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智能调温粘胶纤维/棉混纺织物的染色性能研究

来源:印染在线 发布时间:2011年07月28日

前言
  粘胶纤维作为人造纤维素纤维其本身具有吸湿性好、透气性好、穿着舒适、染色性好、色谱全等特点,其可纺性、悬垂性好,既可以纯纺也可以与其他各类纤维混纺、交织;应用范围已从传统产业扩展到服装、装饰、医疗卫生及产业用品等各个领域。粘胶纤维功能及差别化系列新品种的不断涌现,更是拓宽了粘胶纤维的应用空间。随着石油资源的短缺和价格的不断攀升,粘胶纤维的优势进一步呈现。在技术进步、产品升级和消费需求等各种因素的推动下,粘胶纤维的产量正不断扩大。目前我国粘胶纤维的产量己占国际市场的50%以上。开发粘胶纤维新品种,改善其性能并使其具有某些特殊的功能,是世界纤维与纤维行业技术进步的一个重要方面。
  本课题介绍了智能调温粘胶纤维,并重点研究了智能调温粘胶纤维与棉混纺(50/50)织物用活性染料染色时的染色性能。通过改变染色条件,得到使三种实验材料:智能调温粘胶纱线、智能调温粘胶纤维与棉混纺纱线(50/50)、智能调温粘胶纤维与棉混纺织物(50/50)用活性染料染色时的上染速率曲线和最佳工艺条件。

1.智能调温粘胶纤维
  智能调温纤维是将相变蓄热材料技术与纤维制造技术相结合开发出的一种高技术产品。这类纤维材料可主动地、智能地控制周围的温度,故称为智能调温纤维。这种纤维大都具有双向温度调节和适应性,可以在温度振荡环境中反复循环使用。智能调温纺织产品主要有两种应用形式妇:一是将含有热敏相变材料的微胶囊涂于织物表面,即涂层处理。二是将含有热敏相变材料的微胶囊植入纤维内部,此纤维可进行纺纱织造。(如图1):

目前,世界上在智能空调纤维的研发领域中,只有美国处于初步生产阶段。吉藁化纤有限责任公司智能调温粘胶纤维的推出,不仅填补了我国粘胶纤维行业的一项空白,更在国际上把中国纳入了这一领域研究的前列。

2.实验部分
  2.1实验材料
  粘胶型智能调温纱线、粘胶型智能调温纤维与棉混纺纱线(50/50)及粘胶型智能调

温纤维与棉混纺针织织物。(在下面的上染速率图中将分别简称为纯空调纱、混纱和布)
  2.2实验药品
  无水硫酸钠、氢氧化钠、双氧水30%、无水碳酸钠、脲(尿素)、精练剂、JFC、活性红B一3BD染料。
  2.3实验仪器与设备
  721型分光光度仪(上海第三分析仪器厂)、}Ⅱ{一4恒温水浴锅(江苏金坛市宏华仪器厂)、电子天平(上海精科厂)、双层铁皮电炉(江苏丹阳市兴福五金电器厂)、小烧杯、量筒、滴定管、玻璃棒、表面皿等。

2.4实验方法
  2.4.1混纺针织物前处理工艺
  双氧水30% 4%(0.w.f)
  精练剂 0.5%(0.w.f)
  氢氧化钠 6g/L
  尿素 12g/L
  浴比 20:l
  时间 50min
  温度 98℃
  2.4.2纱线前处理工艺
  双氧水30% 2%(0.w.f)
  无水碳酸钠 20%(0.W.f)
  JFC 2%(0.W.f)
  尿素 12g/L
  浴比 30:l
  时问 50min
  温度 98℃
  2.4.3染色配方及工艺曲线
  染料 3%(0.w.f)
  无水硫酸钠Xg/L (X分别取lO、3O、50)
  无水碳酸钠Yg/L (Y分别取l0、20、30)
  浴比 30:l
  染色工艺曲线:

3.实验结果
  3.1横向比较纱线与织物的染色性能
  3.1.1温度对染料上染百分率的影响
  温度是影响固色效率和固色速率的一个重要因素。温度提高,固色速率和固色效率都提高,但水解速率的增加要比固色速率增加要快,使得固色效率较低。同时活性染料染色时,不同结构的染料有不同的反应温度。实验选取了三种不同的温度条件45℃、65℃、85℃下对染料上染百分率的影响,并绘制出了图2。

3.1.2碱剂对染料上染百分率的影响
  固色过程中,活性染料与纤维素纤维上的羟基发生键合反应,是在碱性条件下。本实验采用Na。C()3进行固色,分别选取了10g/L、20g/L、30g/L

不同浓度下Na2CO3。
  对染料上染百分率的影响,见图3。

纤维素纤维用活性染料染色时,需要先在中性染液中染一段时间,然后加入碱剂进行固色。如果在中性染液中己达平衡,将碱加入染液中,染料与纤维发生键合反应,染液中的染料还会继续上染纤维。在碱剂加入之前的中性染浴中,开始上染较快,后逐渐减慢,染色30分钟后己接近平衡;此时加入碱剂,上染迅速增加,以后又逐渐减慢,最后达到新的平衡,可见加入碱剂后上染的染料量占有很重要的比例。加入碱剂后上染率提高的原因是染料与纤维发生反应生成共价键结合,破坏了原来的染色平衡,使平衡向染料上染纤维的方向移动。此外,碱剂在一定程度上还起到促染作用,促使染料上染纤维,所以固色阶段包括上染和固色。
  3.1.3中性盐对染料上染百分率的影响
  活性染料染色加入盐的目的是起盐效应,克服或降低染料阴离子与纤维表面的静电斥力,使染料离子容易吸附和上染纤维。实验选取了中性盐浓度10g/L、30g/L、50g/L,结果见图4。

在只加碱剂的情况下,纤维的上染率和固着率都较低。在染浴中加入元明粉作为促染剂,可以增加染浴中电解质的含量,染料的直接性提高很大,而且随着中性盐浓度的增加这种趋势更加明显。

3.2纵向比较纱线与织物的染色性能
  3.2.1温度对染料上染卣分率的影响

由图5可知,温度太低或温度太高时,纱线及织物的上染百分率都较低。因为温度较低,纱线和织物的纵向溶胀度很低,染料分子不易进入纤维内部,因此上染率较低;温度较高时,染料的水解速率高于固色速率,因此也会使上染速率降低。因此,三种实验材料选择的染色温度均为65℃较为合适。
  3.2.2碱剂对染料上染百分率的影响

从图6可以看出,随着碱剂浓度的提高,染料的上染百分率提高,但当浓度达到30g/L时,上染率降低。因为碱剂对活性染料的影响很大,当碱剂的碱性越强,活性染料越易水解,浓度过高,上染百分率反而下降。因此,选择碱的浓

度为20g/L较为合适。
  3.2.3中性盐对染料上染百分率的影响

实验结果表明,随着盐浓度的提高,染料的上染百分率提高,反应在曲线上来看,在元明粉浓度较低时,随着其浓度的增加是上染率迅速提高的过程,这说明活性染料染色时加入元明粉可以提高染料的直接性,促染效果非常明显,但随着中性盐浓度的增加,上染率提高的趋势逐渐变小。因此,活性红B-3BD染色时适宜的盐的浓度为50g/L。

4.结论
  以活性红B-3BD染料为基础,研究了粘胶型智能调温纱线、粘胶型智能调温纤维与棉混纺纱线(50/50)及粘胶型智能调温纤维与棉混纺针织织物这三种新型纱线/织物的染色性能,作出了上染速率曲线,并与粘胶纤维做了对比,得出的结论如下:
  l.活性红B一3BD染料在染粘胶型智能调温纱线、粘胶型智能调温纤维与棉混纺纱线(50/50)及粘胶型智能调温纤维与棉混纺针织织物时,随着时间的增加,上染百分率也逐渐增加,当达到一定上染百分率后,上染百分率不再增加而是趋于稳定,这时上染基本达了平衡。升高温度可以提高活性染料的反应性,但随着温度的升高染料的水解性也会增加。实验结果表明,活性染料染纤维素纤维的温度控制在65℃为宜。同时通过查阅相关课题内容,有资料介绍在加碱10分钟后,各纤维的上染率和固着率提高不大,在60℃~70℃时上染速率较快,在80℃~90℃时上染速率则下降了很多。
  2.在染浴中加入碱剂后活性染料在纤维上的上染率有很大提高,但碱剂的浓度并非越高越好,实验结果表明,在碳酸钠浓度为20g/L时,活性红B-3BD染料染色的效果最好。
  3.在染液中加入中性盐有明显的促染作用,且促染作用随元明粉浓度的提高而提高。对纯空调纱线以及混纺纱线进行比较,得出中性盐对纯空调纱线的促染作用略好于混纺纱线。横向比较时也会发现,中性盐浓度为50g/L时,染色效果较好。查阅资料,前工作者在研究粘胶、棉、麻、Lyocel1及Mod

al纤维时,发现元明粉浓度超过60g/L时它的促染作用不明显。
为了更好地满足研究应用需要,今后仍要进行更深入系统地研究。


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