纺织学报 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (07): 101-108.doi: 10.13475/j.fzxb.20190600208

• 染整与化学品 • 上一篇    下一篇

棉纱线在活性染料皮克林乳液体系中的染色动力学

丁永生1,2, 代亚敏1,2, 钟毅1,2(), 徐红3, 毛志平1,4, 张琳萍1,2, 陈支泽1,2   

  1. 1.东华大学 生态纺织教育部重点实验室, 上海 201620
    2.东华大学 化学化工与生物工程学院, 上海 201620
    3.鲁泰纺织股份有限公司, 山东 淄博 255000
    4.东华大学 纺织科技创新中心, 上海 201620
  • 收稿日期:2019-06-03 修回日期:2020-01-15 出版日期:2020-07-15 发布日期:2020-07-24
  • 通讯作者: 钟毅
  • 作者简介:丁永生(1994—),男,硕士生。主要研究方向为活性染料清洁印染新技术。
  • 基金资助:
    泰山产业领军人才工程专项(tscy20170208)

Dyeing kinetics of reactive dye on cotton yarn in Pickering emulsion system

DING Yongsheng1,2, DAI Yamin1,2, ZHONG Yi1,2(), XU Hong3, MAO Zhiping1,4, ZHANG Linping1,2, CHEN Zhize1,2   

  1. 1. Key Laboratory of Science and Technology of Eco-Textile, Ministry of Education, Donghua University, Shanghai 201620, China
    2. College of Chemistry, Chemical Engineering and Biotechnology, Donghua University, Shanghai 201620, China
    3. Lutai Textile Co., Ltd., Zibo, Shandong 255000, China
    4. Innovation Center for Textile Science and Technology, Donghua University, Shanghai 201620, China
  • Received:2019-06-03 Revised:2020-01-15 Online:2020-07-15 Published:2020-07-24
  • Contact: ZHONG Yi

摘要:

为探究SiO2乳液(皮克林乳液)体系中活性染料在棉纱线上的染色机制,选用活性红M-3BF对棉染色动力学进行研究。首先对该染料在皮克林乳液和传统水浴体系中的染色性能进行对比,然后分别利用准一级和准二级动力学模型对该染料在皮克林乳液体系中上染棉纱线的数据进行拟合,计算各项动力学参数,并与传统水浴体系做对比。结果表明:在相同染料用量条件下,活性红M-3BF在皮克林乳液体系中的染料利用率高于传统水浴体系,耐皂洗色牢度相当;且2种体系中活性红M-3BF在棉纤维的上染都符合准二级动力学吸附模型方程,染料在皮克林乳液体系中的平衡吸附量高于传统水浴体系,吸附活化能小,半染时间缩短;硫酸钠能够提高平衡吸附量,加快上染速率。

关键词: 活性染料, 皮克林乳液体系, 棉纱线, 染色, SiO2乳液

Abstract:

In order to explore the dyeing mechanism of reactive dye on cotton yarn in SiO2 emulsion (Pickering emulsion)system, Reactive Red M-3BF was used to explore the kinetics for cotton dyeing. The dyeing performance of the dye in Pickering emulsion system and the traditional aqueous system were compared, before the data of cotton yarn dyed in Pickering emulsion system was fitted, and the kinetic parameters were calculated and compared with the traditional aqueous system. The results show that the dye utilization of Reactive Red M-3BF in the Pickering emulsion system are higher than that in the traditional aqueous bath dyeing system and the washing fastness is equivalent under the same dye dosages, and the dyeing of reactive Red M-3BF on cotton fibers in both systems conforms to the quasi-second-order kinetic adsorption model equation. The equilibrium adsorption capacity of dye in Pickering emulsion system is higher than that of traditional aqueous system, and the adsorption activation energy is smaller, the half-dyeing time is shortened. Sodium sulfate can increase the equilibrium adsorption capacity and speed up the dyeing rate.

Key words: reactive dye, Pickering emulsion system, cotton yarn, dyeing, silica emulsion

中图分类号: 

  • TS193.5

图1

染色工艺流程"

图2

活性红M-3BF在不同体系与染料用量下的染料利用率"

图3

活性红M-3BF在不同体系不同温度下上染棉纤维的动力学曲线"

图4

活性红M-3BF在不同体系中染色时在棉纤维上吸附的准一级动力学拟合曲线"

表1

活性红M-3BF在不同体系中对棉纤维吸附的准一级动力学拟合相关系数"

染色体系 温度/℃ R2
皮克林乳液体系 40 0.865 16
60 0.604 27
80 0.671 02
传统水浴体系 40 0.953 10
60 0.898 17
80 0.971 79

图5

活性红M-3BF在不同体系中染色时在棉纤维上吸附的准二级动力学拟合曲线"

表2

活性红M-3BF在不同体系中对棉纤维吸附的准二级动力学参数"

染色
体系
温度/
qe,exp/
(mg·g-1)
准二级动力学参数
k2/
(g·mg-1·min-1)
qe,cal/
(mg·g-1)
R2
皮克
林乳液
体系
40 17.99 0.115 18.14 0.999 94
60 17.90 0.164 18.01 0.999 97
80 17.76 0.243 17.83 0.999 98
传统
水浴体系
40 13.05 0.043 13.39 0.999 63
60 12.10 0.071 12.38 0.999 64
80 10.44 0.147 10.58 0.999 91

图6

不同体系中的拟合曲线图"

表3

活性红M-3BF在不同体系中上染棉纱线的半染时间"

染色体系 温度/℃ 半染时间t1/2/min
皮克林
体系乳液
40 0.48
60 0.34
80 0.23
传统
水浴体系
40 1.78
60 1.16
80 0.65

图7

不同Na2SO4质量浓度下活性红M-3BF在不同体系与温度下上染棉纤维的动力学曲线"

表4

不同Na2SO4质量浓度下活性红M-3BF在不同体系中染色时在棉纱线上吸附的准二级动力学参数"

染色
体系
Na2SO4
质量
浓度
R2 qe,exp k2 qe,cal t1/2
皮克林
乳液体系
40 1.000 00 19.23 0.260 19.29 0.20
60 0.999 99 19.36 0.289 19.41 0.18
80 0.999 99 19.57 0.409 19.60 0.12
传统
水浴体系
40 0.999 51 9.80 0.068 13.39 1.50
60 0.999 64 12.10 0.071 12.38 1.16
80 0.999 88 13.37 0.076 10.58 0.98

表5

活性红M-3BF在不同体系与温度下的扩散系数"

染色体系 温度/℃ D×1016/(m2·s-1)
皮克林
乳液体系
40 3.475
60 4.782
80 6.419
传统
水浴体系
40 2.546
60 4.081
80 5.775
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