固色　两浸两轧硅溶胶(带液率60%～70%)→烘干(105℃×3min)→焙烘(180℃×2min)

    皂洗　按照GB/T3921.1—1997进行。

    测色　DatacolourSF600测色配色系统(Datacolor公司),D65照明体,10°视角。

    原子力显微镜(AFM)　NanoscopeⅣ(DigitalIn2struments公司)

    2　结果与讨论

    2.1　硅凝胶对直接染料色牢度的影响

    溶胶2凝胶处理前后色牢度的变化见表1,原样及固色样皂洗后的颜色参数见表2。

    从表1知,硅胶2凝胶处理对所有染料在3%染色深度时均有一定的固色效果。其中沾色牢度提高2.5级的有3只黑色染料,提高1～1.5级的有8只染料,提高0.5级的有8只染料,沾色牢度没有提高的有4只,占17.39%。即82.61%的染料经溶胶2凝胶固色处理后,沾色牢度得到提高。就变色牢度而言,提高2级的共有6只染料,其中3只非偶氮染料,2只酞菁结构,1只噁嗪染料;提高1～1.5级以上的有6只染料;提高0.5级的有6只染料;变色牢度没有提高的有5只。然而,这几只染料未处理样的变色牢度很好,已在4级以上,其中黑B400、玫红FR、大红4BS的变色牢度略有下降。沾色牢度没有提高的红玉RL、黄PG的变色牢度提高了0.5级;而变色牢度没有提高的4只染料,除大红4BS外,沾色牢度都有提高。

    表1的23种染料中,棕GTL、灰3BL、玫红FR、黄PG、大红F2G、蓝BWL、蓝4BL结构式没有公布。分析已知分子结构的染料固色效果发现,沾色牢度可提高2.5级的直接黑G、GF分子中,含总数达6个的-NH2和-OH;沾色牢度提高1～1.5级的黑GX和蓝BRR也含有一定量的-NH2和-OH;而红BWS、混纺蓝D23GL、混纺红玉D2BLL为直接铜盐染料。沾色牢度提高0.5级的染料中,有4只染料是杂环类染料,翠蓝GTL和FBL是酞菁结构,蓝FFRL是噁嗪染料,黄RL分子亦含有一个醇羟基。沾色牢度没有提高的混纺黄D23RNL的分子结构中没有-NH2和-OH,大红4BS例外,分子结构含有2个-OH。因此,除大红4BS外,硅凝胶对直接染料的固色效果顺序为,分子结构中含-NH2、-OH较多的黑色染料最好,其次为含一定量极性分子或分子中的存在羟基与铜络合的染料,然后是杂环染料,分子中结构不含极性分子的黄色染料最差。

    从表2可以看出,经硅凝胶固色再皂洗后样品的表观色深下降较原样少得多。原样中,黑B400、黑GF、红玉RL等3只染料因皂洗表观色深有所增加,这可能是由于肥皂影响了染料分子在纤维上的排列方式;而其余的表观色深都有一定程度的降低,表观色深下降在10%以内的有6只染料,下降在10%～20%的有8只染料,下降在20%～30%的有3只染料,下降在40%以上的有2只染料。固色样品中有9只染料皂洗后的色深与皂洗前相比,不但没有降低反而略大;11只染料的样品经皂洗后,表观色深仅降低4%以下;蓝FFRL、黄PG的样品经皂洗后表观色深分别下降7.471%、5.512%,但与原样表观色深下降47.37%、18.6%相比,则提高很多。这说明硅凝胶对织物上的染料有很好的固着作用,大大减少了染料的流失,从而减少了后道加工或服用过程中对水的污染,并且有利于织物品质的提高。

    从图1、2可见,织物表面覆盖着粒径为20～60nm的凝胶粒子,并且不规则地分布着一些孔径为几纳米的微孔。织物上的染料被包覆起来,而凝胶粒子中的有机长链对纤维有亲和力,染料从而被固着在纤维上。微孔以及凹下去的地方,表明凝胶覆盖层存在薄弱的地方,在洗涤过程中染料可能会脱落。尽管如此,硅凝胶形成的纳米覆盖层还是大大减少了染料脱落,因而染色牢度提高。

    固色效果随染料分子结构而异。这可能是由于硅凝胶相当于极性溶剂[8],含有大量Si-OH基,染料分子所含极性分子多,与之形成氢键较多,结合力较大,固色效果较好。铜盐染料可能含有没有完全络合的羟基,也可与Si-OH形成氢键或Si-OH与Cu进一步络合,从而使染料与硅凝胶之间具有一定的作用力,提高染色牢度。对于分子中含较多的磺酸基、不含极性基团的染料,固色效果稍差。

    2.2　硅凝胶对直接染料色光的影响

    固色前后样品的颜色参数L*、a*、b*、C*、H°以及(K/S)总列于表3中。

    由表3知,除几只黑色染料和蓝BRR、大红4BS外,其余18只染料的各项颜色参数变化不明显。黑色染料和蓝BRR的色调角有较大的变化,大红4BS的a*和b*参数变化显著。比较黑GF、黑G、黑GX、蓝BRR和大红4BS这5只染料(黑B400的结构式因无C.I号较难查)可以发现,染料结构中都存在萘环,并且偶氮基的邻位都有羟基。根据文献[8]报道,邻位或对位的羟基偶氮染料存在偶氮和腙式互变异构现象,如下所示:

    影响互变异构体相对稳定性的因素是错综复杂的,包括溶剂的极性、分子中的取代基、溶剂的氢键性能和温度。如前所述,织物上的硅凝胶可以看作是一种极性溶剂,含有大量-OH,可在织物焙烘过程中与染料产生氢键或其它作用,影响互变异构体的平衡,染料的颜色参数发生某些改变。

    3　结论

    硅凝胶在纤维表面形成具有纳米尺寸的粒子和微孔的覆盖层,对常用的绝大多数直接染料有明显的固色效果,尤其对含-NH2、-OH较多的黑色染料,效果尤其显著;对含-NH2、-OH极性基的其它颜色染料和铜盐染料亦有较好效果;对不含极性基的黄色染料效果不明显。硅凝胶对绝大多数染料的色光没有影响,而邻羟基偶氮染料的颜色参数会有一些改变。