用。
锦纶与羊毛混纺织物中两种组分的染色性能不同，通常采用两步法染色，以防产生染色不匀、色差等情况。另外，两步法染色能耗较高，染色时间长，水电消耗大，成本高。因此，研究一种锦纶56纤维与蛋白纤维混纺织物同浴一步浸染染色方法具有重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种锦纶56纤维与蛋白质纤维混纺织物低温同浴一步浸染染色方法。
本发明所提供的锦纶56纤维与蛋白质纤维混纺织物低温同浴一步浸染染色方法，包括下述步骤：采用酸性染料、中性染料或活性染料对被染物进行浸染染色；
其中，所述被染物为锦纶56纤维与蛋白质纤维形成的混纺织物或无纺布。
本发明中所述混纺织物包括织造物或非织造物，所述织造物包括机织物和针织物。
所述机织物是指两系统(或方向)的纱线互相垂直，并按一定的规律交织而形成的织物。
所述针织物形成方式不同于机织物，它根据生产方式的不同，可分为纬编针织物和经编针织物。
所述无纺布又称为不织布，是将纺织短纤维或者长丝进行定向或随机排列，形成纤网结构，然后采用机械、热粘或化学等方法加固而成。
所述被染物中锦纶56纤维的质量百分比为10％-90％，优选为45％-65％。
所述锦纶56纤维的端基含量有如下要求：
所述锦纶56纤维的端氨基的含量可为20～80mol/106gr，优选20～60mol/106gr，更优选45～55mol/106gr；
所述锦纶56纤维的端羧基的含量可为50～110mol/106gr，优选60～90mol/106gr，更优选65～75mol/106gr。
所述锦纶56纤维的结晶度可为30～70％，优选45～65％，更优选50～65％。
所述锦纶56纤维可由熔体直接纺丝法或熔体间歇纺丝法制备得到；
调节锦纶56盐水溶液的pH值为7.5～8.5，优选7.5～8.0。
调节牵伸倍数为1.1～5倍，以实现结晶度的调节。
上述锦纶56纤维端基值的调控是在聚合过程中调控，结晶度在纺丝过程中调控。
所述蛋白质纤维包括动物蛋白质纤维和植物蛋白质纤维，所述动物蛋白质纤维，例如，羊毛、兔毛、蚕丝、酪素蛋白纤维、蚕蛹蛋白纤维、珍珠蛋白纤维或牛奶蛋白纤维；植物蛋白质纤维，例如，花生蛋白纤维、玉米蛋白纤维、大豆蛋白纤维或其组合。
上述浸染染色方法中，采用所述酸性染料或所述中性染料染色时的步骤如下：
将所述酸性染料或所述中性染料配成染液，浴比1:2～10，调控pH值为2.0～6.8，并加入染色助剂，加入所述被染物室温(25～30℃)入染，然后以(1～5)℃/min的速率升温至30～80℃，保温1～20min即可，降至室温，进行染色后处理。
采用所述酸性染料或所述中性染料染色中，所述浴比具体可为1:3、1:5，pH值具体可为3.0、4.0，所述升温条件具体可为以1.0℃/min或1.5℃/min升温速率升温至60℃。
上述浸染染色方法中，采用所述活性染料染色时的步骤如下：
将所述活性染料配成染液，浴比1:2～10，加入1-20g/L元明粉(配液或恒温过程加入均可)，并加入染色助剂，调控pH值为2.0～6.5，室温(25～30℃)下加入所述被染物升温至30～50℃，保温1～25min，然后以(1～5)℃/min的速率继续升温至50～80℃后加入固色剂进行固色5～25min即可，降至室温，进行染色后处理。
采用所述活性染料染色中，所述浴比具体可为1:2，pH值具体可为4.5，所述元明粉的用量5g/L；所述升温条件具体可为以1.0℃/min升温速率升温至70℃；所述固色的条件具体可为以1.5℃/min升温至70℃后加入固色剂进行固色20min。
所述固色剂可为表面活性剂(阳离子型)、无表面活性的季铵盐、树脂型固色剂、交联固色剂、无甲醛固色剂等，具体可为固色剂Y、纯碱或烧碱。
固色的条件为：固色剂1～5g/L，浴比1:2～10。
所述酸性染料或中性染料或活性染料的用量为1～6％(o.w.f.)，具体可为2％、4％。
具体地，所述酸性染料可为偶氮类酸性染料、蒽醌类酸性染料、三芳甲烷类酸性染料、氧杂蒽类酸性染料和硝基类酸性染料中至少一种；
所述酸性染料具体可为酸性红NHFS、酸性黄NHFS、酸性蓝NHFS、F型弱酸性染料、酸性大红FG、酸性黄G、酸性黄AD、酸性红AD、酸性灰AD、弱酸性大红 FG或弱酸性兰5R。
具体地，所述中性染料可为酸性含媒染料中1:2型金属络合染料，具体可为安诺赛特M型金属络合染料、S型金属络合染料。
所述中性染料具体可为中性深黄GL、中性灰2BL、中性黄2R、中性酱红B、中性蓝2R、中性棕B、中性灰G、中性红GAL、中性藏BR、中性黑AW200％、中性黄 TB、中性黄R、中性红3B、中性红10B、中性红3G、中性翠蓝G、中性蓝R或中性蓝RAWL等。
具体地，所述活性染料可为氯均三嗪活性基类活性染料、乙烯砜活性基类活性染料、多活性基类活性染料、溴代丙烯酰胺活性基类活性染料、环氧类活性染料或叠氮类活性染料；
氯均三嗪活性基类活性染料：活性染料K-6G；乙烯砜类：活性染料K-NR；多活性基类：活性艳红M-3BE；溴代丙烯酰胺类：兰纳素蓝3G、活性红83、活性黄39、活性蓝69、安诺菲克斯红ARC、安诺菲克斯黄/金黄ARC、安诺菲克斯蓝ARC；未知结构毛用活性染料：嫩黄WG、活性大红WG、活性艳兰WR、活性黑WG。
具体地，所述染色助剂可为pH调节剂、锦纶染色速率调节剂和/或蛋白质纤维染色速率调节剂；
所述pH调节剂具体可为酸、碱、酸性氧化物、碱性氧化物、弱酸强碱盐、强酸弱碱盐类等，如醋酸、氢氧化钠、氧化钙、碳酸钠、氯化铵等质量浓度1％的水溶液；
所述锦纶染色速率调节剂在染液中对染料上染锦纶纤维起缓染、阻染作用，所述蛋白质纤维染色速率调节剂，在染液中对蛋白质纤维起到促染作用，使两种纤维上染速率基本一致，从而达到混纺织物染色均匀性。
所述锦纶染色速率调节剂具体可为平平加O、匀染剂JV-905、匀染剂JV-1、匀染剂SET、匀染剂HJ-219、匀染剂NL、缓染剂NLJ、缓染剂NLJ-287、阻染剂RF、阻染剂FK-450A；
所述蛋白质纤维染色速率调节剂具体可为促染剂TGR-M、促染剂WDS、促染剂 KD、促染剂WDP、促染剂W-201或促染剂DW；
所述锦纶染色速率调节剂和/或蛋白质纤维染色速率调节剂用量可为0.1～5％(o.w.f.)。
根据本发明的一个具体实施例，所述染料为酸性染料(如依利尼尔红A-2BF染料)，采用的助剂为：阻染剂RF 4％(o.w.f.)，促染剂KD 2.5％(o.w.f.)。
根据本发明的一个具体实施例，所述染料为中性染料(如M型染料酱红B或中性黑AW 200％)，采用的助剂为：缓染剂NLJ-287 0.5％(o.w.f.)，促染剂TGR-M 2％ (o.w.f.)。
根据本发明的一个具体实施例，所述染料为活性染料(如安诺素嫩黄4GL)，采用的助剂为：匀染剂JV-1 1％(o.w.f.)，促染剂WDP 2％(o.w.f.)
上述酸性浴浸染染色方法中，所述染色步骤后，还包括后处理步骤；
采用所述酸性染料和所述中性染料染色后的后处理包括如下步骤：热水洗、水洗和晾干；
所述热水洗：40～60℃热水冲洗1～3次；
所述水洗：室温水冲洗1～3次；
采用所述活性染料染色后的后处理包括如下步骤：热水洗、水洗、皂洗、水洗、晾干；
所述热水洗：40～60℃热水洗涤1～3次；
所述水洗：室温水冲洗1～3次；
所述皂洗的条件如下：皂粉1～5g/L，温度为50～80℃，时间为5～10min，浴比为1：10。
针对现有技术中，一方面，染色锦纶56纤维和蛋白质纤维(如羊毛纤维)在相同条件下上染速率不同，导致其混纺织物需要采用两浴两步法染色，并且染色过程的稳定性差，容易产生色差等情况；另一方面，两浴两步法染色存在耗能高，时间长，成本高等缺陷。本发明提供了一种在酸性条件下，采用酸性染料、中性染料或活性染料对锦纶56纤维与蛋白质纤维混纺织物同浴一步浸染染色工艺，其优点(1)实现了混纺纤维同一套染料同浴一步法染色；(2)色牢度好，染色织物耐摩擦、耐水洗、耐日晒等色牢度测试结果均可以满足使用要求，耐摩擦、耐水洗可达3-4级以上，耐日晒色牢可达6级以上。(3)该方法是一种低温短时间内快速上染的染色方法，低温染色有效地降低纤维在染色过程中受到的损伤，降低纤维失重率，有利于提高后工艺产品制成率，工艺流程简单、节能减排。
附图说明
图1为不同端氨基含量的锦纶56纤维的染色效果；左侧为1#样品染色结果，右侧为4#样品染色结果。
图2为60℃下酸性染料(依利尼尔红A-2BF)上染锦纶56、羊毛的上染百分率曲线。
图3为60℃酸性浴中性染料(M型酱红B)分别染锦纶56、羊毛纤维的上染速率曲线。
图4为65℃酸性浴活性染料(安诺菲克斯红ARC)分别染锦纶56、羊毛纤维的上染速率曲线。
图5为酸性染料PA56羊毛同浴染色结果实物照片。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行说明，但本发明并不局限于此，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
下述实施例中所用的锦纶为66为市售产品，测试端氨基含量46mol/106gr。
下述实施例中染色织物表面颜色深度K/S值通过Data color 500计算机分色色差仪测定，选择D65光源、小孔径。测定染色织物表面颜色深度时，均匀在染色织物上取 4个点分别测定K/S值取平均值。织物两面的颜色深度差为△K/S，△K/S越大，颜色差异越大。
下述实施例中所述上染率的测定方法为：
用分光光度计在最大吸收波长处分别测定染色前后染液的吸光度，根据下式计算上染百分率：Ct＝(1–A1/A0)×100％(式中：A0为原染液吸光度；A1为染色后残液的吸光度。)
下述实施例中使用的锦纶56与羊毛混纺织物的混纺比为55/45。
下述实施例中的定量试验，均设置三次重复实验，结果取平均值。
本发明实施例所采用的锦纶56纤维，按照下述方法制备：
在盐液罐中配制50wt％浓度的锦纶56盐水溶液，具体步骤：取锦纶56干盐90kg，加入到55kg脱盐水中，完全溶解，调节盐液pH值7.5～8.5。配好盐液后将盐液罐加热至50℃，待温度达到设定温度，打开供料阀将盐液注入聚合反应釜中开始预聚合，预聚合试验条件：反应釜内设定温度212℃，压力1.75MPa，搅拌速度60r/min，反应2h，然后升温到250℃。当温度达到250℃后即开始降压，降压时间约1h，降压同时反应釜温度升到270℃，抽真空约10min，此时釜内温度约升至275℃，聚合反应完成，直接排料，经过冷水、吹风冷却，切粒机切断得到锦纶56切片。切片在80℃条件下，烘干22h，设置纺丝条件：纺丝温度288℃，计量泵转速16rpm/min，纺丝速度 1000m/min，侧吹风压为450pa，卷绕油剂F5103浓度5％，牵伸倍数及加热温度为：一牵倍率2.5～3.5；二牵倍率1.01～1.42；牵伸箱温度170℃；二牵温度180℃；热板温度200℃；三牵温度180℃。卷绕得到锦纶56纤维。
不同盐液pH值对应纤维不同的端基和羧基含量如表1所示(控制牵伸倍数为3.5)。
由表1中的数据可以看出，盐水溶液pH<7.5时，端基含量偏低，盐水溶液pH>8.5时，反应原料酸胺比失衡，无法聚合，因此最适宜的pH值范围为7.5～8.0。
表1 不同盐液pH值对锦纶56纤维的端氨基含量的影响
采用1#样品和3#样品进行染色，选取染料中性灰2BL，配制1％(o.w.f.)的染液，染液pH值为6.8，并加入匀染剂平平加O 0.5％(o.w.f.)，染色浴比1:10。常温条件下，加入具有不同端氨基含量的被染物(1#和3#)；然后以2℃/min升温速率升温至 70℃，保温20min，染色完成。染液冷却到常温，取出样品50℃温水洗涤1次，常温冷水洗涤1次，风干。
染色效果如图1所示，左图为1#样品，右图为3#样品。
测试两种样品的上染率，分别为：1#样品上染率为68.3％，3#样品上染率为83.6％。
由表1和图1可以看出，调控pH值为7.5～8.0时，锦纶56纤维的端氨基值含量高，染色效果好。
不同牵伸倍数对应纤维不同的结晶度如表2所示(控制锦纶56盐水溶液的pH值为7.85)。
按照上述方法对得到的锦纶56纤维进行染色，上染率如表2所示。
表2 2#不同牵伸倍数对锦纶56纤维的结晶度的影响
由表2的数据可以看出，纤维的结晶度越大，则纤维的无定型区越小，即可进入纤维内部的染料越少，纤维上染效果越差。
根据上述纤维制备方案，制备盐液pH为7.85，一级牵伸3.15倍，二级牵伸1.12 倍(共牵伸3.53倍)的锦纶56纤维，测其端氨基含量为45.2mol/106gr、端羧基含量为74.3mol/106gr、结晶度为65.2％，进行下述染色处理。
实施例1、酸性染料同浴染色锦纶56、羊毛织物
选取依利尼尔红A-2BF染料，配制4％(o.w.f.)的染液，染液pH值为3，阻染剂 RF4％(o.w.f.)，促染剂KD 2.5％(o.w.f.)，染色浴比1:5。室温条件下，加入被染纤维2g；以1.0℃/min升温速率升温至60℃，保温20min，染色完成，染液冷却至室温，取出样品60℃热水洗涤1次，室温水洗涤1次，晾干。
实施例2、酸性染料同浴染色锦纶56、羊毛织物
选用依利尼尔黄A-3G，采用实施例1的方法染色。
对比例1、三种酸性染料常规条件染色锦纶56、羊毛上染百分率曲线
配制1g/L酸性依利尼尔红A-2BF染料(或M型酱红B或安诺菲克斯红ARC)标准染液，配制10组2mL标准染液的染浴，纤维0.2g，浴比1:500，调节染液的pH值至4.67，同时放入染色温度设定为60℃的染色机中，分别于染色5min、10min、15min、 20min、30min、45min、60min、75min、90min、120min取出样品，常温水冲洗干净，晾干后剥色测试其上染速率曲线。锦纶56、羊毛上染速率曲线如图2-4所示。
两种纤维在常规相同染色条件下，上染速率有很大不同，锦纶56上染速率明显高于羊毛，因此两种纤维混纺织物在常规染色方法下染色极易产生不匀现象。
对比例2、采用实施例1工艺同浴染色锦纶66、羊毛织物
锦纶56和羊毛同浴染色测定结果如表3所示，染色实物照片如图5所示，色牢度测试如表4所示。
表3 PA56/羊毛同浴染色的测定结果
相对深度(毛/锦)是羊毛K/S值与PA56 K/S值的比值，在PA56与羊毛的织物组织、织造纹理和纱支细度相同的条件下，相对深度越接近1，说明二者的K/S值相差越小，色差ΔE越小。对比例1可明显看出，在相同条件下，锦纶66与羊毛的染色差异性很明显。
实施例3、酸性染料浸染锦纶56/羊毛(55/45)的混纺织物
选取依利尼尔红A-2BF染料，配制4％(o.w.f.)的染液，染液pH值为3，并加入阻染剂RF 4％(o.w.f.)，促染剂KD 2.5％(o.w.f.)，染色浴比1:5。室温条件下，加入被染织物2g；以1.0℃/min升温速率升温至60℃，保温20min，染色完成，染液冷却至室温，取出样品60℃热水洗涤1次，室温水洗涤1次，晾干。
实施例4、中性染料浸染锦纶56/羊毛(55/45)的混纺织物
选取M型染料酱红B配制2％(o.w.f.)的染液，染液pH值为4.0，并加入缓染剂NLJ-287 0.5％(o.w.f.)，促染剂TGR-M 2％(o.w.f.)，染色浴比1:3。常温条件下，加入被染织物2g；然后以1.5℃/min升温速率升温至60℃，保温20min，染色完成，染液冷却至室温，取出样品50℃热水洗涤1次，室温水洗涤1次，晾干，染色结果如下表4所示。
实施例5、采用实施例4的方法，选用S型金属络合染料中性黑AW 200％，其余条件不变染色锦纶56/羊毛(55/45)的混纺织物，染色结果如下表4所示。
实施例6、活性染料浸染锦纶56与羊毛纤维混纺织物
选取染料安诺素嫩黄4GL，配制0.5％(o.w.f.)的染液，染液pH值为4.5，染色浴比1:4，加入元明粉5g/L，匀染剂JV-1 1％(o.w.f.)，促染剂WDP 2％(o.w.f.)。常温条件下，加入被染织物2g，染液以1℃/min升温至55℃，浸染15min，然后继续以1.5℃/min升温至70℃，加入碳酸钠20g/L，进行固色保温20min，染色完成，染液冷却至室温，取出样品40℃热水洗涤1次，室温水洗涤1次，皂洗(2g/L皂液，60℃， 10min，浴比1:10)、室温水洗涤1次，晾干。
表4 酸性染料、中性染料、活性染料染锦纶/羊毛色牢度测试结果
由实施例1-6的染色效果可以看出，采用本发明方法染色锦纶56/羊毛混纺织物，可以在较低温度较短时间内实现染色，锦纶56和羊毛可以实现同色效果，并且表观深度较好，色谱齐全，上染率高，色牢度好。
