（应用化学专业论文）细旦锦纶织物的适用染料及其染深性的研究.pdf

l jig 乙，上 ， - 、 l ， 创性声明渊必 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位 论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除 文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体 已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对 所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：琵j 凉良 日期；。) 叩年 月争日 、 ，；oq糖。，甲-h气垮耵，、】j1 l l 东华大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同 意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允 许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或 部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复 制手段保存和汇编本学位论文。 保密囱，在垒午解密后适用本版权书。 本学位论文属于 不保密口。 学位论文作者签名：冼逾良 曰。期：哆年月争日 指导彖师签名：评淫香 日期：岬年f 月8e t ，| 。j i i l ! 野 2 0 0 4 届硕士学位论文 细旦锦纶织物的适用染料及其染深性的研究 细旦锦纶织物的适用染料及其染深性的研究 摘要 由细旦锦纶制成的服装，不仅具有合成纤维的洗可穿、免烫、尺 寸稳定性好、缩水率小和耐气候性好等特点，还兼有天然纤维柔软、 丰满、悬垂性好、飘逸感强、透气性好、舒适性佳等优点，并具有天 然纤维不具备的质感和功能，这就赋予细旦锦纶优良的服用性能，可 以制成新的纺织面料。近年来，随着锦纶的不断发展，涤改锦的的前 景看好。但是由于细旦锦纶的结构特点：纤度细，其单位重量纤维的 比表面积大，决定了细旦锦纶存在染色方面的困难，容易造成染色不 匀和染深性差，而且不易染得鲜艳的颜色。本课题主要从选择染料、 改进染色工艺和添加特殊助剂着手来研究细旦锦纶的染色技术。 以前，锦纶染色主要采用酸性染料，理论上还可以采用活性染料、 直接染料和分散染料，但是由于存在各种各样的缺陷，用得较少。从 9 0 年代初，就开始研究应用稀土( r e 或r ) 帮助染色，效果突出。 稀土是化学元素周期表中镧系元素一镧( l a ) 、铈( c e ) 、镨( p r ) 、钕 、 ( n d ) 、钷( p m ) 、钐( s m ) 、铕( e u ) 、钆( g d ) 、铽( t b ) 、镝( 】) y ) 、钬( h o ) 、 铒( e r ) 、铥( t m ) 、镱m ) 、镥( l u ) ，以及与这镧系的l5 个元素密切相 关的两个元素钪( s c ) 和钇( y ) 共1 7 个元素的简称。稀土元素 是典型的金属元素，它们的金属活泼性仅次于碱金属和碱土金属元 素，而比其他金属元素活泼。稀土离子与羟基、偶氮基或磺酸基等形 成结合物，使稀土能应用于印染行业。本课题选用稀土为染色助剂， 。 l 东华大学2 0 0 4 届硕士学位论文 细旦锦纶织物的适用染料及其染深性的研究 以起到匀染和染色增深等作用。 本文试验表明，在细旦锦纶染色中，研究合适的工艺：合适的初 染温度、升温速率、保温温度和保温时间，控制适当的p h 值，添加 合适的稀土助剂，控制盐和碱的用量，可以明显地提高酸性染料和活 性染料的上染率和染深性，并且染色织物的耐摩擦、耐洗和耐光性能 也有很大的改善；加入稀土染色操作简便，染料三原色的上染率曲线 仍然比较一致，有利于稀土助染获得较好的拼色效果。在酸性染料染 色中，根据优化的工艺条件染色，选择稀土c e 0 2 ，其用量为1 ( 6 w f ) ， 染液的p h 值为4 ，浴比为1 ：2 0 ，匀染剂l y o g e n 的用量为1 0 m l l ， 染料可获得良好的染色效果；在活性染色中，根据优化的工艺条件染 色，添加稀土l a 2 ( c 0 3 ) 3 ，其用量为l ( o w f ) ，染液的p h 值为4 ， ：浴比l ：2 0 ，氯化钠用量3 0e , l ，碳酸钠用量1 0 9 i , ，染料可获得良 好的染色效果；本文还试验了活性染料酸性上染新工艺，在活性染料 染色时采用醋酸作助剂，染色后期再加碱固色，这不仅提高了织物上 染率，也减少了盐和碱的用量，是一种有利于环保的染色新工艺。根 据大量试验，以这三种优化工艺进行细旦锦纶的染色，普遍可以获得 色泽鲜艳的染色织物。本文也对分散染料染细旦锦纶的工艺：分散剂、 p h 值、温度、，时间等因素进行了初步的探讨，得到了较好的结果。 本文利用稀土进行细旦锦纶的染色研究取得了较好的效果，对其 生产应用具有很好的参考价值。 关键词：细旦锦纶，酸性染料，活性染料，稀土，分散染料，染色 ， s t u d yo fd e e p d y e i n gw i t ha p p r o p r i a t i o n d y e so nf i n e d e n i e rp o l y a m i d ef a b r i c s a b s t r a c t c l o t h i n g t h a ta r em a d ef r o mf i n e d e n i e r p o l y a m i d e ，h a v et h e c h a r a c t e ro fr e d r e s s i n g ，n o n i r o n i n g ，d i m e n s i o ns t a b i l i t y ，l i t t l es h r i n k a g e b e a r i n gc l i m a t e ，s u p p l e n e s s ，c h u b b i n e s s ，g o o dp e n d e n c y , s 仃o n ge l e g a n t f e e l i n g ，g o o db r e a t h i n g ，c o m f o r t a b l e n e s s ，a n da l s oh a v et h es e n s eo f q u a l i t y a n df u n c t i o nt h a tn a t u r a lf i b r ed o e sn o th a v e ，w h i c hm a k e f i n e - d e n i b rp o l y a m i d ef i b e rg o o dw e a r a b i l i t y ，s oi tc a nm a n u f a c t u r en e w s p i n n i n ga n dw e a v i n gm a t e r i a l d u r i n gt h ep a s tf e wy e a r s ，w i t ht h e d e v e l o p m e n to fp o l y a m i d ef i b r e ，t h ep r o s p e c to fr e p l a c i n gp o l y e s t e rb y p o l y a m i d ei si n c r e a s i n g b u tb e c a u s eo ft h e s t r u c t u r ec h a r a c t e r i s t i co f f i n e d e n i e rp o l y a m i d ef i b r e ：t h ed i a m e t e ro ff i b r ei ss m a l l ，w h o s ef i b r o u s s p e c i f i cs u r f a c ea r e ao fp e rw e i g h ti sl a r g e ，i td e t e r m i n e dt h a td y e i n go n f i n e d e n i e rp o l y a m i d ef i b e rh a sm u c hd i f f i c u l t i e s t h i sa r t i c l em a i n l y c h o o s et h er i g h td y e s ，i m p r o v et h ed y e i n gc r a f ta n da d ds p e c i a la s s i s t a n t s i no r d e rt oi m p r o v et h ed y eo nf i n e d e n i e rp o l y a m i d ef i b r e p r e v i o u s l y t h e m a i nd y e so np o l y a m i d ef i b r ed y e i n gi sa c i dd y e s ，i t c a l lu s er e a c t i v ed y e s ，d i r e c td y e sa n dd i s p e r s ed y e st h e o r e t i c a l l y , b u tt h e d e f e c ti sn o ta l lg o o d s i n c e19 9 0 s ，t h er a r ee a r t hb e g a nt oa p p l yt od y e s i d y e i n g ，t h er e s u l ti so u t s t a n d i n g r a r ee a r t h ( r eo rr ) i st h o r t e ro f17 k i n d se l e m e n t st h a ti st h el a n t h a n i d e sc h e m i c a le l l e m e n t so ft h ep e r i o d i c t a b l e l a n t h a n u m ( l a ) ，c e r i u m ( c e ) ，p r a s e o d y m i u m ( p 0 ，n e o d y m i u m ( n d ) ，p r o m e t h i u m ( p m ) ，s a m a r i u m ( s m ) ，e u r o p i u m ( e u ) ，g a d o l i n i u m ( g d ) ，t e r b i u m ( t b ) ，d y s p r o s i u m ( d y ) ，h o l m i u m ( h o ) ，e r b i u m ( e r ) ， t h u l i u m ( t m ) ，y t t e r b i u m ( y b ) ，l u t e c i u m ( l u ) ，a n dt w oe l e m e n t s s c a n d i u m ( s c ) a n dy t t r i u m ( c l o s e l yr e l a t e dt o 15e l e m e n t so f l a n t h a n u m d e p a r t m e n t t h e r a r e - e a r t he l e m e n t sa r e r e p r e s e n t a t i v e m e t a l l i ce l e m e n t s ，t h e i rm e t a ll i v e l yi sn e x to n l yt oa l k a l im e t a la n dt h e a l k a l i n ee a r t hm e t a l l i ce l e m e n t s ，b u tm o r el i v e l yt h a nt h eo t h e rm e t a l l i c e l e m e n t s t h er a r ee a r t hi o nm a k eac o m b i n a t i o nc o m b i n i n gw i t ht h eb a s e g r o u ps u c ha s o h ，- n = n - ，s 0 3 2 + ，w h i c hm a k et h er a r ee a r t ha p p l y i n g t op r i m i n ga n dd y e i n gi n d u s t r y t h er a r ee a r t ha r t i c l ew a su s e da sak i n d o fa s s i s t a n ti nd y e i n gt oi n c r e a s ec o l o rd e p t h s ，l e v e ld y e i n ge t c t h er e s u l t si n d i c a t e dt h a tt h ef u n c t i o nb e i n ga b l et or a i s et h ed y e u p o ft h ea c i dd y e sa n dt h er e a c t i v ed y ea n da c q u i r ec o l o rd e p t h so b v i o u s l y b yc h o o s i n gt h er i g h td y e i n gc r a f to nf i n e d e n i e rp o l y a m i d ef i b r ed y e i n g ： r i g h to r i g i n a lt e m p e r a t u r e ，t h et e m p e r a t u r er a t e ，t h et e m p e r a t u r ea n dt h e t i m eo fp r e s e r v i n gh e a t ，t h ea p p r o p r i a t ep hv a l u e ，a d d i n gt h er i g h tr a r e e a r t ha s s i s t a n t ，c o n t r o l l i n gs a l ta n da l k a l i ，a n dt h ed y e i n gf a b r i cf r i c t i o n a l f a s t n e s s ，w a s ha n dl i g h tf a s t n e s si m p r o v e dg r e a t l y i ti se a s yt oo p e r a t e w i 也a d d i n gt h e r a r ee a r t hi n d y e i n g ，a n dt h ed y e u p c u r v eo f 7 l t h r e e - p r i m a r yc o l o u r sa r es t i l lc o n s i s t e n t ，i ti sb e n e f i c i f lt ou s et h er a r e e a r t ha s s i s t a n tt od y e i na c i dd y e sd y e i n gp r o c e s s ，t h eb e s td y e i n gm e t h o d i sa d d i n gr a r ee a r t hc e 0 2 ，w h o s ed o s a g ei s1 ( o w 0 ，t h ep hv a l u ei s4 ， t h eb a t hr a t i oi s1 ：2 0 ，l e v e l l i n ga g e n td o s a g ei s10m l l ，w h i c hc a l l a c q u i r eag o o dr e s u l t ；i nr e a c t i v ed y e sd y e i n gp r o c e s s ，t h eb e s td y e i n g m e t h o di sa d d i n gr a r ee a r t hl a 2 ( c 0 3 ) 3 ，w h o s ed o s a g ei s1 ( o w 0 ，t h e p hv a l u ei s4 ，t h eb a t hr a t i oi s1 ：2 0 ，s a l td o s a g ei s3 0g l ，s o d i u m c a r b o n a t ed o s a g ei s10g l ；an e wr e a c t i v ed y e sd y e i n gm e t h o db e e n s t u d i e di nt h ea r t i c l ei na c i dc o n d i t i o n s ，d u r i n gt h ep e r i o do fr e a c t i v ed y e s d y e i n g ，t h ec o l o rs t r e n g t h e n e db ya d d i n ga l k a l ii nd y e i n gl a t e rs t a g e ，t h i s c r a f tn o to n l yi n c r e a s e st h ed y e u po fd y e s ，b u ta l s od e c r e a c e st h ed o s a g e o fs a l ta n da l k a l i ，i ti so n ek i n do fn e we c o n o m i c a la n de n v i r o n m e n 、t a l p r o t e c t i o nd y e i n g t h et h r e ek i n d so fc r a f t sc o n d i t i o nc a r r yo u tw i t hl a r g e a m o u n to ft e s t i n g ，i tc a ng a i nb r i g h t - c o l o r e dp o l y a m i d ec l o t hc o m m o n l y t e s th a v ea l s ot e s t e dt h ec r a f t ，t h e t e m p e r a t u r e ，p hv a l u ea n dt h e d i s p e r s a n te f f e c t ：d y e i n go np o l y a m i d ef i b r e ，i ta l s oh a v eg o tg o o d a c h i e v e m e n t t h i sa r t i c l es t u d i e st h ed y e i n go nf i n e - d e n i e rp o l y a m i d ef i b r eb y u s i n go ft h er a r ee a r t h ，a n dr e c r i v e sf a i r l yg o o de f f e c t ，i tp r o v i d e sa n i m p o r t a n t r e f e r e n c ev a l u ef o ra p p l i c a t i o n k e yw o r d s ：f i n e - d e n i e rp o l y a m i d ef i b r e ，a c i dd y e s ，r e a c t i v ed y e s ，t h e r a r ee a r t h ，d i s p e r s ed y e s ，d y e i n g 东华大学2 0 0 4 届硕士学位论文 细旦锦纶织物的适用染料及其染深性的研究 目录 第一章前言1 1 1 本课题的研究背景1 1 1 1 课题的发展历史及现状1 1 1 2 课题的发展前景2 1 2 锦纶纤维的结构和特点。3 1 2 1 锦纶的结构特点3 1 2 2 锦纶的超分子结构3 1 2 3 锦纶的热性能4 1 2 4 锦纶的吸湿性j ：4 1 2 5 锦纶的化学性能4 1 3 锦纶染色4 1 3 1 酸性染料染色4 1 3 2 活性染料染色产6 1 3 3 分散染料染色8 1 4 稀土染色：1 0 1 4 1 稀土及其组成1 0 1 4 2 稀土元素的主要物理化学性质j 1 0 1 4 3 稀土金属的某些物理特性1 l 1 4 4 稀土在染色中的应用。：1 2 1 4 5 稀土在染色中应用的前景1 3 1 5 细旦锦纶制品的染整加工特点1 3 1 6 细旦锦纶用染料的筛选1 4 1 7 本课题的研究内容及目标i m 1 4 第二章基本原理，：1 6 2 1 锦纶的前处理1 6 2 2 锦纶的染色1 6 2 2 1 染料在锦纶纤维中扩散的自由体积模型1 6 2 2 2 酸性染料染色机理1 7 2 2 3 活性染料染色机理，一j 1 8 2 2 4 分散染料染色机理：1 9 东华大学2 0 0 4 届硕士学位论文 细旦锦纶织物的适用染料及其染深性的研究 2 2 5 稀土的作用机理2 0 第三章试验材料、设备和方法：j 2 1 3 1 试验材料2 1 3 1 1 试验用纺织材料2 1 3 1 2 化学药品2 1 3 1 3 试验仪器与设备2 3 3 2 试验方法j ：。2 3 3 2 1 前处理工艺2 3 3 2 2 染色工艺2 4 3 3 测试方法2 7 3 3 1 上染率的测定2 7 3 3 2k s 值的测定2 8 3 3 3 主要染色牢度试验2 8 第四章试验结果与讨论2 9 4 1 酸性染料稀土染色工艺研究2 9 4 1 1 稀土的筛选2 9 4 1 j2 稀土c e 0 2 用量的确定j “：3 0 4 1 3 稀土对不同酸性染料染色的影响3 2 4 1 4p h 值对稀土染色的影响j 3 4 4 1 5 温度对稀士染色的影响，；3 6 4 1 6 酸性染料染色的正交试验3 6 4 1 7 合理工艺的确定。，j 3 8 4 2 活性染料染色工艺研究3 9 4 2 1 活性染料稀土染色工艺研究3 9 4 2 2 活性染料染色工艺的改革4 6 4 3 锦纶分散染料染色工艺研究，5 1 4 - 3 1 分散染料的选择5 1 4 3 2 升温曲线对染色的影响5 1 4 3 3 分散剂对染色k s 值的影响5 2 4 3 4p h 值对染色k s 值的影响5 3 4 3 5 合理工艺的确定5 3 第五章结论7 ，5 5 ， l o 苎兰型苎圣竺兰至翌里兰箜垡笠蔓 塑呈塑竺堡竺竺垩旦銎垫墨茎垫鎏丝箜堑壅 一一 ：= = ：二= ! ! 川咀，l j 不1 1 从批不环i _ 工y 叼l 九 参考文献5 7 致谢2 6 1 附录6 2 东华大学2 0 0 4 届硕士学位论文 细旦锦纶织物的适用染料及其染深性的研究 第一章前言 1 1 本课题的研究背景 聚酰胺纤维又称尼龙( 锦纶是其国内的商品名称) ，早在1 9 3 5 年由杜邦实 验室的d r w a l l a n c ec a r o t h e r s 发明，是最早作为商品问世的一种合成纤维， 刚开始主要用于制袜、制造轮胎帘子线及降落伞。二战以后，锦纶开始用于衬衫 及休闲服的制作【。1 9 7 0 年，欧洲和美国普遍将锦纶应用于编织地毯j 其消耗量 获得迅速增长【2 】。 目前应用较多的锦纶主要有两类，一类是由二元胺和二元酸缩聚而成的锦纶 6 6 1 3 j ： h 乇n h ( c h 2 ) 6 n h c o ( c h 2 ) c 却h 、 另一类是由e 一氨基酸缩聚或由己内酰胺开环聚合得到的锦纶6 ： h 乇nh ( c h 2 ) s c 匿卜o h 近年来，新型锦纶纤维品种不断出现，如超细纤维和变形丝等，大大改进其 手感等服用性能，使其应用量进一步增加。其中，细旦锦纶纤维因具有优良的化 学稳定性，由它制成的产品，不仅具有合成纤维的洗可穿、免烫、尺寸稳定性好、 缩水率小和耐气候性高等特点，还兼有天然纤维柔软、丰满、悬垂性好、飘逸感 强、防水透湿、舒适性佳等优点，并具有天然纤维不具备的质感和功能。这就赋 予了细旦锦纶纤维优良的服用性f i g t 4 j 。 但是由于细旦纤维的结构特点：纤度细，其单位重量纤维的比表面积大，决 定了细旦纤维存在染色方面的困难【4 】，而且，现在细旦锦纶的染色也没有合适的 配套染料，选择合适的配套染料，是当前细旦锦纶纤维染色所面临的主要问题， 选择合适的配套染料，优化工艺，添加适当的助剂( 例如稀土) ，进一步提高细 旦锦纶织物的染色技术。所有这些，旨在提高细旦锦纶染色的染深性和色牢度。 如果能取得进一步的突破，将对细旦锦纶染色的发展有着重要的意义【5 6 1 。 1 1 1 课题的发展历史及现状 锦纶是一热塑性合成纤维，亲水性较弱，在水中不易溶胀，分子链中除了疏 水组分外，含有大量的酰胺基，而在分子链末端则含有羧基、氨基及少量乙酰氨 东华大学2 0 0 4 届硕士学位论文 细旦锦纶织物的适用染料及其染深性的研究 基。所以锦纶的染色多采用酸性染料，染料阴离子靠库仑引力与纤维上阳离子化 的氨基结合，这种结合速率快，但牢度差【5 】。也有一部分采用活性染料，活性染 料不易获得深色，而且匀染性差。所以有公司专门开发了用于锦纶染色的活性染 料( 例如巴斯夫生产的专门用于锦纶染色的e r i o f a s t 系列) ，也可用直接、分 散等染料，不同的锦纶染色厂采用的染料不同，但是普遍存在染色不深、不匀的 现象。现在活性染锦纶的应用也逐步增多，随着染料的不断开发，很多更适合锦 纶染色的染料不断出现。 稀土添加在酸性染料( 包括强酸性、弱酸性及酸性媒介染料) 、活性染料或 者分散染料中，起到助染作用，可以提高上染率、调整染料和纤维的亲和力、提 高染色牢度、改善纤维的色泽、外观质量及手感柔软度、节约染料及减少环境污 力消耗等 7 1 。稀土染色应用的推广已有1 0 多年的历 纶、纯棉、锦纶、真丝、粘胶、人造棉、亚麻、苎麻 混纺染色助染1 8 。曾先后在2 0 多个省、市、自治区 的数百家纺织企业推广过稀土助染技术，并取得了显著的经济效益和社会效益。 采用稀土助染，上染率提高，助剂用量减少，水的用量也减少，降低和减少了污 水排放量和处理费用。 一 因此，将稀土应用在细旦锦纶染深性方面会获得较好的效果，将为细旦锦纶 的应用提供更广阔的前景。 1 1 2 课题的发展前景 ，中国化纤工业协会理事长郑植艺在2 0 0 6 年分析行业发展形势时谈到，锦纶 作为应用广泛、重要的化纤品种，去年行业总体运行较为平稳，利润、产量均有 所提高。2 0 0 5 年国内锦纶行业总产能为1 0 3 万吨，其中长丝9 5 8 万吨，占总量 的9 3 0 1 ；短纤7 2 万吨，占6 9 9 。尽管去年国内化纤行业出现了暂时的困 境，但在年底基本好转。尽管锦纶纺丝企业去年亏损面不大，但是欧美对我国纺 织品设限和国家对台湾地区长丝反倾销的撤销，使大陆锦纶企业遭受不利影响， 库存和价格一度相当波动，锦纶生产企业基本选择了保守和低调的的运行方式。 郑植艺对今年行业发展形势持乐观态度，他指出，2 0 0 6 年中国纺织品出口贸易 形势将更为平稳有序，且有一定的增长幅度和空间。今后几年，锦纶行业发展将 呈现几大趋势：设备更新换代周期越来越短；投资成本大幅下降，单机产能大幅 一 ，。 2 东华大学2 0 0 4 届硕士学位论文细旦锦纶织物的适用染料及其染深性的研究 提升，设备技术含量大幅提高，使锦纶丝产品日益多样化、低成本、高质量；国 营企业基本退出，民营企业成为锦纶民用丝行业主角；涤改锦日趋增加。 随着人们消费观念的变化，对衣着面料的追求十分讲究，不仅要手感柔软， 而且穿着轻巧、随意。为迎合现代入的这一需求，吴江中国东方丝绸市场不少经 营者抓住契机，上市一批适合制作休闲服饰面料，其中尼龙织物市场呈繁花竞开， 0 5 年许多生产休闲服饰厂家的首选面料之一，市场销售量呈逐年上升趋势。其 中，提花塔丝隆、“蜂巢塔丝隆 、全消光“塔丝隆 、闪光锦纶格和消光尼丝 纺面料等，都以各自的优势抢收占市场份额。 随着锦纶应用的不断增多，其相关的染色和多功能后整理也要跟上，这就要 求我们专业人士能提供各种染料、新型助剂、新型染色工艺，可以得到色泽鲜艳， 染色牢度都满足服用要求的较高档次的锦纶产品。本课题正好符合市场发展的要 求，可以结合实际需要进行研究。 1 2 锦纶纤维的结构和特点 1 2 1 锦纶的结构特点【9 1 o 1 1 j 普通锦纶6 6 的形态结构基本与锦纶6 相似，纵向光滑，无条痕，横截面近 于圆形。锦纶6 、锦纶6 6 的大分子主链都是由碳原子和规则相间的氮原子构成， 主链上无侧基，易结晶，在晶体中分子结构形成伸展的平面锯齿状。锦纶6 6 纺 丝后的初生纤维与锦纶6 不同，具有结晶结构。在锦纶6 6 后加工中，受到拉伸 和热处理，纤维取向度大大提高；锦纶6 6 大分子间排列很规整，结晶度约为 5 0 6 0 ，甚至高达7 0 ，结晶度随着纤维拉伸程度的提高而增加。锦纶6 6 的 微结构与锦纶6 基本相同，有伸直链和折叠链晶体共存体系。 1 2 2 锦纶的超分子结构 锦纶是部分结晶的，在冷却成形和拉伸过程中，由于纤维内外条件的不同， 因而锦纶形成了取向度较高结晶度较低的皮层和取向度较低结晶度较高的芯层。 锦纶纤维的超分子结构一般是折叠链和伸直链共存的体系，它含有由于酰胺基之 间的氢键和静电引力作用而使大分子链沿纤维轴排列的“有序”部分，和大分子 链随机排列的无定形部分；无定形部分的大分子链在相互间作用力较小或没有作 用力时可以较大程度地自由转动【1 2 阀。与染料发生关系的主要是比较散乱无序而 又蓬松的领域，也就是非结晶区。纤维中松弛部分的间隙也相当重要，它决定了 东华大学2 0 0 4 届硕士学位论文 细旦锦纶织物的适用染料及其染深性的研究 染料能否进入纤维的非结晶区【1 4 1 。 锦纶纤维在受热以后，随着温度的提高将相继出现玻璃态、高弹态和粘流态 三种物理状态，在三个不同的温度变化范围内；表现出不同的变形幅度，玻璃态时， 锦纶非结晶部分分子热运动能量很低，不足以克服主链内旋转位垒，分子间的自 由体积小，不能激起链段的运动，而处于被冻结的状态。 高弹态时，纤维中非结晶部分分子因升温而获得较大的热运动能量，因而链 段的运动受到激发，虽然整个分子链还不能移动，但分子热运动能量己足以克服内 旋转位垒。粘流态时，相当高的加热温度不仅可以使非结晶部分分子的链段全部 运动，而且整个分子链也能发生位移，大分子链可出现粘性流动【l s l 。 1 2 3 锦纶的热性能 在锦纶加工时，必须考虑温度对纤维性能的影响。锦纶的耐热性比较差，在 1 0 0 。c 以上的热空气中，锦纶强度损失明显，这是由于在热的作用下，纤维分子 发生氧化裂解之故。若无氧存在进行加热时，则强度损失很小。温度升高还会使 锦纶收缩，接近熔点时收缩严重，纤维变黄。锦纶6 的风( 玻璃化温度) 为3 5 6 0 ，锦纶6 6 的t g 为4 0 6 0 。c t l 3 l 。 1 2 4 锦纶的吸湿性 锦纶属于疏水性纤维，但锦纶大分子链中含有大量的弱亲水基c 伪心卜， 分子端还有亲水基o h 和c o o h ，因此锦纶的吸湿性高于除维纶以外的所有 合成纤维。锦纶6 6 中由于残留有低分子物，吸湿性略高于锦纶6 。在标准状态 下，锦纶6 和锦纶6 6 的吸湿率分别是4 o 和4 2 1 1 3 】。 1 2 5 锦纶的化学性能 ： 锦纶的化学稳定性较好，特别是耐碱性更为突出。在1 0 氢氧化钠溶液中， 8 5 处理l o h ，纤维强度只降低5 。锦纶大分子中含有比较活泼的酰胺基，在 一定条件下会发生水解。酸可使锦纶大分子水解，使纤维聚合度降低，在1 5 0 以上的水中f 1 6 1 ，锦纶大分子也会发生水解，酸和热起催化作用。 1 3 锦纶染色 1 3 1 酸性染料染色 1 3 1 1 酸性染料【1 7 】 根据酸性染料的化学结构、染色性能及染色工艺条件的不同，它们可分为强 4 东华大学2 0 0 4 届硕士学位论文 细旦锦纶织物的适用染料及其染深性的研究 酸性、弱酸性以及中性浴染色的酸性染料。 酸性染料是一类含有酸性基团，在酸性、弱酸性、中性染浴中能够对蛋白质 纤维和聚酰胺纤维有直接性的染料。绝大多数酸性染料是以磺酸钠盐的形式存在 的，极少数以羧酸钠盐形式存在嘲。酸性染料易溶于水，在水溶液中电离成为染 料阴离子。酸性染料分子结构比较简单，多数为单偶氮类染料，少数为双偶氮类染 料，分子中缺乏较长的共轭双键体系，分子芳环共平面性或线性特征不强，因此对 纤维素缺乏亲和力 9 1 。酸性染料具有色谱齐全，色泽鲜艳等特点。耐摩擦色牢度和 耐光色牢度随品种不同而有很大差别。其中结构较简单，含磺酸基较多的湿摩擦 牢度就较差。酸性染料在锦纶染色中色泽鲜艳，但是耐洗色牢度、干湿摩擦牢度 以及耐光色牢度等差异较大。 1 3 1 2 影响酸性染料染锦纶的主要因素 7 ( 1 ) 锦纶前处理条件的影响 锦纶织物进行前处理时，条件选用不当是造成染色不匀的一个重要因素。织 物前处理不当主要包括：织物处理不匀，使纤维的吸附性能产生很大差异，造成 染花【1 8 】；用卷染机前处理过程中急速升温而使锦纶骤然收缩，或者热定型时温 度的不均匀，都会使锦纶纤维产生结构上的差异，在染色过程中便会出现染色不 匀现象1 1 9 1 。 ， 、 ( 2 ) 染色温度的影响 一 锦纶是一种热塑性纤维，因此纤维的染色速率与温度有很大关系，染色温度 必须高于纤维的玻璃化温度( 3 5 5 0 ) 。锦纶纤维在4 0 时开始吸附染料， 随着温度升高，上染速率加快，到1 0 0 时基本可以完成上染过程，尽管当温度 为1 0 0 c 时，染色可基本完成，但是继续升温有助于染料的迁移，从而使匀染性 提高。有研究者认为酸性染料染锦纶纤维的上染率就与温度有关，当温度高于玻 璃化温度时，纤维中大分子链的移动性增强，纤维张开，允许染料扩散进入纤维 并与端基氨基正离子发生反应，但是升温速率如果控制不好，容易产生染色不匀 现象【2 1 1 。 ( 3 ) p h 值的影响 锦纶纤维染色时，当染液p h 值降到一定数值后，染料才开始上染，很快便 达到饱和，继续降低染液p h 值时，上染无显著增加：但p h 值进一步降至3 时， 东华大学2 0 0 4 届硕士学位论文 细旦锦纶织物的适用染料及其染深性的研究 染料的上染量又急剧增加，发生了超当量吸附。锦纶纤维在p h 值很低的条件下 染色时，还会遭到水解，特别是发生超当量吸附后，纤维内的p h 值比溶液中的 低，水解加快，水解后产生更多的氨基，纤维的可及度增加，可吸附更多的染料， 从而更容易产生染色不匀现象。 ( 4 ) 助剂的影响 锦纶纤维多用酸性染料染色，在锦纶纤维的染色过程中，针对匀染性及覆盖 性差的特点，需在染浴中加入少量阴离子或非离子型匀染剂，其中以阴离子型表 面活性剂为主。匀染剂的作用主要体现在：( 1 ) 阴离子型匀染剂在染浴中离解成 负离子，首先占据锦纶纤维上有限的染座，然后在染色过程中随温度升高再逐渐 被染料所替代，以此降低染料与纤维之间的结合速度，达到匀染目的。( 2 ) 非离 子型匀染剂，它们与染料发生氢键结合，然后在染色过程中逐渐分解释放出染料， 并被纤维所吸附。通过试验发现，匀染剂的加入可明显改善匀染性及遮盖能力， 但随助剂浓度的增加，上染速率下降，导致竭染率也不同程度地下降，使染色残 液中染料浓度升高，造成大小样色差及重现性差。因此，匀染剂用量不可太多， 因为匀染剂在染色过程中除了起到匀染作用外，同时对染料有阻染作用瞄l 。 1 3 2 活性染料染色 1 3 2 1 活性染料 、 活性染料( 又称反应性染料) 是2 0 世纪5 0 年代发展起来的二类新型染料，自 1 9 5 6 年英国卜内门公司首先生产了用于纤维素纤维上的二氯均三嗪活性染料， 1 9 5 7 年汽巴公司生产了一氯均三嗪活性染料后，1 9 5 8 年我国也试制和生产了活性 染料。活性染料是近年来发展速度最快、应用最为广泛的- 类染料，它能溶于水， 分子结构中含有一个以上的活性基团，在一定的条件下，活性基团能与纤维上的 羟基，蛋白质纤维及聚酰胺纤维上的氨基等发生键合反应1 2 3 1 ，在染料和纤维之 间生成共价键结合，即染料成为纤维大分子上的一部分。在活性染料中，绝大部 分染料的活性基是通过连接基和染料母体芳环相连的，有些染料没有连接基，活 性基直接连接在染料母体上。活性染料可用如下通式表示【1 2 1 ： w d b r e 式中，伊一发色体或母体染料； b _ 活性体与发色体的连接基； 6 东华大学2 0 0 4 届硕士学位论文 细旦锦纶织物的适用染料及其染深性的研究 r e - 一活性基； w 一水溶性基团。 活性染料具有良好的应用性能，它色谱齐全、色泽鲜艳、价格较低、水溶性 好、扩散性和匀染性好，它使用方便，并具有较好的耐洗色牢度和耐摩擦色牢度， 广泛应用于纤维素纤维、蛋白质纤维和聚酰胺纤维的染色和印花 2 4 1 。活性染料 的耐光色牢度随母体结构的不同而异；大多数活性染料耐氯漂牢度不够理想，部 分染料的储存稳定性较差。活性染料与纤维之间形成的共价键在遇酸或碱时有的 会发生水解，对印染产品质量、生产成本及三废处理等有一定的影响。为了改善 活性染料的应用性能，近年来出现了许多新型活性染料，如双活性基团活性染料 就属此类 2 7 1 。现有活性染料的品种较多，如x 型、k 型、k n 型、m 型、k d 型、 k e 型、k p 型、p 型、b 型等。 1 3 2 2 影响活性染料上染锦纶的主要因素 ( 1 ) 纤维的结构和性能的影响 ， 活性染料染色通常是在水中进行的，纤维的孔率与纤维溶胀有关，溶胀程度 越高，染料的可及区就越高，所以染色时，使纤维充分溶胀，可提高染料的固色 效率。对分子较大的染料来说，：很难扩散进去，固色速率和固色效率并不高，只 有当温度较高，加快染料的扩散速率后，才有较高的固色速率和固色效率【1 9 1 。 ( 2 ) p i - i 值的影响 一p h 值对染料和纤维反应的影响非常大，p h 值越高，固色效率越低。活性染 料的固色应在碱性溶液( p h = 1 0 5 左右) 中进行，碱性不应太强，否则水解染料增 多，而且反应太快易引起染色不匀和不透。 ( 3 ) 温度的影响 提高温度使染料的水解及染料与纤维的反应速率都提高，但对水解的影响更 为显著。温度越高，染料的亲和力或直接性就越低，染料的平衡吸附量也会降低。 温度越高，固色速率越快，固色效率则越低，所以在保证固色速率的情况下，固 色温度不宜太高。 ( 4 ) 电解质 加入中性电解质，可以屏蔽纤维表面和染料阴离子之间的负电荷斥力，也可 以通过电解质离子的水化作用拆散纤维表面的结合水，有利于染料阴离子靠近纤 。 东华大学2 0 0 4 届硕士学位论文 细旦锦纶织物的适用染料及其染深性的研究 维表面并吸附，从而提高染料的吸附速率，起促染作用。 1 3