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高效环保助剂在锦氨纶织物染整加工中的应用

来源:曹永恒,吴少新,刘金华,刘凤珍,李海芹,朱泉 德美 发布时间:2010年10月05日

0.前言

锦纶纤维具有强力高、弹性好、耐磨性好、吸湿性好等优势,已成为第二大纺织化纤品种,被广泛用于高档泳装、户外运动服、演出服、内衣面料等方面,是一种重要的纺织原料。

锦纶纤维目前主要采用酸性染料和弱酸性染料染色,但由于这两类染料分子量小,分子中含有大量的磺酸基,在湿态条件下染料分子很容易迁移出来,引起织物牢度差及印花织物白底沾色问题,降低了产品品质,充分皂洗和适当的固色工艺是解决沾色问题和牢度问题的主要方法。

在浅色和增白织物上,锦纶纤维也很容易产生黄变问题,主要表现为定形或高温压膜后织物色泽发黄和储存过程中逐渐黄变,给厂家造成很大损失,而抗黄变剂的使用能有效防止和减少黄变机会。

1.试验材料与方法

1.1 织物

增白锦氨纶经编织物、红花白底锦氨纶经编印花布、黑花白底锦氨纶经编印花布、海军蓝锦氨纶经编染色布

1.2 染化药剂

抗热黄变剂DM-2915B、酸性防沾色清洗剂DM-1589、酸性固色剂DM-2539G、抗储存黄变剂DM-2903(德美化工)、纯碱(工业级)、乙酸(分析纯)、CaCL2(分析纯)

1.3 仪器设备

烘箱(上海仪器总厂)

小样染色机(Rapid LABORTEX CO.,LTD)

电脑测色仪(ColorQuest.Hunterlab)

2试验内容

2.1 抗热黄变剂DM-2915B的应用

2.1.1 锦氨纶织物抗热黄变机理

高温条件下,聚酰胺纤维分子末端的酰胺基在空气作用下被氧化形成硝基,纤维吸收光谱发生变化,引起“红移”现象,纤维本光色泽发生变化,色光变黄,在加工一些增白织物及浅鲜色时色光不够白、不够艳,降低了产品档次。并且,酰氨基是锦纶纤维染色的反应性基团,在酸性条件下,氨基吸附氢离子,形成正电荷,酰胺基发生变化后,影响纤维上色率[1]。

抗热黄变剂DM-2915B属于特殊胺类化合物,一方面能与氧气发生反应,减少了氧气与纤维的机会,另一方面,DM-291

5B能够封闭纤维分子基团,避免被氧化。

2.1.2 基本工艺

DM-2915B 0、3g/L、5g/L、8 g/L、10g/L

二浸二轧(轧车压力2kg/cm2),定形(200℃×120sec),测试;

2.1.3 主要测试项目及方法

①对比加抗热黄变剂前后的白度变化;

②耐氯漂牢度(按GB/T8443-1998标准);

③耐日晒牢度(按AATCC 16-2003标准);

2.1.4 结果与讨论

用量

白度

耐日晒牢度

耐氯漂牢度

(有效氯50ppm)

原布(不定形)

162.35

3

2-3

空白(过水定形)

128.93

4

3

3g/L

157.56

3

2-3

5g/L

158.39

3

2-3

8 g/L

158.74

3

2-3

10g/L

158.61

3

2-3

注:织物过水定形时布底发生严重黄变,牢度测试时颜色变化差异减小,故日晒牢度和氯漂牢度时评级相对较高。

从以上结果来看,抗热黄变剂DM-2915B处理能大幅降低织物的高温黄变程度,最佳用量3~5g/L,整理后不影响织物的耐日晒牢度和耐氯漂牢度,是一只性能优异的产品。

2.2

防沾色清洗剂DM-1589在锦氨纶酸性印花织物中的应用

2.2.1 锦氨纶织物印花后皂洗的机理

锦氨纶织物印花后必须经过水洗和皂洗,目的是去除浮色、浆料及残余助剂,防沾污剂的作用机理包括以下几个方面:

(1)净洗时,防沾色皂洗剂对织物表面浮色有定向吸附作用;

(2)通过降低界面张力,防沾污剂渗透于浮色与纤维之间,削弱浮色在纤维上的附着力;

(3)因机械作用而使浮色从纤维上脱落;

(4)对浮色的亲和性大于纤维对染料浮色的亲和性,且具有胶体性质,使纤维上脱落下来的浮色分散在水洗液中,形成稳定的悬浮分散体系,避免返沾到织物上[2] [3]。

2.2.2 基本工艺

防沾色清洗剂DM-1589 Xg/L

浴比1:20,分别在不同温度条件下清洗4次,每次清洗时间分别为5min、15min、30min、30min,每次清洗完后排液,最后一次清洗完后洗水,脱水,烘干,对比白地沾色情况和耐洗色牢度。

2.2.3 测试项目及方法

①皂洗色变及白底沾色评级:参照沾色牢度和色变评价方法评级,5级为最好,1级为最差;

②皂洗牢度评级:参照AATCC61 2A-2007;

2.2.4 试验结果与讨论

①防沾色清洗剂DM-1589用量对皂洗效果的影响(45℃皂洗)

红花白底印花布

黑花白底印花布

DM-1589用量

皂洗变色

白底沾色

皂洗牢度

皂洗变色

白底沾色

皂洗牢度

0 g/L

3

2-3

2

3-4

1-2

2-3

1g/L

2

3-4

3-4

1-2

3-4

3-4

2g/L

2

4

3-4

1-2

4

3-4

3g/L

2

4

3-4

1-2

4

3-4

4g/L

2

4

3-4

1-2

4

3-4

从上表结果来看,不加防沾色清洗剂清洗时,织物印花位色变较小,但白底沾色严重,皂洗牢度略差,当DM-1589用量大于2g/L 后,继续增大DM-1589用量对防沾效果和耐洗色牢度提升都不大,因此,选择最佳用量为2g/L。

②皂洗温度对防沾色清洗剂DM-1589皂洗效果的影响

红花白底印花布

黑花白底印花布

清洗温度

皂洗变色

白底沾色

皂洗牢度

皂洗变色

白底沾色

皂洗牢度

30℃

2-3

4

3-4

2

4

3-4

45℃

2

4

3-4

1-2

4

3-4

60℃

2

2-3

3-4

1-2

3

3-4

80℃

2

2-3

4

1-2

2-3

4

提高清洗温度有助于提高织物皂洗牢度,但温度越高,白底沾色越严重,清洗温度由45℃升高到60℃时白底沾色下降1级以上,综合以上情况,选择最佳净洗温度为45℃

③浴比对防沾色清洗剂DM-1589皂洗效果的影响

红花白底印花布

黑花白底印花布

浴比

皂洗变色

白底沾色

皂洗牢度

皂洗变色

白底沾色

皂洗牢度

5

2

3-4

3

1-2

4

3-4

10

2

3-4

3-4

1-2

4

3-4

20

2

4

3-4

1-2

4

3-4

30

2

4

3-4

1-2

4

3-4

大浴比有助于稀释工作液中清洗下来的残余染料,降低了染料返沾到织物上的机会,有利于提高白底沾色牢度和皂洗牢度,但浴比过大时容易造成水和蒸汽资源的浪费,故根据上表结果确定清洗浴比为1:20。

④工作液pH值对防沾色清洗剂DM-1589皂洗效果的影响(用HAc或纯碱调节)

红花白底印花布

黑花白底印花布

pH值

皂洗变色

白底沾色

皂洗牢度

皂洗变色

白底沾色<

皂洗牢度

5

2

4

3-4

1-2

4

3-4

7

2

4

3-4

1-2

4

3-4

10

2

4

3-4

1-2

4

3-4

11

2

4

3-4

1-2

4

3-4

在pH5~11范围内,pH对DM-1589皂洗效果几乎没有影响,根据实际生产工艺,印花培烘后清洗时工作液pH为近中性,不建议调节工作液pH值。

⑤水硬度对防沾色清洗剂DM-1589皂洗效果的影响(用CaCL2调节)

红花白底印花布

黑花白底印花

pH值

皂洗变色

白底沾色

皂洗牢度

皂洗变色

白底沾色

皂洗牢度

去离子水

2

4

3-4

1-2

4

3-4

100ppm

2

4

3-4

1-2

4

3-4

300ppm

2

4

3-4

1-2

4

3-4

500ppm

2

4

3-4

1-2

4

3-4

防沾色清洗剂DM-1589具有较

强的螯合分散作用,能软化水质,故采用不同硬度水配置工作液时对清洗效果没有明显影响。

2.2.5 结论

酸性防沾色清洗剂DM-1589是一只性能优异的锦氨纶印花织物后处理助剂,本身具有较好的螯合分散作用,防沾色效果优异,能帮助脱糊和去除织物表面浮色,有助于提高织物牢度,提高产品品质,高温水洗有助于提高皂洗牢度但不利于防白底沾色,推荐清洗工艺为:酸性防沾色清洗剂DM-1589 2~3g/L,浴比1:20,45℃清洗4~6道,每次5~30min,建议可根据实际情况前两道低温水洗,之后略微提高洗水温度以提升织物牢度。

2.3

酸性固色剂DM-2539G在锦氨纶织物上的应用

2.3.1 酸性染料固色机理

酸性固色剂DM-2539G是芳香族磺酸缩聚物,它能在染料和纤维之间“架桥”形成化合物,即在与染料分子结合的同时,又能与纤维上的-NH2发生交联反应,而且自身能够交联成膜,形成高度多元化交联的立方体网状结构的高分子膜覆盖于纤维表面。使染料与纤维更为紧密牢固地结合在一起,有效地防止了染料从纤维上脱落,从而提高了染料的湿牢度和沾色牢度[4]。

2.3.2 基本工艺

酸性固色DM-2539G: X%(o.w.f)

HAc: 0.3g/L(pH≈4.5)

浴比1:20,2℃/min升温,80℃×20min,水洗,烘干,定形(160℃×30sec),测耐洗色牢度(GB/T 3921.3-1997)。

2.3.3 测试项目及方法

①固色变色评级:参照色变评价方法评级,5级为最好,1级为最差;

②皂洗牢度评级:参照AATCC61 2A-2007;

③耐氯漂牢度(按GB/T8443-1998标准);

2.3.4 结果与讨论

① 酸性固色剂DM-2539G用量对固色效果的影响

用量

海军蓝色锦氨纶织物

大红色锦氨纶织物

固色变色

皂洗牢度

耐氯漂牢度

固色变色

皂洗牢度

耐氯漂牢度

空白

4

1

3-4

4

1-2

3

0.5%

4

2

4

4

2-3

3-4

1%

4

2-3

4

4

2-3

3-4

2%

4

3

4

4

3

3-4

3%

4

3-4

4

4

3-4

3-4

4%

4

4

4

4

4

3-4

5%

4

4

4

4

4

3-4

从实验结果来看,不同用量条件下酸性固色剂DM-2539G固色变色都很小,能提高织物耐氯漂牢度半级左右,用量从0.5%提高到4%时,皂洗牢度明显提升,继续提升用量对牢度提升作用不明显,故推荐用量为3~4%(o.w.f)。

② pH对酸性固色剂DM-2539G固色效果的影响

pH值

海军蓝色锦氨纶织物

大红色锦氨纶织物

固色变色

皂洗牢度

耐氯漂牢度

固色变色

皂洗牢度

耐氯漂牢度

pH=3

4

3

3-4

4

3-4

3

pH=4

4

3-4

4

4

4

3-4

pH=4.5

4

3-4

4

4

4

3-4

pH=5

4

2-3

4

4

3

3

pH=6

4

1-2

3-4

4

2-3

3

pH=7

4

1

3-4

4<

2-3

3

从以上实验数据来看,固色时工作液pH过低或过高都会影响皂洗牢度和耐氯漂牢度效果,推荐工作液pH为4~4.5。

2.3.5 锦氨纶织物双固色工艺介绍

常规的阴离子固色剂固色工艺能满足大多数客户的牢度要求,但随着社会的发展,更高端的产品对牢度提出了更高的要求。目前市面上几乎没有某个单一的固色剂能实现皂洗牢度完全达到4级或以上的皂洗牢度,在这种要求下,我们开发了阴离子-阳离子固色剂双固色工艺。

锦氨纶织物采用阴离子型的酸性染料染色,阴离子型固色剂的固色剂也带负电荷,通过同性相斥原理,范德华力的作用将大部分染料分子封闭在锦纶纤维上,难于游离出来,但小部分游离出来的染料分子也会引起牢度下降,此时再采用阳离子型固色剂叠加在阴离子固色膜之外,进一步阻止染料分子从织物上迁移出来,杜绝了牢度下降的发生。

锦氨纶织物双固色工艺具体工艺过程如下:

第一步:阴离子固色剂固色:

酸性固色剂DM-2539G:3-4%

浴比1:10~20,80℃X20min,排液,冷水洗净。

第二步:阳离子固色剂固色:

方案一:浸渍法固色

阳离子固色剂DM-2524 : 1-2%

浴比1:10~20,50℃X20min,冷水洗净。

方案二. 浸轧法固色

阳离子固色剂DM-2524 : 10-20g/l

一浸一轧-----定形(170℃X1min)

从工厂使用情况来看,双固色工艺较阴离子固色剂单独固色工艺牢度可提高半级左右。以上工艺中需要注意的是,锦纶阳离子固色剂一般不推荐单独使用,因为其直接与染料反应,对色变影响较大。另外,由于连续采用阴、阳两种相反电荷性质的固色剂固色,为避免固色剂之间反应成斑,第一道阴离子固色剂固色后需充分水洗,将未参与反应的固色剂完全洗除,否则可能造成布面形成难于去除的斑渍。

2.3.6结论

酸性固色剂DM-2539G能明显

提升织物的皂洗牢度和耐氯漂牢度,对色光影响不大,推荐用量是3~4%,工作液pH对固色效果有较大的影响,最佳pH是4~4.5,单独的阴离子固色剂DM-2539G能满足大部分客户的要求,但若客户要求牢度达到4级以上时,建议采用阴离子固色剂DM-2539G/阳离子固色剂DM-2524双固色工艺,双固色工艺较单独固色工艺牢度可再提升半级左右。

2.4抗储存黄变剂DM-2903在锦氨纶染整工艺中的应用

2.4.1锦氨纶织物储存黄变产生的原因

白色或浅色锦纶织物在储存、运输过程中常常会发生黄变现象,由此引发许多投诉问题,给生产商带来一定的损失,一般来讲,黄变主要由于以下几个因素产生:

①纤维降解:因加热、光、其它辐射、化学品和生物降解的作用而使纤维降解,引起泛黄。

②添加剂:诸如加入柔软剂、油类、润滑剂、树脂、荧光增白剂和金属化合物引起的泛黄和色变。

③大气污染物:诸如氮的氧化物、二氧化硫和臭氧的影响所引起的泛黄。

④传输的污染物质:纺织品成品后一般用塑料材料包装,而塑料材料中最普遍添加的抗氧化剂为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(简称BHT),在储存过程中,BHT会进入织物内部,在氮氧化合物存在的条件下,BHT反应生成黄色的硝基苯酚化合物,锦纶纤维端基中存在的游离氨基具有阳离子性,也能与BHT发生反应,引起黄变,这一点是锦纶黄变的最主要原因[5]。

抗储存黄变剂DM-2903是通过封闭锦纶纤维端基中的游离氨基,抑制BHT与氮氧化合物的反应,来达到减少黄变的效果。

2.4.2基本工艺

抗储存黄变剂DM-2903: Xg/L

一浸一轧(轧余率约50%)→烘干(100℃)→定形(180℃×30″)→室温放置2小时→测抗酚黄变效果。

2.4.3测试项目及方法

抗储存黄变测试-爱迪达法,测试方法如下:

① 准备好测试试纸,聚乙烯片,不含BHT的薄膜,控制布,汗

渍测试仪;

② 将待测试织物剪成3 cm×9cm,再分别放入对折的测试试纸中间,将夹有测试布样的测试试纸用聚乙烯片隔开重叠放置;

③ 控制布的操作同②(控制布是测试试验有效的标准,当测试布的黄变达到3级,证明此次试验有效);

④ 将重叠好的聚乙烯片(夹有测试纸)用不含BHT的薄膜包三层,并用胶布封严;

⑤ 将包裹好的测试组合竖立放置在烘箱中,50℃±2℃条件下放置16小时;

⑥ 打开测试组合,检查控制布的黄变程度,用沾色灰尺评估样板变黄等级,当测试布的黄变达到3级,证明此次试验有效;

⑦ 当证明试验有效后,打开测试纸样,即刻对测试布样进行变色评级(因为有些材料的颜色在放置过程中有淡化的现象);

2.4.4结果及讨论

①抗储存黄变剂DM-2903用量对抗储存黄变效果的影响

DM-2903用量

空白

10g/L

20g/L

30g/L

50g/L

抗储存黄变评级

1

2-3

2-3

3

3

采用抗储存黄变剂DM-2903整理后,织物抗储存黄变性能可提高1.5级以上,DM-2903用量提高到30g/L以上时,继续增加用量对抗储存黄变效果没有明显提高,故推荐用量为30 g/L。

②工作液pH值对抗黄变效果的影响

工作液pH值

4

4.5

(未调节)

5

5.5

6

6.5

抗储存黄变评级

3

3

3

3

2-3

2-3

工作液pH偏酸性有助于抗黄变效果的提升,一般情况下,抗储存黄变剂DM-2903工作液无需调节即可达到最佳pH值,但若布身带碱性时,需随时检测工作液pH值的变化,避免引起整理效果下降。

3.结束语

本文针对目前锦氨纶经编织物染整加工中普遍存在的牢度差和黄变问题进行了分析和探讨,通过试验提供了相应的解决方法,介绍了四只专用环保高效助剂的应用工艺,对工厂加工具有很大的参考价值,有助于工厂提高产品质量,减少回修,节省成本。


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