全 文 ：Vol． 50
No． 07，Jul． 2013
第 50 卷
2013 年 07 月 第 07 期
研究与技术 DOI:10． 3969 / j． issn． 1001-7003． 2013． 07． 004
白竹炭涤纶低温染色工艺研究
王延伟，曹机良，朱雪珂，程献伟
(河南工程学院 材料与化学工程学院，郑州 450007)
摘要:探讨了苯甲醇作为竹炭纤维染色载体时，分散金黄 E-TD、分散红 3B和分散蓝 2BLN共 3 只低
温型分散染料对白竹炭涤纶纤维的低温染色工艺，并将之与普通涤纶作比较。研究了染色温度、时
间、苯甲醇质量浓度和染料质量浓度对染色涤纶 K /S 值的影响，比较了白竹炭涤纶和普通涤纶染色
性能的差异，测试了染色涤纶的升温上染速率曲线及染色纱线的染色色牢度。结果表明:加入苯甲
醇后低温型分散染料可在 98 ℃的染色温度下上染两种涤纶，染色涤纶的提升性能与染料的 I /O 值
有直接关系，白竹炭涤纶的最终染色 K /S值低于普通涤纶，但染色色牢度与普通涤纶类似。
关键词:分散染料; 白竹炭涤纶; K /S值; 苯甲醇
中图分类号:TS193． 5 文献标志码:A 文章编号:1001-7003(2013)07-0017-06
Study on Low-Temperature Dyeing Technology for White Bamboo Charcoal Polyester
WANG Yanwei，CAO Jiliang，ZHU Xueke，CHENG Xianwei
(Department of Materials and Chemical Engineering，Henan Institute of Engineering，Zhengzhou 450007，China)
Abstract:This paper discusses low temperature dyeing technology of three low-temperature disperse dyes(disperse
Yellow E-TD，Ｒed 3B and Blue 2BLN)on white bamboo charcoal polyester fiber when benzyl alcohol serves as the
dyeing carrier of bamboo charcoal fiber and compares it with common polyester． Besides，this paper also studies the
influences of dyeing temperature，time，dosage of benzyl alcohol and dyes on K /S values，compares dyeing property
of white bamboo charcoal and common polyester and tests temperature-up dyeing rate curve of dyed polyester and
color fastness of the dyed yarn． The results show that after benzyl alcohol is added，low-temperature disperse dyes can
dye two types of polyester at 98 ℃ dyeing temperature;the property improvement of the dyed polyester is directly
related to I /O value of the dyes;final dyeing K /S value of white bamboo charcoal polyester is lower than that of
common polyester，but the color fastness is similar to common polyester．
Key words:disperse dye;white bamboo charcoal polyester;K /S value;benzyl alcohol
收稿日期:2013-03-25;修回日期:2013-05-23
基金项目:河南省科技厅重点攻关项目(082102280002)
作者简介:王延伟(1962 －) ，男，教授，主要从事纤维改性
与加工工艺研究。
近年来，随着中国纺织行业技术水平的不断发
展，纺织产品的附加值也得到连续提高，其中新型功
能纤维是提高纺织品附加值的重要途径之一。白竹
炭纤维作为一种新型的功能性纤维，是由亚纳米级
的竹炭加入到涤纶的纺丝液中制成，该纤维具有抗
菌、抗紫外、远红外和负离子等功能，是一种极具发
展前景的新型纤维［1-2］。
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
维的低温染色工艺鲜见报道。考虑到竹炭纤维高温
染色需要耗费大量的能源，且高温染色条件可能对
竹炭纤维的抗菌、抗紫外、远红外和负离子等功能有
一定的影响，而苯甲醇是一种毒性较低的染色载体，
成功用于分散染料上染涤纶、阳离子染料上染腈纶、
以及天然染料黄连素上染腈纶［3-4］。故本研究探讨
了苯甲醇作为竹炭纤维染色载体时，分散金黄 E-TD、
分散红 3B和分散蓝 2BLN共 3 只低温型分散染料对
白竹炭涤纶纤维的低温染色工艺，并将之与普通涤
纶作比较，以期为白竹炭涤纶纤维的染整加工工艺
的开发提供一定的借鉴。
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1 试 验
1． 1 试验材料
纱线:白竹炭涤纶和普通涤纶规格为 1． 16 dtex
(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)。
其他化学品:分散剂 DN(市售) ;苯甲醇、纯碱、
保险粉(化学纯，市售)。
1． 2 染色和测试方法
1． 2． 1 染色方法
染色处方:分散染料 0． 4 g /L;苯甲醇 x g /L;分散
剂 DN 2 g /L;pH5(醋酸-醋酸钠) ;浴比 1︰100。
染色工艺:40 ℃入染，以 1 ℃ /min 升温至 98 ℃
保温 60 min后降温至 70 ℃。取出试样后水洗，还原
清洗。
还原清洗处方:纯碱 2 g /L;保险粉 2 g /L;浴比
1︰80。
还原清洗工艺:80 ℃处理 20 min。
1． 2． 2 颜色特征值的测试
颜色特征值:试样的表观色深 K /S 值在 Color-
Eye 7000A测色仪上测定，采用 D65光源和 10°视角，
每个试样测量 4 次取平均值。
1． 2． 3 染色色牢度的测试
耐洗色牢度:按 GB /T 3921—2001《纺织品 色牢
度试验 耐洗色牢度:试验 1》测定。
摩擦色牢度:按 GB /T 3920—2001《纺织品 色牢
度试验 耐摩擦色牢度》测定。
2 结果与讨论
2． 1 染色温度的影响
不同染色温度条件下加入不同量的载体苯甲醇，用
分散金黄 E-TD、红 3B和蓝 2BLN对普通涤纶和竹炭涤
纶进行染色，染色后纱线的 K/S值如图 1所示。
由图 1 可知，在 70 ～ 98 ℃的条件下，染色涤纶的
K /S值随着染色温度的增加而增加;在相同的染色条
件下，随着苯甲醇体积浓度的增加，染色涤纶的 K /S
值也随之增加。由图 1 还中可以看出，普通涤纶在
相同染色条件下的 K /S值均略高于竹炭涤纶。这是
因为一方面竹炭涤纶纤维中含有 2% ～ 3%的亚纳米
级竹炭，使得纤维中聚酯的含量比普通涤纶少;另一
图 1 染色温度对普通涤纶和白竹炭涤纶 K /S值的影响
Fig． 1 The influence of dyeing temperature on K /S values
of common polyester and white bamboo charcoal polyester
方面，竹炭涤纶的亲水性和吸湿性均高于普通涤纶，
使得分散染料对普通涤纶的亲和力略高于竹炭涤
纶［5-6］。由此说明，加入苯甲醇后白竹炭涤纶和普通
涤纶均可在近沸的染色温度条件下获得很好的染色
深度，这是因为苯甲醇的加入降低了涤纶的玻璃化
温度，增强了涤纶纤维的塑性，使纤维形成了较大的
空隙，同时苯甲醇的加入也增强了染料的溶解能力。
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2． 2 苯甲醇体积浓度的影响
图 2 为不同苯甲醇体积浓度条件下，用分散金
黄 E-TD、红 3B和蓝 2BLN 在 98 ℃的染色温度下对
普通涤纶和白竹炭涤纶进行染色后纱线的 K /S值。
图 2 苯甲醇体积浓度对普通涤纶和白竹炭涤纶 K /S值的
影响
Fig．2 The influence of dosage of benzyl alcohol on K/S values
of common polyester and white bamboo charcoal polyester
由图 2 可知，分散金黄 E-TD染色普通涤纶和白
竹炭涤纶的 K /S 值在 0 ～ 20 mL /L 的苯甲醇体积浓
度范围内均随着苯甲醇体积浓度的增加而逐渐增
加;分散红 3B和分散蓝 2BLN 染色普通涤纶和白竹
炭涤纶的 K /S值在较低的苯甲醇体积浓度时增速较
快，当苯甲醇体积浓度增加后，K /S 值的增速变缓且
逐渐趋于平衡。由图 2 还可知，苯甲醇对分散红 3B
和分散蓝 2BLN染色白竹炭涤纶的 K /S 值的影响小
于普通涤纶。由此说明，用分散染料在 98 ℃的染色
温度对普通涤纶和白竹炭涤纶染色，需加入适量载
体来提高染色纱线的颜色深度。
2． 3 性能提升
图 3 为苯甲醇体积浓度分别为 0、10、20 mL /L，
不同分散金黄 E-TD、红 3B和蓝 2BLN质量浓度条件
下在 98 ℃的染色温度下对普通涤纶和白竹炭涤纶进
行染色后纱线的 K /S值。
由图 3 可知，不加苯甲醇时，分散金黄 E-TD 染
色白竹炭涤纶提升性较差;加入 10 mL /L 苯甲醇时，
分散金黄 E-TD在 0 ～ 0． 1 g /L 的染料质量浓度范围
内具备一定的提升性;加入 20 mL /L 苯甲醇时，分散
金黄 E-TD在 0 ～ 0． 2 g /L 的染料质量浓度范围内具
备一定的提升性。不加苯甲醇时，分散红 3B 在 0 ～
0． 2 g /L的染料质量浓度范围内具备一定的提升性;
加入 10 mL /L苯甲醇时，分散红 3B在 0 ～ 0． 6 g /L的
染料质量浓度范围内具备较好的提升性;加入
20 mL /L苯甲醇时，分散红 3B 在 0 ～ 0． 8 g /L 的染料
质量浓度范围内具备较好的提升性。由图 3 还可
知，不加苯甲醇时，分散蓝 2BLN 在 0 ～ 0． 4 g /L 的染
料质量浓度范围内具备较好的提升性;加入 10 mL /L
或 20 mL /L苯甲醇时，分散蓝 2BLN在 0 ～ 0． 6 g /L的
染料质量浓度范围内具备较好的提升性。总体而
言，提升性能的高低顺序为:分散红 3B ＞ 分散蓝
2BLN ＞分散金黄 E-TD。上述结果与 3 只分散染料
的结构性能有直接关系，这 3 只染料虽均属低温型
的蒽醌结构的染料，但其分子结构存在一定的差异，
就 I /O 值而言，大小关系为:分散红 3B ＞ 分散蓝
2BLN ＞分散金黄 E-TD。染料质量浓度高的情况下，
染液中染料浓度高而引起染料未充分增溶，从而影
响了染料的进一步上染。故 I /O 值高的染料，由于
可溶性增加，在染料浓度高的情况下反而能保持一
定程度的继续上染，因而具备更好的提升特性［7-8］。
由图 3 还可知，3 只染料在无苯甲醇时对涤纶的
提升性能均较差，这是由于 98 ℃的染色温度和无苯
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图 3 普通涤纶和白竹炭涤纶的提升性能
Fig． 3 The property improvement of common polyester
and white bamboo charcoal polyester
甲醇的染色条件下涤纶很难充分上染;加入苯甲醇
后 3 只染料对涤纶的提升性能提高，这是因为加入
苯甲醇后可能降低了涤纶的玻璃化温度，增强了涤
纶纤维的塑性，使纤维形成了较大的空隙，同时苯甲
醇的加入也增强了染料的溶解能力，有利于分散染
料的上染。由此说明，用分散染料在 98 ℃的染色温
度对白竹炭涤纶染色，染料质量浓度应该根据染料
性质有所选择，且还要考虑苯甲醇的体积浓度。
2． 4 升温上染速率
图 4 为分散金黄 E-TD、红 3B和蓝 2BLN染色普
通涤纶和白竹炭涤纶纱线的升温上染速率曲线。
图 4 普通涤纶和竹炭涤纶的的升温上染速率曲线
Fig． 4 The temperature-up dyeing rate curves of common
polyester and white bamboo charcoal polyester
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由图 4 可知，80 ℃以下分散染料很少能上染普
通涤纶和白竹炭涤纶，当染色温度超过 80 ℃后，分散
染料上染白竹炭涤纶的速率急剧增加。在图 4 中上
染率急剧上升的阶段取点，根据 K /S 值与时间和温
度的模拟直线关系如图 5 所示，可求得分散金黄 E-
TD、红 3B和蓝 2BLN在普通涤纶和白竹炭涤纶上的
染色转变温度［9］如表 1 所示。
由表 1 可知，苯甲醇体积浓度为 20 mL /L 时的
染色转变温度低于苯甲醇体积浓度为 10 mL /L 的
染色转变温度，且以白竹炭涤纶更为明显，说明白
竹炭涤纶对载体苯甲醇的敏感性更强，染色时可考
虑多加入苯甲醇体积浓度。表 1 所示结果也可由
图 4 中苯甲醇体积浓度为 20 mL /L 时，3 只分散染
料上染普通涤纶和白竹炭涤纶染色速率高于苯甲
醇体积浓度为 10 mL /L时的染色速率，达到染色平
衡的时间也缩短进一步证明。再比较图 4 中两种
纤维的上染情况可知，在升温染色阶段白竹炭涤纶
纤维的 K /S值略高于普通涤纶纤维，这是因为亚纳
米级的竹炭加入到涤纶纺丝液后，竹炭涤纶纤维表
面形成较多微小的孔隙，且竹炭涤纶的熔点比普通
涤纶低约 7 ℃，故竹炭涤纶纤维在相同的染色条件
下更容易吸附染料使染色织物的 K /S 值高于普通
涤纶［5-6］。而在保温染色阶段普通涤纶纤维的 K /S
值高于白竹炭涤纶纤维，普通涤纶纤维最终的染色
K /S值也明显高于白竹炭涤纶纤维。这是因为一
方面竹炭涤纶纤维中含有 2% ～ 3%的亚纳米级竹
炭，使得纤维中聚酯的含量比普通涤纶少;另一方
面，竹炭涤纶的亲水性和吸湿性均高于普通涤纶，
使得分散染料对普通涤纶的亲和力略高于竹炭
涤纶。
图 5 染色涤纶 K /S值与时间的线性关系
Fig． 5 The line relationship of K /S value and dyeing time of dyed polyester
表 1 不同染色条件下的染色转变温度
Tab． 1 The dyeing transformation temperature under different
dyeing conditions
染料 涤纶纤维
染色转变温度 /℃
苯甲醇
10 mL /L
苯甲醇
20 mL /L
金黄 E-TD
普通 76． 10 73． 87
白竹炭 76． 33 69． 80
红 3B
普通 76． 57 73． 19
白竹炭 74． 77 65． 03
蓝 2BLN
普通 76． 98 73． 28
白竹炭 75． 88 69． 92
2． 5 染色色牢度测试
表 2 为质量浓度为 0． 4 g /L 分散金黄 E-TD、红
3B和蓝 2BLN染色普通涤纶和白竹炭涤纶纱线的色
牢度，由表 2 可知，染色白竹炭涤纶的各项色牢度与
普通涤纶类似，均具有较为优异的染色色牢度。
表 2 染色涤纶的色牢度测试结果
Tab． 2 The color fastness test of dyed polyester
染料 涤纶
耐洗色牢度 /级
沾色 褪色
摩擦色牢度 /级
干摩 湿摩
金黄 E-TD
普通
竹炭
4 ～ 5
4 ～ 5
4 ～ 5
4 ～ 5
4 ～ 5
4 ～ 5
4 ～ 5
4 ～ 5
红 3B
普通
竹炭
4 ～ 5
4 ～ 5
4
4
4 ～ 5
4 ～ 5
4
4
蓝 2BLN
普通
竹炭
4 ～ 5
4 ～ 5
4 ～ 5
4 ～ 5
4 ～ 5
4 ～ 5
4 ～ 5
4 ～ 5
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3 结 论
1)在加入苯甲醇作为染色载体的条件下，分散
染料可在 98 ℃的常温常压条件下很好地上染白竹炭
涤纶纤维和普通涤纶纤维。
2)苯甲醇体积浓度增加，染色涤纶的 K /S 值也
逐渐增加，加入约 20 mL /L 苯甲醇时可使染色纤维
具有较高的颜色深度。
3)苯甲醇的加入可降低涤纶的染色转变温度，
但其对白竹炭涤纶的影响要大于普通涤纶纤维，且
白竹炭涤纶的初染速率高于普通涤纶纤维，但最终
染色 K /S值低于普通涤纶纤维。
4)分散染料对白竹炭涤纶的染色色牢度与普通
涤纶接近。
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