1、56创新发展研讨会印染2023年第7 期针织工业多组分纤维功能性面料绿色染整加工工艺探究张维1,2,王鑫1,刘晨涛1（1.河北科技大学纺织服装学院，河北石家庄0 5 0 0 1 8；2.河北省纺织服装技术创新中心，河北石家庄0 5 0 0 1 8)摘要：为开发碳纤维聚酯复合丝、茶纤维、薄荷纤维、棉纤维、涤纶纤维构成的多组分纤维面料，对其进行绿色、环保的短流程染整工艺探究。结果表明，一步法短流程前处理织物白度提高至6 6.1,芯吸高度在3 0 min内上升了1 4.5 cm。将孔雀蓝色成功上染面料，K/S值达3.8 4，耐水洗和耐摩擦色牢度均为4级以上。经无氟防水剂整理后面料静态接触角为1 3
2、9.7 8,防水等级5 级，耐静水压力2 2 6 8 Pa。加工前后，纤维表观形貌没有明显变化，通过测定成品的性能，表明所设计的工艺适于多组分纤维面料的绿色加工生产。关键词：功能纤维；多组分纤维面料；短流程前处理；一浴法染色；无氟防水整理中图分类号：TS193.5文献标志码：B文章编号：1 0 0 0-40 3 3(2 0 2 3)0 7-0 0 5 6-0 6Green Dyeing and Finishing Process for Functional Fabrics Composed ofMulti-component FibersZhang Weil-2,Wang Xin,Liu C
3、hentao!(1.College of Textile and Garment,Hebei University of Science&Technology,Shijiazhuang,Hebei 050018,China;2.Hebei Technology Innovation Center for Textile and Garment,Shijiazhuang,Hebei 050018,China)Abstract:In order to develop the fabric with multi-component fibers including carbon polyester
4、compositefilament,tea fiber,mint fiber,cotton fiber and polyester fiber,the green and environmentally friendly short-process dyeing and finishing process was studied.The results show that the whiteness of the fabric treated by one-step short process increases to 66.1,and the wicking height increases
5、 by 14.5 cm within 30 minutes.The peacockblue color is successfully dyed on the fabric,and the K/S value reaches 3.84,as well as the washing and rubbingfastness are also above grade 4.After finishing with fluorine-free waterproof agent,the static contact angle of thefabric is 139.78,and the water re
6、pellent grade is 5,which is resistant to hydrostatic pressure of 2 268 Pa.Beforeand after processing,there is no significant change in the apparent morphology of the fiber.By measuring theproperties of the finished fabric,it is shown that the designed process is suitable for the green processing and
7、production of multi-component fiber fabrics.Key words:Functional Fiber;Multi-component Fiber Fabric;Short Process Pretreatment;One-bath Dyeing;Fluorine-free Waterproof Finishing功能纺织品是通过化学或物理改性等途径，引人具有抗菌、除螨、防水、防紫外线、防辐射、抗静电等特殊功能的纺织品!。随着纺织原材料来源、织造技术及染整加工方法的不断创新以及消费者对纺织品需求的提高，单一化功能产品向多功能复合化转变成为必然趋势2 。目前
8、的复合多功能纺织品多采用碳纤维、玻璃纤维、硼纤维等构成，主要应用于产业用纺织品领域3-4。因此，开发适用于服装、家纺、医用纺织品等方面的多功能纺织面料成为行业的重要方向。植物源基的功能纤维不仅机械性能良基金项目：河北省自然科学基金（B2022208014)；河北省省属高校基本科研业务费专项资金（2 0 2 1 YWF17)。获奖情况：“第3 5 届（2 0 2 2 年）全国针织染整学术研讨会 优秀论文。作者简介：张维（1 9 8 4一），女，副教授，博士。E-mail:。57创新发展研讨会印染2023年第7 期针织工业好、生态环保，还可以根据需要实现多种组合的混纺织造，能够同时满足质轻、柔软、
9、吸湿透气、防螨抑菌等复合功能性要求5-6 在实际生产过程中，由于多组分纤维间存在属性差异，使其前处理及染整工艺较为复杂，存在着各种纤维的染色不匀性、染化料复配相容性有差异、高能耗、高污染等问题，需要染整技术的创新和突破7-8 。Han et al 研究开发了一种环保短工艺染色技术，采用活性染料对棉与聚酰胺双组分织物进行一步法染色，避免了碳酸钠、迁移抑制剂和硫酸钠等染色助剂的使用，并显著降低了用水量9 。周勇等研究了涤、棉、锦、氨纶多纤维织物的低温退煮漂一浴法染色工艺，不但消除了传统加工工艺引起的面料褶皱问题，同时解决了低温氧漂中潜在的破洞损伤，成功开发出具有良好的亲水易去污性能的涤、锦、棉、氨
10、纶多纤维混纺面料1 0 黄小云等研究了艾草与弗莱特一浴法染色短流程工艺，在开发过程中选用了环保型无烧碱氧漂助剂代替常规漂白工艺中的苛性钠，实现了环保、节能降耗，赋予了艾草与弗莱特面料抗菌、抗静电等功能1 1 。胡元元等通过将海藻纤维与阳离子黏胶搭配混纺，以无盐无碱染色工艺进行染整加工，可将海藻纤维的染整质量损失率控制在较低范围内，稳定海藻纤维含量，降低传统染整工艺中钠盐、钠碱等染色助剂的使用和废水排放，实现产品抑菌保湿等功能1 2 碳纤维聚酯复合丝能产生弱电晕放电，通过导体等被导向其他区域从而抑制静电放电或中和静电，是一种理想防静电复合材料1 3 。薄荷纤维中存在薄荷酮等有效成分，具有天然抑菌
11、除臭等功能1 4茶纤维中多原子酚化合物具有良好的抗菌性，存在天然的抑菌屏障，可以用于医疗卫生领域1 5 。因此，本试验基于碳纤维聚酯复合丝、茶纤维、薄荷纤维、棉纤维、涤纶纤维构成的多组分纤维面料进行绿色、环保的短流程染整工艺探究，重点讨论各工序条件参数对处理效果的影响。通过测定成品织物的各项性能和布面效果评价，以期开发适用于涤纶基、棉纤维基多组分功能纤维面料的高效环保染整加工工艺。1试验部分1.1材料、试剂及仪器织物：多组分纤维面料（金瑜昌纺织科技南通有限公司）。规格：纬向为1 0%茶纤维、10%薄荷纤维、8 0%涤纶长丝，8.3 3tex；经向为1%碳纤维聚酯复合丝、6%棉纤维（2 8.0
12、0 tex）、9 3%涤纶长丝,8.3 3 tex。试剂：精练剂、除油剂、除蜡剂（嘉宏有机硅科技实力工厂），分散深蓝HGL、分散蓝2 B、分散黄SE-6GLN、还原蓝5 5 1 0、还原蓝5 5 0 8、还原绿FFB（浙江开盛化工有限公司），连二亚硫酸钠（天津市泰兴试剂厂），氢氧化钠、3 0%过氧化氢、冰乙酸（工业级，天津市永大化学试剂有限公司）,CWR-8DC防水剂（无氟，中纺化工有限公司），CTA-561M防水剂（C6，中纺化工有限公司）。仪器：Colori5D计算机测色配色仪（美国Datacolor公司）,SD-8509立式轧车（广东省鹤山市宏发染整机械制造有限公司）,LC-360D小型
13、定形烘干机（上海朗高纺织设备有限公司）,SW-12A-I耐洗色牢度实验机、YG(B)812Q纺织品耐静水压测试仪、YB571-I耐摩擦牢度实验机、YB-831喷淋实验仪（温州大荣纺织仪器有限公司），JC2000D1接触角测量仪（上海中晨科技有限公司）,TM3000场发射扫描电子显微镜（日本HITACHI公司）。1.2试验方法1.2.1退煮漂短流程前处理前处理工作液处方如表1 所示前处理工艺曲线如图1 所示表1前处理工作液处方编号氢氧化钠(gL-)精练剂/(gL-)除蜡剂/(gL-)除油剂/(gL-)双氧水/(gL-)125.008.000013.00225.008.003.00013.0032
14、5.008.0005.0013.00425.008.003.005.0013.00520.008.003.005.0013.00630.008.003.005.0013.00725.003.003.005.0013.00825.008.003.005.0018.00双氧水布样40 min10010 min60工作液.30水洗2 min25 5 mi n注：工作液包括氢氧化钠、精练剂、除油剂、除蜡剂。图1前处理工艺曲线图58创新发展研讨会印染2023年第7 期针织工业1.2.2分散还原一浴法染色染液处方如表2 所示。表2染液处方试剂浓度/(gL-)分散深蓝 HGL(D-HCL)1.08分散蓝2
15、B(D-2B)0.84分散黄 SE-6GLN(D-SE)1.10还原蓝5 5 1 0(V-5510)2.40还原蓝5 5 0 8(V-5508)0.18还原绿FFB(V-FFB)4.20连二亚硫酸钠80.00氢氧化钠120.00染色工艺曲线如图2 所示1.2.3织物防水整理无氟防水整理液制备：室温量取1 0 0.0 mL去离子水作为分散介质，加人5 g无氟防水剂于烧杯中，再向烧杯中加人0.2 mL冰醋酸，搅拌均匀使之分散在水中备用。C6防水整理液配制方法与试剂用量同上。将染色后织物分别浸渍于两种防水整理液中，经过均匀轧车轧液（轧液率8 5%），在1 0 2 预烘6 0s，之后将试样在1 5 0
16、、1 6 5、1803 种不同温度下定形处理180s,获得防水整理织物1.3测试与表征1.3.1白度按照GB/T176442008纺织纤维白度色度试验方法对前处理织物白度进行测试，每块织物测试5次取平均值。1.3.2芯吸效应按照GB/T378902019橡胶或塑料涂覆织物刀芯吸性能测试方法将所需测量样品接触液面1、5、10、2 0、3 0 m i n 后测定染液上升的高度。1.3.3染色K/S值采用计算机测色配色仪测定所染得的几种孔雀蓝布样的K/S值，每块布测量5 次取平均值1.3.4色牢度按照GB/T298652013纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度小面积法测试织物耐摩擦色牢度。按照GB/T12
17、4902014纺织品色牢度试验耐家庭和商业洗涤色牢度测试织物耐水洗色牢度1.3.5抗渗水性能按照GB/T47442013纺织织物抗渗水性测定静水压试验分别对无氟防水剂和C6防水剂整理织物进行静水压测试，测试3 次取平均值。1.3.6喷淋试验按照GB/T233212009纺织品防水性水平喷射淋雨试验分别对无氟防水剂和C6防水剂整理织物进行喷淋试验并与标准级别对比进行评级1.3.7静水压静水压是防水透湿织物的重要指标之一。在标准大气压条件下，织物承受持续上升的水压，直到织物背面渗出水珠为止，此时测得的水的压力值即为静水压。织物能承受的静水压越大，防水性或抗渗性越好。1.3.8织物微观形貌将织物附着
18、在导电胶上，使用扫描电子显微镜对织物表面的微观形貌进行记录和观察2结果与讨论2.1试剂浓度对织物白度的影响白度是基于目视感知而判断反射物体所能显白的程度，是评价前处理去杂程度和服装品质的重要指标。表3 是由不同试剂成分和浓度配制的前处理工作液浓度处理多组分纤维面料的白度数值。经测量坏布白度为6 3.6，由表3 可知，织物4#的白度最好，此时氢氧化钠浓度为2 5.0 0 g/L，精练剂浓度为8.0 0 g/L，此条件能使双氧水均匀分解且分解较为彻底，从而提高织物白度。对比1#、2#、3#组，发现在相同氢氧化钠和精练剂浓度下，加人单一除油剂或除蜡剂，白度效果提升不明显，但同时加入则可以显著提高织物
19、白度。对比5#、6#、7#组，改变氢氧化钠或精练剂的浓度，织物白度变小，表明织物白度受氢氧化钠和精练剂浓度影响较大。继续增大双氧水浓度，织物白度并没有得到改善2.2试剂浓度对织物芯吸高度的影响根据表3 中白度差选择前处理浓度编号4#、5#、6#处理的布样进行芯吸高度测试。将织物试样一端浸人染色液中，芯吸使纤维增强层染色，根据纤维增强层在一定时间内被染色长度确定织物芯吸性能。时间与芯吸高度的关系如表4所示。由表4可知，3 块布样在1 3 0200预烘9 0 s汽蒸浸渍还原液102,3 m i n皂洗3 min95100预烘6 0 s热水洗操作B10 min浸渍染料悬浮液操作A10 s60水洗30
20、25 1 0 m i n注：操作A为浸轧（室温、一浸一轧、轧液率8 5%），操作B为保鲜膜密封布样图2染色工艺曲线图59创新发展研讨会印染2023年第7 期针织工业表3前处理助剂浓度对织物白度的影响编号白度白度差164.30.7264.30.7364.50.9466.12.5565.41.8665.11.5764.71.1865.50.9min时间内，芯吸高度整体趋势随着时间的增加而增加。在0 5 min内，芯吸高度提升较快，毛细效果明显，在5 min后，芯吸高度差逐渐变小。4#、5#与6#显示不同浓度碱处理后织物芯吸高度及芯吸时间变化情况。2 5.0 0 g/L氢氧化钠处理的4#织物芯吸高度
21、高于2 0.0 0 g/L氢氧化钠处理的5#织物，原因在于碱液浓度较低时不能完全去除纤维中的油剂、浆料和杂质等物质,随着碱液浓度的增加,纤维中油剂充分去除，从而提高水对纤维的黏附力，水分传递阻力减小，具有更好液体渗透能力，增加织物的芯吸能力。2 5.0 0 g/L氢氧化钠处理的4#织物芯吸高度高于3 0.0 0 g/L氢氧化钠处理的6#织物，原因在于碱液浓度较高时,碱液对沟槽表面进行刻蚀，水分传输阻力增大，相对于2 5.0 0 g/L氢氧化钠处理的织物，6#织物芯吸高度减小2.3孔雀蓝样品染色试验目标色为工厂提供的孔雀蓝染色布样品。本试验采用分散还原一浴法染色，染色样布尺寸为8cmx8cm，染
22、液处方如表5 所示。按照工厂提供的染液配方进行染色试验，得到的小样a与目标样品相差较大，初步判断是绿光较少。在小样a的基础上添加还原绿FFB至1 5 0%，得到的小样b与目标样品比较相差较大，判断只增加绿光并不能染得目标颜色。分析试验，决定减少蓝光占比，以此来间接增加绿光占比。将所有蓝色染料用量统一降低5 0%进行染色，得到的小样c的K/S值与色光,与目标样品仍然存在差距。继续降低蓝色染料用量至3 0%，得到与目标样品d，显示了与目标样品基本一致的K/S值与色光，确定染色配方为小样d所用各染料用量。增大染色布尺寸至2 0 cmx20cm进行染色,以确保染色工艺的可重现性与布样颜色的均匀性。小样
23、e染色所得色光与K/S值与目标样品接近，表明一浴法染色可以赋予织物均匀的颜色。将得到的小样e按照1.3.4表4不同时间下芯吸高度的变化情况cm编号1 min5 min10 min20 min30 min46.512.015.520.022.555.010.013.517.519.564.59.012.516.018.0表5染液浓度处方与染色布样K/S值D-HGL/D-2B/D-SE/V-5510/V-5508/V-FFB/编号K/S值布样图(gL-)(gL)(gL-)(gL-)(gL-)(gL-)a3.602.801.108.000.604.202.41b3.602.801.108.000.6
24、06.302.85C1.801.401.104.000.304.203.25d1.080.841.102.400.184.203.85e1.080.841.102.400.184.203.84目标3.602.801.108.000.604.203.88方法测试染色织物的耐水洗色牢度以及耐摩擦色牢度。结果显示，耐水洗色牢度为4级，干摩4 5级，湿摩为4级，达到服用纺织产品的色牢度标准2.4防水后整理高分子防水剂在高温条件下可在纤维表面形成防水剂薄膜，通过降低纤维表面自由能获得防水效果。保持无氟防水剂和C6防水剂浓度为5 0.0 0 g/L，定形时间为180s将制备的工作液浸轧至染色布样上，改变定
25、形温度，分析此变量对织物防水性能的影响，结果如表6 所示。随着定形温度的升高，无氟防水剂整理织物的接触角呈现上升趋势，在1 8 0 时接触角达到139.78，高温下纤维内部的分子吸60创新发展研讨会印染2023年第7 期针织工业收能量导致运动加剧，促进防水剂分子在纤维表面的运动，使其在织物表面形成紧密有序的防水剂薄膜，从而提高织物表面的防水性能。C6防水剂整理后织物的接触角随着定形温度的增大而减小，在定形温度1 8 0 时达到最小为131.73,过高的定形温度促使防水剂在织物表面聚合成膜，但渗透于纤维空隙中或内部的挥发性组分可能会因高温而损坏薄膜，影响防水膜的完整度表6经不同防水剂处理后接触角
26、与定形温度的关系热定形温度/静态水接触角/（）无氟防水剂C6防水剂150130.13136.62165135.81133.90180139.78131.73防水整理后，液滴在织物表面的形态和静态接触角如图3 所示。经无氟防水剂和C6防水剂整理后，织物的水滴静态接触角达到130.00以上,防水性能优异2.5喷淋试验根据1.3.6 测试标准与方法对两种防水剂后整理织物进行喷淋试验，并与标准级别对比评级，结果如图4所示。无氟防水剂整理织物试样受淋表面沾有小水珠且没有润湿的现象，防水性能为5 级；C6防水剂整理织物受淋表面没有润湿，但在表面沾有部分水珠，防水性能为4级2.6静水压不同定形温度下防水整理
27、织物的静水压结果如图5 所示无氟防水整理织物的静水压值随定形温度的升高而增大，定形温度为1 8 0 时，静水压值达到最大为2 2 6 8 Pa，定形温度1 8 0 与150静水压差值为1 3 4Pa。C6 防水剂整理织物的耐静水压值随定2.5002000d/出媒150010005000150165180定形温度/回.无氟;四.C6。图5定形温度与静水压值关系图形温度的增大而减小，定形温度180与1 5 0 静水压差值为2 5 8Pa，在定形温度为1 5 0 时，耐静水压达到最大值，为1 9 3 6 Pa，进一步表明，无氟防水剂的最佳定形温度为1 8 0，C6防水剂的最佳定形温度为1 5 0 2
28、.7织物表观形貌为评估每一步加工处理对织(a)无氟防水剂1 5 0 定形(b）无氟防水剂1 6 5 定形(c）无氟防水剂1 8 0 定形(d)C6防水剂1 5 0 定形(e)C6防水剂1 6 5 定形(f)C6防水剂1 8 0 定形图3防水整理后织物表面水接触角(a)无氟防水剂1 5 0(b)无氟防水剂1 6 5(c)无氟防水剂1 8 0(d)C6防水剂1 5 0 (e)C6防水剂1 6 5(f)C6防水剂1 8 0 图4布样喷淋试验效果照片物的影响，通过SEM对坏布和经过不同阶段处理织物的表面形貌进行观测，如图6 所示如图6 e可知，坏布的纤维表面都较为光滑平整，但存在杂质，如油剂、油污、浆
29、料、石蜡等。图6 f为前处理后的纤维表面，可以看到纤维表面的杂质明显减少，可用于芯吸渗透的纤维间空隙的增加。图6g为染色后织物的表观形貌，能够看到织物表面存在染色颗粒附着于纤维表面或缝隙中。图6 h为无氟防水剂整理织物的表观形貌，织物表面较为光滑平整，防水处理未破坏织物表面形貌3结束语本研究对由多种功能纤维构61创新发展研讨会印染2023年第7 期针织工业TV3000HD6.0 x300300umTM3OCOHD5.6X300300umTV3000HD3.8x300300umTM:3020HD3.9X300300um(a)未处理织物(3 0 0)(b)前处理后织物(3 0 0)(c)染色织物(
30、x300)(d)无氟防水整理织物(3 0 0)TM3000HD5.0 x1.2k50umTM3OCOHD6.6x1.2k50umTM3000HD3.8X12k50umTM3O0OHD4.0 x1.2k50um(e)未处理织物(1 2 0 0)(f)前处理后织物(1 2 0 0)(g)染色织物(1 2 0 0)(h)无氟防水整理织物(1 2 0 0)图6织物表面SEM图成的多组分纤维新型面料进行绿色染整加工工艺探究，通过对工艺体系和试验参数控制，得到以下结论。a.氢氧化钠与精练剂对前处理织物吸湿性和白度影响较大，前处理最佳工艺配方为：氢氧化钠25.00g/L、精练剂8.0 0 g/L、除蜡剂3.
31、00g/L、除油剂5.0 0 g/L、双氧水13.00g/L、浴比1:5 0。b采用分散与还原染料一浴法同步染色，可以染得与目标样布较为接近的孔雀蓝色，染色织物的耐摩擦与耐水洗色牢度均能达到4级及以上，染液最优配方为：分散深蓝HGL1.08g/L、分散蓝2 B0.84g/L、分散黄SE-6GLN1.10g/L、还原蓝5 5 1 0 2.40 g/L、还原蓝5 5 0 80.18 g/L、还原绿FFB4.20 g/L。c.在定形时间1 8 0 s、定形温度1 8 0 条件下，相较于C6防水剂，经浓度为5 0.0 0 g/L的无氟防水剂整理后面料静态接触角为139.78，防水等级5 级，耐静水压力
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