稀土在真丝染色中的应用

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我国稀土资源丰富，储藏量占世界之首，受到了各项各业的亲睐，得到了一定的应用，纺织行业对使用稀土的应用不多。为开发稀土在真丝等织物上染色中的应用，我们进行了探索研究，试验采用氯化钕稀土。

因稀土在中性或碱性溶液中极易沉淀，故只能在酸性浴中染色，真丝用酸性染料染色正好符合这个条件，由于真丝在强酸性下损伤较大，因此一般用PH=4-6的弱酸性浴染色，我们选用弱酸性红GRS进行了试验。

一、氯化稀土的物理化学性质

氯化钕稀土系暗黄棕色溶液，浓度为折合氧化物340g/L，易溶于水，用水稀释后显粉红色光泽；水溶液显酸性，饱和溶液PH值为3.6，当PH值为7.5时开始沉淀。

二、稀土在染色中的作用

1.稀土对染料的作用

稀土在元素周期表中位于第Ⅲ副族，有失去三个电子成为+3价的趋势，稀土离子有较大的离子半径，对阴离子配位体具有一定的引力。由于稀土离子的4F电子层被外层的5S2及5P6电子所屏蔽，不易参与化学结合，稀土离子主要通过静电引力与有机配位体形成离子配键。

常用酸性染料一般都具有羟基、羧基等活性基团，可与稀土离子形成络合物。当稀土加入染液后，染料分子中羟基上的氧原子在酸性条件下向中心离子的空轨道提供弧对电子，从而引成配位键，组成一个多元络合环。因此稀土阳离子在结构中起强的带正电的助色团作用，而使染料分子最大吸收波峰向长波方向移动，颜色加深变暗。

用72型分光光度计对染液及其加助剂、稀土前后进行波形分析，从波形图可知，与含匀染剂O，元明粉助剂的染液相比，加稀土后波峰右移，最大吸收波峰变狭，即颜色变深、变艳、变浓。因此用稀土代替匀染剂O、元明粉是可取的，可节约一定的染料。

2.稀土对助剂及丝纤维的作用

元明粉溶液中的SO42-易与稀土络合物RE（SO4）n3-n（N=1-3）特别是在Na+，NH4+存在时，当元明粉浓度达到20g/L时，可形成复盐NaRE（SO4）.6H2O沉淀而失去稀土离子的作用，如沉淀在丝纤维上，将会使丝纤维变黄变硬。在不同PH值下，Ac-易与稀土离子形成不同的络合物，PH=3-4，RE（Ac）2+；PH=4-4.3，RE（Ac）2+；PH=4.3-6.2，RE（Ac）3；当醋酸浓度大于1N时形成RE（Ac）4-阴离子。

真丝纤维的氨基在等电点以下染色时，由于酸的作用，氨基呈阳离子状态，不能直接与稀土离子发生作用，但能与稀土络合阴离子RE（Ac）4-等发生作用形成缔合三元络合物。丝纤维在等电点以下染色时，其羧基电离度虽很低，但由于稀土离子与-COOH所形成络合物较稳定，故大部分羧基仍可被稀土离子所封闭。

综合以上两作用，由于真丝吸收一定稀土离子后可产生一定的增白效应，真丝被增白后可使其染色后鲜艳度提高。

3.综合作用

稀土离子在染色工过程中除上述作用外，稀土离子与染料形成的金属络合离子除染料的阴离子部分与真丝的氨基产生盐键结合外，其稀土中心离子还可与伏键上的羧基以配位键形成三元络全物，从而提高染色工牢度。

三、稀土染色工艺的确定

我们对不同PH值下稀土用量不同进行了多次上百只染色试验，制订出了较完善的染色工工艺。

1.试验方法

氯化稀土在水溶液中是三价正离子，因此它与Na+一样对酸性染料有促缓染作用，故用稀土后就不必用元明粉等电解质。另外，稀土元素为典型活泼金属，有渗透作用，前巳述及有使真丝纤维柔软作用，因此用稀土后就不必再加匀染剂O。

1.1 试验配方

A 元明粉促染配方 B 稀土工艺配方

弱酸性红GRS 1% 弱酸性红GRS 1%

匀染剂O 1g/L 氯化钕稀土 X%

元明粉 15g/L 醋酸调PH值

1.2 试验浴比1：50；试验织物真丝针织布。

1.3试验步骤

放入染液的染杯加热55℃时放入织物15分钟升温至95℃加入稀土（或元明粉）95-97℃染45分钟水洗烘干。

2.试验结果与分析

染后比染前PH值都有提高1左右， 当PH值一定时，随着稀土用量的增加，上染率逐渐提高，但当稀土用量增到一定值时，上染率提高不明显；当稀土用量一定时，与常规工艺一样，随着PH值降低上染率提高；当稀土用量达到一定值时，其上染率才能超过用元明粉促染时的上染率，此用量随PH值增大而提高。

3.工艺的确定

3.1 PH值、稀土用量

根据上述结果及其分析，在应用稀土时以PH=4-4.2、稀土用量0.05-0.25%为好。从匀染性及染后织物的手感等物理指标考虑，PH值尽量高一点，稀土用量尽量多一点，因此选用PH=4.2、稀土用量0.25%较理想。对本来巳达到饱和值的浓色染液，适当增加稀土用量还可继续使染料上染，从而染出更浓色。

3.2 工艺配方

3.3 染色工艺流程

进布5分钟后加入染料15分钟升温至95℃加入稀土98℃染50分钟水洗脱水。

四、主要物理指标考核

经测试，加稀土染物强力、磨擦牢度、皂洗牢度均超过国标。通过对不同PH值下不同稀土用量的被染物进行强力试验，与染前比几乎不变。我们对PH=4.2下不同稀土、不同染料用量的染色物进行测试，磨擦牢度可达到3-4级；皂洗牢度可达到4级，指标超过国标。

五、经济指标

对一只新工艺，除考虑技术上的先进性、生产上的可行性外，更主要的是要考虑经济上的合理性。现对量产过程中弱酸性红GRS加稀土工艺与传统工艺进行染化料成本核算。染料用量为1%，染色1000Kg真丝针织布，染化料成本可节省20.19%。

六、结束语

研究试验并经实际生产结果表明，应用稀土作为染色助剂，可节约染料，提高鲜艳度，使织物手感柔软，匀染性提高，从而提高产品质量，还可降低生产成本。因此稀土不逊为一种印染企业值得应用的理想助剂。

作者简介：姓名：潘雄（1964.6.）男，汉族，浙江诸暨，大学，工程师，从事染整技术研究。