滌綸纖維低溫染色的研究最早源于常壓載體染色“,染色機制和學說有很多種,目前大都認為滌綸纖維低溫染色的關鍵在于提高纖維增塑、膨化程度,降低其玻璃化溫度,加快分散染料在纖維中的擴散速度。
低溫染色助劑CWL是根據相似相溶原理,選用一種無毒無害的低分子芳香酯類的化合物,其結構及其疏水性與滌綸纖維和分散染料分子相似,因而對滌綸纖維和分散染料都有一定的親和力,將其作為內相,水做外相,并選用合適的陰離子和非離子表面活性劑作為乳化劑,復配成O/W型乳液體系。
本文采用自制低溫染色助劑CWL對滌綸機織物進行熱溶染色,使用差熱掃描量熱法對助劑CWL處理前后聚酯纖維的玻璃化溫度(Tg)進行測試,旨在分析檢測助劑CWL對聚酯纖維的增塑作用,并對助劑的低溫染色工藝及染色效果進行實驗分析。
1實驗部分
1.1實驗材料與儀器
織物:滌綸珠麗紋線密度為11tex×24.6tex,經緯密為354根/10cm×197根/10cm。
主要藥品:低溫染色助劑CWL,分散紅玉S-5BL。
實驗儀器:Longcolor熱溶染色儀(上海朗高紡織設備有限公司),SD.A小軋車(廣東省鶴山市新宏染整機械制造有限公司),101.1型電熱鼓風干燥箱(天津泰斯特儀器有限公司),DSC823e型差熱分析儀(梅特勒一托利多儀器有限公司),DatacolorSpectraflash@SF600@plus.CT測配色儀(美國DatacolorInternational公司)。
1.2實驗方法
1.2.1玻璃化溫度的測定
按GB/T17594--1998(紡織材料熱轉變溫度試驗方法》差示掃描量熱法測定紡織材料的熱轉變溫度。隨機稱取質量為10—ng的試樣和參比物(精確至0.0001g)置于坩堝中,加蓋壓緊放入差熱分析儀中,在氮氣流量為40mL/min的氣氛下,以20℃/min升溫速率加熱試樣至預定溫度,恒溫10min,急速冷卻試樣至低于轉變溫度50℃以下,恒溫10min,重復操作1次,可得試樣的DSC曲線。
1.2.2低溫熱溶染色工藝
將滌綸機織物剪成7cm×30cm的布樣。染色處方:分散染料20g/L;防泳移劑(5%海藻酸鈉)5g/L;助劑CWL0~6g/L;滲透劑JFC0.5L;消泡劑適量;醋酸調pH值至5~6。
工藝流程:二浸二軋(軋余率(70±2)%)一烘干一焙烘(高溫型染料180、190℃,中溫型染料170、180℃,低溫型染料170℃;焙烘時間為2min)一水洗一還原清洗一水洗一烘干。
還原清洗液處方:純堿2g/L,保險粉2g/L,浴比1:20,80~85℃清洗20min。
1.2.3纖維預增塑染色工藝
把纖維預先浸軋一定濃度的CWL水溶液,均勻無接觸式預烘至干后再浸軋染液,染液中不再添加助劑CWL,然后進行熱溶固色的染色工藝稱為預增塑染色工藝。具體方法:首先配制一系列濃度梯度的CWL水溶液,質量濃度分別為0、2、4、6、8g/L,分別將布樣浸入其中,采用二浸---~L的方式使助劑能夠在布樣上均勻分布,60℃預烘至于,然后采用低
溫熱溶染色工藝進行染色。最后分析采用預增塑工藝染色后織物的K/S值。
1.2.4KIS值的測定
K/S值的大小可以用庫貝爾卡一蒙克(Kubelka.Muk)函數值來表示,即
K/S=(1一R0)2/2R
式中:R為有色試樣趨于無限厚的反射率;R0為光沒有透射時的反射率;K為有色物質的吸收系數;S為散射系數。
采用測配色儀測試染色織物的K/S值。將每塊染色后的織物試樣疊3~4層(同一組測試的織物試樣所疊層數應相同),至不透光為止,進行3次測試后,從與該儀器相連接電腦上顯示的最大吸收波長下的K/S值曲線上讀取該試樣3次測量后的平均值,即為該試樣的K/S值。
2結果與討論
2.1助劑CWL對纖維的增塑效果
對滌綸機織布的原空白布樣、浸軋助劑CWL并預烘布樣(未染色)、浸軋助劑熱溶染色工藝處理后布樣采用差示掃描量熱法測試,分析其熱轉變溫度的變化情況,測試結果如圖1所示。
由圖1可以看出:未經任何處理的滌綸空白布樣的玻璃化溫度為79.49℃;浸軋助劑CWL并烘干后測得的滌綸織物的玻璃化溫度下降至73.05℃;經熱溶染色后織物的玻璃化溫度又上升至75.21℃。測量數據證實了助劑CWL能夠降低滌綸的玻璃化溫度從而對纖維起到增塑作用,使纖維在高溫下分子鏈段的活動程度增強,有利于分散染料進入到纖維內部。熱溶染色完成后,織物上的大部分助劑隨著皂洗工序的進行被水洗下去,因而纖維的玻璃化溫度又有回升。
助劑CWL能夠降低滌綸纖維玻璃化溫度的原因是由于助劑與滌綸纖維的結構相似,且分子小,能很快被纖維表面吸附,在纖維表面形成助劑層,在烘干時不斷擴散到纖維內部中,使纖維分子鏈之間的距離增大,從而削弱了纖維分子鏈間的作用力,鏈段間相互運動的摩擦阻力減弱,鏈段運動的活化能降低,致使纖維玻璃化溫度降低。而玻璃化溫度的降低直接導致分散染料容易進入纖維內部,從而降低了熱溶染色的溫度,達到低溫染色的目的。
2.2助劑對熱溶染色工藝KIS值的影響
分散紅玉S-5BL質量濃度為2Og/L,在210℃(正常染色溫度)對滌綸機織布進行熱溶染色,使用測配色儀測得K/S值為13.126。
分散紅玉S-5BL質量濃度為2Og/L,助劑CWL質量濃度為0~6g/L,180℃對滌綸機織布進行熱溶染色(低溫染色),測得染色結果如圖2所示。
由圖2可知,低溫熱溶染色工藝中當助劑質量濃度在5g/L;~右時的K/S值達到最大值12.442,與高溫正常熱溶染色的K/S值12.926相近。助劑質量濃度大于5g/L時,K/S值不但沒有上升反而有下降趨勢,原因可能是添加助劑達到一定濃度后,由于助劑膠束之間的作用力克服了助劑與纖維之間的作用力,導致助劑膠束間的締合、凝聚,形成了一種新相,并把部分染料吸附在凝聚的助劑里,而染液中的染料濃度降低,因此導致K/S值降低。由于助劑質量濃度為4、5g/L時的K,S值相近,因此,確定助劑最佳質量濃度為4~5g/L。
2.3纖維預增塑工藝對低溫染色的影響
在染色前預先用助劑浸軋纖維,將纖維增塑膨化后,再按照正常的染色工藝進行低溫染色,可以達到很好的低溫染色效果。本文對此方法進行了嘗試。選用分散紅S-5BL,焙烘溫度180℃。預增塑工藝與同浴法低溫熱溶染色工藝得色的對比如圖3所示。
由圖3可知,180℃低溫染色時,同浴熱溶染色工藝的K/S值隨著助劑濃度的增加呈上升趨勢,預增塑工藝的K/S值隨著助劑濃度的增加呈下降趨勢。說明助劑CWL不適合用于預增塑工藝。其原因可能是:已經浸軋并烘干在織物上的助劑CWL在浸軋染液時,由于濃度差又溶落在染液中,使其對織物的增塑作用減小;另外由于溶落在染液中的助劑對分散染料有親和力,可能對染液中的分散染料上染起到牽制作用,減少了分散染料對織物的上染趨勢,導致預增塑工藝得色反而低。
3結論
1)差熱掃描量熱法分析表明滌綸纖維經助劑CWL處理后的玻璃化溫度從79.49℃下降至73.05℃,說明助劑能夠對滌綸纖維產生增塑作用,從而有利于實現低溫染色。
2)助劑CWL質量濃度為4~5g/L時,低溫熱溶染色工藝在180℃染色基本達到210℃的染色深度。3)預增塑工藝的得色量隨著助劑質量濃度的增加呈下降趨勢,說明助劑CWL不適合用于預增塑工藝。
來源 崔淑玲,吳煥嶺,魏賽男,劉影,崔長在
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