由图8可看出,在100℃以下及100℃开始保温前,吸附量不超过3mg/g,吸附速度很慢;在100℃保温的情况下,吸附量随时间的延长而增加的速度亦很慢。因此,紫外吸收剂CibafastP在PLA纤维上的吸附速度在100℃以下是很慢的,且吸附量低。这与很多分散染料在PLA纤维上的上染量从80℃开始很快增加的情况完全不同。
当温度超过100℃后,CibafastP在PLA纤维上的吸附速度明显加快,吸附量明显增加;在110℃保温时,吸附量仍随时间延长而明显增加。110℃保温60min时的吸附量几乎是100℃保温60min时吸附量的2.5倍,其相差程度比许多分散染料于110℃和100℃在PLA纤维上染色时的吸附量或上染率的相差程度大很多。CibafastP在高温下具有较快的吸附速度和较高的吸附量,这可能与PLA纤维分子链段高温下剧烈运动易形成较大尺寸的瞬时空隙有很大关系。
2.5 CibafastP在PLA纤维上的吸附规律
非水溶性紫外线吸收剂在合成纤维上的吸附热力学是,在恒温条件下吸附达到平衡时,讨论紫外线吸收剂在纤维上和在水浴中的分配或吸附规律。为了使吸附达到平衡,一般需要较长的处理时间,温度越低,吸附达到平衡的时间越长。根据文献和笔者的研究,对于PLA纤维,即使在100℃和110℃及正常时间内进行染色或空白染色,其结晶度也会增加,分子量有一定程度的降低。很显然,纤维结构的变化可能会影响紫外线吸收剂或分散染料在PLA纤维上的吸附。本文中CibafastP在PLA纤维上的吸附等温线试验是在类似于正常的染色条件下进行的(图9)。
图9中的曲线是采用Langmuir吸附方程对试验点进行模拟的结果,试验点与模拟曲线能很好地重叠,相关系数R2很高,这表明紫外吸收剂在PLA纤维上的吸附符合Langmuir模型,同时也表明PLA纤维大分子上具有可供紫外吸收剂定位吸附的活化点。
由表3的吸附参数可知,紫外线吸收剂在高温下的吸附饱和值和Langmuir吸附常数均比低温下的高。其原因是温度升高,有利于增大紫外线吸收剂的扩散动能和纤维内的自由体积或瞬时形成的空隙尺寸,从而导致纤维接受紫外吸收剂的能力增强。
3 结论
(1)紫外吸收剂CibafastP对260~330nm波段的紫外线具有良好的吸收性能,能有效防止UV2B透过PLA织物。随着CibafastP用量增加和浸渍处理温度升高,其在PLA纤维上的吸附量增加,导致PLA织物UPF指数的增加,且与CibafastP吸附量存在很好的线性关系。但CibafastP在PLA纤维上的提升性能有限,当用量超过2%后,再增加用量,效果不明显。
(2)低于100℃时,CibafastP在PLA纤维上的吸附速度很慢、吸附量低;超过100℃后,CibafastP在PLA纤维上的吸附速度明显加快,吸附量明显增加,且在110℃保温时,吸附量仍随着保温时间延长而明显增加。因此,在使用时,应采用110℃保温处理。
(3)CibafastP在PLA纤维上的吸附符合Langmuir模型,存在饱和吸附值,其在高温下的吸附饱和值和Langmuir吸收常数均比低温下的高。
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