PES具有突出的阻燃性能,不添加任何阻燃剂,其阻燃性即可达UL94V20级(0.46mm);其极限氧指数(LOI)为38,具有自熄性;其玻璃化温度(Tg)为225℃,为无定形聚合物材料,连续使用温度为180～200℃[1,2]。

PES最初开发应用于阻燃、耐热、耐化学药品的优异特种工程塑料[3];采用熔融纺丝法[4]制得PES纤维,应用于航空航天领域复合材料,效果良好。

将这种高性能纤维推广到民用纺织品,必须解决其染色问题。虽然PES为无定形聚合物,但其玻璃化转变温度较高,且分子链上没有能与染料分子结合的反应性基团,难以用水溶性染料染色。试验采用分散染料对其进行高温高压染色,探讨了不同染色条件对上染率的影响。

1　试验

1.1　材料与药品

聚醚砜纱线(26tex/24f,自制)Dianix红玉MF、Dianix黄棕MF、Dianix军蓝MF(德司达公司);磷酸二氢铵(分析纯,汕头市西陇化工厂),丙酮(分析纯,北京化工厂),氢氧化钠(分析纯,天津市北方天医化学试剂厂),保险粉(分析纯,天津市福晨化学试剂厂),洗涤剂(浙江纳爱斯集团有限公司)。

1.2　仪器

SDM22122140型高温高压染色机(立信染整机械有限公司),722型可见分光光度计(上海欣茂仪器有限公司),ORINTEX电子测色配色系统(意大利ORIN2TEX公司),Y571A摩擦色牢度仪(浙江温州纺织仪器厂),SDLM228耐洗色牢度测试仪(美国SDLATLAS公司),Q2SUN氙灯实验箱(Q2PANEL实验室产品公司),Y172型纤维切片器(常州纺织仪器厂),XPL21偏光显微镜(新天精密光学仪器厂),YG021PC型电子单纱强力机(温州方圆仪器有限公司)。

1.3　试验方法

1.3.1　纱线前处理

冷水洗→洗涤剂洗涤(洗涤剂4g/L,60℃×10min,浴比1∶50)→热水洗(60℃×10min)→冷水洗→晾干

1.3.2　染色工

染色处方

染料用量/%(owf)　　　　　　2

pH值(磷酸二氢铵调节)5～6

浴比1∶40

还原清洗处方/(g/L)

保险粉2

氢氧化钠2

浴比1∶100

温度/℃70

时间/min10

染色工艺曲线

1.4　测试方法

1.4.1　上染百分率

采用722型可见分光光度计测定染色前后染液的吸光度A,按式(1)计算上染率:

上染率%=(1-AnNn/A0N0)×100(1)

式中:An,Nn———染色残液的吸光度和稀释倍数;

A0,N0———染色原液的吸光度和稀释倍数。

1.4.2　K/S值

将染色纱线缠绕在硬纸板上,紧密排列,用ORIN2TEX电子测色配色系统测定样品的K/S值,测5次,取平均值。

1.4.3　拉伸性能

单根纱线的断裂强力和断裂伸长率按GB/T3916—1997《纺织品卷装纱单根纱线断裂强力和断裂伸长率的测定》,在YG021PC型电子单纱强力机上测定。隔离长度250mm,拉伸速度250mm/min,批次20次,取平均值。

1.4.4　纤维染透性

用Y172型纤维切片器制取染色后纤维的横截面试样,在显微镜下观察试样的染透性。

1.4.5　移染性

试样采用2%(owf)染料浓度染色,染色后将试样分成等重的2份,一份作为移染原样A,一份作为移染试样B。取与试样B等重的未染色试样C,与试样B一起置于移染浴中进行处理。试验条件见1.3.2,染色温度为130℃。按式(2)计算移染率:

移染率/%=(K/S)C/(K/S)B×100(2)

式中:(K/S)B———移染处理后试样B的K/S值;

(K/S)C———移染处理后试样C的K/S值。

1.4.6　各项色牢度的测定

耐洗色牢度　参照GB/T3921.3—1997《纺织品色牢度试验耐洗色牢度:试验3》测定。

耐摩擦色牢度　参照GB/T3920—1997《纺织品

色牢度试验耐摩擦色牢度》测定。

耐光色牢度　参照GB/T8427—1998《纺织品色

牢度试验耐人造光色牢度:氙弧》测定。<

2　结果与讨论

2.1　温度敏感性

聚醚砜纱线分别用Dianix红玉MF、黄棕MF和军蓝MF在100～130℃下染色,上染率与染色温度的关系如图1所示。

从图1可以看出,随着染色温度的提高,染料上染率提高。染色温度100℃时,三种染料的上染率很低;温度升至120℃时,Dianix红玉,黄棕和军蓝的上染率分别达到92.6%,70.6%和59.6%;而130℃时,三种染料的上染率均达到90%以上。这是由于水分子的增塑作用和高温高压条件,使得PES分子链段运动能力提高,纤维内微隙增大、增多,染料分子更易进入纤维内部。另外,升高温度可以增大染料在染浴中的溶解度,提高染料的扩散动能,减少染料向纤维内部扩散的阻力,从而提高染色速率,使上染率增加。

2.2　升温上染特性

测定选用的三种染料的升温上染速率曲线,60℃起染,升温速率为1℃/min,结果如图2所示。

从图2可看出,温度低于110℃,上染率较低;而在由110℃升至130℃,三种染料的上染率急剧提高。所以,温度高于110℃后,应严格控制升温速率,防止出现染色不匀现象。当温度达到130℃后,随着时间的延长,三种染料的上染率提高缓慢,基本趋于平衡。从图2可以看出,三种染料的上染速率曲线一致性较好,表明其相容性较好。

2.3　提升力

选用染料浓度分别为1%,2%,4%,6%和8%(owf),于130℃染色并进行后处理,测定试样的K/S值,结果如图3所示。

从图3可以看出,Dianix红玉MF的提升力较其它两种染料好;三种染料在浓度达到4%后,染料浓度增加,而K/S值增幅较小,说明所选染料在聚醚砜纤维上的提升力总体一般。

2.4　移染性

移染性测试结果如表1所示。

表1　三种染料的移染性能

　　由表1知,这三种分散染料的移染率很低,要想通过移染来实现匀染较困难。所以,在聚醚砜纤维染色过程中,应严格控制升温速率,并可通过加入高温匀染剂和扩大浴比等,以改善纤维的匀染性。

2.5　透染性

图4为Dianix黄棕MF染色纤维截面图,可以看出其透染性较好,无环染和白芯现象。

2.6　染色牢度

测定聚醚砜纤维130℃染色60min后的耐洗、耐摩擦和耐光色牢度,如表2所示。

由表2知,用分散染料染色后,聚醚砜纤维具有良好的耐洗色牢度,除Dianix红玉MF涤纶沾色为4～5级图4　Dianix黄棕MF染色纤维截面图(放大250倍)

表2　聚醚砜纤维各项色牢度

色

外,其余均达到5级;干摩擦牢度为4级,湿摩擦牢度为4～5级;耐光色牢度均达到4级。

2.7　染色对聚醚砜纤维拉伸性能的影响

测定聚醚砜纱线经Dianix军蓝MF于130℃下染色60min,染色前后的拉伸性能变化如表3所示。

表3　聚醚砜纤维染色前后的拉伸性能

　　由表3知,聚醚砜纤维经高温高压染色后,断裂强力有所下降,而断裂伸长率则明显增加。这可能是由于染色过程中,纤维发生了收缩,且纤维内部大分子链段取向发生变化所致[5]。

3　结论

(1)聚醚砜纤维用DianixMF系列染料于130℃染色1h,上染率达90%以上,纱线强力下降9%左右,耐洗、耐摩擦及耐光色牢度均达4级以上。纤维的透染性良好,没有出现环染和白芯现象,说明染料已进入纤维内部。

(2)DianixMF三种染料在聚醚砜纤