PLA/棉/PTT包芯紗針織物低溫一浴法染色

關(guān)鍵詞：紫外分光光度計(jì)；美析儀器www.macylab.com；UV-1100;UV-1200

 

 

 

 

      為解決PLA/棉/PTT3組分包芯紗針織物采用二浴法工藝染色時(shí)出現(xiàn)的加工耗時(shí)較長和生產(chǎn)效率較低的問題，研究了PLA/棉/PTT3組分包芯紗針織物的節(jié)能、環(huán)保低溫一浴染色新工藝。由于PLA不耐堿，出于對其組分性能的保護(hù)，選用中性條件下固色的ArgazolN系列活性染料染棉組分；同時(shí)，選用對棉組分沾色相對較輕的中溫型分散染料染PLA、PTT組分；染色處方中加入2．5g/L擴(kuò)散劑NNO，可實(shí)現(xiàn)很好的防沾色效果。通過對ArgazolN染料固色溫度的研究和環(huán)保載體CWP一910的使用，PLA/棉/PTT3組分包芯紗針織物可實(shí)現(xiàn)在90℃低溫條件下染色。研究表明，染色過程保溫30min，既可保證較高的上染率，同時(shí)PLA、PTT組分又有很好的同色性。

      聚乳酸纖維(PLA)是由玉米淀粉經(jīng)發(fā)酵所得的乳酸聚合而成，亦稱玉米纖維。聚乳酸纖維性能優(yōu)良，生物可降解，廢棄后可在自然界中完全分解為CO和HO，不會對環(huán)境產(chǎn)生污染。目前，玉米纖維染整加工所面臨的主要問題是其不耐濕、熱和堿，三者同時(shí)作用會導(dǎo)致纖維降解加快，嚴(yán)重影響強(qiáng)力；所以針對玉米纖維的濕處理時(shí)間要短，溫度不宜過高，處理液應(yīng)盡量避免呈堿性。

      PTT是一種新型聚酯產(chǎn)品，其織物具有優(yōu)良的特性。在化學(xué)纖維應(yīng)用領(lǐng)域中，PTT纖維綜合了錦綸的柔軟性、腈綸的膨松性、滌綸的抗污性，再加上PTT本身固有的彈性，將各纖維的優(yōu)良性能聚于一體，成為當(dāng)前國際上新開發(fā)的熱門高分子新材料之一。

      PLA/棉PTT包芯紗新產(chǎn)品兼具玉米纖維、棉、PTT3種纖維的優(yōu)點(diǎn)，使玉米纖維的親膚性、導(dǎo)濕性、形感穩(wěn)定性得以充分發(fā)揮，棉纖維組分則提高了回潮率、吸濕性、穿著舒適性，芯紗PTT的彈性記憶功能使得玉米纖維的后保養(yǎng)難題得以解決，操作變得簡單快捷，達(dá)到一拂即平的效果，深受消費(fèi)者歡迎。

      因PLA、PTT纖維用分散染料染色，而棉纖維可用活性染料染色，PLA/棉/PrT3組分包芯紗織物通常采用二浴法進(jìn)行染色，先用分散染料染PLA、PTT3組分，后用活性染料染棉，染色分浴進(jìn)行，色光易控制；但是整個(gè)濕加工耗時(shí)較長，生產(chǎn)效率較低，PLA組分在濕熱中處理時(shí)間長，活性染料套染棉的過程中，需加入純堿固色30min，純堿加入后染液pH值將會在1O左右，堿性條件更加劇了PLA組分的水解。為簡化操作，縮短染色時(shí)間，降低能耗，保護(hù)織物原有性能，本文的研究依據(jù)3個(gè)原則：1)盡可能縮短染色時(shí)間；2)盡可能避免堿性條件；3)盡可能降低染色溫度。本文研究了PLA/棉/PTT3組分包芯紗織物分散/活性低溫一浴法染色工藝。

 

1試驗(yàn)部分

1．1試驗(yàn)材料

      PLA/棉/PTT(33/22/45)3組分包芯紗針織布半制品(18．4tex，江蘇東華紡織有限公司)；純棉精梳紗半制品(19．7tex)；純PTT紗線半制品(18．5tex)；純PLA紗線半制品(18．5tex)。

活性染料(Argazol黃N—SR、Argazol藍(lán)N—SR)、pH值緩沖劑Argabufer07(上海雅運(yùn)精細(xì)化工提供)；分散染料(分散藍(lán)2BLN、分散紅3B、分散黃RGFL、分散藍(lán)SE-2R、分散紅玉SE—GFL、分散黃SE—FL)，載體CWP一910(蘇州科信化工有限公司)；擴(kuò)散劑NNO，元明粉，丙酮，肥皂。

1.2試驗(yàn)儀器

      HHS-4型恒溫水浴鍋；FA2004型電子天平；101A型電熱鼓風(fēng)干燥箱；Datacolor600電腦測色配色儀(美國Datacolor公司)；高溫油浴染色機(jī)；SW．12A型耐洗色牢度儀；Y571B型摩擦牢度儀；UV1100型紫外可見分光光度計(jì)(美析中國公司)；YG026C型電子織物強(qiáng)力實(shí)驗(yàn)儀

1．3試驗(yàn)和測試方法

1．3．1試驗(yàn)方法

      分散染料對棉的沾色試驗(yàn)：將棉紗線分別置于浴比為1：30的1％(O．W．f)用量分散染料染液中，于4O℃人染，以2℃/min的速率升溫至110oC，保溫30min，降溫，水洗，皂洗，水洗，晾干。

      載體CWP-910用量研究：將PLA/棉/P13組分包芯紗織物置于浴比為1：30的0．5％(O．W．f)分散藍(lán)SE-2R染液中，CWP-910的質(zhì)量濃度分別取0．5、1、2、3、4、5g/L，于40℃人染，以2℃/min的速率升溫至110℃，保溫30min，降溫，水洗，皂洗，水洗，晾干。

擴(kuò)散劑NNO防沾色效果試驗(yàn)：將棉紗線分別置于浴比為1：30的1％(O．W．f)分散藍(lán)SE-2R、分散紅玉SE．GFL、分散黃SE．FL染液中，CWP-910的質(zhì)量濃度分別取0、0．5、1、1．5、2、2．5、3g/L，于40℃入染，以2℃/min的速率升溫至110oC，保溫30min，降溫，水洗，皂洗，水洗，晾干。

      ArgazolN染料固色溫度研究：將棉紗線分別置于浴比為1：30的0．5％(O．w．f)雅格素藏青N—SG染液中，元明粉質(zhì)量濃度為20g/L，Argabufer07質(zhì)量濃度為2g/L，于4O℃人染，以2℃/min的速率升溫至85、90、95、100、105、1l0℃，保溫30min，降溫，水洗，皂洗，水洗，晾干。

      分散染料低溫染色溫度研究：將PLA、PTT紗線分別置于浴比為1：30的1％(O．w．f)分散黃SE—FL染液中，CWP一910的質(zhì)量濃度為3g/L(110℃不加)，于40℃人染，以2℃/min的速率升溫至75、8O、85、90、95、100、105、110oC，保溫30min，降溫，水洗，皂洗，水洗，晾干。

      染色時(shí)問研究：將質(zhì)量比為33：45的PLA、PTT紗線同時(shí)置于浴比為1：30的1％(O．w1．f)分散藍(lán)SE一2R染液中，CWP一910的質(zhì)量濃度為3g/L，于4O℃入染，以2℃/min的速率升溫至90℃，保溫10、20、30、40、50、60min，降溫，水洗，皂洗，水洗，晾干。

1．3．2織物染色深度(Is值)的測定

      用美國Datacolor600電腦測色配色儀測試，測試條件為D65光源，包括鏡面反射，紫外線過濾率為。

1．3．3分散染料沾色的測試

      用美國Datacolor600電腦測色配色儀測試染色前后棉紗線的色差△，作為沾色色差；用染色前后棉紗線與《評定沾色用灰色樣卡》(上海市紡織工業(yè)技術(shù)監(jiān)督所)比對，得出沾色等級。

1．3．4摩擦牢度的測試

      按GB/T3920-1997《紡織品色牢度試驗(yàn)?zāi)湍Σ晾味取愤M(jìn)行測試。

1．3．5皂洗牢度的測試

      按GB/T3921．3一l997《紡織品色牢度試驗(yàn)?zāi)拖瓷味龋涸囼?yàn)3》進(jìn)行測試。

1．3．6同色平衡指數(shù)的計(jì)算

      K=(K/S)A/(K/S)B

      式中：(K/S)A為PLA的K/S值；(K/S)B為PTT的K/S值。

      染料的同色性評定：當(dāng)K=1時(shí)，PLA纖維和PTT纖維2種纖維同色；當(dāng)K>1時(shí)，PLA纖維色澤深于PTT纖維；當(dāng)K<1時(shí)，PLA纖維色澤淺于PTT纖維。凡同色平衡指數(shù)值越接近1，則同色性越好。

1．3．7分散染料上染率的測定

      分別吸取染色前后染液各1mL，轉(zhuǎn)移至10mL容量瓶中，加入丙酮至刻度，用UV1100型紫外可見分光光度計(jì)于最大吸收波長(λmax)處測染液光密度Al、A2。

上染百分率=(1一A2V2/A1V1)×100％

 

      式中：A1為染前染液的光密度；A1為染后染液的光密度；V1為染前染液的體積；V2為染后染液的體積。

1．3．8織物拉伸強(qiáng)力的測定

按GB/T3923．1—1997《紡織品織物拉伸性能第1部分：斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長率的測定條樣法》，在YG026C型電子織物強(qiáng)力實(shí)驗(yàn)儀上測試。

 

2結(jié)果與分析

2．1染料的選擇

2．1．1活性染料

    據(jù)文獻(xiàn)[4—5]介紹，PLA纖維不耐堿，酸性太強(qiáng)會導(dǎo)致強(qiáng)力受損，但是，一般活性染料染棉過程中，都需要加入堿劑固色，堿性條件下會加速PLA組分的降解，影響染色后織物的風(fēng)格。為解決此問題，選擇ArgazolN系列活性染料，此染料是含有新型吡啶甲酸活性基團(tuán)的活性染料，無需堿劑固色，在中性條件下，其活性基團(tuán)能與纖維素纖維發(fā)生反應(yīng)而固著。染液中無堿性物質(zhì)，可大大減輕污水處理，提高對環(huán)境的保護(hù)。

2．1．2分散染料

    PTT屬于易染型纖維，可用不同溫型的分散染料進(jìn)行染色，在115℃就能染出與PET纖維相媲美甚至更好的色澤[61。PLA纖維是一種聚酯纖維，屬于疏水纖維，玻璃化溫度為57℃，熔點(diǎn)為175℃，不耐高溫，染色溫度宜選擇100～110℃。在此條件下，纖維強(qiáng)力損失較小，同時(shí)染色深度較理想，但用一般分散染料染色后，還原清洗和皂洗時(shí)會有大量染料流失，所以應(yīng)選用中低溫型分散染料和快速分散染料。有研究表明，PLA用S型分散染料得色淺，選用E型、SE型分散染料在ll0℃條件下染色能夠獲得深濃顏色?？紤]分散染料要對PLA、PTT同時(shí)染色，選擇中低溫型分散染料比較合適。

    選用低溫型分散染料三原色分散藍(lán)2BLN、分散紅3B、分散黃RGFL和中溫型分散染料三原色分散藍(lán)SE一2R、分散紅玉SE—GFL、分散黃SE-FL為研究對象，考察2類分散染料對棉組分的沾色性能。

    載體CWP．910對染色的增深作用明顯，3g/L時(shí)達(dá)到最大染色深度，K/S值達(dá)到1．8224。在染色過程中，載體CWP一910對PLA、PTT纖維具有增塑作用，降低了纖維的玻璃化溫度，使PLA、PTT纖維分子鏈之間的引力減弱，使纖維形成較大空隙，從而使染料易于進(jìn)入纖維內(nèi)部；同時(shí)載體CWP-910對染料的溶解能力較強(qiáng)，使染料在纖維表面的濃度增大，提高了纖維內(nèi)外染料的濃度差，加速了染料的擴(kuò)散。質(zhì)量濃度大于3g/L時(shí)，K/S值反而有下降趨勢，原因可能是載體CWP-910達(dá)到一定濃度后，由于載體膠束之問的作用力克服了助劑與纖維之間的作用力，導(dǎo)致載體膠束間的締合、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(dǎo)致K/S值開始降低。由于助劑質(zhì)量濃度在3g/L達(dá)到最大染色深度，因此確定助劑CWP一910的最佳質(zhì)量濃度約為3g/L。

2．2．2擴(kuò)散劑NNO

    所選用的中溫分散染料三原色雖然比低溫型分散染料對棉的沾色程度輕，但沾色色差仍然較大，染色過程中需采用防沾色能力的助劑進(jìn)一步降低分散染料的沾色程度。染色過程中加入一定量的擴(kuò)散劑NNO，擴(kuò)散劑NNO用量與中溫分散染料三原色沾色色差的關(guān)系如圖2所示。

從表2可看出：不同溫度下染色后的得色深度差別不大；隨著固色溫度的降低，各項(xiàng)色牢度有降低的趨勢，當(dāng)固色溫度小于90℃后，有色牢度指標(biāo)達(dá)到不可接受的程度，可見溫度越低，固色效果越差，越來越多的染料會停留在纖維表面，影響色牢度。ArgazolN染料的固色溫度不能低于90℃。

2．3．2分散染料低溫染色溫度研究

    以110℃PLA、PTT織物常規(guī)染色后深度為標(biāo)準(zhǔn)，考察載體CWP．910加入后對各種染料染色溫度的可降低程度。

 

    染后PLA的染色深度始終沒有PTT高，PTT染色深度隨著保溫時(shí)間的延長越來越深，PLA的染色深度在30min時(shí)達(dá)到最大，30min后有下降的趨勢。隨著保溫時(shí)間的增加，同色平衡指數(shù)K越來越低，30min后值急劇下降。原因是染色到保溫時(shí)間30min左右(染色時(shí)間55min左右)，上染基本達(dá)到平衡，此后上染率增加不大(見圖3)。這時(shí)若再延長保溫時(shí)間，染液中已無過多的染料再上染纖維，由于PTT對分散染料的親和力比PLA更強(qiáng)，PLA上已經(jīng)上染的分散染料會向PTT組分轉(zhuǎn)移，最終導(dǎo)致保溫30min后，K值急劇下降。

    從同色性的角度考慮，保溫時(shí)間越短，同色性越好，但從上染率的角度看，染色時(shí)間越長，上染率越高，染料利用越充分。經(jīng)研究，其他2支分散染料也有相同規(guī)律。綜合同色性和上染率2個(gè)因素，染色保溫時(shí)間確定為30min。

2．5低溫一浴法與傳統(tǒng)二浴法對比

    以PLA/棉/PTT3組分包芯紗針織物的淺綠色布樣為例。

2．5．1傳統(tǒng)二浴法

    1)先染PLA、PTT組分

    工藝處方：分散黃SE-F0．47％(O．W．f)；分散藍(lán)SE-2R0．42％(O．W．f)；擴(kuò)散劑NNO2g/L；采用HAc調(diào)節(jié)pH值至4—5；浴比為1：30。

2．5．2低溫一浴法

    染色處方：Argazol黃N．SR0．12％(O．W．f)；Argazol藍(lán)N—SR0．1％(O．W．f)；分散黃SE—F0．47％(O．W．f)；分散藍(lán)SE-2R0．42％(O．W．f)；緩沖劑Argabuffer072g/L；元明粉10g/L；載體CWP-9103g/L；擴(kuò)散劑NNO2．5g/L；浴比為1：30。

 

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