（应用化学专业论文）聚乳酸丽赛竹纤维混纺织物前处理及染色工艺研究.pdf

山东理下人学硕t j 学位论文摘耍 摘要 本文提出一步法前处理、分散活性染料一浴法染色工艺和超声波染色新方法。采用 高效退浆酶对混纺织物进行退、煮、漂一步法前处理，对酶、双氧水和精炼剂用量、p h 值、保温温度及时问进行单因素和正交试验，以白度、断裂强力和失重率为评价指标， 考察影响织物白度和强力主次因素顺序，确定了双氧水和温度为影响前处理的重要因素， 优化了一步法前处理工艺。在此工艺条件下，处理后工作液的p h 值平均为6 8 7 ，接近中 性。 采用一浴法染色，通过比较上染百分率及沾色情况，筛选出适宜的分散和活性染料 品种。选择分散红f b 和活性红c n 3 b ( 2 o w f = ) 进行实验，考察混纺织物上染百分率、 k s 及耐皂洗色牢度，通过单因素实验优化了一浴法染色配方及工艺条件。在此工艺条 件下，棉及涤纶耐皂洗沾色牢度较高，达到4 级以上。 将超声波( 4 5 k n z ) 应用到聚乳酸俪赛竹混纺织物中的聚乳酸纤维分散染料染色， 初步探讨了超声波染色的工艺特点。通过对比常规染色和超声波染色的上染百分率和k s 值，优化超声波染色工艺条件，并选用s e m 、d s c 、x r d 等测试方法，分析研究超声波 对染浴和织物性能影响。超声波染色提高了染料上染百分率和k s 值，其中k s 比常规 染色平均增加l6 0 3 。研究发现超声波声空化作用对染色影响较大，并使分散染料在染 浴中保持稳定的粒径。超声波适用分散染料类型较广，对染深色促进作用明显，对织物 断裂强力影响较小，织物纤维表面没有明显的刻蚀。超声波作用下的聚乳酸纤维，其玻 璃化转变温度t 。变化不大，结晶度增大，a 晶型没有变化。 关键词：聚乳酸俪赛竹纤维混纺织物；前处理；一浴法；超声波；染色 山东理下人学硕l j 学位论文a b s t r a c t a b s t r a c t o n e - p o tp r e - t r e a t m e n t , d i s p e r s e r e a c t i v ed y eo n eb a t hd y e i n ga n du l t r a s o n i cd y e i n ga r e p r o p o s e di nt h i st h e s i s o n e - p o tp r e - t r e a t m e n t 、) i ，i ll l i g he f f i c i e n td e s i z i n ge n z y m e si su s e dt o d e s i z et h eb l e n d e df a b r i c 1 1 1 es i n g l ef a c t o ra n a l y s i sa n do r t h o g o n a lt e s ta r eu s e dt os t u d yt h e d o s a g eo fd e s i z i n ge n z y m e s ，h y d r o g e np e r o x i d e ，s c o u r i n ga g e n t , p hv a l u e , t h eh o l d i n g t e m p e r a t u r ea n dt i m e , a c c o r d i n gt ot h eb r e a k i n gs 仃e n g t h , t h ew h i t e n e s sa n dt h ew e i g h tl o s sr a t e , a n dt h eo p t i m u mt e c h n o l o g i c a lp a r a m e t e r sa r eg a i n e d h y d r o g e np e r o x i d ea n d t e m p e r a t u r ea t h ei m p o r t a a tf a c t o r si nt h ep r e - t r e a t m e n t 硼1 ep i - iv a l u eo fs o l u t i o na t t e rp r e t r e a l r n e n ti sa b o u t 6 8 7 n es u i t a b l ed i s p e r s ed y e sa n dr e a c t i v ed y e sf o ro n eb a t hd y e i n ga r es c r e e n e d t h r o u g ht h e c o m p a r i s o no fm i x e dd y e s ，d i s p e r s ed y e sa n dr e a c t i v ed y e si nt h ep l a r i c h c e l f o a m b o of i b e r b l e n df a b r i c si no n eb a t hd y e i n gb yu s i n gt h ed y e - u p t a k er a t e 1 ( sv a l u ea n dt h es o a p i n gc o l o r f a s t n e s s ，t h eo n eb a t hd y e i n gc o n d i t i o n so f t h eb l e n d e df a b r i ca r eo p t i m i z e d u l t r a s o u n di sa p p l i e di nt h ed i s p e r s ed y e i n gf o rp l af i b e ro ft h eb l e n d e df a b r i c 1 f 1 1 e u l t r a s o n i cd y e i n gp r o c e s si so p t i m i z e db yc o m p a r i n gw i t ht h ec o n v e n t i o n a ld y e i n g b yu s i n g s e l v i ，d s c ，x r d ，a n do t h e rm e a n s ，t h ei n f l u e n c eo fu l t r a s o n i ct r e a t m e n to na y eb a t ha n d f a b r i c sa r cs t u d i e d 1 1 1 er e s u l t ss h o wt h a tu l t r a s o n i ca c o u s t i cc a v i t a t i o nh a si n f l u e n c eo nd y e i n g a n dt h er o l eo fu l t r a s o u n do nt h ef a b r i ci sn o to b v i o u s m o s to fd i s p e r s ed y e ss u i tf o ru l t r a s o n i c d y e i n g t h eu l t r a s o n i cd y e i n gi np l a f i b e rc a ni n c r e a s et h ed y e - u p t a k eo fd i s p e r s ed y e sa n d l ( sv a l u e 姗v a l u ec a ni n c r e a s e16 0 3 t h a nc o n v e n t i o n a ld y e i n g u n d e ru l t r a s o u n d ，t h e g l a s st r a n s i t i o nt e m p e r a t u r eo fp l a f i b e ra n dq c r y s t a l sh a sn oc h a n g e a n dc r y s t a l l i n i t yo ft h i s f i b e rr i s e s k e yw o r d s ：p l a r i c h c e l b a m b o of i b e rb l e n d e df a b r i c ；p r e t r e a t m e n t ；o n eb a t h ；u l t r a s o u n d ； d y e i n g 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰 写过的研究成果，也不包含为获得山东理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过 的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并 表示了谢意。 研究生签名： 终面奶 时间： 9 年6 月7 0 日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解山东理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送 交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅；学校可以用不同方式在不同媒体上发 表、传播学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇 编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 研究生签名： 莽雨媚 铷濞 时间：加c 年占月o 日 时间：伽9 年厶月，o 日 山东理t 人学硕i j 学位论文第章引占 1 1 概述 第一章引言弟一早 jl 苗 聚乳酸俪赛竹纤维混纺织物是由聚乳酸纤维、丽赛和竹纤维按照4 4 2 的比例混纺 而成。纺织纤维按照原料来源主要分三类：一是来源于植物资源的纤维，如棉、麻、丽 赛、粘胶纤维和竹纤维等；二是来源于动物资源的纤维，如羊毛、蚕丝等；三是来源于 石油资源的纤维，如涤纶、锦纶、腈纶等。从原料来源来分，聚乳酸纤维、丽赛、竹纤 维属于来源于植物资源的纤维。目前，来源于石油资源的涤纶纤维与来源于植物资源的 棉纤维一直占据纺织纤维消耗量的前两位。由于石油资源日益枯竭，因此重视天然纤维 的应用和采用天然资源制备新型纤维面料已经受到了前所未有的重视。 从服装面料现状来看，采用单一原料的织物面料已越来越少，而由多种纤维组合而 成的织物面料越来越多，不同纤维的性能各异，各具优缺点，通过混纺交织复合可取长 补短，提高质量，增加花色，大大改善面料的服用性能，降低了部分纺织品的成本，多 组分纤维纺织品有着良好的市场前裂1 。3 】。当前一些流行的混纺交织产品少则含有2 3 种 纤维，多则含有4 6 种纤维，在混纺交织物开发中，新型纤维的应用已受到很多企业的 关注，应用新纤维开发的纺织新产品已成为时兴产品。 聚乳酸纤维作为一种品质优良的纺织纤维材料，目前在纤维织物领域研究报导非常 活跃，聚乳酸纤维及其材料制品业已在市场上出现并显示出一定的市场潜力，国家科技 部已在2 0 0 7 年度将聚乳酸制备技术列入国家8 6 3 计划项目。聚乳酸纤维的性能与涤纶纤 维相近，其合成原料来源于植物，用其替代涤纶纤维一直是国际上化学纤维行业和环保 组织努力的目标。由于其卷曲少，抱合力小，及静电较严重，单独纺纱较困难，目前聚 乳酸纤维一般与竹纤维、棉、粘胶、丽赛、m o d a l 等纤维混纺，使各种纤维的性能相互 融合，相互补充，提升织物的性能。 聚乳酸纤维是一种有良好的生物相容性和生物可降解性的新型纤维，属于脂肪族聚 酯纤维。p l a 纤维首先是由美国著名的谷物公司c a 哂n 公司研制成功，生产的p l a 纤 维商品名为i n g e o 。它不含芳香环，其合成原料来自天然植物，具有较高的强度、断裂伸 长率及较好的回弹性，属于高强、中伸、低模量纤维。由于该纤维模量较低，手感柔软， 悬垂性好，光泽较强，且具有较好的弹性回复能力、抗皱性及优异的抗紫外线性能，可 以制成纯聚乳酸纤维织物或与其它纤维混纺或交织，在服装、装饰等领域均有较好的应 用前景，可减少合成纤维工业对石油资源的依赖性m 】。 丽赛( r i c h c c l ) 是采用日本东洋纺先进的生产工艺，以高档针叶树木浆为原料生产的 再生纤维素纤维。丽赛是p o l y n o s i c 纤维在中国注册的商品名，具有纤维素纤维的所有优 t h 东理t 人学硕f j 学位论文第一辛- j i 者 点，实现了其它纤维素纤维所不能突破的优良性能：具有很高的湿强度；良好的干态与 湿态强伸性能保证了织物具有良好的尺寸稳定性；纤维光泽好，极好悬垂性和滑爽感。 高强力、高弹性、柔软滑爽的超天然亲肤性、良好的尺寸稳定性和耐碱性，使这一天然 环保的再生植物纤维被人们广泛誉为植物羊绒，它与任何一种纤维混纺、混并、交织， 都能达到优势互补的效果【9 j o 。 竹原纤维( 简称竹纤维) 为再生植物纤维，是我国近期自行研发成功的以竹子为原 料的再生纤维素纤维，其生产制造过程全部实施绿色生产，属环保型的绿色纤维。该纤 维有明显不同于棉、木型纤维素纤维的独特风格，强力好，耐磨性、吸湿性、悬垂性好， 手感柔软，穿着凉爽舒适，染色性能优良，光泽亮丽，且具有天然的抗菌功能，在纺织 行业中具有广阔的应用前剽l l j 。竹纤维的横截面呈天然中空，大部分为接近圆形，有的 为梅花型排列，边沿具有不规则的锯齿形，纵向形态具有光滑均一的特性，呈多条较浅 的沟槽，有利于导湿和吸放湿，具有良好的透气性能，又被称为“呼吸的纤维”。 聚乳酸俪赛竹纤维混纺织物使聚乳酸、丽赛和竹纤维扬长避短，充分利用各种纤维 的优点，得到兼具几种纤维优点的织物，解决了聚乳酸纤维吸湿性差和易起静电的问题， 降低了纺织面料的成本，赋予此混纺织物服用舒适性和生物降解性，并且此织物具有抗 菌、紫外线吸收好、耐久性和防缩性等功能。 与单一纤维纺织品相比，多组分纤维纺织品的染整加工难度较大，目前多组分纤维 纺织品的染色已成为制约印染加工企业成功的关键因素之一。由于聚乳酸纤维不耐碱， 对温度较敏感，并且分散染料在聚乳酸纤维织物上色率普遍比较低，使得聚乳酸纤维混 纺织物染整加工难度更大；传统的染整工艺流程长、水、电及化学药品用量多，对环境 造成的影响大。为此，如何提高聚乳酸纤维的染料上色率、减少染整加工对聚乳酸混纺 织物的损伤，降低染整成本成为染整技术研究人员的研究攻关方向。 1 2 国内外研究现状及存在的问题 1 2 1 前处理 聚乳酸纤维混纺织物前处理主要包括退浆、煮练、漂白。混纺织物本身的杂质、油 污及浆料给印染加工增加了许多困难，其存在不仅影响织物的渗透性，障碍化学药剂、 染料和纤维的接触，而且会沾污染整工作液，增大染化药品耗用量，还会造成许多印染 疵病，影响印染产品的质量，因此染整前处理十分重要【l l 1 2 】。所采用的前处理方法，主 要针对上浆的浆料品种进行选择，既要选择快速有效的退浆剂，又要考虑前处理的效果， 为染色做好准备。传统的前处理工艺工艺步骤多、流程长，因此所需化学药品多、耗水 耗电大，织物强力损失大，对环境污染严重。 2 山东理t 人学硕l j 学化论文第一章引言 1 2 1 1 研究现状 随着社会的不断进步，减少污染、保护人类生存环境的呼声同益高涨，各国制定的 环保政策和法规也日趋完善和严格。前处理工艺今后的发展趋势是减少化学品和水资源 的耗费，减少对环境的污染，研究开发高效低耗的短流程前处理新工艺，将传统的退、 煮、漂三步法工艺合理地缩短或合并。 邵冬梅研究了棉p l a 纤维混纺织物的前处理工艺，通过测试5 9 l 、1 0 9 l 、1 5 9 l 、 2 0 9 l 、2 5 9 l 、3 0 9 l 、3 5 9 l 、4 0 9 l 的烧碱用量下的白度和织物强力，评价对煮练效果 的影响，得出p e a 纤维不耐强碱，用强碱处理会导致纤维降解，严重影响强力，因此， 棉p l a 纤维混纺织物不宜采用烧碱煮练退浆，可采用冷轧堆工岩b 】。 韩丽等人通过考察不同浓度烧碱处理对p l a 竹纤维织物性能的影响，得出p l 剐竹 纤维织物不耐强碱，用强碱处理后纤维强力降低，且随着碱浓度的增加织物手感变硬， 当烧碱浓度达1 8 9 l 时，强力下降2 5 ；通过对比酶退浆、d k b 退浆和n a 2 c 0 3 退浆三 种不同的处理工艺在p l a 竹混纺织物上的效果，选择酶退浆；p l a 竹纤维织物一般上淀 粉和化学混合浆，采用酶退浆既有退浆的效果又有精练的作用，确定选用精练酶退煮前 处理工斟1 4 1 。 张晓莉等人采用退煮漂一浴一步法对p l a 棉混纺织物进行前处理，并讨论了各种因 素对混纺织物前处理后性能及染色深度的影响，得出p l a 棉混纺织物适宜采用低碱、低 温的前处理工岩b j 。 胡玉群等人研究了1 0 0 ( 2 以下，湿处理时的热、碱性条件下p l a 纤维机械性能的衰 减规律，得出了p l a 纤维的强力损失是处理浴p n 、处理温度和处理时间综合作用的结 果【1 6 1 。 在有关聚乳酸纤维的混纺织物的有关文献中，以聚乳酸棉混纺织物居多，故在前处 理工艺研究中，也以有关聚乳酸棉的居多；对前处理工艺研究多数集中于短程前处理新 工艺，其中酶退煮漂一浴一步法为研究热点，而对于聚乳酸丽赛竹纤维的前处理目前还 没有报道。 1 2 1 2 存在的问题 在酶退煮漂一浴一步法前处理中存在以下问题： ( 1 ) 碱剂、氧化剂、湿热等处理条件对三种纤维强力损伤。p l a 纤维和竹纤维耐碱 性差，且p l a 纤维熔点较低( 大约1 7 5 ) p l a 纤维高温降解、碱性水解。加入的双氧 水、硅酸钠及湿热处理会对p l a 和竹纤维造成损伤。 ( 2 ) 高效退浆酶与双氧水漂白适宜的p h 值不同。退浆酶适用于的p u 值为5 弘7 5 ， 而双氧水漂白适宜的p h 值为9 1 1 。p h 值过高会影响退浆酶的退浆效果，而p h 值过低 会影响双氧水漂白效果，所以要根据前处理效果，综合考虑p h 值的确定。 3 山东理t 人学硕f 学位论文第一章引言 1 2 2 混纺织物染色 为便于讨论多纤维纺织品及其染色方法，国外的染色化学家提出了按主要染色性能 进行分类的方法，见表1 1 。 表1 1 纤维按染色性能分类 从表中可知聚乳酸丽赛竹纤维混纺织物属于d c c 类，由于丽赛和竹纤维同属于c 类纤维且都可以用活性染料染色且色相差别不大，故可将聚乳酸俪f 赛竹纤维混纺织物归 于d c 类【1 2 1 。 1 2 2 1 染色方法 混纺织物的染色方法有一浴一步法、一浴二步法、二浴二步法之分。目前以二浴二 步法染色为主，但是一浴一步法具有工艺简单、操作方便、耗能少、生产效率高等优点， 低污染、节能、低耗、省水、省时的一浴法染色工艺一直是印染工作者努力的方向。 对于d c 类纺织品，由于d 类纤维采用分散染料，c 类纤维可以直接、活性、还原 等染料染色，由于染料色谱、染色成本、染色牢度、操作方便、工艺流程长短等各方面 原因，目前以分散活性染料应用最为广泛。 1 2 2 2 分散活性一浴一步法染色 在分散活性染料一浴一步法染色中，分散染料、活性染料、p h 值稳定剂及分散匀染 剂的选择对一浴一步法染色很关键，其中分散染料、活性染料尤为重要。分散染料选择 染色条件适应范围比较大的染料品种( 如对p h 值的适应性) ，应具有在高温中性浴中稳 定，受元明粉影响小，染料吸尽率好，无需进行还原清洗，色牢度好；活性染料不能选 用乙烯矾等类型的碱性浴活性染料，应选择具有良好的溶解度、稳定的物理状态、良好 的着色能力及色牢度好、可在近中性条件下固色以及在高温时不水解的活性染料，并且 要考虑分散染料及其所用助剂对活性染料上染性能的影响；采用良好分散匀染剂，以消 除电解质对分散染料分散稳定性的影响，使分散染料能均匀分散在染液或纤维中；采用 p h 值稳定剂，保证染浴中的p h 值在染色前后保此稳定，使分散染料具有较高的得色量； 选用适当的皂洗剂，既能使分散染料去除充分，又能保证已染上的活性染料不受破坏。 4 山东理t 人学硕f 学1 讧论文第一章引言 王崇明通过研究c n 型活性染料在羊毛棉混纺织物一浴法染色新工艺、涤棉混纺织 物1 3 0 高温高压一浴法染色工艺、涤粘混纺织物1 3 0 ( 2 高温高压一浴法染色新工艺等， 介绍了c n 型染料的染色特性，得出c n 型活性染料染色不需碱剂，特别适用于多种纤 维的棉混纺织物的染色，而高温染色范围较宽，可增加染色速度，缩短染色时间【1 7 1 。c n 活性染料可在p h 值较宽的范围( 弱酸性、中性、碱性) 内染色，可与多种染料配伍一浴 法染色。 马仓等人对染料的选择、染色工艺处方及流程，并就染色操作中的注意事项进行探 讨，得出在中性条件下染色，选用分靓活性一浴法可避免p l a 不耐碱的缺点，缩短染色 时间，节约成本l i 引。马海涛等人研究了分散活性染料一浴一步法染色工艺的p h 值、电 解质、温度等对分散染料染色性能的影响，结果表明，在匀染剂m y 存在下，选用一些 耐碱性分散染料，涤棉混纺织物分散活性一浴一步法染色在分散染料方面是可行的【1 9 1 。 王超等人通过对涤纶和竹纤维的不同特性，筛选了可在中性或弱碱性条件下染色的 分散染料日化黄b r l - s 、分散蓝2 b l n 、a q e 红和d y s t a ：r 红a c e 以及耐高温的活性染 料，重点试验了分散活性一浴一步法染色新工艺网。崔浩然对中性固色活性染料的实用 性能进行了研究，认定了最佳实用条件，并在此基础上，分析了中性固色活性染料分散 染料一浴一步法染棉涤织物( 2 i 】。 目前，国内对涤棉的一浴一步法染色工艺研究较多，聚乳酸棉一浴一步法染色工艺 已有报道，研究内容较多集中于染色工艺的探讨，对聚乳酸丽赛竹纤维的混纺织物的一 浴一步法染色工艺还没有报道。 1 2 2 3 一浴一步法存在的问题 ( 1 ) 染料在各纤维组分上的沾色。分散染料对丽赛和竹纤维的沾色是普遍存在的， 颜色与其周围分子的影响有关，聚乳酸纤维与丽赛和竹纤维分子的极性是不同的，因此 同一种分散染料在不同类型纤维上的颜色有可能不同。这会降低染色的鲜艳度和染色牢 度，影响成品的质量。 ( 2 ) 分散染料与活性染料适宜的染浴p h 值不同。聚乳酸纤维是疏水性纤维，适合 其染色的染料，水溶性不能大，一般情况下，只能用分散染料染色。分散染料宜在弱酸 介质中染色，而染丽赛和竹纤维的活性染料在碱性介质中进行固色。为了保证两种染料 的染色效果，应分别采用不同的p h 值条件，若采用一浴法染色工艺，必须对染料进行严 格的选择，如部分可在碱性条件下染色的分散染料，或部分可在中性或弱酸性条件下固 色的活性染料【翻。 ( 3 ) 中性电解质对分散染料的影响。活性染料浸染时为了提高上染率，常需加入一 定量的中性电解质，特别是在染色温度高和浴比大时，加入量更大。分散染料是靠分散 剂使之成为悬浮体分散在染液中，分散稳定性随着染液中电解质浓度增加而降低，大量 电解质不仅使分散染料颗粒增大，甚至产生沉淀，降低染料上染率和匀染效梨2 3 1 。 5 i l l 东理t 人学硕f 学位论文第一章引言 ( 4 ) 分散染料与活性染料之间的相互作用。在染液呈碱性时，活性染料反应性强， 分散染料含有亲核基团如氨基或羟基的情况下，分散染料和活性染料之间存在相互反应、 形成共价键的可能性，会导致染色深度降低、染料凝集和沉淀。 1 2 。3 超声波染色 目前聚乳酸纤维的专用商品化染料还没有开发出来，分散染料无疑是聚乳酸染色的 首选，选用合适的商品分散染料对p l a 纤维进行染色，将有利于降低染色成本。但是， 分散染料在聚乳酸纤维上染率较低，提升性不好，从国内外发表的论文来看，从纤维的 前处理、分散染料的结构及溶解性、染色温度及时问、酸碱度和助剂等方面研究提高聚 乳酸纤维分散染料上染率是目前研究的主要方面【肄z 7 1 ，但是效果并不明显。 超声波染作为一种物理过程，应用于多种纤维的染色早有报道，按照t h a k o v e 等人 的评价，在纺织品的加工中，最有希望的应用是用于染色，优点是较短的加工时间，较 高的上染百分率、较低的纤维损伤，提高效率和具有重现性的染色色泽等。国内外的研 究资料表明，无论是对于水溶性染料天然纤维，还是对于非水性染料疏水性的纤维，超 声波技术的应用都有助于染色的进得2 w 2 1 。 1 2 3 1 研究现状 超声波染色是一种环境友好的染色方法，本世纪4 0 - 5 0 年代以来，人们在很多纤维 染色工艺中进行了声化学的研究工作。主要有棉纤维的直接染料、活性染料和还原染料 等的超声染色，羊毛纤维的酸性染料、直接染料等的超声染色。 王海英等人研究了超声波预处理对p e t 织物染色性能的影响，通过探讨超声频率、 预处理时间、预处理温度及碱浓度对处理后织物所得色深的影响，找出对p e t 染色性能 的影响，并优化出超声处理条件【3 引。实验结果表明，p e t 织物经过超声频率为4 0 k h z 、 n a o h 质量浓度为3 0 l 、6 0 下6 0 m i n 的超声处理后，p e t 织物可在较低的染色温度 下取得更高的色深值，从而降低染色温度，节约能源，并提高染料上染率。 汪澜等人研究了频率为2 8 k h z 的超声波在温度为5 0 水中对棉织物进行处理，通过 x r d 、t g a 、s e m 等方法测定并分析了超声波处理对棉纤维的形态结构、结晶形态、热 性能和力学性能的影响【3 4 1 。实验结果表明，超声波处理改变了棉纤维的形态结构，使棉 纤维的天然扭曲消失，纤维表面变得粗糙，使棉纤维的结晶度降低，结晶尺寸减小，棉 纤维的热裂解温度降低，热稳定性变差，棉织物的断裂强度降低，断裂延伸度提高。 m m k a m d 等人研究了紫胶红色素在阳离子改性棉布的超声波染色，通过对比有无 超声波作用，研究了染浴p h 值、盐的用量、超声波作用温度、染色时间等对表观色深值 ( 列s ) 的影响，并对染色动力学和热力学进行探讨，得出了超声波染色比普通染色的上 染百分率提高6 6 5 ，这种染色方法能够缩短染色时间、节省能源和提高上染百分掣3 5 】。 6 山东理t 人学硕l j 学位论文第章引言 面对世界性的能源危机和科学技术的飞速发展，人们迫切要求开发一种能实现织物 的低温短时间染色，提高染料的上染百分率，降低环境污染。超声波染色技术应用于棉、 涤纶、罗布麻纤维等，已有报道，并且能够提高上色率及染色深度，但是应用于聚乳酸 纤维染色方面，目前还没有报道。 1 2 3 2 存在的问题 ( 1 ) 系统研究聚酯纤维超声波染色工艺条件较少。超声波染色的工艺条件较多，包 括超声波的作用温度、作用时间、染色温度等，这些条件对染色效果影响较大。 ( 2 ) 对超声波染色理论研究不够完善。超声波对纤维作用研究较少，较多集中于对 染浴的影响，缺乏最直观的微观观察照片、纤维热性能变化分析等研究。超声波染色机 理远非一门学科所能说明，融汇了材料力学、断裂力学以及力化学等方面的内容。 1 3 本课题研究的意义、内容及方法 1 3 1 本课题研究的意义 聚乳酸丽赛竹纤维多组分混纺织物由于纤维的性能不同，在前处理及染色期间需要 考虑因素较多，染整加工难度大，成为制约此种混纺织物应用的瓶颈。采用高效短程一 步法前处理工艺，利用酶的高效性及温和的处理条件，代替传统的碱退浆，降低废水中 的p h 值，减少对纤维的损伤；采用分散活性一浴法对聚乳酸俪赛竹纤维混纺织染色， 减少了染色流程，缩短染色时间，采用温和的染浴条件，减轻对聚乳酸纤维的损伤；将 4 5 k h z 超声波运用到混纺织物中的聚乳酸纤维分散染料染色，提高了聚乳酸纤维的上染 百分率和l ( s 值，对染深色具有重要的意义。 1 3 2 本课题研究内容及方法 ( 1 ) 采用高效退浆酶退煮漂一浴一法对聚乳酸丽赛竹( 4 4 2 ) 混纺织物进行前处 理，通过y g 0 2 6 b 电子织物强力仪、x r i t e8 4 0 0 测色配色仪等仪器测试前处理后混纺织物 断裂强力、白度和失重率，分别对高效退浆酶、双氧水和精练剂的用量，p h 值，保温温 度和保温时间因素进行研究，得出合适范围，进一步进行l 1 6 ( 4 5 ) 正交试验，确定上述 因素对前处理的影响，得出较优化的前处理工艺。 ( 2 ) 筛选适于一浴一步法的分散染料和活性染料；通过上染百分率和表观色深值 ( s ) ，研究一浴一步法染色工艺中初始染色温度、元明粉用量、染色温度、染色时间 及p h 值对聚乳酸俪赛竹纤维混纺织物染色效果影响，优化一浴法染色工艺。 ( 3 ) 对4 5 k h z 超声波染色和常规染色的k s 值、上染百分率分析，得出聚乳酸丽 7 山东理t 人学硕卜学位论文第一章引言 赛竹纤维混纺织物中的p l a 纤维超声波染色工艺；在优化过的超声波染色工艺下，利用 s e m 、x r d 、d s c 和激光粒度仪等手段，从染浴和织物两个方面，研究超声波在聚乳酸 纤维分散染料染色中的作用。 山东理t 大学硕l j 学位论文第一二章聚乳酸丽赛竹纤维混纺织物一步法前处理研究 第二章聚乳酸丽赛竹纤维混纺织物一步法前处理研究 2 1 实验材料与仪器 2 1 1 材料与药品 聚乳酸俪赛竹纤维( 4 4 2 ) 混纺织物( 山东齐赛纺织股份有限公司) 表2 1 化学试剂 2 2 实验方法 2 2 1 前处理工艺流程 工艺流程：织物( 4 0 入浴) 一处理液一升温一保温( t ，t m i n ) 一热水洗( 两遍) 9 山东理t 大学硕l j 学位论文第二章聚乳酸丽赛竹纤维混纺织物一步法前处珲研究 一冷水洗一自然晾干一效果测试 2 2 2 前处理工艺处方 工艺处方：酶1 - - 6 9 l 、双氧水1 - 9 m l l 、精练剂2 8 9 l 、捌助剂3 9 l 、l j f j 助剂3 9 l 、 p h 值5 5 、保温温度5 0 , , , 9 0 。c 、保温时间2 5 - 5 5 r a i n 、浴比1 ：3 0 2 3 测试方法 2 3 1 断裂强力测试 按照g b t 3 9 2 3 l - - 9 7 ，在y g 0 2 6 b 电子式织物强力仪上，将织物经向拉伸3 次取平 均值，测定织物经向强力。 2 3 2 白度测试 将试样折叠成四折，在x r i t e 8 4 0 0 测色配色仪上，采用标准d 6 5 光源，1 0 。视角和 c i e l 9 8 6 年推荐的标准白度公式，测量6 次取平均值，测定织物白度值。 2 3 3 失重率测定 失重率= ( 处理前织物重量一处理后织物重量) 处理前重量1 0 0 将处理前后的织物在干燥器中下平衡至恒重后再称重，计算试样失重率。 2 4 一步法前处理工艺研究 影响一步法前处理的因素较多，为了更好的研究前处理工艺，首先进行单因素对前 处理影响研究，再进行正交试验。 2 4 1 酶用量对前处理效果影响 工艺处方：双氧水5 m l l 、精练剂3 9 l 、1 鹕6 剂3 9 l 、2 助剂3 9 l 、p n 值6 5 、保 温温度6 5 、温时间3 0 m i n 及浴比l ：3 0 ，改变酶的用量进行一步法前处理，结果见图 2 - 1 。 由图2 一l 可知，高效退浆酶的用量对断裂强力、白度和失重率影响较大。退浆酶2 9 l l o 山东理t 大学硕i j 学位论文第二：章聚乳酸丽赛竹纤维混纺织物一步泫前处理研究 时，强力出现下降，这可能是由酶只部分催化浆料发生水解反应引起的，随着酶用量的 增加，酶催化浆料继续发生水解反应，此时织物的强力增加，这是由于纱线收缩引起的【3 6 j 。 在帕玑时强力增加缓慢，出现平缓趋势。l 哪时白度变化比较平缓，倘酊，时白 度变化较大，因为溶液中酶浓度增加，酶催化浆料水解反应速度加快，除杂效果好，自 度增加。失重率随酶用量的增加而逐渐增加，在当反应体系中的酶浓度达到5 9 l 后，失 重率变化不明显，继续增加酶的浓度，前处理效果总体无显著改善。因而初步确定高效 退浆酶用量为5 玑。 图2 1退浆酶浓度对前处理效果的影响 2 4 2 双氧水用量对前处理效果的影响 工艺处方：高效退浆酶5 班、精练剂3 班、 保温温度6 5 * ( 2 、保温时间3 0 m i n 及浴比l ：3 0 ， 1 j f 助剂3 e , t , 、2 锄剂2 叽、p h 值6 5 、 改变双氧水的用量。 图2 - 2 双氧水的用量对退浆效果的影响 5 0 5 o 5 o b 8 7 7 6 6 芝哥捌水 ：3 玷 芝鼍蝴水 山东理t 大学硕f j 学位论文 第二章聚乳酸丽赛竹纤维混纺织物一步泫前处理研究 曼曼皇曼曼曼鼍曼曼曼曼曼篁曼曼曼曼曼曼皇曼曼量曼曼曼曼曼曼鼍曼量曼曼曼曼皇曼曼曼曼曼苎量曼曼曼曼! ! 曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼i i 皇曼曼曼! 曼曼! 曼曼舅 由图2 - 2 可知，双氧水用量对断裂强力和白度影响较大，对失重率影响不明显。随 着双氧水用量的增加，织物白度值逐渐增大；强力先增加后减少；失重率略微增加，变 化不明显。因为随着双氧水用量的增加，其分解产生的有漂白作用的游离基增加，所以 白度值增加【3 7 】；由于纱线收缩对强力提高大于双氧水对织物的损伤，所以在l 一5 m l l 时 强力增加。当双氧水用量继续增大时，它对织物强力损伤会超过纱线收缩对强力的提高， 织物强力会有所下降。双氧水用量初步确定为5 m l l 。 2 4 3 p h 对前处理效果的影响 工艺处方：高效退浆酶5 9 l 、双氧水5 m l l 、1 撑助剂3 9 l 、2 # , l 功齐l j3 9 l 、保温温度 6 5 。c 、保温时间3 0 m i n 及浴比l ：3 0 ，改变p h 值，结果如图2 - 3 所示。 1 0 o 9 5 口o 木 料8 5 阃 水 8 o 7 5 7 o 图2 3p h 对前处理效果的影响 由图2 3 可知，p h 对断裂强力、白度和失重率影响较大。随着p h 升高，强力和失 重率先增加后减小，白度逐渐变大【3 8 j 。由于高效退浆酶的活性在p h 5 5 7 5 时最好，对 织物上的浆料催化反应效果最佳，使浆料更好地从织物去除，在p h 6 2 附近失重率最大。 处理液的p h 值过高或过低时，酶的活力都会降低，甚至导致酶的变性失活。在p h l 0 6 时失重率反而增加，这与在碱性条下聚乳酸纤维发生水解有关。随着p h 值的增大，酶的 活性虽降低，但双氧水漂白速率增大，白度值逐渐增加。p h 值初步确定为7 5 。 2 4 4 精练剂用量对前处理效果的影响 工艺处方：高效退浆酶5 9 l 、双氧水5 m l l 、l 撑助剂3 9 l 、2 撑助剂3 9 l 、p h 值7 5 、 保温温度6 5 。c 、保温时间3 0 m i n 及浴比1 ：3 0 ，改变精练剂的用量，结果如图2 4 所示。 由图2 4 可知，精练剂的用量对断裂强力的影响较大，对白度和失重率的影响较小。 随着精练剂浓度的升高，强力先增加后减少，白度和失重率略微增加。在7 9 l 左右时， 1 2 山东理t 大学硕l ：学位论文第二章聚孚l 酸丽赛竹纤维混纺织物一步法前处理研究 mm 强力到较高值且自度值较高。精练剂的用量初步确定为7 p j i 。 图2 4 精练剂用量对前处理效果的影响 2 4 5 保温温度对前处理效果的影响 工艺处方：高效退浆酶5 9 , l 、精练剂7 9 i , 、p h 值7 5 、1 鹕b 剂3 9 l 、2 j | i 助剂3 9 i , 、 双氧水5 m l l 、保温时间3 0 m h l 及浴比1 ：3 0 ，改变保温温度，结果如图2 5 所示。 1 0 o 口5 口o 8 5 糌 蛔i 8 0 i 双氧水 p h 精练剂 退浆酶 ( 2 ) 强力：双氧水 温度 精练剂 退浆酶 p h 断裂强力为前处理效果考虑的首要因素，由各因素对白度和强力影响顺序可知，双 氧水和温度成为影响聚乳酸丽赛竹纤维混纺织物前处理效果的重要因素。从表2 4 中可 知试验9 、1 0 处理效果较好，综合考虑处理效果及与经济方面因素，参照试验l o ，选取 退浆酶5 9 l ，双氧水6 m l l ，精练剂7 9 l ，温度8 0 ( 2 ，p h 6 5 为前处理工艺。 2 4 9 稳定性实验 为验证2 4 8 选取的前处理工艺的稳定性，进行三次平行实验。工艺处方：退浆酶5 9 l ， 双氧水6 m l l ，精练剂7 9 l ，l 撑助剂3 9 l ，2 利功剂3 9 l ，温度8 0 ( 2 ，保温4 5 m i n ，p h 6 5 ， 浴比1 ：3 0 ，结果如表2 5 所示。 表2 5 实验结果 由表2 5 可知各指标平均偏差较小，能够达到预期目标，处理效果稳定并且处理后 的处理液p h 近中性，对于环境污染较少。 2 5 本章小结 l 、通过测试聚乳酸丽赛竹纤维混纺织物前处理后的断裂强力、白度值和失重率， 分别运用单因素和正交试验分析了高效退浆酶、双氧水和精炼剂用量、p h 值、保温温度 及保温时间对前处理效果的影响，优化选定了一步法前处理工艺：高效退浆酶5 9 i , ，精 练剂7 9 l ，双氧水6 m l l ，l 撑助剂3 9 l ，2 撑助剂3 9 l ，保温温度8 0 ，保温时间4 5 m i n ， 浴比l ：3 0 ，p h = 6 5 。 2 、双氧水和温度成为影响前处理的重要因素。通过l i 6 1 4 5 正交试验得出了影响此混 织物白度和强力的主次因素顺序。对白度影响顺序：温度 双氧水 p h 精练剂 退浆 酶；对强力影响顺序：双氧水 温度 精练剂 退浆酶 p h 。 1 6 山东理t 人学硕i 。学化论史第二i 章聚乳酸- j 赛1 1 。纤维混纺织物一浴法染色研究 曼曼曼曼皇曼皇曼曼i = m = m = m = iiii i 曼曼曼皇曼皇寰曼皇曼曼曼鲁鼍曼皇曼! 曼曼量曼曼曼皇量曼曼皇曼曼曼曼曼曼皇曼曼孽曼曼曼曼曼皇曼 第三章聚乳酸丽赛竹纤维混纺织物一浴法染色研究 采用分 i 活性一浴法对聚乳酸丽赛竹纤维混纺织物进行染色，筛选了适用于浴 法的分散、活性染料，研究了活性、分散和其混合染料分别在聚乳酸俪赛竹纤维混纺织 物的上染情况，并分别对上色百分率和k s 值进行比较，优化了一浴法染色工艺。 3 1 实验材料与仪器 3 1 1 实验材料 经退浆前处理的聚乳酸丽赛竹( 4 4 2 ) 混纺织物( 山东齐赛纺织股份有限公司) ， 聚乳酸纤维( 美国n a t u r ew o d c s 公司) ，丽赛纤维( 山东齐赛纺织股份有限公司提供) ， 竹纤维( 山东齐赛纺织股份有限公司提供) 。 表3 1 染料 厂家名称 日本化约株式会社 闰土化工 上海大- j - 青岛双桃 活性黄c n - e x 、活性红c n 3 b 、活性翠兰c n - 2 g 、活性蓝c n - m g 、活性嫩黄 c n - 4 g 分散翠蓝s - g l ( 1 0 0 ) 、分散金黄s e - 3 r 、分散嫩黄6 g l s 、分散玫红b e l 、 分散大红g s 、分散红f b ( 2 0 0 ) 、分散兰2 b l n 分散深蓝e x s f 、分散黄e - 3 g e 分散蓝e _ 4 r ( 1 0 0 ) 、分散兰s - 3 b g 、分散橙s - 4 r l d y s t a r分散蓝、分散红玉n 、分散翠蓝 1 7 山东理t 人学硕f j 学位论文第三帝聚乳酸丽赛竹纤维混纺织物。浴法染色研究 3 1 2 实验仪器 表3 3 主要实验仪器 仪器厂家 r y - 1 2 6 l 高温染样机 7 2 2 ( n ) 型分光光度计 p h 精密测定仪 x r i t e 8 4 0 0 测色配色仪 y _ g 0 2 6 b 型电子式织物强力仪 s w - 8 a 耐洗色牢度试验机 b z 删8 标准光源箱 上海龙灵电子科技 上海棱光 上海雷磁仪器厂 美国爱色丽公司 宁波纺织仪器厂 南通宏大实验仪器宁波纺织仪器厂 莱州市电子仪器有限公司 3 2 实验方法 3 2 1 染色处方 3 2 2 染色工艺 分散染料 活性染料 磷酸二氢钠磷酸氢二钠 高效分散剂j s - n 高温匀染剂2 0 1 1 元明粉 浴比 l ( o w ) 1 ( o w ) 调节p h 值5 5 - - - 8 0 m 之0 9 l m 之0 9 l 0 - 4 0 9 l 1 ：3 0 图3 1 聚乳酸纤维丽赛竹纤维混纺织物一浴法染色工艺曲线 工艺过程：称取染料配制染液一加入匀染剂、分散剂_ 加入缓冲溶液调节p h 值- + 山东理t 人学硕i j 学化论文第三市聚乳酸佣h 赛竹纤维混纺织物浴法染色研究 放入程序升温染样机中t i 时放入布样一保温5 m i n 后加入元明粉搅拌共保温t t m j n _ 搅拌一程序升温染色叶在保温温度t 2 处保温t 2 m i 玎_ 冷却一5 0 取出试样_ 水洗、皂 洗、水洗、晾干。 3 2 3 皂洗工艺 皂片2 e f t , ，纯碱2 班，浴比1 ：3 0 ，9 5 c - 皂煮1 0 m i n 。 3 3 测试方法 3 3 1 上染百分率的测定 3 3 1 1分散染料上染百分率的测定 准确称取o 1 9 分散红f b ( 2 0 0 ) ，于1 0 0 0 m l 容量瓶中，用蒸馏水定容后，摇匀， 按表3 - 4 立即用移液管分别移取不同体积的上述溶液于8 个5 0 m l 容量瓶中，采用丙酮： 蒸馏水( 6 ：4 ) 进行配制测试液，分别加入3 0 m l 丙酮后，用蒸馏水定容h 。 表3 4 标准溶液的配制 选择表3 4 标准溶液中的4 号溶液，以丙酮：蒸