（纺织化学与染整工程专业论文）涤纶织物的短流程碱性染色技术研究[纺织化学与染整工程专业优秀论文].pdf

涤纶织物的短流程碱性染色技术研究 中文提要 本文研究了涤纶织物的氧化退浆工艺、碱性染色工艺，探讨了退浆 染色短流程工艺和退浆碱减量谋色短流程工艺的可行性。 研究结果表明：过碳酸钠和t a e d 能用于涤纶织物的氧化退浆，其 质量比在2 ：1 对有较好的协同作用。双子阳离子m 能用于涤纶碱减量 的促进剂，具有用量低、催化效率高的优点。选用的耐碱性分散染料能 用于涤纶的碱性染色，其染色性能指标( 上染率、k s 值、匀染性和色牢 度) 都能达到或超过酸性条件下染色的。涤纶织物的各种短流程工艺中， 分散染料受到p h 值、残留的过碳酸钠或t a e d 、双子阳离子m 的存在 以及退浆残液的影响，会降低染料的上染性能，其染色性能不及酸性染 色工艺。但碱性染色短流程工艺能应用于涤纶针织物的加工，能获得很 好的效果。 关键词：聚酯纤维，氧化退浆，双子阳离子表面活性剂，碱性染色， 短流程工艺 作者：姜银银 指导教师：朱亚伟( 教授) s t u d y o fs h o r ta l k a l i n ed y e i n gt e c h n o l o g yi np o l y e s t e rf a b r i c s a b s t r a c t s t u d yo fs h o r ta l k a l i n ed y e i n gt e c h n o l o g y i np o l y e s t e rf a b r i c s a b s t r a c t t h i sp a p e rf i r s ts y s t e m a t i c a l l ys t u d i e st h eo x i d a t i o nd e s i z i n gp r o c e s sa n d t h ea l k a l i n e d y e i n gp r o c e s si np o l y e s t e rf a b r i c s ，a n dt h e ne x p l o r e st h e p o s s i b i l i t yo fs h o r t - - f l o wp r o c e s s e sf o rd e s i z i n g - d y e i n ga n dd e s i z i n g - a l k a l i - d y e i n g o u rs t u d ys h o w st h a t 1 ) u s e ds o d i u mp e r c a r b o n a t ea n dt e t r a a c e t y l e t h y l e n ed i a m i n e ( t a e d ) c a nb ew e l la p p l i e di nd e s i z i n go fp o l y e s t e rf a b r i c s ， e s p e c i a l l ya tt h em a s sr a t i oo f 2t o1 2 ) t h eg e m i n ic a t i o n i cs u r f a c t a n tm c a l l b eu s e da st h ea c c e l e r a t o ro ft h ea l k a l ip e e l i n gp r o c e s si n p o l y e s t e rf a b r i c s w i t ht h ea d v a n t a g e so fh i g hc a t a l y t i ce f f i c i e n c ya n dl o wd o s a g e 3 ) t h e s e l e c t e dd i s p e r s ed y e sc a nb ca p p l i e di nt h ea l k a l id y e i n gp r o c e s so f p o l y e s t e r f a b r i c sa n dt h e i rd y e i n gp r o p e r t y , s u c ha sd y eu p t a k e ，k s ，l e v e l - d y e i n g p r o p e r t ya n dc o l o rf a s t n e s s ，i sn o tw o r s et h a nt h a ti nt h ea c i dd y e i n gp r o c e s s 4 ) w h i l et h ed y e i n gp r o p e r t ym a yb ea f f e c t e db yv a r i o u sf a c t o r s ，s u c ha st h e p hv a l u e ，t h er e s i d u a r yo fs o d i u mp e r c a r b o n a t ea n dt a e d ，g e m i n ic a t i o n i c s u f f a c t a n tma n dd e s i z i n gr e s i d u e ，t h es h o r t - f l o wa l k a l i n ed y e i n gp r o c e s sc a n b eu s e di nt h ek n i t t e dp o l y e s t e rf a b r i c sa n da c h i e v eg o o dr e s u l t s k e yw o r d s ：p o l y e s t e rf a b r i c s ，o x i d a t i o nd e s i z i n g ，g e m i n ic a t i o n i c s u r f a c t a n t ，a l k a l i n ed y e i n gp r o c e s s ，s h o r t - f l o wp r o c e s s w r i t t e n b y ：j i a n gy i n y i n s u p e r v i s e db y ：p r o f z h uy a w e i 苏州大学学位论文独创性声明及使用授权的声明 学位论文独创性声明 本人郑重声明：所提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。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含 其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得苏州大学 或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律 责任。 研究生签名：日期： 学位论文使用授权声明 苏州大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、清华大学论文 合作部、中国社科院文献信息情报中心有权保留本人所送交学位论文的 复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本 人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文 外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分 内容。论文的公布( 包括刊登) 授权苏州大学学位办办理。 研究生签名： 导师签名： 日期： 辨日期：华 涤纶织物的短流程碱性染色技术研究第一章绪论 第一章绪论 涤纶的基本结构和性能 涤纶长丝是我国丝绸工业的主要原料。我国年产丝绸已达8 0 - 9 0 亿 m ，其中合纤绸的产量约占8 0 以上，并大多数为涤纶长丝，因而涤纶 丝在丝绸行业中的年应用量达1 0 0 万t 以上；我国每年出口的合纤仿真丝 绸已达6 0 亿m 以上，而其出口价格比进口价格低o 2 0 美7 - u m 以上，因 而每年有1 2 亿美元的利润空间，为此，涤纶丝的技术发展已引起了丝绸 界的广泛关注【l 】。 涤纶大分子的化学组成为聚对苯二甲酸乙二酯，由于涤纶分子上不 含有亲水性基团，属于疏水性纤维。在一般光学纤维镜下观察，普通涤 纶的纵向为光滑、均匀、无条痕的圆柱体，横截面为圆形。涤纶的玻璃 化温度为6 8 。8 1 ，软化点温度为2 3 0 - 2 4 0 ，在几种主要的合成纤维中， 涤纶的耐热性最好。通常涤纶纤维的断裂强度约为0 2 7 - 0 6 6 c n t e x ，断 裂伸长率在2 5 。5 0 之间，因而具有优良的弹性。在较小的外力作用下 不易变形，当受到较大外力作用而产生变形时，取消外力后，其回复原 状的能力也较强，其形变回复能力与羊毛相近。涤纶的耐摩性仅次于锦 纶而超过其他纤维。涤纶织物耐酸性较好，对氧化剂和还原剂具有良好 的稳定性，但由于涤纶大分子中含有酯键，因而对碱的稳定性稍差，在 浓碱的作用下容易发生水解。涤纶的吸湿性在合成纤维中较差，在标准 状态下其公定回潮率仅为0 4 。由于涤纶表面光滑，纤维之间抱合力差， 故纤维尖端容易散露在织物表面形成绒毛，产生起毛起球现象。再者， 涤纶由于吸湿性、导电性差，经摩擦易产生静电【2 l 。 涤纶织物的短流程碱性染色技术研究 第一章绪论 涤纶改性是近年来合成纤维研究的主要发展方向，通过涤纶的吸湿 性疏水性的改善3 1 、接枝共聚改性h 瑚、抗紫外线整理网、超仿真技术【7 - 8 1 、 纤维截面形状的改变 9 1 、碱水解处理【1 0 l 等工艺方法可制得舒适性涤纶，舒 适性涤纶是涤纶改性的主要发展方向。经过改性的涤纶，其服用舒适性、 阻燃性、抗菌性、抗静电等性能有较大程度的提高 1 1 - 1 5 】。 涤纶是疏水性纤维，其织物穿着有闷湿感。用亲水性试剂对纤维进 行后处理，可明显提高纤维的吸湿性。接枝共聚包括化学接枝和辐射接 枝，辐射接枝优于化学接枝。采用丙烯酸与涤纶进行接枝共聚可有效改 善涤纶的服用舒适性。采用辐射接枝，纤维的表面和内部同时发生接枝， 具有污染小、工艺流程短等优点。纳米氧化锌粒子和纳米氧化钛粒子可 用作聚酯纤维的添加剂，添加纳米二氧化硅粉体可促使涤纶碱水解，并 且在纤维表面形成直径较小且分布均匀的微米孔结构，为制备舒适性及 易染性涤纶创造了良好的条件。 目前，涤纶仿真丝技术已发展到第三代仿真丝技术，其重点是研制 独具质感的“新型合成纤维 ，其舒适性、色彩风格、手感、视觉和听觉 等性能已全面超过天然真丝。其技术发展进步主要有以下几个方面的内 容：纤维的微细化技术，采用直接纺丝法和复合纺丝法将合成纤维微细 化；应用高异收缩混纤丝、自伸长纤维技术；应用新截面、新结构纤维 提高纤维性能；应用多微孔纤维技术，制得具有深色、低光泽、干爽感、 粗涩感等特性的聚酯纤维。 1 2 涤纶前处理技术现状及发展趋势 涤纶织物因产品的要求、风格及本身品种的不同，其染整加工工艺 有较大差异，但涤纶前处理不外乎退浆精练、松弛、起绉、碱减量和预 定形 1 6 - 1 9 】。 2 涤纶织物的短沉程碱性梁色技术研冗弟一苹稽论 涤纶织物常用的浆料是聚丙烯酸酯，浆料中也加入辅助剂，以改善 上浆效果。涤纶本身不含有杂质，只是在合成过程中存在少量的低聚物， 所以作为退浆工序的主要目的是去除纤维制造时加入的油剂和织造时加 入的浆料、着色染料及运输和储存过程中沾污的油剂和尘埃，常用的退 浆剂是氢氧化钠或纯碱。在实际生产中，为了提高生产效率和提高退浆 的效果，涤纶专用的退浆剂也得到广泛的使用，如液体退浆剂8 1 6 、液体 退浆剂c d a 、固体退浆剂d s 等。常用的退浆精练工艺主要是精练槽间 歇式退浆精练工艺、喷射溢流染色机退浆精练工艺和连续式平幅水洗机 精练工艺。 松弛加工是将纤维在纺丝、加捻时所产生的扭力和内应力消除，并 对加捻织物产生解捻作用而产生绉效应。用于涤纶织物松弛的设备及相 对应的松弛工艺有：间歇式浸渍槽、喷射溢流染色机、平幅汽蒸式松弛 精练机和转笼式水洗机。 预定形的目的是消除织物在前处理过程中产生的折皱及松弛退捻处 理中形成的一些月牙边，稳定后续加工中的伸缩变化，改善涤纶大分子 非结晶区分子结构排列的均匀度，减少结晶缺陷，增加洁净度，使后续 的碱减量均匀性得以提高，预定形温度一般控制在1 8 0 1 9 0 。 涤纶的碱减量加工是利用碱对涤纶分子中酯键的水解断裂作用，使 涤纶大分子逐步打断，这种水解作用从纤维表面开始，而后逐渐向纤维 内部渗透，使纤维表面被腐蚀而变得松弛，并且纤维弯曲及剪切特性也 发生明显变化，从而获得真丝绸般的柔软手感、柔和光泽和较好的悬垂 性和保水性，滑爽而富有弹性。作为涤纶的一种重要的前处理工艺，碱 减量加工工艺在实际生产中得到广泛的应用。在碱减量加工工艺中，要 着重控制好碱剂的浓度、促进剂使用处理的条件等影响因素。常用的涤 纶碱减量加工设备有精练槽、常压溢流染色机、高温高压喷射溢流染色 3 涤纶织物的短流程碱性染色技术研究第一章绪论 机及连续式大型减量设备。碱减量处理后，涤纶的力学性能、织物空隙 率和织物的染色性都将发生很大的改变。 1 3 过碳酸钠的性质及应用 过碳酸钠俗称固体双氧水，是过氧化氢与碳酸钠的加成化合物，分 解后产生氧气、水和碳酸钠，其有效活性含量相当于1 4 5 的双氧水。过 碳酸钠不仅具有液体双氧水的功能，在较低的水温下迅速分解释放出氧 气从而实现漂白、去污、杀菌、除异味等功能，而且它也同时分解生成 碳酸钠。碳酸钠能提高水中的p h 值，降低硬水中钙、镁离子的能力，使 水软化，另外的作用是使污垢和纤维在p h 值增加时，具有更多的负电荷， 从而增加污垢与纤维之间的排斥性，提高了漂白和洗涤效果。过碳酸钠 的分解物对环境无任何负影响，因而过碳酸钠是一种非常环保的高性能 低温氧系漂白剂。 过碳酸钠 2 0 - 2 1 1 属热敏性物质，干燥的过碳酸钠于1 2 0 c 分解，但遇热、 遇水、遇重金属以及有机物等易分解成碳酸钠、水和氧。其化学反应式 为： 2 n a 2 c 0 3 3 h 2 0 2 = 2 n a 2 c o a + 3 h 2 0 + 3 2 0 2 1 过碳酸钠中活性氧的理论含量为1 5 3 ，一般工业品活性氧含量为 1 3 o 。固体过碳酸钠在室温( 2 0 。c ) 和4 0 c 贮存一个月，其活性氧的损 失率分别为o 5 和3 5 。温度愈高，其活性氧的损失率越大。 由于过碳酸钠遇水易分解，因而过碳酸钠在水中显示很强的漂白作 用和杀菌作用： 2 n a 2 c 0 3 3 h 2 0 2 = 2 n a 2 c 0 3 + 3 h 2 0 2 h 2 0 2 - - h 2 0 + 1 2 0 2 t 因而过碳酸钠是一种优良的氧系漂白剂。 涤纶织物的短流程碱性染色技术研究第一章绪论 过碳酸钠作为高效氧系漂白剂的代表，凭其优良的漂白活性和杀菌 性能，已被广泛地应用于各类工业和民用产品中。它正日渐取代过硼酸 钠应用于洗涤( 洗衣粉、彩漂粉等) 、印染、纺织、造纸、食品漂白、医 药卫生、木地板清洁剂、地毯清洁剂以及其它家居和个人护理品配方等 领域中；同时，它还可以被制成各类消毒剂、供氧剂用于鱼塘水体供氧、 工业废水处理、医用消毒急救等，成为国际环保型清洁用品的重要原料。 1 4 涤纶碱性染色技术进展 从对涤纶纤维进行染整加工开始，其染色就是在p h 值为4 5 - 5 的酸 性条件下进行，并一直延续至今。采用上述方法加工涤纶纤维，在生产 中不可避免地产生低聚物。除聚合物之外，同时形成线形和环状的低分 子组分。随着热和湿热工艺的进行，这些低聚物会从纤维中泳移出来， 从而引起印染加工和整理的问题。环状组分，特别是约占1 7 的环状三 聚物，是引起问题的关键因素阎。 水溶性的线形组分可通过水洗去除。当高温条件下出现低聚物时， 染液中开始形成饱和溶液，如果纤维表面存在晶种，则立即形成结晶 当冷却时，在染液中剩余的溶解物质形成低聚物沉淀，从而引起后道染 色机磨损、灰尘形成和沉淀【2 2 1 。 碱性染色法对解决下列问题有效1 2 3 - 2 4 1 ： ( 1 ) 由于退浆差、精炼不足而造成的深色色斑 涤纶超细纤维织物上有大量的蜡质、染料和油剂，在预煮练退浆过 程中不一定能全部去除，精炼后残留在织物上，容易引起色花、染色不 匀等问题，而在碱性条件下，则不会发生丙烯酸酯类浆料的重新沾污。 ( 2 ) 低聚物的去除 涤纶纤维中所含的低聚物约占1 5 - 2 5 ，它们是聚合物合成过程中 涤纶织物的短流程碱性染色技术研究第一章绪论 的副产品在纺丝拉伸加热工序中聚合之间的断裂而产生的。低聚物有线 性低聚物和三聚物两种形式，其中以三聚物为主，约占9 5 左右，它们 在常温下不容于水，高温( 1 3 0 ) 下稍溶解于水，冷却时析出，在传统 的酸性染色时，低聚物从纤维内泳移至染浴，成为各种染疵的根源。低 聚物对染料有亲和性，以它为核心，产生染料的二次聚集( 堵塞孔眼， 染料焦结) ，尤其是在染色用水中含有金属离子( c a 2 + 、m 9 2 + ) 的情况下， 低聚物冷却时更易析出。低聚物在纤维表面的平滑性，还会使织造性和 编织性恶化，引起白垩化，在深色织物上特别明显。 在碱性条件下高温染色过程中，纤维内溶出的低聚物被碱皂化而溶 解于染浴，大大减少了染色成品及染色设备上附着的难以去除的低聚物， 其量仅为酸性染色的1 4 - 1 2 。用放大5 5 0 0 0 倍的电子显微镜观察，可以 明显地辨认出碱性染色法染得的纤维表面光洁，而酸性染色的则附有低 聚物痕迹。 ( 3 ) 防止减量杂质再附着 减量；b n - r 使用高浓度烧碱会产生大量的减量杂质，对于此类废水， 有采用酸性中和、凝聚沉淀等处理，在工厂多采用续浴的方法以减少烧 碱的用量，当然是续浴的次数越多，处理浴中减量杂质浓度越高，使清 洗更加困难。 当酸性染浴时，由于这些前道工艺带来的减量杂质被结晶化，因而 容易成为染色时产生色花等的原因，相反，在碱性染浴时，由于减量杂 质呈可溶性状态而染色，因而成为这些问题较少出现的染色方法。 ( 4 ) 摩擦和冲击的斑点 这些斑点可以在碱性染色过程中避免，这是因为由于碱和染色助剂 的作用，使纤维变柔软的结果，超细纤维及经碱减量的涤纶纤维，由于 表面溶蚀充满了小穴，若在这些小穴中充满低聚物，会改变纤维表面并 6 涤纶织物的短流程碱性染色技术研究第一章绪论 引起光反射变化，从而显示出冲击的斑点。碱性染色时，由于低聚物溶 于染浴，不会破坏纤维表面，因而能保持原来纤维表面的风格。 相对酸性染色，碱性染色使纤维更柔软，更粘滑，减少了织物摩擦 的伤痕，使最终产品增强柔软度。 ( 5 ) 还原清洗 相对酸性染色来说，碱性染料由于减少了染料在织物表面的沉积， 避免还原清洗是可能的。由此在以后的热定型过程中，几乎没有染料移 至表面，达到了较高色牢度。 与常规涤纶纤维相比，超细旦涤纶纤维采用弱酸性条件染色时容易 出现下列问题：染色同色性问题：因纤维的纤度不同，上染率有差异， 表观染色深度有差异；染色牢度问题：如水洗牢度、耐光牢度、升华牢 度和热迁移性等较差；低聚物问题：因低聚物的析出容易产生“焦油斑”， 影响产品外观和手感。针对上述问题，日本化药公司开发了k a y a l o n m i c r o e s t e r 四个系列分散染料，一是a q - l e 系列，这类染料的遮盖性好， 用于染原丝涤纶纤维，耐光牢度优良，但升华牢度稍差，适合于染浅色； 二是b - - l s 系列，这类染料适合深色染色和同色染色，染料利用率较高， 耐光和湿牢度优良；三是c - l s 系列，这类染料的遮盖性好，耐光和升华 牢度优良，适用于中深色染色；四是d x - l s 系列，这类染料耐光- 升华、 湿牢度良好，但遮盖性稍差，适用于染深色。日本三菱和赫司脱公司开 发了两套不同纤度涤纶共存的三原色分散染料，如d i a n i xa c - e 用于 0 4 d 2 2 d 纤维共存的染色，d i a n i x 用于o 1 d 2 0 d 纤维共存的染色闭。 涤纶超细纤维或超细复合纤维，开纤工序是很重要的工序，是在碱 性条件下形成的，因此涤纶纤维的碱性染色方法是提高染色质量的关键。 分散染料结构中存在酯基( 如c i 分散红5 4 、c i 分散蓝7 9 ) 、酰胺基、 氰基( 如c i 分散红7 3 ) 、某些杂环( 如c i 分散蓝8 2 ) 等在碱性条件下 7 涤纶织物的短流程碱性染色技术研究第一章绪论 都会发生不同程度的水解1 2 6 1 。此外，染色浴中具有还原作用的金属离子， 会使染料分子中的硝基和偶氮基还原成氨基。部分分散染料的耐碱性能 见表1 - 1 叨。 除表卜1 外，适合碱性条件下染色的分散染料还有c i 黄1 9 9 、c i 黄6 4 、c i 橙7 3 、c i 红1 8 3 、c i 红9 1 、c i 红3 6 4 、c i 紫2 6 、c i 紫4 6 、 c i 蓝6 0 和c i 蓝7 9 ：1 等1 2 8 1 。 表1 - 1分散染料的耐碱性能 适宜的p h 值 c i 分散染料 4 母黄7 6 、橙1 3 、红8 8 、红2 0 6 、蓝5 6 、蓝7 3 、蓝8 1 、 棕9 等 4 一l o 红6 0 、红1 8 9 、红2 0 5 、红2 8 3 、蓝9 6 、蓝1 4 3 等 4 11 黄5 1 、橙4 3 、红6 5 、紫2 8 等 为适应市场竞争的快速反应机制，日本首先推出碱性染色新工艺。 不久，欧洲推出h m k 法( 即一种快速染色工艺，台湾地区称p a n o r a m a 法) 染色系统1 2 7 1 。碱性染色方法已受到国外染整力n - r _ 厂和染料厂商的重 视，世界各著名染料公司已纷纷推出耐碱性分散染料，用于超细旦纤维、 异形纤维、异收缩纤维等一系列复合纤维的碱性染色 2 9 1 。碱性染色的优 点是：特别适合于超细旦织物、超细旦复合纤维的印染短流程加工；染 色时能弥补前处理的不足，这是常规酸性染色不具备的；有些涤纶产品 甚至能实现退浆、精练和染色一浴法加工【3 0 】；彻底解决了纤维表面的低 聚物析出问题；前处理织物上的残留碱剂，因碱性缓冲的作用，提高了 染色质量；织物手感比酸性条件下柔软。 碱性条件下染色的分散染料国外代表产品和公司见表1 - 2 。d y s t e r 公 司的d i a n i x 系列u p h 碱性分散染料的产品性能见表1 - 3 。 涤纶织物的短流程碱性染色技术研究第一章绪论 表1 - 2 国外碱性分散染料的代表产品0 3 1 弓6 1 公司名称代表产品备注 k a y a l o np o l y e s t e r 系列 耐碱性较好，但匀染性有些问题 日本化药 k a s y a c e l o ne 系列匀染性和色牢度要充分考虑 d y s t e r 三 d i a n i x 系列a c 也用于浅色冲色，有条花遮盖性 菱 d i a n i x 系列u p h用于中色蟓色 d y s t e r d i a n i x 系列s p h较高的色牢度 住友化学s u m i k a r o n 系列用于碱性染色，可节省染色工序 汽巴 ( c i b a ) t e r a s i l 系列用于碱性染色，可节省染色工序 s e r i l e n ea d s 系列用于碱性染色，可节省染色工序 b a s f d y e x a c tx p 系列用于碱性染色，可节省染色工序 表1 - 3d i a n i x 系列u p h 和s p h 碱性分散染料的性能【3 7 3 9 l p h 值范耐光牢度耐水洗牢干摩擦牢湿摩擦牢 染料名称 围( 级)度( 级)度( 级)度( 级) 橙u p h 4 - 1 074 - 54 - 54 - 5 深红u p h - 4 1 06444 - 5 深蓝u p h 4 1 05 64 - 54 4 _ 5 黄s p h 4 1 0754 - 54 - 5 黄棕s p h 4 1 0754 - 54 - 5 大红s p h 4 1 06 744 4 _ 5 湖蓝s p h 4 1 07544 5 藏青s p h 4 1 0544 4 - 5 黑s p h4 1 05 缶 4 44 - 5 涤纶织物的短流程碱性染色技术研究第一章绪论 中国不仅是世界最大的染料生产国家，而且还是世界最大的染料出 口国家，中国的染料出口量占世界贸易的2 0 强，染料产量占全球产量 的三分之一，产量种类超过1 2 0 0 个，大约6 0 0 个属于普通产品。在相关 国家工业政策和环境保护的限制下，中国染料生产的集中程度不断提高。 目前，山西临汾、大连染化和天津鸿发已经垄断硫化染料生产和国内外 市场。此外，分散染料生产集中程度也不断提高，主要集中在浙江龙盛、 浙江闰土、杭州帝凯、杭州吉华，浙江等企业。但中国仍有5 0 0 多家制 造企业，他们主要集中在浙江、江苏、广东、山东、上海、湖南以及河 北等地。 目前，我国国内分散染料具有以下特点：品种比较齐全，有高能型、 中能型、低能型和快速染料，品种超过1 5 0 个，国外生产的大吨位品种 都能生产；染料强度趋于多元化，大部分产品质量已达到国外先进水平， 环保型染料已大量出口。生产相对集中，较大品种的市场基本上被几家 大企业所控制，有较高市场的占有率。 近几年来，我国分散染料品种和质量的研究和发展重点将集中在以 下几个方面：( 1 ) 解决超细纤维专用分散染料，提高超细纤维，特别是 复合超细纤维的提升率、匀染性、上染率、上染速率和牢度问题。而与 国外大公司已成功开发的l u m a c r o nm f b l 4 0 l 、k a y a l o nm i c r o e s t e r 、d i a n i x s p h 和u p h 相比，在提升率、遮盖性、光牢度、湿牢度等方面还存在差 距。( 2 ) 解决高水洗、高光牢度的产业用纺织品的专用分散染料，汽车 装饰、家庭装饰、军用装饰品的发展速度很快，而功能性整理的要求越 来越多，部分分散染料的水洗牢度和光牢度达不到市场的要求，如c i 分散红5 4 、c i 分散红6 0 、c i 分散红7 3 、c i 分散红1 5 2 、c i 分散红1 5 3 、 c i 分散红1 6 7 、c i 分散蓝1 8 3 、c 工分散紫9 3 ：1 、c i 分散蓝2 9 1 ：1 等。 而国外已有高水洗牢度的专用分散染料和高耐光牢度的专用分散染料， 1 0 涤纶织物的短流程碱性染色技术研究第一荤垢论 前者如t e r a s i lw 型、t e r a s i lw w 型【4 1 1 、l u m a c r o nm f b 、d i a n i xx f 和 d i a n i xs f 等；后者如d i a n i xa m 4 2 。( 3 ) 节能型、多组份混纺专用分散 染料的研发，染色加工成本已占纺织品印染加工的5 0 ，适应快速染色 的经济型染料及染色方法已受到普遍的关注，开发具有适应多纤维、新 型合成纤维的节能型染料是放在我国分散染料行业面前的一项重要任 务。( 4 ) 完善商品化技术，提高商品染料的质量和稳定性。 随着聚酯纤维及染色技术的不断改进和发展，革新和创新的空间还 很大，面对国外一些大公司的市场激烈竞争，采用染色新工艺，提高一 次染色的成功率，以适应分散染料发展提出的新的发展目标。 目前，国内用于碱性条件染色的专用分散染料还处于起步阶段，仅 限于几个品种，如江苏生产的e r p d 三原色、黄d - g f 、红b s 、蓝d - r 、 深蓝e x n - s f 、黑e x n - s f ，浙江生产的a c e 红、a c e 黄、a c e 蓝【4 3 1 。 与国外专用碱性染料相比，还存在品种少、色谱不全、技术研发投入严 重不足，没有相应的配套应用技术等问题。 1 5 双子表面活性剂的应用 由于双子表面活性剂表面活性的增强，使其在纺织化学中有卓越的 应用性能。因为具有更高的表面活性，双子表面活性剂可以用于生产 高效洗涤剂、乳化剂。在减少表面活性剂用量的情况下，达到甚至超过 单链表面活性剂的效果，大大减少了生产中原料的用量和副产品的生成 量，有效地保护了环境。极低的c m c 值，使得双子表面活性剂在很低 的浓度下即可形成胶束，既而达到增溶的效果。因此，该类表面活性剂 可以用作高效增溶剂。同样，由于显著的增溶效果，双子表面活性剂， 尤其是离子型的，可以和一些不溶于水的表面活性剂复配使用。这些不 溶于水的表面活性剂虽然能使水的表面活性降低到很低，但由于水溶性 涤纶织物的短流程碱性染色技术研究第一章绪论 较差，达不到理想的润湿效果。而通过复配，既大幅度降低表面张力， 又改善了润湿能力。双子表面活性剂的疏水链在界面的排列较单链表 面活性剂更为紧密，能够在界面形成粘性更大的、更稳定的界面膜。因 此具有更大的乳液稳定性和泡沫稳定性。目前，用含o 1 双子表面活性 剂的乳化剂就可得到稳定的乳状液。离子型表面活性剂从结构上说， 有两个极性集团，有两倍的电荷，它能更强烈地吸引电中性的或带相反 电荷的表面活性剂。因此，当复配表面活性剂中含有双子表面活性剂时， 能取得更好的复配效果m 】。 目前，双子表面活性剂在纺织化学中的应用的研究还处于起步阶段， 国内外在这方面的研究还是比较少。如日本的t a c - s o oc h o i 等人【4 5 4 6 1 以 含铵的阳离子双子表面活性剂为助剂，研究其对分散染料尼龙6 和涤纶 纤维的染色。贾丽霞等人 4 7 1 研究的硫酸酯型的双子表面活性剂对羊毛染 色性能的影响。研究结果表明，通过g e m i n i d 与所选助剂的协同增效， 在一定范围内对染料的染色性能有不同程度的改善，为羊毛及其混纺染 色提供了潜在的研究价值。刘娟等人【4 8 】通过紫外_ 可见光谱法研究了一系 列具有不同疏水基的、含酯基双子季铵盐阳离子表面活性剂与甲基橙 ( m 0 ) 之间的相互作用。与传统阳离子表面活性剂( c t a b ) 相比，含酯基双 子季铵盐阳离子表面活性剂与甲基橙( m o ) 之间的相互作用，在促进m o 形成h 聚集方面的能力更强，增溶特性相似。 1 6 涤纶短流程染色技术的现状 短流程工艺始于8 0 年代中期，随着全球性能源和水危机的加剧以及 环境保护的要求，纺织品的退浆煮练漂白染色短工艺流程应运而生。在 国外尤其是日本发展迅速4 9 5 0 1 ，已经成为当前印染界共同关心的主题之 一o 涤纶织物的短流程碱性染色技术研究第一章绪论 现在符合节能减排的新理念是一次成功染色，一次成功染色是有效 地控制每一批染色纺织品的生产过程，一次性满足产品质量要求而不需 要采取任何回修措施。其中较为典型的一次成功染色技术是e c o nd y e p l u s 技术，该技术是瑞士z s c h i m m e r s c h w a r z 公司从一次成功染色的 影响参数出发设计的用于聚酰胺纤维和弹性纤维以8 0 ：2 0 比例组成的混 纺织物的一浴精练、染色和固着技术，也是一种经济、生态和高性能的 技术。此技术不仅减少了织物加工时间和染浴量，而且还提高了设备的 染色能力和降低了染色、用水的费用，也不会影响染色物的色牢度【5 1 1 。 d y s t a r 公司开发的使聚酯纤维及其与聚氨酯纤维( 即弹性纤维) 组 成的混纺织物进行一次成功染色的新体系- - d y e x a c tx p 体系提供了一次成 功染色的各个参数所需要的具有高有效性、好相容性、高生物降解性和 低毒性等的纺织助剂的正确选择，它们能保证聚酯纤维及其与聚氨酯纤 维组成的混纺织物的一次成功染色，这种新体系用于深色染色的效果与 常规染色法相比可减少染色费用约1 6 ，节约染色时间2 0 ，不仅增加 了染色能力和生产率，而且减少了对环境的污染，据测对环境的冲击指 数可从常规染色的1 2 降低到0 9 t 5 1 1 。 1 7 本课题研究的背景及意义 从目前的社会形势来看，节能减排是一个政治问题，而对于纺织行 业来说，节能减排的背后涉及的却是实实在在的经济问题【5 2 1 ，使纺织企 业在节能减排的同时还能获得经济效益，成为今后研究的方向。 我国是世界上最大的化纤生产国和使用国，化纤产业在发展过程中， 节约能源、环境保护及可再生原料的开发等问题显得尤为重要【5 2 j 并且纺织行业又是用水较多的行业之一，其用水量的8 0 又归于印染行 业，印染废水又是污染重、处理难度高的废水【5 3 1 ，所以在整个纺织行业 涤纶织物的短流程碱性染色技术研究第一章绪论 中，绿色环保、节能减排的任务比较严峻。 纺织印染工业在生产过程中除了使用大量新鲜用水和产生大量废水 外，还产生废水、废渣污染。印染废水各种污染物的产生主要来源于前 处理过程的废水和染色、印花过程产生的废水。废水中含有大量残留的 助剂和剩余染料 5 4 1 ，这些污染物要么具有毒性对环境产生激素，要么具 有差的生物降解性，对环境均造成严重的污染。 我国纺织印染行业已采取一系列措施来解决环保节能问题，如使用 环保型助剂、节约用水、改进印染工艺等方面。目前为了降低工艺时间、 水和能量的消耗，较多的是把单独完成的、不同的工艺步骤组合起来【5 5 1 。 涤纶退浆和染色合二为一，符合国家节能减排的方针，具有研究价值。 1 8 本课题研究内容 本课题选择和筛选耐碱性的分散染料，探讨涤纶织物的短流程工艺， 即前处理与染色同浴加工工艺及前处理、碱减量和染色“三合一 工艺的 可行性，以缩短印染加工工艺流程和节约印染加工用水量为目标，这符 合目前印染加工的发展方向。 主要内容： 1 、采用氧化退浆方法，研究过碳酸钠对涤纶的氧化退浆作用。 2 、研究涤纶氧化退浆和染色的一浴法工艺，考察氧化剂对染料的影 响作用、浆液对染浴的影响作用以及工艺条件对染色性能的影响作用。 3 、研究双子表面活性剂作为促进剂对碱减量的作用以及对染色的影 响作用。 4 、研究涤纶梭织物的碱性染色和涤纶针织物的前处理染色的一浴法 工艺。 涤纶织物的短流程碱性染色技术研究第二章实验材料和方法 第二章实验材料和方法 2 1 实验材料与仪器 2 1 1 织物 3 0 0 t 春亚纺涤纶织物，经纬采用涤纶消光d t y 7 5 d 7 2 f ；3 2 0 t 春亚 纺涤纶织物，经纬采用涤纶消光d t y 5 0 d 7 2 f 2 4 0 t 春亚纺涤纶织物， 经纬采用涤纶7 5 d ；1 9 0 t 涤塔夫涤纶织物，经纬采用涤纶6 8 d ，由江苏 盛虹集团公司提供。 2 1 2 化学药品 药品级别生产厂家 过碳酸钠工业纯昆山市和一佳化工公司 t a e d工业纯 昆山市和一佳化工公司 匀染剂a工业纯自配 碱剂工业纯市售 丙酮化学纯上海试剂总厂 d m f化学纯上海试剂总厂 氢氧化钠化学纯上海试剂总厂 无水碳酸钠化学纯上海试剂总厂 十六烷基三甲基溴化铵化学纯上海试剂总厂 渗透剂j f c工业纯市售 扩散剂n n o化学纯市售 磷酸二氢铵化学纯市售 醋酸化学纯上海化学试剂有限公司 涤纶织物的短流程碱性染色技术研究第二章实验材料和方法 2 1 3 染料 染料生产厂家 分散红a f - r中美联合实业 分散橙a f - r中美联合实业 分散蓝a f - r中美联合实业 分散染料w f 系列1 2 只 2 1 4 实验仪器 仪器设备型号生产厂家 电热鼓风干燥箱d h g - 9 1 4 6 a上海精宏实验设备有限公司 数显恒温水浴锅h h 缶金坛市荣华仪器制造有限公司 电子天平a b l 0 4 剞m e t t l e rt e l e d o 公司 红外试色机i r 一1 2 s m 型台湾瑞比染色试机有限公司 紫外可见分光光度计 u v - 2 5 0 0日本岛津公司 精密酸度计p h s - 2 c上海雷磁仪器厂 电脑测配色仪 u l t r a s c a n - ) ( e美国h u n t e r 公司 全自动白度计w d - 5 型北京兴光测色仪器公司 摩擦牢度仪m o d e l6 7 0英国j a m e sh h e a l 公司 a t a l a sa l p h a 日晒牢度 仪 a t a l a sa l p h a s d l - a t a l a s 公司 2 2 实验方法 2 2 1 退浆工艺 2 2 1 1 氧化退浆处方及工艺： 过碳酸钠 四乙酰乙二胺( t a e d ) p h x g l y e a z 涤纶织物的短流程碱性染色技术研究第二章实验材料和方法 浴比1 ：5 0 温度t 时间3 0 r a i n 工艺流程：3 0 0 t 织物一退浆一热水洗_ 冷水洗。 2 2 1 2 碱退浆处方及工艺： 氢氧化钠 1 0 9 l 渗透剂j f c l g l 浴比 1 ：5 0 温度1 0 0 时间 3 0 r a i n 工艺流程：3 0 0 t 织物一退浆一热水洗_ 冷水洗。 2 2 2 碱减量工艺 氢氧化钠xgl 促进剂 y g l 浴比1 ：5 0 温度 1 0 0 时间3 0 m i n 工艺流程：3 2 0 t 织物_ 碱减量一热水洗一冷水洗。 2 2 3 碱性染色分散染料性能测试 2 2 3 1 分散染料耐酸碱性测试 配置浓度为1 ( o w f ) 的分散染料染液，用精密酸度计调节p h 分别为3 、4 、7 、8 、9 、1 0 、1 1 、1 2 ，染液在红外打样机中于1 3 0 。c 处理 3 0 m i n ，完成后将处理液冷却至室温，移取一定体积染液于5 0 m l 容量瓶 中，按d m f 水= 4 6 ( 体积比) 的比例定容至刻度，在紫外分光光度计上 测试染液的吸光度。 1 7 涤纶织物的短流程碱性染色技术研究第二章实验材料和方法 2 2 3 2 分散染料耐氧化性测试 1 、耐过碳酸钠试验： 配置浓度为1 ( o w f ) 的分散染料染液，加入过碳酸钠1 - s g l ， 调节p h 为1 2 ，染液在红外打样机中于1 3 0 。c 处理3 0 m i n ，完成后将处理 液冷却至室温，移取一定体积染液于5 0 m l 容量瓶中，按d m f 7 k = 4 6 ( 体 积比) 的比例定容至刻度，在紫外分光光度计上测试染液的吸光度。 2 、耐过碳酸钠和t a e d 试验： 配置浓度为1 ( o w f ) 的分散染料染液，过碳酸钠和t a e d 按用 量比为2 ：l ( 质量比) ，其用量分别从1 o 5 至5 2 5 9 l ，调节p h 为1 2 ， 染液在红外打样机中于1 3 0 处理3 0 m i n ，完成后将处理液冷却至室温， 移取一定体积染液于5 0 m l 容量瓶中，按d m f z k = 4 6 ( 体积比) 的比例 定容至刻度，在紫外分光光度计上测试染液的吸光度。 2 2 4 涤纶织物退浆染色短流程工艺 2 2 4 1 退浆染色一浴两步法工艺 3 0 0 t 织物退浆染色一浴两步法处方： 分散染料 2 o w f 匀染剂a 1 9 l p h x 浴比1 ：6 0 温度 1 3 0 时间 3 0 r a i n 工艺流程：3 0 0 t 织物_ 氧化退浆_ ( 将退浆残液作为染液) 一碱性 染色一热水洗一冷水洗。 2 2 4 2 退浆染色一浴一步法工艺 3 0 0 t 织物退浆染色一浴一步法处方： 1 8 涤纶织物的短流程碱性染色技术研究第二章实验材料和方法 分散染料 2 o w f 过碳酸钠x g l t a e dy g l 匀染剂a g l p h z 浴比1 ：6 0 温度 1 3 0 时间 3 0 r a i n 工艺流程：3 0 0 t 织物一氧化退浆戚性染色一热水洗一冷水洗。 2 2 5 涤纶织物“三合一，染色短流程工艺 2 2 5 1 退浆诫减量染色分步法工艺 工艺流程：3 2 0 t 涤纶织物一氧化退浆_ ( 残液放掉，布不水洗) 一 碱减量_ ( 残液放掉，布不水洗) 一碱性染色_ 热水洗一冷水洗。 氧化退浆条件：过碳酸钠2 9 l ，t a e d1g l ，p h 值1 2 ，浴比1 ：4 0 ， 温度9 0 ，时间3 0 m i n 。 碱减量条件：氢氧化钠4 2 ( o w f ) ，双子阳离子m0 2 9 l ，浴 比1 ：5 0 ，温度1 0 0 ，时间3 0 r a i n 。 碱性染色条件：分散染料2 ( o w f ) ，n n o0 5 9 l ，其它助剂xg l ， 浴比1 ：6 0 ，温度1 3 0 ，时间4 5 r a i n 。 2 2 5 2 碱减量染色分步法工艺 工艺流程：3 2 0 t 涤纶织物一碱减量_ ( 残液放掉，布不水洗) 一碱 性染色一热水洗一冷水洗。 碱减量条件：氢氧化钠4 2 ( o w f ) ，双子阳离子m 0 2 9 l ，浴 比1 ：5 0 ，温度1 0 0 ，时间3 0 r a i n 。 碱性染色条件：分散染料2 ( o w f ) ，双子阳离子mx g m ，p h 值 1 9 涤纶织物的短流程碱性染色技术研究第二章实验材料和方法 y ，浴比1 ：6 0 ，温度1 3 0 ，时间4 5 r a i n 。 2 2 5 3 碱减量染色一浴两步法工艺 工艺流程：3 2 0 t 涤纶织物一碱减量_ ( 残液作为染色液) 一碱性染 色一热水洗一冷水洗。 碱减量条件：氢氧化钠4 2 ( o w f ) ，双子阳离子m 0 2 9 l ，浴 比1 ：5 0 ，温度1 0 0 ，时间3 0 r a i n 。 碱性染色：分散染料2 ( o w f ) ，助剂x g l ，p h 值y ，浴比1 ：6 0 ， 温度1 3 0 ，时间4 5 r n i n 。 2 2 6 涤纶碱性染色工艺 2 2 6 1 涤纶短流程碱性染色工艺 工艺流程：1 9 0 t 2 4 0 t 涤纶织物_ 碱退浆_ ( 残液放掉，布不水洗) 一碱性染色一热水洗一冷水洗。 碱性染色：分散染料1 ( o w f ) ，匀染剂al g l ，p h 值1 0 ，浴比 l ：6 0 ，温度1 3 0 c ，时间