全 文 ：书白竹炭涤纶分散染料染色
王延伟，曹机良，梅婴婴
( 河南工程学院 材料与化学工程学院，河南 郑州 450007)
摘 要:采用分散金黄 E-TD、分散红 3B和分散蓝 2BLN，对普通涤纶纤维和白竹炭涤纶纤维进行染色，研究
染色温度、pH值、分散剂用量对分散染料上染率的影响，探讨这三种染料在竹炭涤纶纤维上的提升性能，并
根据染色吸附动力学，计算三种染料在纤维上的染色速率常数和半染时间。结果表明，分散染料染竹炭涤纶
纤维时，在 120 ℃以上可获得较高的上染百分率;染色所需的最适 pH值为 5 左右;分散剂用量过高，会导致
染料利用率降低;染色速率常数则随着温度的升高而增大。
关键词:分散染料;染色;动力学;白竹炭涤纶
中图分类号:TS193. 638 文献标识码:A 文章编号:1000 － 4017(2013)21 － 0005 － 04
Dyeing of white bamboo charcoal polyester fabric with disperse dyes
WANG Yan-wei，CAO Ji-liang，MEI Ying-ying
(Department of Materials and Chemical Engineering，Henan Institute of Engineering，Zhengzhou 450007，China)
Abstract:Dyeing of bamboo charcoal polyester fibers and ordinary polyester fibers with Disperse Golden E-TD，Disperse Ｒed 3B and Dis-
perse Blue 2BLN is carried out． The influences of dyeing temperature，pH value and dosage of dispersant on disperse dye up-take are stud-
ied． The building up property of three dyes on bamboo charcoal polyester fibers are investigated，and dyeing rate constant and half-dyeing
time are calculated by adsorption dynamics． The results show that a higher dye up-take of disperse dyeings can be achieved at dyeing temper-
ature above 120 ℃ and pH value of 5． The excess amount of dispersant results in lower utilization of the dye，and the dyeing rate constant in-
creases with the increase of dyeing temperature．
Key words:disperse dyes;dyeing;dynamics;white bamboo charcoal polyester fiber
近年来，随着人们生活水平的持续改善和科技的
快速发展，使用具有高性能和环境友好型纤维生产的
产品越来越得到消费者的青睐，并逐步引导市场消
费［1-2］。天然纤维如棉、毛、丝，由于自然条件的限制，
产量无法充分满足人类的需要。但是，从天然植物中
提取的纤维素纤维，可生物降解和回收利用，应该充分
利用。天然植物资源丰富，保护生态环境，可以减少过
多的合成纤维生产压力，竹炭纤维应运而生。竹炭涤
纶纤维环保、绿色，它不仅对人体的健康有益，其副产
物也不会污染环境，有利于可持续发展［3-4］。
虽然白竹炭涤纶纤维的染色原理与普通涤纶类
似，都能够用分散染料染色，但是关于白竹炭涤纶纤维
的低温染色工艺少见报道。本研究探讨了分散金黄
E-TD、分散红 3B和分散蓝 2BLN三只低温型分散染料
对白竹炭涤纶纤维的低温染色工艺。
1 试验
收稿日期:2013 － 07 － 31
基金项目:河南省科技厅重点攻关项目，编号:082102280002。
作者简介:王延伟(1962 －) ，男，教授，硕士，河南内乡人，主要从事纤维
改性与加工工艺研究，E-mail:wyw0214@ 163． com。
1． 1 试验材料
纱线 1． 16 dtex白竹炭涤纶和普通涤纶(新乡白
鹭化纤集团有限责任公司) ，染色前用2 g /L纯碱和
2 g /L平平加 O于 60 ℃处理 30 min，充分洗涤后晾干
备用
染料 分散金黄 E-TD、分散红 3B和分散蓝 2BLN
(市售)
其它化学品 分散剂 DN(工业品，市售) ，丙酮、
醋酸、醋酸钠、纯碱、保险粉(均为化学纯，市售)
1． 2 染色方法
1． 2． 1 基本染色方法
染色 染料 4 % omf，分散剂 DN 2 g /L，醋酸-醋酸
钠调节 pH值为 5，浴比 1 ∶ 100，40 ℃入染，以 1 ℃ /min
升温至 100 ℃，保温 60 min，降温至 70 ℃，取出试样，
水洗，还原清洗。
还原清洗 纯碱 2 g /L，保险粉 2 g /L，浴比 1 ∶ 80，
80 ℃处理 20 min。
1． 2． 2 染色动力学
染料 4% omf，浴比 1 ∶ 100，pH = 5，迅速升温至 80、
90 或 100 ℃，于不同时刻点取样，快速降温，测定吸光
度。
1． 3 测试方法
5
白竹炭涤纶分散染料染色 印 染(2013 No． 21)

1． 3． 1 上染百分率和纤维上染料量的测定
染色完毕，收集染色残液，吸取适量染色残液，分
别加入丙酮和水定容，使待测液中丙酮和水的体积比
为 70 ∶ 30。在 TU-1800 紫外-可见分光光度计(北京普
析)上测定其吸光度，按式(1)计算上染率(E) :
E = 100% ×
A0 － A1
A0
(1)
式(1)中，A0 和 A1 分别为染色原液和染色残液的
吸光度。
1． 3． 2 颜色特征值的测试
在 Color-Eye 7000A 测色仪上测定，采用 D65光源
和 10°观察角，每个试样测量 4 次，取平均值。
2 结果与讨论
2． 1 染色温度的影响
由图 1 可以看出，温度对分散染料上染涤纶纤维
的影响非常大。对于相同的染料，普通纤维和涤纶竹
炭纤维的上染特征几乎没有区别。对于分散红 3B，在
90 ℃以下，上染率非常低;而 110 ℃之后，上染率很
高，纤维上的染料量达到饱和。在这两个温度之间，上
染率对温度的变化非常敏感，变化非常迅速。对于分
散金黄 E-TD，在 70 ～ 130 ℃之间，上染率随着温度的
升高而增加，130 ℃时上染率也只有 72%，这是因为分
散金黄 E-TD分子结构复杂，相对分子质量大，染料在
纤维中的扩散缓慢。对于分散蓝 2BLN，它的上染特征
与分散红相似。
(a)分散金黄 E-TD
(b)分散红 3B
(c)分散蓝 2BLN
图 1 染色温度对普通涤纶和白竹炭涤纶上染百分率的影响
Fig． 1 The influence of dyeing temperature on dye up-take of fibers
2． 2 pH值的影响
由表 1 可以看出，在 pH值 5 ～ 8 的范围内，其对分
散染料上染普通涤纶和竹炭涤纶影响都不大。因为在
涤纶分子链中，苯环和亚甲基均较稳定，结构中存在的
酯基是唯一能起化学反应的基团。此外，纤维大分子
的物理结构紧密，所以化学稳定性较高。分散染料上
染涤纶纤维，高温条件下，由于染浴 pH 值的不同，会
使相当一部分染料受到破坏，结果导致上染率降低、色
光变化和重现性差。染料结构不同，对 pH 值变化的
耐受性也有差异，偶氮染料较蒽醌染料易被还原分解。
大部分分散染料当 pH ＞ 8 时，明显分解，当 pH ＜ 4 时，
色光萎暗。一般染色以 pH值为 5 ～ 6 为宜。
表 1 pH值对普通涤纶和白竹炭涤纶上染百分率的影响
Table 1 The influence of pH value on dye up-take of fibers
染料 涤纶纤维
上染百分率 /%
5 6 7 8
金黄 E-TD
普通 83． 3 87． 42 87． 86 88． 68
白竹炭 84． 29 87． 47 87． 75 88． 68
红 3B
普通 88． 33 87． 47 89． 95 89． 30
白竹炭 87． 53 87． 96 91． 39 88． 82
蓝 2BLN
普通 89． 65 89． 15 90． 45 90． 00
白竹炭 89． 25 88． 99 90． 30 84． 93
2． 3 分散剂 DN用量的影响
分散染料对于涤纶纤维的吸附，属于分配型吸附，
可看作由于染料对纤维具有亲和力而溶解在纤维中。
分散剂可以减缓染料扩散进入纤维内部，同时可以使
已经进入纤维内部的染料更容易剥离，而返溶于溶液
中。因此，分散剂越多，溶液中的染料就越多，纤维上
的染料量就越少。表 2 为分散剂对分散染料上染竹炭
涤纶和普通涤纶的影响。
2． 4 升温上染速率
由合成纤维分散染料的染色理论可知，不同玻璃
化温度(Tg)的纤维所需染色温度各不相同。只有当染
色温度高于Tg后，上染速率才迅速加快，此时的温度
6
印 染(2013 No． 21) www． shtexcloud． com

表 2 分散剂用量对普通涤纶和白竹炭涤纶上染率的影响
Table 2 The influence of dosage of dispersant on dye up-take of fibers
染料 涤纶纤维
上染百分率 /%
0 1 g /L 2 g /L 3 g /L
金黄 E-TD
普通 77． 58 76． 27 75． 69 73． 35
白竹炭 76． 38 75． 94 73． 46 72． 42
红 3B
普通 95． 81 95． 49 93． 55 90． 54
白竹炭 95． 38 94． 52 93． 12 89． 79
蓝 2BLN
普通 94． 42 92． 72 90． 71 88． 44
白竹炭 94． 27 92． 56 90． 86 87． 89
即为所谓的染色转变温度 Td。通常 Td 约比 Tg 高十几
度，Tg 与 Td 保持直线关系
［5］。在升温上染速率曲线
上，对上染百分率增加很快、线性关系相对较好的 4 ～
5 个试验点进行线性回归，取回归直线与横坐标的交
点，即可求得 Td(表 3)。
由图 2 和表 3 可以看出，分散红在染色温度达到
130 ℃，染色 80 min 时，上染率不再变化，已经达到平
衡，最终的上染率可以达到 90%左右。分散金黄的升
温上染速率曲线呈 S 型，65 ～ 85 min 的时间段上染速
率最快，染色快结束的时候，上染速率变得很慢，上染
率并不高，不到 75%，但是上染还没有达到平衡。分
散蓝的升温上染速率曲线与分散金黄相似，只是染色
转变温度比后者低，最终染色达到平衡时，上染率接近
90%。普通涤纶的染色转变温度均比竹炭涤纶的高
1 ～2 ℃，因为竹炭涤纶纤维横截面分布着较大面积的
孔隙，使其具有优良的吸湿放湿和吸附性能。
(a)分散金黄 E-TD
(b)分散红 3B
(c)分散蓝 2BLN
图 2 普通涤纶和竹炭涤纶的的升温上染速率曲线
Fig． 2 The dyeing rate curves of disperse dyes on conventional
polyester fiber and bamboo charcoal polyester fiber
表 3 染色转变温度
Table 3 The dyeing transit temperature
染料 涤纶纤维 染色转变温度 /℃
金黄 E-TD
普通 103． 65
白竹炭 102． 52
红 3B
普通 100． 21
白竹炭 98． 40
蓝 2BLN
普通 86． 88
白竹炭 84． 84
2． 5 提升性能
提升力是指染色深度随染料用量增加而递增的性
能。提升性好的染料具有较好的染深性，可以通过增
加染料用量获得深色染色效果;提升性差的染料则在
达到一定的染色深度后，得色就不在随着染料用量的
增加而增加。
表 4 是染料用量对染色纤维 K /S值的影响。从表
4 可以看出竹炭涤纶与普通涤纶的染色特征很相似，
分散红 3B染色的纤维的 K /S 值在染料用量为 1% ～
4%(omf)的范围内，与染料浓度呈线性关系;当染料用
量为 6%(omf)时，纤维上的染料浓度增加速度开始减
缓，与染液中染料浓度并不呈线性关系。而其它两种
颜色的 K /S值曲线都不是直线，尤其是分散金黄上染
竹炭涤纶纤维，染料用量超过 2% omf 后，纤维上的染
料浓度已经达到饱和，即使再增加染液浓度，纤维上染
料浓度都没有增加。
表 4 普通涤纶和白竹炭涤纶的提升性能
Table 4 The building-up performance of dyed fibers
染料 涤纶纤维
染料用量 /%(omf)
1 2 4 6
金黄 E-TD
普通 11． 71 17． 68 20． 88 21． 49
白竹炭 11． 45 16． 14 17． 25 16． 44
红 3B
普通 3． 33 6． 49 12． 51 16． 60
白竹炭 3． 39 6． 50 12． 04 15． 10
蓝 2BLN
普通 6． 23 11． 08 16． 63 17． 70
白竹炭 6． 02 10． 66 16． 21 18． 14
7
白竹炭涤纶分散染料染色 印 染(2013 No． 21)

2． 6 染色动力学
本试验探讨了分散红 3B 和分散蓝 2BLN 对白竹
炭涤纶和普通涤纶纤维在不同温度条件下的染色动力
学，结果如图 3 所示。
(a)分散红 3B
(b)分散蓝 2BLN
图 3 染色动力学曲线
Fig 3 The dyeing kinetic curve of dyed fibers
由图 3 可知，对于同种染料而言，白竹炭涤纶纤维
的染色速率随着温度的升高逐渐上升。在较低温度
下，白竹炭涤纶纤维和普通涤纶纤维染色平衡所需时
间较长;而在较适宜的染色温度内，染色达到平衡所需
时间较短。
染色时间 t与 t /C∞的关系曲线对应的线性方程如
式(2)所示［9-10］。
t
CT
= 1C∞
·t + 1
k·C∞
2 (2)
根据式(3)、(4)、(5)分别计算 C∞、k 和 t1 /2，如表
5 所示。其中，C∞为平衡上染量，k 是染色动力学速率
常数，t1 /2为半染时间。
C∞ =
1
tgα
(3)
k = 1
b·C∞
2 (4)
t1 /2 =
1
k·C∞
(5)
由表 5 可知，染色温度越高，染色速率常数越大。
在相同染料相同温度条件下，普通涤纶与竹炭涤纶无
论用哪一种染料染色，染色速率常数相差都不大。分
散红 3B上染这两种纤维时，120 ℃时的染色速率常数
大约是 100 ℃时的 100 倍，110 ℃的染色速率常数是
100 ℃的 50 倍。由此可知，100 ～ 110 ℃的范围内，上
染速率对温度非常敏感。分散蓝 2BLN 上染这两种纤
维时，120 ℃时的染色速率常数大约是 100 ℃时的 30
倍，110 ℃的是 100 ℃的染色速率常数的 5 倍。与分散
红相比，分散蓝在 100 ～ 120 ℃范围内，上染速率对温
度的依赖性并不强。分散红在 100 ℃时的半染时间最
大，为 30 min。100 ℃时，分散红的半染时间大于分散
蓝，然而在 110 ℃和 120 ℃条件下，分散红的半染时间
都小于分散蓝。
表 5 染色动力学参数
Table 5 The dyeing kinetic parameters
染料 温度 /℃ 纤维 染色速率常数k
半染时间
t1 /2 /min
分散红 3B
100
普通 0． 000 82 30． 448 00
竹炭 0． 000 83 30． 265 87
110
普通 0． 027 10 0． 996 30
竹炭 0． 042 95 0． 630 99
120
普通 0． 083 46 0． 324 72
竹炭 0． 092 97 0． 291 51
分散蓝 2BLN
100
普通 0． 002 40 11． 830 99
竹炭 0． 002 53 11． 266 67
110
普通 0． 009 89 2． 789 86
竹炭 0． 010 07 2． 730 91
120
普通 0． 068 56 0． 411 35
竹炭 0． 077 97 0． 361 70
3 结论
(1)通过对竹炭涤纶和普通涤纶染色工艺的探
讨，可知这两种纤维的染色特性很相似，对染色条件的
要求相同。
(2)通过对两种纤维的染色动力学研究可以看
出，竹炭涤纶的染色速率常数比普通涤纶的稍大，半染
时间比普通涤纶的稍小，染色转变温度比普通涤纶的
低 1 ～ 2 ℃ 。
参考文献:
［1］ 顾相军，汪澜，林俊雄．竹炭涤纶纤维的染色技术研究［J］．天津工
业大学学报，2008，27(5) :86-89．
［2］ 关燕，刘伟，金晓东．竹炭 /纤维素纤维织物的染整加工［J］．印染，
2011，37(19) :16-19．
［3］ 张永久，冯爱芬．白竹炭 /粘胶纤维的染色工艺［J］．印染，2010，36
(17) :22-23．
［4］ 徐善如，缪勤华．竹炭粘胶 /棉提花交织物的染整加工［J］． 印染，
2008，34(3) :20-21．
［5］ 薛丽，唐人成．分散染料结构与聚乳酸纤维染色性能的关系［J］．
印染，2007，33(10) :1-5，9．
8
印 染(2013 No． 21) www． shtexcloud． com
