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改性PTT纤维的酸性染料染色性能

来源:印染在线 发布时间:2011年07月28日

普通聚酯纤维分子链紧密敛集,结晶度和取向度比较高,分子问可容纳染料分子的空隙很少,且极性较小,缺乏亲水性基团,因此染料分子不易进人纤维。为了改进聚酯纤维的染色性能,人们对其染色工艺进行了各种探索,并制备了分散染料、阳离子染料和酸性染料(阴离子染料)等可染的聚酯纤维。
  弱酸I生染料主要依靠库仑引力、范德华力和氢键上染纤维,酸性染料对改性聚酯纤维的染色性能主要是由纤维和染料的性质决定的,与染色温度、时间、pH值、缓染剂、染料浓度等也密切相关。本试验探讨了酸性染料可染PTT聚酯纤维的染色工艺及其染色性能。
  1 试验
  1.1 试验材料
  纤维原料PTT切片(工业级,粘度为1.0 ms/kg,杜邦公司)



  对苯二甲酸二甲酯(DMT,工业级,上海富庶化工有限公司);二己烯三胺(DETA,化学纯,上海菲达工贸有限公司);亚磷酸(化学纯,上海国药集团公司);亚磷酸三苯酯(化学纯,上海化学试剂分装厂);三氧化二锑(化学纯,上海国药集团公司);醋酸钠(分析纯,上海国药集团公司);冰醋酸(分析纯,上海国药集团公司);白猫超强洗涤剂(上海白猫集团有限公司);缓染剂阿白格Set(汽巴精化有限公司)
  染料Lanaset红G,Lanaset黄2R,Lanaset灰G(汽巴精化有限公司)
  1.2 仪器与设备
  HAAKE转矩流变仪(密炼机,RC90,德国HAAKE公司);Labsphere紫外光透过及保护性能测试仪(美国Labsphere公司);UV-2100型分光光度计(日本岛津);BAOLING RY一25012常温型染样机(上海龙灵电子科技有限公司);JA12002型电子天平(上海天平仪器厂);Y571B型染色牢度摩擦仪;SW一8A型耐洗色牢度试验机;Datacolor SF 600型电脑测色配色仪(美国Dat—acolor公司)。
  1.3 试验方法与测试
  1.3.1酸性染

料可染PTT纤维的制备
将添加剂(DMT与DETA的反应产物)与PTT切片先在共混仪上按照一定的比例混合均匀。共混过程中,加人1%的离聚物Surlyn,以增加两者的相容性。将共混物拉成条后,在切粒机上造粒,得到自制改性聚酯切片。将切片放在101A—I型干燥箱中预结晶8 h,温度为80—100℃ ,然后放人ZG型动态真空干燥机中干燥24 h,温度为120℃。在13本ABE公司的ABE型熔融纺丝机(螺杆直径25 mm,喷丝板孔数36孔)上进行纺丝,纺丝温度250—280 ℃,纺丝速度600— 1 200 m/min。在德国Barmag 30B型牵伸加捻机上进行两道牵伸,接触式加热,拉伸倍数为3倍。
  1.3.2 纤维的染色
  染色之前先进行预处理。将2 g纤维用白猫超强洗涤剂(非离子表面活性剂2 g/L)溶液在6o℃、浴比为50:1的条件下处理30 min,洗净后放人去离子水中待用。用移液管移取一定量的染液于锥形瓶中,再加入适量的缓染剂和NaAc—HAc缓冲液,然后加去离子水至100 mL。将纤维加入锥形瓶中,摇匀,使纤维全部浸入液体中。然后将锥形瓶放置在BAOLING RY一 25012常压型染样机中,按下述工艺曲线进行染色,开启振荡键,使其染色均匀。



  1.3.3 测试
  (1)上染百分率
  按下式计算上染百分率:


  (2)染色牢度的测定
  按GB/T 3920-1997(纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度》,在Y571 B型染色牢度摩擦仪上进行。按GB/T 3921.3—1997《纺织品色牢度试验耐洗色牢度:试验3》,在SW一8A型耐洗色牢度试验机上进行。组合试样的制备参照GB/T 6151—1997中 9.3.3.4《纺织品色牢度试验试验通则》。
  (3)表面深度的测试
  染色后纤维的表面深度在

Datacolor SF600型电脑测色配色仪上测得,使用D65 光源。
  2 结果与讨论
  2.1 三种染料对纤维的亲和力
  在染料用量为2%(owf)条件下,测得Lanaset染料的上染率,结果如表1所示。



  从表1可以看出,黄色染料的上染率最高,灰色染料的上染率最低,红色染料居中。未加入添加剂时,由于纤维上没有可以吸收酸性染料的基团,染料上染率极低;加入添加剂以后,上染率有了明显的改善。这是由于添加剂中含有氮原子,可接纳酸性介质中的氢离子生成季铵化合物,而带正电荷。这种正电荷集中在聚合物主链的碱性基团上,作为吸收酸性染料的染色位。染液的pH值在等电点以下,纤维带正电,染料阴离子主要依靠静电引力被纤维吸附;染料扩散进入纤维以后,与一NH一发生离子键结合,从而上染纤维。随着添加剂用量的增加,纤维中-NH一和一CONH一基团含量增加,上染率逐渐提高。但当添加剂用量增大至3%之后,上染率提高趋缓。
  2.2 染色时间对纤维上染率的影响
  测定Lanaset红G对添加剂含量为3%的纤维(以下试验同)的上染率曲线,如图1所示。



  从图1可以看出,在染色初期即前20 min,上染率随染色时间增加而快速提高;20 min之后,增加比较缓慢,基本上已经达到饱和。考虑到染色的经济性,染色时间以60 min为宜。
  2.3 染色温度对染色效果的影响
  聚酯合成纤维染色效果与纤维内的自由体积有很大的关系。只有当染色温度足够高,由链段剧烈运动而产生的自由体积大于染料分子粒径时,染料的上染率才会得到较大幅度的提高,否则染料很难上染聚酯纤维。一般,染色温度越高,自由体积越大,染料越易
上染纤维。这是分散染料上染聚酯纤维的机理。但 Lanaset红G系弱酸性染料,如前所述,其主要以静电引力上染纤维。图2为不同温度下Lanaset红G对 3%添加剂量的上染率。


  由图2可以看出,提高染色温度,上染率明显

增加,高于100℃时上染率可能还会提高,但考虑到PTT纤维在90℃时已具有较高的上染率,90~100℃时上染率曲线的斜率已明显减小,因此试验选择常压沸染。
  2.4 pH值及缓染剂用量对纤维k/S值的影响
  表2为添加剂含量3% 的纤维在不同pH值和缓染剂用量下的染色K/S值。



  从表2可看出,染色pH值为5时K/S值最大,而缓染剂用量对K/S值影响不大。但是从图1可知,在染色初期即前20 min,上染率随时间增加提高很快,从而使得纤维染色不匀,产生疵点,同时染料未能充分渗透到纤维内部,产生大量浮色,降低了染色的湿摩擦牢度。试验表明,在染浴中加人2g/ L的缓染剂,能延缓染色过程,起到较佳的缓染作用。
  2.5 染色牢度及深度
  染色试样的染色牢度见表3。



  由表3可知,随着共聚酰胺添加剂用量的增大,试样的各项染色牢度及染色深度都有了一定的提高。未改性的PTT纤维用酸性染料染色时,得色比较浅,且皂洗时易产生浮色。加入添加剂后,添加剂中酰胺基团及氨基的引入,改善了纤维对染料的亲和力,染料渗透均匀,与纤维结合良好,耐摩擦牢度和耐洗色牢度得到了提高,均不低于4级,染色质量得到改善。
  3 结论
  (1)相同染色工艺下,Lanaset黄2R的上染率最高,Lanaset灰G的上染率最低,Lanaset红G上染率居中。
  (2)未加入共聚酰胺添加剂时,因为没有可以吸收酸性染料的基团,染料几乎不上染纤维。加入添加剂后,上染率有了明显的改善,当添加剂含量为3%时,红、黄、灰三种染料的上染率可分别达到52.0% 、 65.3% 、29.2%。
  (3)染色温度对纤维的染色效果影响较大,提高染色温度,上染率明显增加,可选择100 oC常压沸染。
  (4)染色pH值5、缓染剂用量2 g/L时,纤维得色较深,匀染性较好。
  (5)随着共聚酰胺添加剂的加人,试样的耐摩擦牢度和耐洗色牢度及染色深度都有

了一定的提高,染色牢度均不低于4级。
  (6)PTT 纤维用共聚酰胺改性后的物理性能变化有待进一步探讨.
  参考文献:
  [1] V.B.Gupta等著,马正升译.尼龙6纤维的染色性能及其与结构的关系[J].国外纺织技术,2002(1):23—3O.
  [2] 周春隆.酸性染料及酸性媒介染料[M].北京:化学工业出版社:230—240.
  [3] 王菊生,等.染整工艺原理[M].北京:中国纺织出版社,1984:503— 512.
  [4] GBPl’3920-1997,纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度[s].
  [5] GB/T 3921.3—1997,纺织品色牢度试验耐洗色牢度:试验3[S].


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