（纺织化学与染整工程专业论文）基于阳离子可染涤纶的匀染性及助剂间的相互作用.pdf

e0 “： 。- - 7 0 j ： l 【i 、 苏州大学学位论文使用授权声明 删螋 y 1 7 3 2 鲻廿 本人完全了解苏州大学关于收集、保存和使用学位论文的规定， 即：学位论文著作权归属苏州大学。本学位论文电子文档的内容和纸 质论文的内容相一致。苏州大学有权向国家图书馆、中国社科院文献 信息情报中心、中国科学技术信息研究所( 含万方数据电子出版社) 、 中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社送交本学位论文的复印件和电子 文档，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或其他复制手段 保存和汇编学位论文，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索。 涉密论文口 本学位论文属 在年一月解密后适用本规定。 非涉密论文d 论文作者签名： 望盥 e l 导师签名： 强：一0 e l 期吧胛。t 6 ， 。一 基于阳离子可染涤纶的匀染性及助剂问的相互作用中文提要 基于阳离子可染涤纶的匀染性及助剂间的相互作用 中文提要 阳离子染料上染阳离子可染改性涤纶，是通过改性涤纶分子结构上的阴离子基团 和阳离子染料的阳离子基团以离子键结合，容易染色不匀，染色的均匀性主要通过缓 染来实现。本文探讨了十一种助剂( 双子阳离子m 、m p q 、聚合阳离子s 、聚合阳离 子l 、阳离子表面活性剂1 2 2 7 、1 8 1 5 、6 0 2 b 、双子阴离子t 、b s 一1 2 、a 料、复配匀 染剂s d ) 存在下，阳离子染料对阳离子可染改性涤纶染色性能的影响，用紫外可见 光谱和表面张力表征了助剂与染料的相互作用。 研究结果表明：传统的阳离子表面活性剂1 2 2 7 和聚合阳离子表面活性剂对改性 涤纶的上染没有明显的缓染作用；双子阳离子m 对阳离子染料上染e c d p 纤维有缓 染作用；双子阳离子m 对c d p 纤维的缓染作用很小；两性表面活性剂b s 一1 2 和双子 阴离子表面活性剂对阳离子染料无缓染作用，不能用于c d p 织物的匀染；非阳离子 型表面活性剂( 6 0 2 b 和b s 一1 2 ) 的复配助剂对c d p 没有缓染性能，反而有促染效果， 因此不适合用于阳离子染料的缓染。 复配匀染剂s d 的加入有效的抑制染色初期染料的上染率，使其缓慢上染织物， 对阳离子染料上染c d p 织物具有较显著的缓染作用，且不影响其最终上染百分率， 可以作为一种新型的缓染剂用于c d p 织物染色。 通过对分散染料和阳离子染料的筛选，选择相互沾色较小的分散染料和阳离子染 料，能够实现p e t c d p 交织物分散染料阳离子染料一浴一步法异色染色。如分散红 w f - 4 s 、分散黄w f - 3 r 与阳离子红s d - g r l ，阳离子黄s d - - g l ，阳离子蓝s d - g s l 的异色染色组合。 匀染剂s d 用于p e t c d p 交织物分散染料阳离子染料一浴一步法染色，对c d p 纤维的染色具有缓染作用，对p e t 纤维的染色具有匀染效果，能提高织物染色的均 匀性，具有较好的移染性。 助剂对染料吸光度影响很大，吸光度的变化发生都发生在助剂的c m c 附近，还 可改变吸收光谱曲线、最大吸收波长发生位移，这种变化随染料结构的不同而不同， 说明表面活性剂与染料的相互作用与染料结构有关。 关键词：阳离子改性涤纶：c d p ；e c d p ；匀染；表面活性剂；相互作用； 作者：梁娟 指导教师：朱亚伟 a b s t r a c t s t u d yo nl e v e l - d y e i n gp r o p e r t i e so fc a t i o n i cd y e a b l e p o l y e s t e ra n dt h e s t u d yo nl e v e l - d y e i n gp r o p e r t i e so fc a t i o n i c p o l y e s t e ra n d t h ei n t e r a c t i o no f a b s t r a c t c a t i o n i cm o d i f i e dp o l y e s t e rc o n t a i n i n ga n i o n i cg r o u p si n t e r a c tw i t hc a t i o n i cd y e c o n t a i n i n gc a t i o n i cg r o u p st h r o u g hi o n i cb o n d s ，e a s yt od y e i n gu n e v e n ，s ot h ed y e i n g u n i f o r m i t yw a sp r i m a r i l ya c h i e v e dt h r o u g ht h er e t a r d i n gd y e i n g i nt h i sp a p e r , i nt h e p r e s e n c eo fe l e v e nk i n d so fa u x i l i a r i e s ( c a t i o n i cg e m i n im ，m p q ，c a t i o n i cp o l y m e r i z a t i o n s ，c a t i o n i cp o l y m e r i z a t i o nl ，c a t i o n i cs u r f a c t a n t s12 2 7 ，n o n i o n i cs u r f a c t a n t s1815 ，a n i o n i c s u r f a c t a n t s6 0 2 b ，a n i o n i cg e m i n it ，a m p h o t e f i cs u r f a c t a n t sb s - 12 ，am a t e r i a l ，c o m p o u n d l e v e l i n ga g e n ts d ) ，t h ed y e i n gp r o p e r t yo fc a t i o n i cd y e sd y e i n gc a t i o n i cd y e a b l ep o l y e s t e r w a sd i s c u s s e d ，a n dt h ei n t e r a c t i o nb e t w e e nd y e sa n da g e n t sw a si n v e s t i g a t e dt h r o u g ht h e m e a s u r e m e n t so ft h es u r f a c et e n s i o na n du v - v i sa b s o r p t i o ns p e c t r o s c o p i ca n a l y s i s t h e r e s u l t ss h o w e dt h a t ： t h e r ew e r en o to b v i o u sr e t a r d i n ge f f e c t so ft h ec o n v e n t i o n a lc a t i o n i cs u r f a c t a n t12 2 7 a n dc a t i o n i cp o l y m e r i z a t i o ns u r f a c t a n td y e i n gm o d i f i e dp o l y e s t e r ；c a t i o n i cg e m i n imu s e d i nc a t i o n i cd y e d y e i n ge c d p f i b e r sh a dr e t a r d i n ge f f e c t s ，b u th a df e w r e t a r d i n ge f f e c t so f c d pd y e i n g ；a m p h o t e r i cs u r f a c t a n t sb s 一1 2a n da n i o n i cg e m i n is u r f a c t a n t so nc a t i o n i c d y e sd y e i n gw e r ef r e er e t a r d i n ge f f e c t s ，c a nn o tb cu s e di nc d pf a b r i cd y e i n g ；t h e c o m p o u n da g e n t so fn o n - c a t i o n i cs u r f a c t a n t s ( 6 0 2 ba n db s 一12 ) n o to n l yh a dt h er e t a r d i n g e f f e c t sb u ta l s ow e r ea c c e l e r a n to ft h ec d p d y e i n g ，t h e r e f o r en o ts u i t a b l ef o rr e t a r d i n g d y e i n go fc a t i o n i cd y e s i nt h ep r e s e n c eo fc o m p o u n dl e v e l i n ga g e n t ss d ，t h ei n i t i a ld y e i n gr a t ew a se f f e c t i v e s u p p r e s s i o n ，m e a n w h i l et h ea g e n t sh a ds i g n i f i c a n tr e t a r d i n ge f f e c t so nc d pf a b r i c sd y e i n g ， a n dd i d n ta f f e c tt h ef i n a ld y e - u p t a k e ，c a nb eu s e da san e w t y p eo fr e t a r d i n ga g e n to fc d p d y e i n g t h r o u g ht h es e l e c t i o no fd i s p e r s ea n dc a t i o n i cd y e s ，t h es m a l l e rs t a i n i n gw i t he a c h o t h e rc o u l du s ei np e t c d pb l e n d so n eb a t ho n e - s t e pd i f f e r e n tc o l o r sd y e i n g s u c ha st h e d i s p e r s er e dw f - 4 s ，d i s p e r s ey e l l o ww f - 3 ra n dc a t i o n i cr e ds d - g r l ，c a t i o n i cy e l l o w s d - g l ，c a t i o n i cb l u es d - g s ld y e s c o m p o u n dl e v e l i n ga g e n t ss df o rp e t c d pb l e n d su s e dd i s p e r s e c a t i o n i cd y e s o n e - b a t ho n e - s t e pd y e i n gh a dr e t a r d i n ge f f e c t sf o rc d pa n dh a dl e v e l i n ge f f e c t sf o rp e t t h ed y e i n gu n i f o r m i t yw a s i m p r o v e da n dt h e r ew e r eg o o dt r a n s f e rd y e i n gp r o p e r t i e s f i n a l l y , i ts h o w e dt h a tt h ea g e n t sh a dg r e a ti n f l u e n c eo nt h ea b s o r p t i o n so fd y e s ，a n d m 1 3 1阳离子染料用匀染剂的种类及其技术进展7 1 - 3 2 涤纶高温分散匀染剂及其研究进展o 1 2 1 3 3 助剂的复配1 4 1 4 同浴染色。1 6 1 4 1 染色条件1 6 1 4 2p e t c d p 交织物染化料助剂选择1 7 1 5 表面活性剂与染料的相互作用1 8 1 5 1 表面活性剂的临界胶束浓度18 1 5 2 表面活性剂在染浴中的功能1 8 1 5 3 表面活性剂与染料间的相互作用1 9 1 6 本课题研究的背景及意义2 0 1 7 研究内容及方法。2 1 第二章实验材料和方法2 2 2 1 实验材料与仪器2 2 2 1 1 纤维和织物2 2 2 1 2 化学药品2 2 2 1 3 染料一2 3 2 1 4 实验仪器2 3 2 2 实验方法2 3 l 1 2 2 4 5 6 2 2 1阳离子可染涤纶染色工艺 2 2 2 上染速率曲线的测定 2 2 3p e t c d p 交织物的一浴一步法染色工艺。 2 2 4 聚酯纤维( p e t ) 的染色工艺 2 2 5p e t c d p 交织物的二浴二步法染色工艺。 2 - 3 测试方法 2 3 1 上染率的测定 2 3 2k s 值的测定 2 - 3 3 匀染性的测定 2 - 3 4 移染率的测定 2 3 5 助剂和染料混合液吸光度曲线的测定 2 3 6 表面张力及c m c 的测定2 6 2 3 7 摩擦牢度测定一2 7 2 3 8 皂洗牢度测定2 7 第三章阳离子可染涤纶的缓染剂的染色性能2 8 3 1 染色动力学与吸附等温线理论部分 7 0 - 7 2 。2 9 3 1 1 染色动力学模型2 9 3 1 2l a n g m u i r 吸附模型2 9 3 2c d p 染色饱和值的测试3 0 3 3 表面活性剂对阳离子染料上染c d p e c d p 染色动力学的影响3 1 3 3 1阳离子表面活性剂1 2 2 7 对c d p 染色性能的影响3 1 3 3 2 聚合阳离子表面活性剂对c d p 染色性能的影响一3 2 3 3 3 双子阳离子m 对e c d p 和c d p 染色性能的影响3 3 3 3 4 非阳离子型表面活性剂对c d p 染色性能的影响3 5 3 3 5 复配匀染剂对阳离子染料上染速率曲线的影响3 8 3 4 本章小结3 9 第四章涤纶阳离子可染涤纶交织物的染色性能4 0 4 1一浴一步法染色染料的筛选4 0 4 1 1一浴一步法染料的相互沾色和竟染现象一4 0 4 1 2 一浴一步法相互沾色较小的染料对染色性能的影响4 2 4 2 一浴一步法中匀染剂s d 对染色性能的影响4 2 4 3 染色牢度4 6 4 4 本章小结4 6 第五章助剂与染料的相互作用4 7 5 1 助剂的表面张力和c m c 值。4 7 5 2 单一助剂与染料的相互作用4 8 5 2 4 单一助剂与分散染料的相互作用4 8 5 2 1单一助剂与阳离子染料的相互作用。5 2 5 2 2阳离子m 与分散染料混合溶液的表面张力及相互作用5 5 5 2 3阳离子m 与阳离子染料混合溶液的表面张力及相互作用5 9 5 3 复配匀染剂s d 的性能6 3 5 4 复配匀染剂s d 与染料的相互作用6 4 5 4 1复配匀染剂s d 与分散染料的相互作用6 4 5 4 2 复配匀染剂s d 与阳离子染料的相互作用6 7 5 5 本章小结7 1 第六章结论7 2 结语与展望一7 4 参考文献7 5 硕士期间发表论文7 9 致 谢8 0 基于阳离子可染涤纶的匀染性及助剂问的相互作用第一章序言 第一章序言 1 1 阳离子可染涤纶的发展、基本结构和性质 常规p e t 纤维是对苯二甲酸和乙二醇的缩聚体，其熔点约为2 5 0 2 6 0 ，p e t 纤维是一种部分结晶的超分子结构，其结晶部分分子链相互平行，大多呈反式构象， 而无定形区则多呈顺式构象。其分子排列相当紧密，因而具有良好的力学性能以及纺 织加工性能。由于分子排列紧密和高结晶性，以至于要使分子链的热运动从冻结状态 解脱出来，必须辅以较高的温度。故常规p 王t 的玻璃化温度( t g ) 较高，约为8 0 。 且结构中无活性基团，使得常规p e t 纤维的染色性能受到很大的限制。常规p e t 纤 维的染色一般采用分散染料染色，为改善其染色性能，通常采取三种措施。一是尽可 能用较高的染色温度，如采用高温高压染色方法，但此法无法实施工业化连续生产。 二是采用载体染色，即使用载体使纤维膨化并降低t g 而易于染色，但由于所用的载 体大多为有一定毒性的酚类、氯苯及胺类化合物，生物分解性差，不仅在生产中会对 操作人员产生影响，而且随着废水排放，还会造成环境污染。三是选用分子量小的染 料，以利于在纤维中的扩散。p e t 纤维因分子链中无亲水性基团，吸湿性差，穿着不 舒服，且易积聚静电，其纺织品易沾污，易起球起毛，断裂比功低，使服用性受很大 的影响。 基于p e t 纤维的不足，人们希望通过对p e t 纤维进行改性，来改善纤维的可加 工性和服用性能。如在p e t 的链段结构中引入活性或极性基团，以改善其染色性能。 c d p 纤维( 高压型阳离子染料可染聚酯) 和e c d p 纤维( 常压型阳离子染料可染聚 酯) 是最先进入工业生产的改性涤纶纤维之一。该纤维是由美国杜邦公司于1 9 5 8 年 研制成功，1 9 6 2 年商业化的。我国于7 0 年代后期开始研制，9 0 年代初投入批量生产。 c d p 纤维由对苯二甲酸、乙二醇和酸性改性剂缩聚制成。常用的第三单体改性 剂是间苯二甲酸二酯5 磺酸钠( s p m ) 、对苯二甲酸二酯磺酸钠和间苯二甲酸双羟乙 酯磺酸钠( s i p e ) 。用这些单体改性的涤纶链段中引入了可作为阳离子染料染座的活性 基团。由于阳离子染料色谱齐全、颜色鲜艳且价格便宜，因而阳离子可染改性涤纶呈 现良好的发展势头。由于磺酸基的引入，破环了分子链的规整性，从而使c d p 的热 性能和超分子结构与常规p e t 有很大的不同，除了染色性能外，还部分的改善了一 些使用性能1 1 韧。以s i p m 共聚制得的c d p 纤维熔点比普通聚酯低，吸湿率比普通聚 酯略有提高，c d p 纤维分子量、结晶度、强度较普通聚酯纤维低，其织物的抗起毛 e c d p 纤维由于大分子链中引入了柔性链段，使e c d p 纤维的超分子结构更为疏松， 无定型区增大，阳离子染料容易进入纤维内部与磺酸基染座结合，不仅染色条件温和， 而且上染率高，可用阳离子染料在常压沸染条件下染色。e c d p 纤维与常规聚酯和 c d p 相比，手感更为柔软，纤维力学性能趋向中强中伸或低强高伸型，服用性能更 为优良。但由于引入较多的e o 链段结构，相当于在常规p e t 中甘二醇含量大大增加， 由于聚醚链段中醚键降解的活化能较小，e c d p 纤维耐热性较常规p e t 和c d p 大大 下降，反复熨烫后强力损失较为明显，会对e c d p 的应用产生很大的影响1 4 1 。 目前，e c d p 和c d p 已广泛用在棉纺、毛纺及以棉纺路线开发的毛纺产品和装 饰织物中。 1 2 阳离子可染涤纶染色特点及存在的主要问题 1 2 1影响阳离子可染涤纶染色的因素 1 染色温度的影响 c d p 以聚酯的主链为基础，引入2 - 3 的第三单体，如间苯二甲酸二甲酯- 5 磺酸 钠( s i p m ) 。第三单体的加入，不仅使分子链上具有了可以与阳离子染料进行反应的磺 酸基团，而且使其空间结构的紧密程度降低，从而使染色温度与常规聚酯相比可下降 1 0 - 1 5 。例如，c d p 纤维和p e t 纤维分别用阳离子染料和分散染料染色，分散染 料在1 3 0 。c 时的等温吸附曲线与阳离子染料在1 2 0 时的等温吸附曲线一致【5 】。由此 可见，染色温度低1 0 后，c d p 仍可获得与p e t 相同的吸附速率；但在1 0 0 染色 时，c d p 中磺酸基与阳离子染料的结合率甚低。有人认为 6 1 ，此时只有纤维表面的磺 酸基与阳离子染料进行了反应。如加入2 第三单体的c d p 在1 0 0 染色时，上色率 2 基于阳离子可染涤纶的匀染性及助剂间的相互作用第一章序言 为3 0 - - 3 5 ；而在1 2 0 c 染色时，上色率为9 0 - - 9 8 。国内外研究报告均认为1 7 - 9 1 ， c d p 纤维仅需在1 2 0 。c 左右进行染色，杜邦公司不同规格c d p 纤维的染色饱和值见 表1 1 。 表卜1不同染色温度时c d p 纤维的染色饱和值【5 1 纤维 饱和值( ) 1 0 0 1 1 0 1 2 0 d a r c r o nt - 6 40 51 62 9 d a r c r o nt - 6 50 92 03 8 d a r c r o nt 9 20 81 94 0 2 第三单体的影响 第三单体纯度和用量会影响到纤维的染色性能。文献资料表明1 0 1 ，第三单体的纯 度大于9 7 时，染色饱和值为1 7 ；纯度为9 9 5 时，染色饱和值为3 5 。第三单 体纯度对c d p 纤维染色性能的影响见表1 2 。 表1 - 2 第三单体的纯度对c d p 纤维的染色情况 第三单体1 2 0 染4 0 r a i n1 0 0 染6 0 m i n9 0 染6 0 r a i n 纤维 用量纯度色泽残液色泽 残液色泽残液 s i p m 4 毛型 2 1 1 0 0 深艳很浅深艳 很浅 深暗较浅 短纤 s i p m - d 毛型 2 1 9 8 9 深艳很浅稍浅很浅浅暗较浓 短纤 表1 _ 2 不仅说明了第三单体纯度对c d p 染色性的影响，而且进一步证实了染色 温度的影响。1 2 0 时染色，两种纤维都具有深、艳的色泽和良好的吸尽效果；而在 1 0 0 c 时，用国产第三单体的纤维( s i p m - d 毛型短纤) 染色性能明显不及用日本第 三单体的纤维( s i p m - j 毛型短纤) 。用显微镜观察经染色的s i p m - d 毛型短纤纤维的 截面，发现只有纤维外圈被染着，染料渗入不到纤维内部。另外，染色温度越低，第 三单体纯度对染色的影响越明显。 c d p 纤维的上染率随s i p m 含量增加而增加，但是如果s i p m 的加入量过大，则 c d p 的可纺性及其它物理性能变差，因此一般只加入2 3 。第三单体含量在1 5 以下时，纤维染色性较差，染料大部分残留在残液中。当第三单体含量达1 5 时， 纤维色泽基本达到要求。 3 染料的耐热性 第一章序言 阳离子染料在9 0 以下比较稳定，而在1 2 0 时热稳定性就较差；个别染料分解率高 ：送6 0 。 染料的耐热性直接影响着染料用量和成品的色泽。阳离子染料染到c d p 纤维上 以后，在热处理过程中，如热定型、蒸昵等，乃至在成衣的熨烫时，均会分解或变色。 因此，国外许多染料公司，如三菱化成工业株式会社，对耐热性需要注意的阳离子染 料提出了干热、蒸热褶裥定型的温度和时间。 由于部分常规阳离子染料的耐热性难以适应c d p 纤维染色温度的要求，国外部 分染料厂商研制出耐高温的专用阳离子染料，如化药公司的k a y a c r y le d ，住友的 e s t r o ln ，保士谷的a i z e n c a t h i l o nd p ，汽巴蒜基的m a x i l o nc d ， 三菱的d i a c r y l pn 等；上海染料三厂也已开始研制仿k a y a c r y le d 的s d 型专用阳离子染料。 1 2 2 阳离子可染涤纶染色特点 一般认为，阳离子染料对c d p 的染色按下述三个过程进行【i i l ：染料中的阳离 子吸附在纤维表面上，此过程为不可逆过程；阳离子向纤维内部扩散，该过程是缓 慢的，因而是决定染色速率的一步；染料中的阳离子与纤维中的阴离子以盐键相结 合。上述染色过程及的特性，决定了阳离子染料对的染色具有以下特点： ( 1 ) 改进了某些牢度性能 染色时有色阳离子与c d p 上的h + 或n a + 按化学计量进行置换，即 f - s 0 3 h + d + = ；兰f s 0 3d + h + 并且与纤维阴离子形成极性的盐键结合，从而提高了染料的湿牢度和升华牢度。 这种染色机理决定了染料上染量受c d p 上酸性基因数目的限制，即用不同染料染同 一种c d p ，可以达到相同或相近的饱和值。 ( 2 ) 得色量高 c d p 的分子较松散，有利于染料分子的扩散，而染料分子的扩散又是控制染色 速率的一步，所以阳离子染料对c d p 染色上染率高。 ( 3 ) 节能 4 基于阳离子可染涤纶的匀染性及助剂间的相互作用第一章序言 对涤纶纤维进行酸改性，增强了整个分子的极性，相应增大了纤维与水的亲和力， 降低了对染色条件的要求。阳离子染料对c d p 的染色一般可在1 2 0 。c 下进行，染色 时间比一般涤纶染色缩短1 0 ，大大节省了能量，且比普通涤纶可节约2 0 左右的 染料； ( 4 ) 日晒牢度差 阳离子染料在c d p 纤维上的日晒牢度不及腈纶纤维，也低于分散染料染c d p 的 日晒牢度。 1 2 3阳离子可染涤纶染色存在的主要问题 阳离子可染涤纶染色极易出现染色不匀问题，其主要原因有： 1 、纤维制造对织物染色不匀的影晌 c d p 纤维是在聚酯聚合过程中加入第三单体s i p m ，当第三单体在聚合物链中的 分布和含量不同时，其纤维的上染率也不同。另外，聚合物的结晶度和取向度不同， 也会引起染色差异。( 1 ) 随着s i p m 加入量的增加，聚合物熔点( t m ) ，玻璃化温度( r j 和结晶度下降，结晶温度( t c ) 升高。因此，当织物出现染色不匀时，可以从布面抽取 不同染色效果的纱，通过差示扫描量热仪( d s c ) 作热分析，以判别是否有不同类别的 纤维混入。( 2 ) 测定c d p 纤维强力和断裂伸长，如果纤维强力和断裂伸长存在明显 差异，也有可能不是同一种( 批) c d p 纤维。( 3 ) 用c d p 纤维纺纱时，有的纺纱厂对 纤度有特殊要求，不同纤度的上染率也不同，当织物出现染色不匀时，可检测纱条中 纤维细度，以确定是否有不同批号( 或厂家) 的c d p 纤维混入。( 4 ) 阳离子染料对c d p 纤维的可染性主要取决于阳离子基团的含量、纤维的聚集态结构、玻璃化温度等，其 中纤维的磺酸基含量和纤维的物理结构密度对染色性能影响极大。由于聚合条件、添 加剂、纺丝工艺参数不同，使c d p 纤维的染色性可能存在较大差异。 2 、纺纱及织造对织物染色不匀的影响 对c d p 纤维使用不当主要表现在以下几方面：( 1 ) 在使用同一厂家、不同生产批 号的c d p 原料时，未采取分批措施或采取的分批措施不当。( 2 ) 纤维制造商更换不 同厂家的c d p 切片，但未分批或未及时通知纺纱厂做分批处理。( 3 ) c d p 纤维在加 工过程中，由于操作失误或聚合条件、添加剂及纺丝工艺参数发生变化，使供给纱厂 的同批号c d p 纤维存在染色性能差异。( 4 ) 在同一个生产场所同时使用两家以上的 c d p 纤维纺纱，生产现场管理混乱、标识管理不健全，或操作不慎造成错支、错条( 管) 或包装错支，使织造工序用错纱。( 5 ) 从织物中抽出染色有差异的纱，用捻度测试仪 测其捻度。细纱、弱捻纱( 线) 往往上染率比普通纱要高。( 6 ) 从织物中抽查染色有差 异的纱，检测其重量不匀c v 水平，长片段条干不匀造成纱线粗细程度不同，在染 5 第一章序言 基于阳离子可染涤纶的匀染性及助剂间的相互作 色后会出现差异。 3 、阳离子染料对织物染色不匀的影响 阳离子染料对c d p 纤维染色，实质上是两者离子交换的过程，即染料阳离子 纤维磺酸盐中的钠离子进行交换而使纤维着色。由于结构上的原因，c d p 纤维对阳 离子染料有一定的要求，并非所有的阳离子染料都适合。一般，适合c d p 纤维染色 的阳离子染料应具有如下特性： ( 1 ) 色调鲜明，深染性好； ( 2 ) 吸尽率高； ( 3 ) 耐晒牢度和烟褪色牢度好； ( 4 ) 染料拼色时相容性好； ( 5 ) 在高温染浴中稳定性好； ( 6 ) 对其它纤维( 包括普通聚酯纤维) 沾污性小； ( 7 ) 向纤维内部的扩散速率快，无环染现象； ( 8 ) 染浴p h 值变化时，染料稳定性好； 适用于c d p 的阳离子染料种类有很多，主要有黄色的共轭甲川系染料，红色的 三氮唑系或噻唑系染料、隔离型偶氮染料，蓝色的噻唑系偶氮染料等。这些染料染色 性能和染色效果各有特点，有的在耐高温、耐光性能和色牢度方面具有良好效果；有 的受热时不够稳定，热定形会发生分解，影响染色效果，故对染料必须认真选择。 4 、染色工艺条件及助剂的影响 普通的阳离子染料可染涤纶对阳离子染料的可及性比较小，一般高温高压染色温 度为1 2 0 _ 1 3 0 ，要求使用热稳定性好的阳离子染料；而使用载体染色法时，常压下， 1 0 0 c 就能染成深色，颜色不同耐光牢度不同。从避免染料分解和吸尽率考虑，阳离 子染料的染色温度定为1 1 5 左右。由于阳离子染料上染较快，故染温达玻璃化温度 后，应控制升温速率，使染料均匀吸附。若升温过快，易造成的染花疵病，这在染深 色或拼色时尤其应注意，宜加入匀染剂，在最高温度保温，时间一般以3 0 4 0m i l l 为宜。高温染色时应先预定形后染色，这样既可减少织物的收缩，又可防止染色中产 生鸡爪印等染疵。由于c d p 纤维对阳离子染料的亲和力很强，必须选择使用缓染剂。 1 3 匀染剂 匀染剂的匀染机理一般有二种，一种是在染料染着时，特别在染色初期使染料向 纤维的运动速度减慢，染料染着的速度也随着减慢，这样使整个染色过程中上染均匀， 这种匀染作用称为缓染；另一种是当染料在上色时发生了上染不均匀的情况时，通过 6 基于阳离子可染涤纶的匀染性及助剂间的相互作用 第一章序言 匀染剂的作用使染料从染料过多( 色深) 的部位向少( 色浅) 的部位移动，使开始上染 不均匀的情况在染色过程中慢慢均匀化，这种匀染作用称为移染。这是作为匀染剂应 有的缓染性和移染性。 匀染剂按作用可分为亲纤维型和亲染料型。亲纤维型匀染剂的匀染作用机理，认 为匀染剂和染料分子互相争夺纤维上的染座，由于匀染剂分子结构简单，先于染料分 子与纤维结合，但和纤维的亲和力小于染料分子和纤维的亲和力，因此随着染色的进 行，慢慢地被染料分子所取代，从而延缓了染色速率，使染色均匀。这类匀染剂多用 于定位吸附的染料染色，匀染剂分子的大小对上染率稍有影响。 亲染料型匀染剂的匀染作用机理，认为匀染剂对染料有亲和力，能与染料结合， 阻止染料快速上染到纤维上，从而获得均匀染色。这类匀染剂一般是非离子或阴离子 表面活性剂以及它们的复配物。这类匀染剂多数用于非定位吸附的染料染色。 此外，还有对染料和纤维都有亲和力的匀染剂。某些两性型表面活性剂及脂肪酸 与蛋白质的缩合物( 如雷米邦) 等都属此种类型。在纤维染色过程中根据纤维特点使 用各种不同的染料，不同的染料和染色工艺需要不同的匀染剂【1 2 】。 1 3 1 阳离子染料用匀染剂的种类及其技术进展、 阳离子染料上染c d p ，是通过c d p 分子结构上的阴离子基团和阳离子染料的阳 离子基团互相产生引力作用，定位吸附而结合。离子键合力较强，一旦结合，交换下 来也困难，染色的均匀性主要通过缓染来实现，染色不匀的回修也较困难【1 3 1 。染c d p 的阳离子染料匀染组分以阳离子表面活性剂为主，通过缓染来求得匀染，以减缓染料 上染速度即先占染席的机理。由于缓染剂呈阳离子性，分子质量比阳离子染料小，扩 散速率大，染色初期能抢先占据染座。沸染时，阳离子染料和染座的亲和力增大，已 和染座生成盐键的缓染剂分子被染料分子置换，使染色速度降低，达到匀染。具有移 染性能的表面活性剂也呈阳离子性，分子质量相对较大，对阳离子染料有亲和性，对 已经上染c d p 纤维的阳离子染料还具有拉力，可将深色部分的阳离子染料拉回到染 浴中再转移到浅色部分，通过转移作用而达到匀染【1 4 】。该类阳离子表面活性剂的结构 特点为：以多胺为核心，带有一条长碳链疏水基和聚氧乙烯链，所有氮原子均被季铵 化，分子带有足够的非离子型亲水基1 1 5 1 。近年来，高分子匀染剂日益受到重视。另外， 在一些特殊染色中，还使用非离子型匀染剂。 ( 1 ) 阳离子型匀染剂 阳离子型匀染剂的作用机理为亲纤维性匀染，多为季铵盐类阳离子型表面活性 剂。阳离子匀染剂的匀染作用主要有三个方面： 缓染作用：因匀染剂分子小，在溶液中的活动胜过染料分子，所以最先接触纤维 7 第一章序言基于阳离子可染涤纶的匀染性及助剂问的相互作用 悼c h 旬 ：f i 刚9 一融电l c i 一 修正色花、染斑，达到匀染的目的【1 6 1 。随着迁移性阳离子染料的扩大使用，迁移性阳 响，可以消除1 2 2 7 后期集中上染的弊端，还可用于平均快速升温的染色工艺【1 7 1 。用 含芳香烃化合物，易于降解1 2 1 。 基于阳离子可染涤纶的匀染性及助剂问的相互作用第一章序言 度明显下降，从而使纤维在染浴中吸收染料的速度减慢。随着染色温度上升，络合物 逐渐解体，游离的染料阳离子浓度增加，吸收率逐渐增加，最后完成染色过程。采用 阴离子型匀染剂，可以显著降低染料的相对亲和力，并能改善拼色时染料的相容性。 阴离子匀染剂有a l k a n o l t d 、i r g a s o ld a m 、扩散剂n n o 等。为了防止络合物向纤维 表面沉积，一定要拼用非离子分散剂如t i n e 2 9 a ln a 、平平加o 等。瑞士汽巴精化公司 的r r 染色工艺中即应用由阴离子的i r g a s o ld a m ( 萘磺酸一甲醛缩合物) 和非离子的 t i n e g a lw ( 烷基胺聚乙二醇醚) 组成的复配物【1 9 1 。 ( 3 ) 高分子型阳离子匀染剂 高分子型匀染剂一般分子量为1 0 0 0 - - 2 0 0 0 ，属于多元电解质型匀染剂，常见的 是聚胺类或将其季铵化的聚胺类，机理为亲纤维性匀染作用，如甲基化聚乙烯亚胺或 聚乙烯亚胺醋酸盐等。由于这类缓染剂在染色中只吸附在纤维表面，不扩散到纤维内 部，具有用量少，不损伤纤维的特点。 唐人成等人报道了双季铵盐型b o l a 电解质( b o l a f o r me l e c t r o l y t e s ) 在腈纶染色中 的应用1 1 9 1 。苄基季铵盐和吡啶季铵盐b o l a 电解质均对腈纶的染色起缓染作用，b o l a 电解质改变了染料的吸附性质，即降低了l a n g m u i r 染色饱和值，减小了l a n g m u i r 吸 附在总吸附中的贡献。对于苄基季铵盐b o l a 电解质而言，随着中间烷基链长的增加， l a n g m u i r 吸附贡献增大，而吡啶季铵盐b o l a 电解质的情况则反之。且苄基季铵盐b o l a 电解质的缓染作用大于吡啶季铵盐b o l a 电解剧硎。 ( 4 ) g e m i n 型表面活性剂 传统表面活性剂的分子结构，是由一个亲水基团和一个疏水基团构成的不对称的 “两亲”结构。而g e m i n t 表面活性剂的结构较为特殊，其中分子中至少含有两个亲水基 团( 离子或极性基团) 和两条疏水链，其分子结构顺序为：长碳链、离子头基、联接 基团、第二个离子头基、第二个长碳链( 分子结构示意图见图1 - - 1 ) 。在其头基或靠近 头基处由联接基团( s p a c e r g r o u p s ) 通过化学键将两亲成分联接在一起而成。连接链的种 类很多，可以是短链( 如由2 个亚甲基连成的链) ，也可以是长链( 如由1 2 个亚甲基连 成的链) ；可以是刚性链( 如1 ，2 二苯乙烯基链) ，也可以是柔韧链( 如亚甲基链) 。连 接链有极性链( 如聚醚链段) ，也有非极性链( 如脂肪族链或芳烃链) 。极性基团可以是 阳离子型( 如铵基) 、阴离子型( 如磷酸基、硫酸基、羧酸基) 和非离子型( 如聚醚、糖类) 。 虽然大多数的g e m i n i 表面活性剂结构对称，含有两个相同的极性基团和两个相同的 疏水链，但不对称结构的g e m i n i 也有研究，现在人们还研制出含有三个或三个以上 的极性基团或链的g e m i n i 表面活性剂。 联接基团常见的有聚亚甲基( p o l y m e t h y l e n e ) 、聚氧乙烯基( p o l y o x y e t h y l e n e ) 和聚氧 丙烯基( p o l y o x y p r o p e n e ) ，也有刚性的或杂原子的基团。 9 第一章序言 基于阳离子可染涤纶的匀染性及助剂间的相互作用 i 长髓蠢乎炼 麟麓翻赢子赌 l 长骧镌 图l 一1g e m i n 濠面活性剂分子结构示意图 离子型表面活性剂的碳氢链在水中处于不合适的高自由能状态，从而产生逃离水 相的倾向，这使得水溶液中的表面活性剂离子自发吸附到气水界面上，当体相中表 面活性剂离子浓度达到一定值( 即临界胶团浓度c m c ) 后，气水界面吸附达到饱和， 溶液中的表面活性离子通过扩散接触而聚集在一起，形成碳氢链包裹在内、亲水头基 环绕在外层且形状尺寸均一的聚集体，称为胶团，以此来降低体系的自由能。上述这