（纺织化学与染整工程专业论文）超细纤维面料的染色性能研究.pdf

超细纤维面料的染色性能研究 中文摘要 超细纤维面料的染色性能研究 中文摘要 本文阐述了新合纤面料的发展历史，具体介绍了新合纤面料的关键 生产技术，重点提出新合纤面料在染色加工过程中出现的与普通合成纤 维不同的问题。针对这些问题，从染料选择、染色工艺确定、以及匀染 剂的使用等几方面着手，研究改善新合纤面料的染色性能的具体途径。 研究结果表明：除通过选择合适的超细纤维专用分散染料、制定相 应的染色工艺来改善新合纤面料的染色性能外，采用合适的匀染剂也是 一条改善新合纤面料的染色性能行之有效的途径。在超细纤维染色过程 中，加入匀染剂，能明显提高分散染料的上染同步性和界面解析、迁移 性，增加分散染料的高温分散稳定性和染料之间的配伍性。对于不同分 散染料拼色染色时，在不同的染色阶段，可使不同的分散染料的上染速 率趋向一致，较好地保证染色过程中色光的致性，而且染色重演性也 较好。 关键词：新合纤超细纤维染色性能匀染剂分散染料 作者：马雅娟 指导教师：陈国强教授 超细纤维面料的染色性能研究英文摘要 s t u d yo nd y e i n gb e h a v i o ro fu l t r a f i n ef i b e r a b s t r a c t i nt h i sp a p e r , t h ed i f f e r e n tb e t w e e nu l t r a - f i n ec h e m i c a lf i b e ra n dn o r m a l c h e m i c a lf i b e rh a sb e e ni n t r o d u c e d ，b yw h i c hm a n yt r o u b l e sw o u l db em e e t i nt h es p i n n i n g ，w e a v i n g ，d y e i n ga n df i n i s h i n go fu l t r a - f i n ec h e m i c a lf i b e r t oi m p r o v et h ed y e i n gb e h a v eo fu l t r a f i n ef i b e r , s e v e r a lm e a s u r e s ，s u c ha s s e l e c t i n gs u i t a b l ed i s p e r s ed y e ，a d j u s t i n gd y e i n gp r o c e s sa n da d d i n gl e v e l i n g a g e n t ，h a v eb e e nt a k e n t h ee m p h a s e so ft h i sp a p e ri so nt h ea d d i n gl e v e l i n ga g e n t ，w es t u d i e d t h ed y e i n gr a t ea n dt h er e s u l ti n d i c a t e dt h a tl e v e l i n g a g e n tc a l li m p r o v e d y e s t u f f s d y e i n gs y n c h r o n i s m ，r e s o r p t i o nr a t e ，d y em o b i l i t y , h i 曲 t e m p e r a t u r ed i s p e r s i b i l i t ya n dc o m p a t i b i l i t yb ym e a s u r i n gt h e s et h i si t e m s d i f f e r e n td y e sc a nb eu p t a k eu n i f o r m l yb ya d d i n gl e v e l i n ga g e n tw h a t e v e r t h et e m p e r a t u r ew a s ，w h i c hw i l lm a k es u r ed y e s t u f f s o n e t o n eb u i l d i n g u p a n dr e d u c et h eb e s td y e i n gr e p e a t a b i l i t y k e y w o r d s ：u l t r a f i n ef i b e r l e v e l i n ga g e n t d y e i n gb e h a v i o r d i s p e r s ed y e i i w r i t t e nb y ：m ag a - j u a n s u p e r v i s e db y ：c h e ng u o q i a n g 一引言 新合纤顾名思义就是新型的合成纤维。它是通过聚合物的化学和物 理改型，运用纺丝和后加工新技术使纤维截面异形化、超细化；采用复 合、混纤、多重变形及新型的表面处理等各种手段，使合成纤维具有天 然纤维的各种特性，并赋予合成纤维超天然的功能、风格、感官等综合 性能。 新台纤这一名词最早出现在日本纺织界。八十年代后期，消费者对 合成纤维面料提出了更高的要求，他们以天然面料为标准来考核新合纤 的舒适性，同时在易保存性方面又要求新合纤能够超越天然纤维。为了 适应这一变化，合成纤维的加工技术有了飞跃。这些技术具体表现在以 下几个方面： 1 1 聚合物改性技术 主要有自伸长聚合物，高收缩聚合物，高收缩应力聚合物，纳米粒 子添加技术，深色化聚合物，易溶解性聚合物等。 1 2 纺丝改性技术 1 2 1 异形纤维 在合成纤维的；b i j m 发展史中，最初人们模仿的是天然纤维的外 形。从纤维形态来看，棉、麻、丝、毛等天然纤维的截面积都不是简单 的圆形，而是异形纤维。所以，新合纤就是从仿制异形纤维起步的。异 性纤维的制造关键是喷丝板孔形的设计和调节异形截面冷却成型过程。 一般来讲，纺丝工艺的各种因素对具形度的影响可从膨化、表面张力、 超细纤维面料的染色性能研究 粘滞阻力等几方面考虑。膨化和表面张力不利于异形度的提高，粘滞阻 力则有利于异形度的提高。异形度通常可用分枝度、充满度、平整度、 变形度和中空度等几个指标来表征。异形纤维和圆形纤维相比，在风格 特性、光泽、染色性、抗起球性蓬松性、透气性及防污性等方面均有明 显差异。 1 2 2 复合及超细纤维 复合纤维是由两种聚合物或同一种分子量不同、组成不同的聚合物 以一定的规则分布于同一根纤维之中而形成。复合纤维又称共轭纤维、 组合纤维、异质纤维及多组分纤维。 复合纤维与共混纤维不同。复合纤维的两种组分互不相溶，在喷 丝组件中，两者通过各自的流道，在喷丝孔入口处汇合，一起挤出，迅 速固化成形，因此纤维中两种组分有清晰的界面。而共混纤维的两种组 分可以互溶，无清晰的界面。复合纤维与混纤丝也不一样，复合纤维是 一根单丝中有两种成分，而混纤丝是一束复丝中有两种成分，但每根单 丝只有一种成分。 复合纤维生产技术是制造超细纤维的一条重要途径。将复合纤维 纺成2 4 d t e x 的单丝，在后整理加工过程中，使复合纤维两种组分剥离， 或使其中一种组分溶解，即可制成超细纤维。而用常规纺丝方法生产超 细纤维容易产生毛丝，且受喷丝孔直径的限制，单丝纤度最小为o 5 5 d t e x 。 国际上通常将o 5 5 1 1 d t e x 的纤维称为细旦丝，o 5 5 d t e x 以下称为超细丝。 超细纤维风靡世界纺织品市场，不仅因为其性能优越，而且经济 效益十分可观。复合超细纤维制造技术是化纤领域的高新技术，复合超 细纤维主要有剥离型和海岛型两种。 剥离型超细纤维是将两种不相容的聚合物，一般以涤、锦为原料， 通过一个特殊的喷丝组件，使这两种组分在纤维中有规则的交替分布， 纤维制成织物后，通过化学或机械方法，使两种组分剥离，制得纤度为 0 1 1 o 5 5 d t e x 的超细纤维。 海岛型超细纤维又称基质原纤型纤维。它是由一种聚合物以极细 的形式( 原纤) 包埋在另一聚合物( 基质) 中形成的。又因分散相原纤 在纤维截面中呈岛屿状态，连续相基质如海的状态而被称为海岛纤维。 海岛纤维有长丝和短丝之分，长丝是组分a 有规律的连续分布在组分b 中，短丝是组分a 以原纤状分散在组分b 中，原纤不连续，但其主轴与 纤维轴一致。海岛纤维制成织物后，将海的组分溶解，就可得到0 1 1 d t e x 以下的超细纤维。 1 2 3 混纤丝 通常，羊毛、蚕丝等天然纤维的粗细、品质是不均匀的，这种多分 散性使其具有优良的蓬松感和硬挺度。鉴于此，在新合纤的加工中人们 有意识地生产线密度不同，收缩性能各异，截面形状不一的束丝，即混 纤丝。 混纤丝的加工通常有纤维后加工混纤法、双螺杆熔融同板纺丝 法、单螺杆熔融同板纺丝法等三条技术路线。 1 。3 后加工技术 后加工技术是指将线密度、截面形状、收缩率不同的纤维通过假捻 变形、空气变形、特殊的混纤技术、特殊的蓬松加工技术等手段，使纤 维产生各种花色效果。 1 3 1 假捻变形 假捻变形是将纤维通过变形和热定型，得到高度卷曲、蓬松的性能。 又由于其在长度方向上具有高度的伸缩性，所以又称之为弹力丝。 1 3 2 空气变形 空气变形又称喷气变形或吹捻变形，它是将纤维通过一个特殊的喷 嘴，在空气喷射的作用下，使单丝吹开并发生弯曲形成线圈和环圈，成 为具有高度蓬松的纱线。 1 4 染整加工技术 新合纤与普通合纤在结构形态上有很大差异，通过染整加工，不仅 要充分发挥新合纤的特性，同时要赋予新合纤织物特殊的风格。 事实上，新合纤的制造技术往往是上述加工技术的组合，它是一个 系统工程。它标志着合纤新技术发展到一个阶段，使新技术及由此开发 的新产品的总称。新合纤织物种类繁多，结构复杂，按用途通常可分为 四类： a 新型丝绸风格新合纤机织和针织物 原丝属不规则异形截面丝及采用高收缩改性聚合物作原料的混纤 丝。通过后道加工，制造出具有光泽柔和、丰满的蓬松感，特贝优良的 悬垂性和干触感。主要用作西装和便服面料。 引言 b 新型桃皮绒风格新合纤机织和针织物 原丝属涤纶微纤维、超细纤维、异收缩蓬松纤维。在织物上进行起 绒整理，织物外观呈桃皮风格。主要用作仿麂皮、桃皮绒织物。 c 新型精纺毛型风格新合纤织物 原丝由两种异形丝经空气变形成复合假捻卷缩结构丝，织物富有蓬 松、挺爽、有身骨的毛型感。可生产“强捻”毛型薄织物，用作套装、 夹克衫面料。 d 新型粘胶丝风格新合纤织物 原丝属于含无机纳米粒子的超悬垂性特殊截面的高密度纤维。产品 的悬垂性、干触感特好，表面手感特柔软，体现了天然纤维所没有的新 合纤独特的质感。主要用作男女便装、女时装面料。 上述新合纤面料除其高异收缩的特性外，还有一个重要的特性就是 单丝纤度。由于超细纤维的单丝线密度在o 5 5 d t e x 以下，这就赋予新合 纤面料以下优良性能： a 由于单丝线密度极小，抗弯强度很低，故织物手感柔软，悬垂性特别 好。同时，又保持了常规涤纶织物的尺寸稳定性和免烫性能，即使是紧 密织物，其重量仍很轻。 b 单丝纤度小，其表面积增大，吸附性增强，能较好的捕捉微尘，用作 擦拭效果和过滤效果极好的产品。 c 纤维表面积增大，对染料、助剂、浆料、油剂的吸附量也大大增加。 同时由于新合纤对光反射系数大的缘故，吸附相同量的染料的织物的染 引言 色深度常规合纤的要浅得多。所以要染的相同深度的色光，新合纤所用 染料量是普通化纤的2 3 倍，纺丝织造时，油剂用量是普通化纤的2 5 倍，浆料用量是普通化纤的一倍。染料、浆料、油剂吸附量的增加，在 后处理过程中，会导致退浆不尽，色牢度下降。由于表面积的增大，新 合纤能够充分吸收阳光，即以造成日晒牢度的下降。一般要下降1 2 级。 d 单丝纤度小，单位面积中单丝根数增加了数十倍，其纤维间隙介于水 蒸气和液态水的大小之间，再加上拒水整理，具有极好的防水透气功能。 同时，还没有通常高密织物手感硬、弹性差的缺点。由于纤维间充填密 度的增加，在纤维之间形成大量的微隙，可留存大量的空气，改善了穿 着舒适性。 e 单丝纤度小，表面积大，无定形区较多，对染色性能有较大影响。 f 超细纤维的收缩率较大，在染整加工的各道工序中均有不同程度的收 缩。 综上所述，以超细纤维为代表的新合纤，由于单丝纤度、截面形态、 表面形态、收缩性能以及聚合物结构( 化学结构、结晶度、取向度等) 与常规合纤相比存在较大差异，因此，新合纤织物在纺丝、织造、染整 加工过程中和常规合纤也存在许多不同。本论文的研究方向是新合纤的 染色性能，其主要表现在：匀染性、重现性、色光鲜艳度、染深性及染 色牢度等几方面。 2 匀染性 超细纤维的比表面积比普通纤维的大的多，从染液中吸附染料的速 度也快的多，表现为较高的上染率，匀染性也很差；此外，不同纤度的 纤维由于表面积不同，其吸收染料的速度也不同，并随单丝纤度的减少 而加快，超细纤维的截面多为不规则形状，表面不平整，表面积差异也 很大，也影响了吸附染料的速度；还有，由于超细纤维的纺丝方法不同 于常规纤维，它在形态结构和分子结构上的差异也很大，这也直接影响 到匀染性。 h 重现性 超细纤维的微结构和常规合纤相比均匀性很差，而且其对染料、染 色工艺、染色设备的变化更加敏感，这些会导致染色织物的重现性变差。 i 染深性及鲜艳度 超细纤维表面积增大，染料在纤维中的分布较散。同时由于新合纤 对光反射系数大的缘故，吸附相同量的染料的织物的染色深度常规合纤 的要浅得多。所以超细纤维不仪不容易染深，而且鲜艳度也很差。 j 染色牢度 由于表面积的增大，新合纤能够充分吸收阳光，即以造成日晒牢度 的下降。般要下降l 2 级。同时表面积增大，对染料、吸附量也大大 增加，要染得相同深度的色光，新合纤所用染料量是普通化纤的2 3 倍， 这将导致染色织物色湿牢度的下降。 本论文根据超细纤维的特性，针对新合纤面料在染色过程中出现的 问题，从染料的选择、染色工艺的改进、助剂的选用等几方面着手，深 入研究新合纤的染色性能，为该类产品的工业化生产提供理论依据。 超细纤维画料的染色性能研究实验 二实验 2 1 实验材料 2 1 1 织物 涤纶超细纤维织物( 常州东方印染厂) 2 1 2 染料和助剂 分散红玉工业品浙江龙盛染料化工厂 分散深蓝工业品浙江龙盛染料化工厂 分散橙工业品浙江龙盛染料化工厂 匀染剂a 6 0工业品南通斯恩特精细化学品厂 匀染剂r a p 2 8 5工业品日本三洋华成 冰醋酸分析纯上海试剂四厂 丙酮分析纯上海振兴化工厂 2 1 3 实验仪器和设备 s f 6 0 0 测色配色仪美国d a t a c o l o r 公司 h - 2 4 f 高温高压染样机 台湾r a p i d 公司 7 2 2 型分光光度计上海精密科学仪器有限公司 p h - 2 5 型p h 计 上海雷磁仪器厂 j a 一12 型电子天平 上海天平仪器制造有限公司 2 2 染色工艺 实验 处方： 染料： 匀染剂： p h 值： 浴比： 工艺曲线 l ( o w f 织物) 4 5 5 5 l ：1 0 1 3 0 3 0 m i r l 水洗、烘干 2 3 测试方法 2 3 1 染料溶解状态的测定 实验方法：将加与未加助剂的分散染料溶液在1 3 0 c 状态下保温l 小时， 冷却至室温，再放置2 小时。 测试方法：用分光光度计测定上述溶液在波长为5 0 0 7 0 0 n m 范围内的 吸收光谱曲线。 2 3 2 染料高温分散性的测定 实验方法：将加与未加助剂的分散染料溶液以3 * c m i n 的速率快速升温 至1 3 0 。c ，然后保温1 小时，再迅速冷却至9 54 c 。 实验 测试方法：将中速滤纸置于快速滤纸上，在真空度为o 0 7 4 7 m p a 条件下 抽滤，然后将滤纸自然晾干后进行评级。 2 3 3 染料解析率和迁移率的测定 实验方法：取等重的超细纤维织物八块( 各2 0 0 克) ，将其中四块放入 染液中，分别在7 0 、1 3 0 c 条件下染色2 0 m i n ，取出后用流动水洗净( a ) 。 再将每块染色布样与未染色布样缝在一起，置于加入和未加入匀染剂的 染杯中进行移染试验，温度、时间和相应的染色条件一一致。移染完成后， 取出布样低温烘干( 分别为b 和c ) 。 测试方法：按规定要求在测色配色仪上测定布样a 、b 、c 的表观深度 k s 值，按下列公式分别计算解吸率i d 和迁移率i m ： i d = 1 一( k s ) b ( k s ) a i m = ( k s ) c ( k s ) d 2 3 4 染料初始吸附百分率的测定 实验方法：将加入和未加入匀染剂的分散染料溶液置于若干染杯中，放 入超细纤维织物，根据染色工艺曲线进行染色，从5 0 。c 开始，每隔1 0 取出一个染杯，迅速冷却后取出布样，水洗、烘干。 测试方法：用分光光度计测定不同温度条件下染色残液和未加布样时 的染液的吸光度。用丙酮和水的混合溶液稀释。吸附百分率的计算公式 如下：吸附百分率= ( 1 a i a o ) 1 0 0 其中：a i 一不同染色温度残液的吸光度 一不加布样染液的吸光度 超细纤维面料的染色性能研究 2 3 5 染色织物色相角的测定 实验方法：将加入和未加入匀染剂的分散染料( 三元色拼色) 溶液放入 染杯中，再放入超细纤维织物，分别升温至1 2 0 。c 、1 3 0 、1 3 0 c 3 0 m i n ， 取出染杯，迅速冷却后取出布样，水洗、烘干。 测试方法：按规定要求在测色配色仪上测定不同染色条件下布样的色相 角( h i ) 和1 3 0 c 3 0 m i n 染色后布样的色相角( h ) ，计算它们的差值。 色相角由c m c 表色系统计算得到。 2 3 6 染色深度的测定 实验方法：将加入和未加入匀染剂的分散染料溶液放入染杯中，再放 入超细纤维织物，升温至1 3 04 c ，保温4 0 m i n ，取出染杯，迅速冷却后 取出布样，水洗、烘干。 测试方法：按规定要求在测色配色仪上测定加入匀染剂布样的表观深度 ( k s ) l 与未加入匀染剂布样的表观深度( k s ) o ，计算其比值，用m 9 6 表示： m = r k s ) , ( k s ) o 2 3 7 匀染性的测定 在测色仪上测定染色织物的匀染性。根据数理统计原理，选取织物上一 点作为标准点，再在织物上任取五点，测定其色差值e i 。 超细纤维面料的染色性能研究三结果与讨论 三结果与讨论 3 i 超细纤维染色用染料的选择 新合纤通常具有显色性低、染色牢度差、提升性较高和上染速率快 的特点。故染色不易均匀。一般常规分散染料对新合纤的染色不完全适 用。在使用适应加以正确选择。新合纤用分散染料应具备以下特点： a 具有高的色强度 由于超细纤维的纤度只是常规涤纶纤维的0 1 o 0 1 ，因而其表面积 将是常规涤纶纤维的几十倍。同时瓶合纤织物大多是高支高密织物，所 以，为将新合纤染成与常规涤纶相同的深度，需要增加数倍染料。因此 新合纤必须采用高强度、高力分的染料，以便用较少的染料染得较深的 颜色。 b 具有高的染色牢度 由于新合纤需用高浓度的染料，而且，在热定型时染料的表面泳移 现象很严重，加剧了染料的聚集，形成更多的浮色，导致摩擦牢度下降。 同时，由于纤维表面积的增大，与光、热的接触增加，导致日晒牢度的 下降。因此，新合纤应选用各项牢度指标优良的染料。 c 具有较好的移染性 新合纤初始上染率较快，容易吸附不匀，最终染色温度又较低，只 有通过加强移染来达到匀染的目的，因此，选用的染料应具有良好的移 染性。 d 具有较稳定的高温分散性 由于分散染料在水中的溶解度较低，在水中主要是以微粒状存在， 这些微粒在高温等外界因素的影响下容易聚集，造成染色不匀，因此， 新合纤应选用具有稳定的高温分散性的染料。 e 具有良好的提升性 新合纤不易染深，需用较高的染料溶度。因此，新合纤应选用提升 力高的染料以便染的深色。 f 具有良好的匀染性和相容性 由于新合纤通常由混纤丝组成，因其不同组成会给染色造成不匀， 因此，新合纤应选用具有良好的匀染性和相容性的染料。 g 具有较好的后洗涤性 由于新合纤比表面积较大，所用染料浓度又高，故染色后的浮色去 处较难。如果是两种纤维组成的超细纤维，还存在沾色现象。因此，新 合纤应选用容易通过还原清洗去处浮色的染料。 选择适用于新合纤染色用的分散染料除了从上述几方面考虑外，还 可以从染料结构方面来考虑。 商品分散染料的结构主要有偶氮、蒽醌、杂环三大类。它们在超细 纤维上的染色性能差一很大。这是由于它们所含发色基团不同而造成的。 杂环类分散染料为奇数交替烃，同时由于杂原子的存在，其发色强度远 远高于偶数交替烃的偶氮和蒽醌类分散染料，而且色泽浓艳、提升力高。 同时由于杂环较稳定，其牢度也优于偶氮和蒽醌类分散染料。 从染料的高温分散稳定性来看，不同结构的分散染料之间没有明显 差异说明分散染料的高温分散稳定性与染料的结构关系不大，而可能与 染料后处理中添加的助剂如分散剂、以及处理后染料的粒径、晶形有很 大关系。从染料的移染性、匀染性来看情况也大致如此。 因此通常新合纤选用杂环类分散染料进行染色。本文根据以上原则 对适用于新合纤的分散染料进行了筛选，认为约克夏公司的夏利灵v x 系列分散染料比较合适，并进行了批量化生产。 工艺处方： s e r i l e n e y e l l o wv x 一2 r l n x ( o w f ) s e r i t e n er e dv x r l y ( o w _ f _ ) s e r i l e n eb l u ev x b l n z ( o w f ) 工艺曲线： 5 0 8 0 水洗后处理 结果： 染色产品不仅匀染性较好，而且各项牢度指标均符合要求。比较适 合超细纤维织物染浅到中色。同时由于该系列染料对尼龙的沾色极少， 更适合于涤锦混纺交织物的染色。 3 2 超细纤维染色工艺的确定 3 2 1 起染温度的确定 考虑到超细纤维的上染速率快于普通涤纶纤维的上染速率，所以其 起染温度应适当放低，尤其是经过了碱减量处理的超细纤维织物，可在 4 0 5 0 。c 下起染。 3 2 2 升温速度的确定 在升温过程中，不仅染料的上染速率会随着温度的升高而加快容易 造成染花现象，而且还会因“二次凝聚”现象而产生色点、色斑和色浅。 因此控制升温速率也是保证染色顺利进行的重要手段。升温速率要根据 染料的性质、染料的用量、助剂的使用情况等因素来确定。 3 2 3 保温温度的确定 涤纶织物高温高压染色时的保温温度通常为1 3 0 。但有时会适当 放低，如染弹力织物时，为了保证氨纶的弹力，一般在1 1 5 1 2 0 条件 下染色。所以，在这种情况下，要选用在1 2 0 。c 条件下就有相当好上染 速率和平衡上染吸附率的染料，而且还要容易洗去浮色。 3 2 4 染色p h 值的控制 对染色p h 值的控制是保证染色正常色光和重现性的重要措施。要 确保染色过程中p h 值始终控制在4 5 左右。 3 3 超细纤维染色用匀染剂性能的研究 在解决超细纤维染色问题时，匀染剂的使用也是一项重要措施。匀 染剂对分散染料的溶解状态、上染速率、染料的解析与迁移、分散染料 的高温分散性、染深性以及染料的配伍性都有一定的影响。 超细纤维面料的染色性能研究 3 3 1 匀染剂对分散染料溶解状态的影响 分散染料不具有水溶性基团，只有非离子极性取代基。它们在水中 的溶解度很小，染料以单分子、胶团和晶体形式存在于水中，并在相互 之间形成动态平衡。通常，商品染料在染液中大部分以染料微晶粒形态 悬浮在水中，部分存在于助剂的胶团或胶束中，少量以单分子状态存在， 只有这些单分子状态的染料才能上染纤维，因此分散染料的上染速率很 慢。 由于分散染料的三种状态之问存在动态平衡，在染色过程中，单分 子、胶团和晶体染料之间会发生转变，特别是晶体会变大，晶粒之间会 产生凝聚，有时晶型还会发生变化，这些都会影响到分散染料的染色性 能，容易产生染色不匀、染色色点、条花等疵病。因此，提高分散染料 溶解度和其悬浮体的稳定性在染整加工中是很重要的。合适的匀染剂能 够起到以上作用。 将不同浓度的匀染剂加到分散深蓝溶液中，观察其在5 0 0 7 0 0 n m 范 围内的吸收光谱曲线的变化。结果分别见表l 、图1 、图2 ： 超细纤维丽料的染色性能研究结果与讨论 表1 匀染剂对分散深蓝的吸收光谱曲线的影响 匀染 匀染剂a 6 0匀染剂r a p 2 8 5 齐空 ( g l )( g l ) 波长白 l235l23 5 5 0 00 6 3 70 6 8 20 8 4 20 8 7 70 9 9 70 6 5 00 8 1 60 7 5 20 8 5 8 5 1 00 7 2 20 7 7 30 9 0 80 9 6 41 0 7 80 7 2 50 8 7 50 8 4 20 9 1 0 5 2 0o 8 l o0 8 6 80 9 2 21 0 3 81 0 9 20 8 0 50 9 3 50 9 3 00 9 6 2 5 3 00 8 8 80 9 5 01 0 2 81 0 8 71 1 2 20 8 6 70 9 8 40 9 8 91 0 0 8 5 4 00 9 6 81 0 3 71 0 9 91 1 5 21 1 7 50 9 5 11 0 4 61 0 7 11 0 6 3 5 5 01 0 5 8 1 1 3 81 2 0 2 1 2 4 2 1 2 6 61 0 5 21 1 4 41 1 7 71 1 6 0 5 6 0 1 1 5 5 1 2 4 51 3 0 31 3 4 51 3 5 81 1 4 91 2 1 21 2 7 81 2 2 4 5 7 01 1 8 91 2 7 9 1 3 4 31 3 6 81 3 8 7 1 1 9 31 2 4 3 1 3 1 61 2 5 4 5 8 0 1 2 5 2 1 3 5 5 1 4 2 21 4 4 81 4 6 61 2 5 91 3 3 01 3 9 91 3 4 2 5 9 01 2 5 41 3 4 9 1 4 2 0 1 4 4 41 4 6 1 1 2 5 9 1 3 2 6 1 3 9 61 3 3 9 6 0 01 2 3 51 3 1 91 3 9 4l ，4 1 81 4 3 51 2 1 91 3 0 l 1 3 6 61 3 1 5 6 l o1 2 0 2 1 2 7 61 3 5 7 1 3 8 1 1 4 0 11 1 7 61 _ 2 6 l1 3 3 01 _ 2 7 8 6 2 01 1 6 21 2 2 1 1 3 0 9 1 3 3 7 1 3 6 0 1 1 1 61 2 0 6 1 2 7 71 2 2 8 6 3 01 1 2 31 1 6 0 1 2 5 01 2 9 41 3 1 71 0 3 71 1 2 51 2 1 31 1 5 5 6 4 01 0 9 31 0 8 9 1 1 7 4 1 2 5 51 2 7 70 9 2 91 0 5 81 1 2 51 0 4 8 6 5 01 0 7 21 0 0 2 1 0 6 5 1 2 1 01 2 2 20 7 8 60 8 4 80 9 7 80 8 9 2 6 6 01 0 5 40 8 8 80 8 9 81 1 3 61 1 l o0 6 0 90 6 5 90 7 6 10 7 0 3 6 7 01 0 3 30 7 5 20 7 1 61 0 1 5o 9 4 20 4 3 80 4 8 40 5 3 10 5 2 6 6 8 00 9 7 40 6 0 30 5 5 20 8 4 20 7 5 80 2 9 6o 3 1 50 3 3 80 3 9 0 6 9 00 8 8 90 4 7 00 4 4 20 6 7 50 6 2 50 2 0 30 2 6 70 2 1 50 3 0 6 7 0 00 7 9 5 0 3 5 9o 3 7 1 0 5 3 3 0 5 4 0 o 1 4 20 2 1 40 1 3 60 2 5 3 超细纤维面料的染色性能研究 空白 1 0 i l a 一6 0 0 u ub b ub u u口0 u，l ，u 、撼长，n m 图1 匀染剂a 一6 0 对分散深蓝( 0 1 9 l ) 吸收光谱曲线的影响 在分散染料溶液的吸收光谱曲线中，吸光度的变化代表染液中单 分子状态和胶团状染料量的变化；最大吸收波长的变化可能表示染料晶 型的变化。从图l 中可以看出，加入匀染剂a 一6 0 后，染料的吸光度有所 提高，而且随着匀染剂a 6 0 用量的增加，吸光度也不断增加。说明匀染 剂a 6 0 对分散染料有增溶作用，即增加染液中单分子状态和胶团状的染 料量，染液中单分子状态的染料是上染纤维的主要形式，胶团状的染料 比染料晶体更容易释放染料单体，这些都有利于上染均匀。还有，加入 匀染剂a 6 0 后，最大吸收波长从5 9 0 n m 移至5 8 0 n m ，说明匀染剂a 一6 0 对晶体状分散染料也有一定作用。 坦 佃 舱 赵u蛩 超细纤维面料的染色件能训究 空白 一一1 9 l r a p 2 8 5 5 0 05 5 1 26 0 0b b u7 0 0 、桩长，n m 图2 匀染剂r a p 2 8 5 对分散深蓝( 0 1 9 l ) 噢| 殳光谱曲线的影响 从图2 可以看出，和匀染剂a 6 0 一样，匀染剂r a p 2 8 5 对分散染 料也有增溶作用，同样表现为加入匀染剂后吸光度有所增加，最大吸收 波长从5 9 0 n m 移至5 8 0 n m 。和a 6 0 不同的是，当r a p 2 8 5 的用量超过 3 p f , 。时，匀染剂的增溶效果反而会下降。 将用量为5 9 l 的不同匀染剂对分散染料吸收光谱的影响进行比 较，结果见图3 ： 邶 赵；i謇 5 0 05 5 06 0 06 5 0f t 1 0 衽! 欹，n m 图3 不同匀染剂对分散深蓝( 0 l g l l ) 吸l l 殳光i 普曲线的影响 从图3 可以看出，a - 6 0 对分散染料的增溶效果明显好于r a p 2 8 5 。 说明虽然匀染剂都有一定的增溶效果，但不同的匀染剂增溶的程度是不 同的。 所以，在超细纤维染色时，加入适合的匀染剂，不仅可以提高分 散染料的溶解度，而且可以防止或降低晶体的增长和聚集，增加了染料 悬浮体的稳定性，改善了其染色性能。 3 3 2 匀染剂对超细纤维上染速率的影响 分散染料上染涤纶纤维的过程包括：染料晶体的溶解( 含从胶束 状染料转变为单分子染料) 、染料扩散通过晶体周围的扩散边界层、染料 分子随染液流动至纤维周围的扩散边界层，然后扩散通过这个扩散边界 层在纤维表面发生吸附，当染料在纤维内外层形成浓度差后，染料分子 2 0 超细纤维面抖的染色性能研究 不断向纤维内部扩散，最终达到平衡。如果染料溶解性不好，染液中颗 粒状染料较多，初始吸附快，容易造成染色不匀。同时，由于超细纤维 的比表面积很大，对于染料的吸附速率也很快，这也是容易形成染色不 匀的因素之一。如果是混纤超细纤维，由于纤度的不同，单纤比表面积 不仅较大，而且差异也很大，就更容易造成上染速率方面的差异，结果 是容易染花。因此，控制上染速率是分散染料染超细纤维的关键之。 分散染料由于分子结构方面的差异，造成不同分散染料之间溶解度 悬殊较大，有时达到十倍之多。在分散染料溶液中加入匀染剂后，由于 匀染剂一方面可以和染料分子形成胶柬，对分散染料起到增溶效果，提 高了染料在染液中的分散稳定性；另一方面，匀染剂可以与染料分子结 合，增加分散染料形成单分子状态染料的能力，在拼色染色时减少不同 染料由于在溶解度方面差异而造成的染色差异性。另外，匀染剂对纤维 还有增塑作用，加快染料从纤维表面扩散至纤维内部的能力，达到匀染 效果。 将匀染剂加入到不同的分散染料溶液中，测定不同温度条件下的上 染百分率，结果见表2 ： 超l i l | 纤维面料的染色性能研究 表2 匀染剂对分散染料上染百分率的影响 儡度 、) 6 07 08 09 01 0 0i l o1 2 01 3 0 分散深蓝1 7 6 9 32 0 3 3 22 4 2 4 22 9 3 2 64 8 9 7 45 7 9 6 79 5 6 0 l9 7 8 4 9 空白 分散橙 2 1 6 0 32 6 9 7 93 8 0 2 54 8 6 8 08 21 1 19 4 0 3 79 7 0 6 7 9 9 3 1 6 分散红玉 7 3 5 7 1 1 1 3 31 26 8 2 2 1 2 0 06 2 2 4 69 8 1 6 19 8 9 3 59 9 4 1 9 分散深蓝 2 2 4 0 33 5 0 3 14 2 3 6 35 4 9 9 07 4 8 4 79 5 3 1 69 6 4 3 69 7 8 6 2 a 一6 0 分散橙 2 0 1 0 43 0 9 8 44 i 7 6 2 6 1 1 4 07 6 5 88 6 8 3 99 4 1 9 79 6 1 6 6 分散红玉 7 1 5 7 1 3 4 4 3 2 5 5 3 2 4 1 5 8 66 8 9 5 69 0 0 3 99 6 5 1 89 6 7 1 2 分散深蓝 1 5 2 1 72 1 6 4 02 70 7 53 5 6 7 25 5 4 3 58 5 0 7 9 9 4 6 6 49 5 3 5 6 r a p分散橙1 4 0 6 42 3 7 8 53 7 4 3 54 7 2 6 07 1 9 7 58 7 6 9 49 2 9 6 8 9 4 6 2 3 2 8 5 分散红玉 1 0 8 1 61 31 7 62 3 5 9 93 6 2 8 36 32 2 59 5 9 6 99 7 4 4 3 9 7 8 3 7 注：处方： 分散染料1 ( o w f ) ：匀染剂l g l 浴比：1 ：1 0 p h 值：4 5 5 5 零 斟 惫 稞 叫 6 08 01 0 01 2 01 4 0 染色温度， 图4 无匀染剂时分散染料上染曲线 从图4 可以看出，分散深蓝、分散橙、分散红玉这三只分散染料的 上染曲线差异较大，虽然平衡上染百分率基本相同，但初始上染百分率 是分散橙最高，分散红玉其次，分散深蓝最低。 柏 寻 0 超细纤维面料的染色性能研究 三结果与讨论 1 0 0 8 0 6 0 2 0 o 6 08 01 0 01 2 0 染色温度， 图5 加入匀染剂a 6 0 的分散染料上染曲线 6 0 8 0 染 图6 加入匀染剂 1 0 0 色温度， r a p 2 8 5 t 拘分散染料上染曲线 从图5 和图6 可以看出，加入匀染剂后，分散深蓝、分散橙、分散 蚰 o 超细纤维面料的染色性能研究 红玉这三只分散染料的上染曲线差异变小，三者基本相同。特别是分散 深蓝的上染百分率有明显提高。说明匀染剂对不同分散染料的作用程度 也不同，但趋势是减少不同分散染料上染曲线之间的差异，这一点对改 善超细纤维的染色性能是非常有帮助的。 1 0 0 器 8 0 h 料 6 0 惫 球4 0 2 0 o 染色温度， 图7 分散深蓝上染曲线 1 4 0 超细纤维面料的染色性能研究 1 0 0 零 8 0 静 6 0 表 也 褒4 0 2 0 术 褂 求 磔 8 0 1 0 01 2 01 4 0 染色温度， 图8 分散橙上染曲线 1 5 0 8 0 1 0 0 1 2 01 4 0 染色温度， 图9 分散纽上染曲线 从图7 可以看出，虽然加入匀染剂都能提高分散深蓝的初始上染百 分率，但a 一6 0 的效果更加明显。从图8 、图9 对分散橙和分散红玉可以 得到相同的结果，不过提高的程度没有分散深蓝高。 2 s 如 o 超细纤维面料的染色性能研究 综上所述，未加匀染剂时，由于不同分散染料的上染曲线差异较大 所以染色时造成染色色花和色差，如果分散染料的移染效果不明显，这 些疵病将无法克服。加入匀染剂后，可以使不同分散染料的上染蓝线比 较接近，这对于拼色染色时十分重要。当拼色用分散染料的上染速率变 得基本一致时，能保证同色渐进性，减少色差的产生机会，而且，染色 重演性也会较好。就不同的匀染剂而言，a 6 0 对修正不同分散染料的上 染速率好像更有效。 3 3 3 匀染剂对织物上染料的解析和迁移行为的影响 当分散染料上染超细纤维织物时，由于初始吸附很快，容易造成染 色不匀。如果在整个染色过程中，加强已上染到织物上的染料的解析和 迁移，可使织物上染花处的染料通过解析和重新均匀上染，最终获得匀 染效果。 表3 是在涤纶超细纤维染色时，分别加入匀染剂a 6 0 和r a p 2 8 5 的 迁移率和解析率： 表3不同条件下分散深蓝的迁移率和解析率 温度匀染剂界面迁移率。界面解析率， 空白3 5 5 6 48 2 6 4 7 0 a 一6 04 3 7 6 81 0 1 3 0 r a p 2 8 55 4 2 9 47 9 6 7 空白3 8 4 5 11 8 4 4 9 1 3 0 a 6 04 6 0 0 32 2 1 6 l r a p 2 8 54 7 8 4 53 3 2 4 3 注：处方：分散深蓝1 ( o w ) ；匀染剂 g l 浴比：1 ：1 0 p h 值：4 5 5 5 超鲴纤维面料的染色性能研究 从表3 可以看出，未加匀染剂时，界面迁移率大于界面解析率。这 是由于超细纤维的比表面积较大，对染液中的染料吸附力很大，所以染 料从染色织物上解析下来比较困难。而一旦离开染色织物的染料，同样 由于未染色超细纤维的比表面积较大，与染料的结合点较多，大部分被 纤维所吸附，结果是界面迁移率相对较高。当染色温度升高时，由于分 子间的布朗运动加强，界面迁移率和界面解析率同时增加。加入匀染剂 后，可以同时提高织物上分散深蓝的界面解析率和迁移率。这是由于匀 染剂既对染料有亲和力，又对纤维有亲和力，使得燃料容易离开染色织 物，特别是高温下这种作用更加明显。由此可见，在匀染剂的作用下， 用分散染料染超细纤维时，在1 3 0 。c 条件下保温3 0 m i n ，对提高染色织物 的匀染性非常有利。 从表3 还可以看出，无论是否加入匀染剂，随着移染温度的升高， 移染率增大。移染分界面移染和全过程移染两种途径。但染料被吸附在 纤维表面，还未扩散进入纤维内部时，这时染料从纤维表面解析下来， 再通过染液重新上染纤维，这就是界面移染。在7 0 c 时，移染主要是以 界面移染为主，因为此时温度不高，未达到纤维的玻璃化温度，此时移 染的只是纤维表面的染料而不是纤维内部的染料。升高温度到1 3 0 。c 时， 此时的移染是全过程移染，高温条件下，匀染剂进入纤维内部，纤维内 部的染料和表面的染料都可以解析到染液中去，然后重新吸附到纤维表 面，再扩散到纤维内部，完成移染过程。一般来说，全过程移染比界面 移染效果更加明显。 3 3 4 匀染剂对分散染料高温分散性的影响 商品分散染料中虽然含有分散剂，但还不能完全解决分散染料的 高温稳定性，随着染色温度的升高，染料容易聚集，形成染色色点，还 容易沾污染色设备。加入匀染剂可以有效的改善分散染料的高温稳定性。 在分散染料溶液中加入匀染剂，测定其高温分散性，结果见表4 ： 表4匀染剂对分散染料高温分散性的影响 高温分散性，级 染料 空白a 6 0r a p 2 8 5 分散深蓝244 分散橙 355 分散红玉 1 5 4 注：处方： 分散染料1 ( o w ) ；匀染剂l g l ； 浴比：l ：1 0 p h 值： 4 5 5 5 评级标准：5 级为无染料凝聚颗粒；4 级为微量染料凝聚颗粒； 3 级为有染料凝聚颗粒：2 级为染料凝聚颗粒较明显 l 级为染料凝聚颗粒极明显； 从表4 可以看出，加入匀染剂a 6 0 或若r a p 2 8 5 可以明显改善分散 染料的高温分散性，一般可以提高到4 5 级，特别是对分散红玉效果十 分显著。这对于防止色点的产生减轻对染色设备的沾污有很好的作用。 3 3 5 匀染剂对超细纤维染色深度的影响 通常而言，由于超细纤维的比表面积较大，所以同样的染料用量， 超细纤维织物的得色较浅。在染液中加入匀染剂，对染色织物染色深度 的影响见表5 ： ，r 三结果与讨论 表5匀染剂对超细纤维染色深度的影响 染料浓度，g l 1 02 0 匀染剂浓度，矶 匀染剂 a 一6 01 1 29 7 o 5 r a p 2 8 51 0 69 9 a 6 09 61 0 5 m 1 o r a p 2 8 51 0 31 0 4 a 6 09 71 0 l 2 0 r a p 2 8 51 0 31 0 8 注：染料：分散红玉 浴比：1 ：1 0 p h 值： 4 5 5 5 m ： m 小于1 0 0 表示匀染剂降低染色深度； m 等于1 0 0 表示匀染剂对染色深度没有影响； m 大于10 0 表示匀染剂增加染色深度： 从表5 可以看出，在染料浓度较低的情况下，加入匀染剂可以增加 染色深度，但当匀染剂浓度提高后，匀染剂的增深效果反而会降低，有 些情况下还会变浅；在染料浓度较高的情况下，加入匀染剂会降低染色 深