（纺织化学与染整工程专业论文）毛锦混纺织物的同色性研究[纺织化学与染整工程专业优秀论文].pdf

毛锦混纺织物的同色性研究 摘要 本文选用l a n a s e t 和u n i s e t 系列染料对羊毛和锦纶纤维进行染色，分析了染色温度、 保温时间、元明粉用量和阻染剂用量等工艺因素对染料上染百分率的影响，通过测定染色 后羊毛、锦纶纤维的k s 值及两者之问的色差，评价其同色性，并进一步试验研究阻染剂 f k 一4 5 0 a 在改善毛锦同浴染色同色性的作用，最终得到各支染料染毛锦混纺织物时同色性 最佳的染色工艺，在此工艺下对毛锦混纺织物进行染色并测试织物的各项牢度。 试验结果表明：l a n a s e t 系列染料对毛锦混纺织物进行染色的同色性较好，阻染剂可 以进一步改善该系列中某些染料的同色性；总体来说u n i s e t 染料在毛锦混纺织物染色方 面的同色性效果比l a n a s e t 略差，其中u n i s e tw n 系列的三原色中u n i s e tr e dw n 和u n i s e t b l u ew n 在毛锦混纺织物同浴染色时的同色性较差，通过改变工艺因素等仍无法取得同色， 在实际应用中应该加以避免。u n i s e t 与l a n a s e t 系列染料染毛锦混纺织物均可获得优良 的各项色牢度。 关键词：毛锦混纺织物；l a n a s e t 染料lu n i s e t 染料l 阻染剂；同色性：色牢度 t h ec o d y r e n 呵go fw 0 0 l 行、i ，o nb l e n d e df a b r i c w i t ho n e b a t hd y e i n g a b s t r a c t t h ee f f e c t so fd y e i n gt e m p e r a t u r e ，h o l d i n gt i m e ，d o s a g eo fs o d i u ms u l f a t ea n dr e t a r d i n g a g e n to nt h eu p t a k ep e r c e n t a g eo fw o o la n dn y l o nf i b e r sw i t hl a n a s e ta n du n i s e ts e r i a ld y e s t u f f s w e r ei n v e s t i g a t e d e v a l u a t i n gt h ec o l o ri d e n t i t yt h r o u g hm e a s u r i n gt h ek sv a l u ea n dc o l o r d i f f e r e n c ea eo fw o o la n dn y l o nf b e r sd y e di no n eb a t h t h e nt h eo p t i m a lu n i o nd y e i n g p r o c e s s e sw e r ed e t e r m i n e dt h r o u g ha p p l y i n go fc o l o rr e t a r d a n tf k 一4 5 0 aa p p r o p r i a t e l y f i n a l l y e x a m i n i n gt h ed y e i n gf a s t n e s so fw o o l n y l o nf a b r i c sd y e di nt h i so p t i m a lu n i o nd y e i n g p r o c e s s e s t h er e s u l t ss h o w e dt h a tw o o l n y l o nf a b r i c sd y e dw i t hl a n a s e td y e sc a ng e tg o o dc o l o r i d e n t i t y , a n di tc a nb ef u r t h e ri m p r o v e dt h r o u g ha d d i n gd y e r e t a r d a n tf k 一4 5 0 aa p p r o p r i a t e l y ；t h e c o l o ri d e n t i t yo fu n i s e td y e so nw o o l n y l o nf a b r i c sa l en o ta sg o o da sl a n a s e td y e s ，w h i c ho f u n i s e tr e dw na n du n i s c tb l u ew na r ee s p e c i a l l yp o o r , a n di ti ss t i l lu n a b l et ob eb e t t e r i m p r o v e db yc h a n g i n gt h ep r o c e s sf a c t o r s ，s ou n i s e tw n s e r i a ld y e ss h o u l db e t t e rb ea v o i d e do n p r a c t i c a la p p l i c a t i o n w o o l n y l o nf a b r i c sd y e dw i t hu n i s e td y e sh a se x c e l l e n tc o l o rf a s t n e s sa s w e l la sl a n a s e td y e s k e yw o r d s ：w o o l ；n y l o n ；w o o l n y l o nb l e n d e df a b r i c ；l a n a s e td y e s ；u n i s e td y e s ；r e t a r d i n g a g e n t ；c o l o ri d e n t i t y ；c o l o rf a s t n e s s e s 原创性声明 本人郑重声明：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，论文中有关资料和数据是实事求是的。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含 任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和 集体，均已在文中以明确方式标明。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 学位论文作者签名： 鼎略鹎日期：汐口7 年r z , 9 垆日 学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解北京服装学院有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在 校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京服装学院。学校有权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，允许学位论文被查阅、借阅和复印；学校可以将学 位论文的全部或部分内容公开或编入有关数据库进行检索，可以允许采用影印、缩印或其 它复制手段保存、汇编学位论文。 保密的学位论文在解密后适用本授权书。 学位论文作者签名：张鹤日期：矽矿7 年f 月j 垆日 导师签名： 日期：唧年，月侈日 北京服装学院硕士学位论文 i l 一 月l j 吾 羊毛是高档的天然蛋白质纤维，具有优良的弹性、丰满的手感及良好的保暖性能；锦 纶的强力和耐磨性较好，且在合成纤维中具有较高的吸湿性及弹性。羊毛和锦纶的混纺织 物可在一定程度上综合羊毛和锦纶纤维的优点，具有良好的服用性能和独特的风格，除了 广泛用作机织地毯材料之外，不同混合比的毛锦混纺织物还可用于时装、礼服等的高级 服装材料，具有极为广阔的市场前景【卜3 1 。 羊毛混纺织物的染色一般需经过复杂的工序，有些羊毛混纺织物在经过复杂的染色工 序后，能够得到满意的染色效果，但耗时长、用水与耗能多、染料和助剂用量大、生产效 率低，生产成本高。有些甚至仍难以取得令人满意的效果。 目前对毛锦混纺织物的染色研究及探索较少，实际应用于工业化生产成熟的工艺不 多，主要是由于染料对织物中不同纤维的选择性或染色不同造成的。因此，研究开发适应 羊毛混纺织物染色的新型染料以及新型染色方法，对染整工作者来说，具有非常重要的意 义。 羊毛锦纶混纺织物常用酸性匀染染料、金属络合染料和酸性耐缩绒染料等染色。 毛锦混纺织物的同浴一步法染色工艺简单，节能降耗，对羊毛等纤维的损伤小，可 以大大提高生产效率，降低成本。由于羊毛和锦纶纤维在化学结构和物理性能上的差异， 其同浴染色很难实现同色，需要从染料、染色工艺和染色助剂等方面进行调整【4 1 。l a n a s e t 和u n i s e t 系列染料是以着色力强的l ：2 型金属络合染料和毛用活性染料为基础，通过改 良结构而成的一种新染料，具有良好的染色牢度、匀染性能，及广泛的色相范围，较适合 用于羊毛和锦纶两种织物的染色【5 9 1 。本文利用这两种染料对羊毛、锦纶纤维及毛锦混纺 织物进行染色，通过染色工艺的调整和阻染剂f k - 4 5 0 a 的应用，较好地改善了毛锦混纺 织物一浴染色的同色性。 北京服装学院硕士学位论文 第1 章文献综述 1 1 羊毛的结构与性能 1 1 1 结构 羊毛纤维作为一种天然的蛋白质纤维，是纺织纤维中的精品。随着人民生活水平的提 高及生活方式的改变，服装向轻薄化、舒适化、休浦化、功能化、高档化方向发展【1 0 】。 细羊毛毛干是由鳞片层和皮质层组成的；粗羊毛，除上述两层外，毛干中心尚有髓质 层也叫做毛髓。鳞片，皮质和毛髓是由不同种类的细胞形成的。 鳞片层由片状角质细胞组成，是羊毛纤维的外壳。鳞片如鱼鳞或复瓦状相互重叠覆盖， 其根部附着于毛干，而梢部则伸出毛干表面，并指向毛尖。各种羊毛的鳞片大小基本上相 近；但鳞片在毛干上的覆盖密度，却因羊毛品种和粗细，存在着较大的差异，从而鳞片的 可见高度和鳞片层的总厚度不一样。一般细羊毛鳞片的可见高度低于粗羊毛，鳞片层的总 厚度则较粗羊毛的大。鳞片本身又分为表层，外层，内层。鳞片表层是高硫含量的细胞膜， 也是鳞片细胞的胞膜，胞膜之间是由胞间物质紧紧粘结。鳞片表层主要是含胱氨酸量达1 2 的蛋白质，化学性质稳定，即具有极好的化学惰性，难以被酶消化。鳞片外层厚约0 3 微 米左右，但结构并不是均匀的，其外部的胱氨酸含量很高，结构较为稳定，有保护毛干的 作用，但外层属非结晶结构。鳞片内层的含硫量低，胱氨酸含量也很低，化学稳定性较差 【l i i o 皮质层为羊毛的主体，是决定羊毛物理、机械和化学性能的主要部分，它是由纺锤形 细胞所组成。 羊毛纤维的皮质细胞，主要有0 ( o r t h o ) 和p ( p a r a ) 两种，它们在化学组成及其某些 性能上都有一定的差异。o 皮质细胞含硫量较p 皮质细胞低，易于染色，对酶和一些化学 药剂的反应活泼性也较高。在优良品种的细羊毛中，两种皮质细胞分别聚集在毛干的两半 边，并且沿纤维轴向相互缠绕称为双边异构现象或双边结构。0 皮质细胞始终位于羊毛卷 曲波形的外侧，而p 皮质细胞则位于卷曲波形的内侧，在某些粗长的羊毛纤维中，0 皮质 细胞较集中于毛干的中央，p 皮质细胞呈环形分布于四周，这种羊毛很少甚至没有蜷曲f 1 2 】。 髓质层是由结构疏松并且内部充有空气的薄膜细胞组成。细胞之间的联系很弱，因而 含髓质多的羊毛，其弹性和强力皆较低。羊毛纤维的形态结构如下图所示。 北京服装学院硕十学位论文 图1 羊毛纤维的形态结构 1 1 2 性能 1 1 2 1 物理性能 羊毛的物理性能指标主要有细度、长度、弯曲、强伸度、弹性、毡合性、吸湿性、颜 色和光泽等。 细度是确定毛纤维品质和使用价值的重要工艺特性，用纤维的直径微米或品质支数表 示；细度越小，支数越高，纺出的毛纱越细。长度包括自然长度和伸直长度，前者是指毛 束两端的直线距离，后者是将纤维拉直测得的长度。细毛的延伸率在2 0 以上，半细毛为 1 0 - - 2 0 左右。在细度相同的情况下，羊毛愈长，纺纱性能愈高，成品的品质愈好。弯曲 被广泛用做估价羊毛品质的依据，弯曲形状整齐一致的羊毛，纺成的毛纱和制品手感松软， 弹性和保暖性好。细毛弯曲数多而密度大，粗毛的发毛呈波形或平展无弯。强伸度对成品 的结实性有直接影响。强度指羊毛对断裂的应力；伸度指由于断裂力的作用而增加的长度。 各类羊毛的断裂强度有很大差异。同型毛的细度与其绝对强度成正比，毛愈粗其强度愈大。 有髓毛的髓质愈发达，其抗断能力愈差。羊毛的伸度一般可达2 0 - 5 0 。弹性可使制品保 持原有型式，是地毯和毛毯用毛不可缺少的特性。羊毛的毡合性和吸湿性一般较优良。光 泽常与纤维表面的鳞片覆盖状态有关，细毛对光线的反射能力较弱，光泽较柔和；粗毛的 光泽强而发亮。弱光泽常因鳞片层受损所致【1 1 , 1 4 。 1 1 2 2 化学性能 羊毛由蛋白质组成，因此蛋白质大分子链上的反应性基团决定了它们的化学性质。这 些反应性基团主要有肽键、二硫键、氨基、羧基和羟基等。下文将从酸、碱、氧化剂、还 原剂和水等几个方面来阐述羊毛的化学性质。 ( 一) 酸的作用 3 北京服装学院硕士学位论文 羊毛在酸性溶液中，可以吸附有机酸或无机酸，在条件比较温和的状况下，肽键和二 硫键不会发生明显的水解作用。当溶液p h 值小于4 时，酰胺键逐渐发生水解，盐式键断 裂，纤维受到损伤。 ( 二) 碱的作用 羊毛对碱比较敏感，羊毛在p h 值大于8 的时候损伤比较显著，p h 值大于1 1 时损伤 剧烈【4 】，因此人们常根据羊毛纤维在碱溶液中的溶解百分率来做为评价羊毛损伤的方法之 一。羊毛在碱性条件下，二硫键的水解以及所产生的新交键反应表示如下： i i 车= c h 2 + i i l + s 一c h 2 一占h i n h l c h 2 g s i l + 车= c h 2 + l - i ! l 字i _ c h 2 + h 2 n 叫h 2 c ) 4 一e 尸h2 + h 2 州吼一置 i 。i 。 i i 摹h 0 一c h 2 一s c h ：一l 三 i l f h _ c h 2 _ s c h 2 一c h l l i i 车h c h 2 i - l +s 从上面的反应式中可以看出，羊毛纤维虽然发生了部分水解，二硫键遭到一定程度的 破坏，但是由于形成了新的交键，在一定程度上有利于羊毛纤维形态的稳定，共价键的水 解作用不再明显，因此纤维的含硫量降低到一定程度后基本不再变化。 ( 三) 氧化剂的作用 氧化剂容易与羊毛发生作用，高温条件下尤其剧烈。双氧水氧化作用比较缓和，对纤 维的损伤不明显，经常用于漂白；次氯酸盐和氯等容易使羊毛等蛋白质纤维分解成氯胺类 化合物，而且反应剧烈，因此常用它们来破坏羊毛的鳞片层，以达到防毡缩效果。因此， o h h lcicinl hc b午r 当即 o h h i仪i既i附i 一 2 h c s s一 2 hc o h h lclcini o h h icicinl 一 c 一 分 o h h iccini 一 也 一 八一 - c o h icicinl 0 h h lcicni h c 也 1 一 nh 北京服装学院硕士学位论文 在生产过程中如果遇到氧化剂与羊毛等蛋白质纤维作用，一定要控制好条件，以免对纤维 造成损伤。 ( 四) 还原剂的作用 在碱性条件下，还原剂与羊毛中的二硫键能够产生剧烈作用，使二硫键发生水解，甚 至受到较大的损伤。在工业生产中应用较多的还原剂是亚硫酸盐，如羊毛漂白、羊毛纤维 的定型、卤素防毡缩整理中的脱氯处理等。当还原剂存在时，如果条件比较剧烈，二硫键 便可被还原，可用以下式子表示： 上n l 早o6 0 i丫。 h c l - - c h 2 - s s 一洲2 一? n hn h l。i i c o i n a h s 0 3 一h f 弋h 2 - s h i i c o i + 0 3 _ 8 - 5 一c h 2 宁h n h l 还原剂中除了亚硫酸盐、巯基乙酸外，还研究过其它还原剂，如亚硫酸氢钠，亚硫酸 氢钠与甲醛结合使用，可形成一s c h 2 _ s 一结构的共价交键。 ( 五) 水的作用 羊毛纤维在水中几乎没有溶解度，但是如果在比较激烈的条件下，水也会促使蛋白质 分子的肽键和二硫键发生水解，对纤维造成损伤。例如，长时间与沸水作用，羊毛纤维中 的二硫键即发生化学变化，反应如下【3 】： c h 2 一s s c h 2 - - s o h + h s c h 2 一 其中弋h 厂s o h 基是不稳定的，容易变成醛基并释放出h 2 s ： l i c h c h 2 一s o h l i l l 车h c h + h 2 s l i 另一方面，邻近的氨基也容易与之反应，以赖氨酸为例： o h h icicinl o 卜 h lcicin 0 啦 + o h h iclainl 一 叱 c一 一 o 小 h iciclni 北京服装学院硕士学位论文 f c o i c h i n h i i c o c h 2 一s 。h + h 2 n 叫h 2 c ) 4 一占h 磐 i n h l li 占h c h 2 一s h n 弋h 2 c h 占h f h c h 2 一s h n 叫h 2 c h c h il 羊毛的主要成分为角蛋白，它由多种q 一氨基酸剩基构成，后者可联结成呈螺旋形的 长链分子，其上含有羧基、胺基和羟基等，在分子间形成盐式键和氢键等。长链之间由胱 氨酸的二硫键形成的交键相联结。上述化学结构决定羊毛的特性。如毛纤维大分子长链受 外力拉伸时由q 型螺旋形过渡到b 型伸展型，外力解除后又恢复到q 型，则其外观表 现为羊毛的伸长变形和回弹性优良。羊毛较强的吸湿能力与长链上的一些基团有关。羊毛 较耐酸而不耐碱，是由于碱容易分解羊毛胱氨酸中的二硫基，使毛质受损。氧化剂也可破 坏二硫基而损害羊毛【1 4 】。 1 1 3 羊毛纤维的染色机理 适于羊毛纤维染色的染料很多，有酸性染料、酸性媒染染料、中性染料、直接染料、 毛用活性染料、天然染料等，对各种染料染色机理的分析如下： 羊毛纤维含有氨基和羧基两种基团，既能吸酸又能吸碱。例如h 2 n w c o o h 代表羊 毛纤维，在水中，氨基和羧基发生离解，形成两性分子，羊毛的吸酸和吸碱反应可表示如 下【1 5 1 ： f 3 当 、：y 彳产 i h 1 y 。盯 丫气产 i h 十 c o o i n h 2 i w i c o o i i 在酸性染料对羊毛纤维染色中，染料d n a 离解成n a + 和d 一离子，染液中还有h + 、 c r 离子。矿对羊毛发生吸附时，伴随着等当量的阴离子一起进入纤维中，染料阴离子d 一与羊毛的- n h 3 发生吸附，形成对纤维的上染【1 6 1 。 酸性染料又可进一步分为强酸性、弱酸性及中性染色的染料。从染料的分子结构分类， 主要是偶氮型结构，少数为葸醌型结构。用各种酸性染料染色时，羊毛的上染率快。 强 酸性染料分子结构简单，分子中磺酸基占的比例高，对羊毛的亲和力低，染色牢度较差： 北京服装学院硕十学位论文 弱酸性染料分子结构稍微复杂一些，分子中磺酸基占的比例相对地低一些，对羊毛的亲和 力较高，湿牢度较好，但同晒牢度不好；中性染料分子结构更复杂，磺酸基所占的比例更 低，对羊毛的亲和力更高，染色牢度更好，基本可达到要求，但色谱不全，没有鲜艳的大 红色【1 7 】。 中性染料是l ：2 型的弱酸性金属络合染料，分子量较大，故其渗透性不好，移染性 较差。在酸性染浴中，羊毛纤维上存在大量已离子化的州3 + ，容易和负电性的染料阴离 子发生电荷引力，因此染浴的p h 值能直接影响上染速率。为了获得匀染效果，常采用中 性或近中性染色。 直接染料含有磺酸基，因此能够溶解于水。染料和羊毛纤维有一定的直接性，在中性 和弱酸性条件下可以实现上染。对羊毛纤维的染色温度和电解质浓度是两个重要影响因 素。羊毛纤维大分子中含有氨基和羧基和少量的羟基，当纤维在染浴中膨化时，染料分子 中的。o h 和- n h 2 基能与纤维上的o h 和n h 2 形成氢键，固着于纤维上。 活性染料在羊毛纤维上的应用主要以毛用活性染料为主，毛用活性染料含有活性染料 的基本结构，染料分子中也含有活泼性强的官能团活性基。在染色过程中，染料的活 性基与羊毛纤维中的氨基以共价键结合，生成亚氨基化合物，这种染料和羊毛纤维问的化 学结合是比较牢固的。 天然染料对于棉和麻等纤维素纤维，上染率很低，一般要反复进行媒染染色，但对羊 毛那样的蛋白质纤维却能充分上染，为了提高染色坚牢度，并表现出多种色相，般仍采 用媒染法【18 1 。 1 2 锦纶的结构与性能 1 2 1 结构 聚酰胺是一类以有机二胺和二酸、氨基酸或内酰胺为原料，通过酰胺键联结起来的高 分子材料，以这类材料制成的合成纤维称为聚酰胺纤维，国际上称尼龙，我国所产聚酰胺 类纤维统称为锦纶。聚酰胺分子链端含有羧基和氨基， 在分子链中还存在大量碳链和酰 胺基，无侧链。锦纶是通过熔纺法制成的，在显微镜中观察到的形态是近乎圆形的截面和 无特殊结构的纵向。在电子显微镜中可以观察到丝状的原纤组织。由于锦纶分子较涤纶分 子要容易结晶些，因此两者的初生纤维的超分子结构是不同的，前者是部分结晶的，而后 者是无定形的。在冷却成形和拉伸过程中，由于纤维内，外条件不同，因而形成了取向度 较高，结晶度较低的皮层，取向度较低，结晶度较高的芯层。一般锦纶纤维的结晶度约为 北京服装学院硕士学位论文 5 0 一6 0 甚至高达7 0 。锦纶纤维的超分子结构是折叠链和伸直链晶体共存的体系【1 8 , 1 9 。 锦纶的主要品种有锦纶6 和锦纶6 6 ，其物理性能相差不多。聚酰胺纤维的氨基含量低， 锦纶6 6 和锦纶6 的氨基含量分别为0 4 m o l k g 纤维和0 0 9 8m o l k g 纤维，为羊毛的1 2 0 和1 l o 左右。 1 2 2 性能 1 2 2 1 物理性能 锦纶具有良好的综合性能，包括力学性能、耐热性、耐磨损性、耐化学药品性和自润 滑性，且摩擦系数低，有一定的阻燃性，易于加工，适于用玻璃纤维和其它填料填充增强 改性，提高性能和扩大应用范围。强力、耐磨性好，居所有纤维之首。它的耐磨性是棉纤 维的1 0 倍，是干态粘胶纤维的1 0 倍，是湿态纤维的1 4 0 倍。在混纺织物中稍加入一些聚 酰胺纤维，可大大提高其耐磨性；当拉伸至3 6 时，弹性回复率可达10 0 ；能经受上万 次折挠而不断裂。聚酰胺纤维的强度比棉花高1 2 倍、比羊毛高每5 倍，是粘胶纤维的3 倍。因此，其耐用性极佳。 锦纶织物的弹性及弹性恢复性极好，但小外力下易变形，故其织物在穿用过程中易变 皱折。通风透气性差，易产生静电。 锦纶织物的吸湿性在合成纤维织物中属较好品种，因此用锦纶制作的服装比涤纶服装 穿着舒适些。有良好的耐蛀、耐腐蚀性能。 耐热耐光性都不够好，熨烫温度应控制在1 4 0 以下。在穿着使用过程中须注意洗涤、 保养的条件，以免损伤织物。 锦纶织物属轻型织物，在合成纤维织物中仅列于丙纶、腈纶织物之后，因此，适合制 作登山服、冬季服装等。它具有很高的机械强度，软化点高，耐热，磨擦系数低，耐磨损， 自润滑性，吸震性和消音性，电绝缘性好，有自熄性，无毒，无臭，耐候性好，染色性差。 缺点是吸水性大，影响尺寸稳定性和电性能 2 0 , 2 1 l 。 1 2 2 2 化学性能 ( 一) 有机溶剂、酸和碱的作用 锦纶对化学药品的性还是比较好的，对一般的有机溶剂如烃、醇、醚、酮比较稳定， 能溶解在蚁酸、甲酚、苯酚等溶剂中，干洗时不会受到严重损伤，但三氯乙烷对它有严重 的损伤作用。锦纶6 还可溶于饱和的氯化钙一甲醇溶液中。对其他化学药品的化学活泼性， 主要决定于酰胺基和端基，并具有两性性质。在一般温度下，水对锦纶不会有什么影响， 但在加压情况下温度达到1 5 0 。c 时，酰胺键被水解；酰胺键的水解，可因碱而加速，但因 8 北京服装学院硕士学位论文 超分子结构的关系，在较低的温度下，还是相当稳定的。稀酸不致严重损伤锦纶，但也能 导致酰胺基的水解，锦纶在浓盐酸中强度的迅速下降，并非由于水解作用所致，而是溶解 造成的乜刭。 ( 二) 氯化作用 锦纶可被氧化剂如过氧化氢、次氯酸盐和高锰酸钾破坏，但可采用亚氯酸钠或过醋酸 进行漂白。有人对光氧化作用的机理进行了大量的研究工作，其降解过程主要是由于q 一 碳原子上的氢，在有氧存在的情况下，形成过氧化氢，然后进一步发生降解。这也是聚酰 胺纤维被氧化后发生强度下降和泛黄的原因。 ( 三) 交联和接枝 为了改善聚酰胺纤维的性能，例如提高其熔点、热稳定性和吸湿性等，可使它进行化 学变性，主要的方法有两种，一种是交联，另一种是接枝。 锦纶由于分子结构中具有亚胺基和氨基端基，因此可以利用甲醛进行交联。除此之外， 羟甲基衍生物，二异氰酸酯、二酸的氯化物，三聚氯氰酸和等，都可用作锦纶交联剂。二 异氰酸酯是最为有效的交联剂，而s 。c l ：可使纤维具有最好的热稳定性。 锦纶也可以通过接枝聚合的方法，使纤维性质获得改善，例如使纤维的亲水性和熔点 得到提高。当锦纶6 6 与环氧乙烷作用后，大部分的环氧乙烷是以与锦纶分子发生化学结 合的聚氧乙烯存在，使纤维具有较好的柔韧性和亲水性。如果用丙烯酸接枝，可使熔点从 2 5 0 升到3 5 0 ，具有高度的防溶洞性。 ( 四) 吸湿和染色性能 锦纶纤维由于分子结构中含有大量极性酰胺基和非极性亚甲基，具有中等程度的、比 维纶及一些天然纤维要低些的吸湿率，但比其它的合成纤维则要高些。 所有能吸湿的纤维都能因吸收水分后而发生溶胀。溶胀时，一般截面方向的增大较长 度方向的增长要大得多，称为溶胀的异向性。但锦纶的溶胀异向性小，近乎相同。对锦纶 纤维具有这种特殊溶胀性能的原因，存在着不同的见解，但大多数认为是由于皮层结构限 制了截面方向的溶胀。 由于锦纶是一种疏水性纤维，但又含有氨基和羧基( 端基) ，因此，除了可以采用分 散性染料染色外，还可用染羊毛和蚕丝的染料染色，但对直接、硫化、还原等染料的直接 性很低。锦纶在酸性介质中分子上有阴离子存在，可采用酸性染料染色，而在碱性介质中 分子上有阴离子存在，所以又可采用阳离子染料染色。当然这些染色性能还会受到纤维制 造时所添加的稳定剂的影响。锦纶6 6 的氨基含量较少，用酸性染料染色可获得中等浓度 北京服装学院硕士学位论文 的色泽及良好的牢度和鲜艳度，采用阳离子染料染色时，水洗和耐晒牢度较差。锦纶6 比 锦纶6 6 含有较多的氨基对酸性染料的直接性较大，能染成浓色【2 2 】。 1 2 3 锦纶纤维的染色机理 锦纶可用酸性染料、金属络合染料、活性染料和分散染料来进行染色例。 1 2 3 1 酸性染料染色 锦纶为聚酰胺结构，纤维的特征是大分子链上存在大量的酰胺键( 一c o n h 一) ，在 纤维分子的两端含有氨基和羧基，氨基的含量比羊毛和蚕丝低的多，约为羊毛的十二分之 一。在酸性条件下，大分子未端含氨基，带正电荷，同羊毛相似，所以酸性染料可以通过 正、负电荷问的库仑力作用上染，其染色机理可用下式表示： 丫h + s了h + 3了h + 3 a 。 t h + 3 。一 丫些丫叁丫当丫 6 0 0 c o o hc o o h c o o h 其中a 为电解质中阴离子或阴离子缓染剂；d 。为染料阴离子。 由于纤维上的氨基含量有限，染料和锦纶离子键结合有一定限度，存在染色饱和值。 染色饱和值取决于纤维中氨基的多少，直接关系染色深度和染料的最高用量【2 4 ，2 5 1 。 1 2 3 2 金属络合染料染色 锦纶也可以用金属络合染料染色。金属络合染料分子结构中一般含有一个或两个磺酸 基团，属1 ：2 型金属络合物，因其一般在中性条件下染色，所以也称为中性染料。金属络 合染料的染色机理和酸性染料类似，不同的是金属络合染料分子结构较大。金属络合染料 以阴离子形式同锦纶的氨基正离子成盐式键结合，同时染料分子还可以同纤维以氢键和范 德华力结合，故金属络合染料对锦纶有较好的亲和力。为控制染料均匀缓慢上染，染浴p h 值应稍高一些，以减少氨基正离子的数量，减少库仑力。由于金属络合染料的分子较大， 扩散性较差，所以染透性差，但一旦上染，较大的染料分子结构使染料与纤维分子间作用 力较强，故牢度较好。金属络合染料之间的拼色性能好，较少竞染现象，染料利用率高， 染色工艺相对简单2 6 1 。 1 2 3 3 活性染料染色 聚酰胺大分子链末端的氨基能与活性染料反应生成共价键。但由于聚酰胺纤维的末端 氨基数少于羊毛，因此活性染料染聚酰胺纤维的上染率很低。又由于锦纶纤维所含的反应 北京服装学院硕士学位论文 性基团较少，因此固色率较低。但活性染料与锦纶上的某些基团反应形成了共价键，上染 的染料成为了它们的一个组成部分，因此染色织物具有优良的耐水洗性。 以乙烯矾型活性染料为例，聚酰胺纤维与活性染料亲核加成反应如下： o h d s o 厂c h 2 0 h 2 - - o s 0 3 h = 毒国一s o 厂c h = c h 2 + h 2 s 0 4 锦纶- n h 2 + 旷s 0 2 - c h = c h 2 旦墅锦纶一n h c h 2 c h 厂s o 厂d 1 2 3 4 分散染料染色 聚酰胺纤维是一种合成纤维，也可用分散染料染色。染色机理类似于分散染料染聚酯 纤维。锦纶吸湿性较涤纶好，玻璃化温度较低，因此用于锦纶染色的分散染料亲水性比较 高，染色温度较染涤纶低。分散染料染锦纶织物匀染性较好，但耐沈牢度不如涤纶，只能 染中浅色2 7 1 。 1 3 羊毛锦纶混纺织物染色现状 羊毛和锦纶纤维广泛地被消费者使用，其混纺织物在一定程度上综合羊毛和锦纶纤维 的优点，不仅丰满、美观，而且十分耐用，具有良好的服用性能和独特的风格。除了广泛 用作机织地毯材料之外，不同混合比的毛锦混纺织物还可用于时装、礼服等的高级服装 材料。随着消费水平的提高，广大消费者对羊毛锦纶混纺织物的质量要求越来越高 2 8 2 9 3 0 1 。 对于羊毛锦纶混纺织物的染色质量主要有以下几方面的要求：毛、锦得色一致即同色性好， 色泽鲜艳；色牢度达国标：同晒牢度4 级，干摩擦牢度 3 级，水洗牢度4 级；成本低 廉【3 0 】。 羊毛和锦纶纤维的分子结构上都含有羧基和氨基等酸、碱性基团，大分子链都通过酰 胺键相连，因此均可采用酸性染料、中性染料、活性染料染色。其中强酸性染料也是毛 锦混纺纱常用的染料，但色牢度普遍达不到要求，而且易损伤羊毛，染后手感不好，目前 只有少数用于拼色【3 1 ，3 2 1 。 毛锦混纺织物采用同浴一步染色工艺可大大提高生产效率，降低成本，但存在的最 大问题是毛、锦同色性不好，锦纶得色往往深于羊毛，在染中、浅色时该问题尤为严重， 因而出现夹花、染不匀、色差等问题，大大影响毛锦纶混纺织物的美观和耐用性。由于 羊毛和锦纶纤维在化学结构和物理性能上的不同，导致染色性能不同，同浴染色不易获 均匀色泽。要想达到毛锦同色、色牢度达国标等效果，就需从染料、染色工艺、染色助剂 等方面进行调型3 3 , 3 4 】。 北京服装学院硕士学位论文 羊毛锦纶混纺织物常用酸性匀染染料、金属络合染料和酸性耐缩绒染料等染色。锦纶 纤维对这些染料的吸收的饱和值比羊毛低得多。锦纶饱和值的大小，决定于所用锦纶纤维 的类型以及各种染料的特性。使用酸性染料染色时，饱和值对染料在羊毛和锦纶两种纤维 之间的分配有一定影响，酸性染料在羊毛和锦纶上的分配率随染料浓度的变化而变化。在 染淡色时，因酸性染料对锦纶的上染速率快、亲和力高，染色结束时锦纶的染色深度高于 羊毛；而在染浓色时，尽管染色初期锦纶的上染量高，但染色结束时羊毛的上染量将超过 锦纶的上染量；在染中色时，染料在羊毛和锦纶上的分配率相差不大，两纤维容易获得同 色染色效果。这些现象表明，每种染料都有特定的浓度，在该浓度时才能将羊毛和锦纶染 得目测相同的深度，即羊毛锦纶纺织品存在一个临界的同色染色染料浓度，该临界浓度 因染料而异，如果染色浓度高于该染料的特定浓度，将产生羊毛染色较深的结果，此时即 使在染浴中添加各种助剂，也不能改变染料在两种纤维之间的分配。当染料浓度在锦纶的 饱和值及临界同色染料浓度以下进行染色时，锦纶染得较深。为了降低染料在锦纶上的上 染量，提高羊毛和锦纶的同色性，可适当添加一些阻染剂，它能阻止染料在锦纶纤维的活 性位置上着色，从而减少锦纶对染料的吸收，有利于羊毛组份的染色，改变染料在两种纤 维之间的分配。羊毛锦纶纺织品染色所用防染剂，通常是阴离子表面活性剂和相对分子 质量大的阴离子型合成单宁类助剂。阴离子型阻染剂对锦纶具有较高的亲和力，当阻染剂 更多地吸附于锦纶上、与锦纶上的氨基发生相互作用后，就降低了酸性染料对锦纶的亲和 力，从而使得酸性染料在锦纶上的上染量降低，在羊毛上的上染量增加【3 5 3 6 ，3 7 1 。阻染剂还 能与染料形成络合物，减少锦纶对染料的初始吸收，按照时间与温度的变化，染料再从络 合物中放出而染色。郑今欢等曾采用阻染剂n o n 来调整酸性染料在羊毛、锦纶上的上染 速率，以改善或克服羊毛锦纶混纺织物同浴染色时得色不均匀的问题【2 9 3 1 ，3 引。 郑今欢等人实验还得出各种类型活性染料，某些酸性染料在羊毛和锦纶上都有较高的 色牢度，特别是活性l a n a s o l 染料用于毛锦混纺织物染色可获得较高的固色率、色牢度和 良好的毛锦同色性，同时还得出适当浓度的阻染剂n o n 有利于改善毛锦同色性【3 9 舯】。 1 4 本课题研究的意义 本文就是通过对l a n a s e t 和u n i s e t 染料染羊毛和锦纶时各工艺因素的分析探讨，及 对羊毛和锦纶纤维同浴染色工艺的不断调整，选用合理的染料、助剂和染色工艺，以显著 改善毛锦混纺织物同浴染色的同色性，以期达到生产中对羊毛锦纶混纺织物同色性和各 项牢度的要求，同时改善或克服其一浴染色时得色不均匀的问题。 北京服装学院硕士学位论文 1 5 本文的主要内容 本文主要测试l a n a s e t 染料和u n i s e t 染料不同工艺条件下在羊毛、锦纶纤维及毛锦混 纺织物上的上染百分率，染样的表观得色k s 值及色差e ，各项色牢度( 皂洗牢度、日 晒牢度、摩擦牢度、汗渍牢度) 等，分析温度、元明粉用量、阻染剂用量、保温时间等工 艺因素对其染色性能的影响，并通过阻染剂f k - 4 5 0 a 的加入及用量的适当调整以改善各支 染料对毛、锦同浴染色的同色性，最终确定出毛锦混纺织物一浴染色的最佳同色性工艺。 北京服装学院硕士学位论文 2 1 试验材料及药品 2 1 1 试验材料 第2 章试验部分 羊毛纤维，锦纶纤维，毛锦混纺织物( 混纺比8 0 2 0 ) 由北京制昵厂提供 2 1 2 试验药品 表1 试验药品 1 4 - 北京服装学院硕士学位论文 2 2 试验仪器 表2 试验仪器 2 3 染色方法 2 3 1 染色处方 ( 1 ) u n i s e t 染料 染料o w 毛用匀染剂f k - 4 6 3 w f 硫酸铵 元明粉 p h 值 浴比 温度时间 ( 2 ) l a n a s e t 染料 染料w f 毛用匀染剂w f 元明粉 15 x 1 5 l l 1 5 l 4 - 4 5 ( 醋酸) 1 ：5 0 1 0 0 4 5 m i n x 1 5 1 5 l 北京服装学院硕士学位论文 硫酸铵 p h 值 浴比 温度时间 2 3 2 染色升温曲线 1 0 0 l g l 7 0 1 ：5 0 1 0 0 4 5 m i n 洗 2 4 测试方法 2 4 1 上染百分率测定 ( 1 ) 染液配好后，用移液管吸取一定量的染液于l o m l 容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度 待测； ( 2 ) 先在7 2 2 可见分光光度计上找出各染料的最大吸收波长( z a n a x ) 。方法如下：在可见 光范围内每隔一定波长数测定一吸光度值，直到出现一个最大值，则该最大吸光度所对应 的波长即为染料的最大吸收波长l m a x ； ( 3 ) 分别在染料的l m a x 下测定原液的吸光度和残液吸光度a ； ( 4 ) 计算上染率：上染率= 【1 - - a j ( a o x n ) x1 0 0 其中：a o 原液吸光度；a 残液吸光度；1 1 残液相对于原液稀释的倍数。 2 4 2 上染速率曲线测定 以规定染料浓度将试样室温入染，升温速率为0 5 m i n 。分别测定5 0 ，6 0 ，7 0 、 8 0 、9 0 ，1 0 0 时及1 0 0 ( 2 保温1 5m i n 、3 0m i n 、4 5m i n 时的上染百分率。以上染百分 率为纵坐标，时间温度为横坐标，绘制上染速率曲线。 2 4 3k s 值的测定 表观深度是指不透明固体物质的颜色给予人们的直观深度感觉。表面深度的大小，常 受固体物质中有色物质含量的多少、有色物质的物理状态、固体表面的光学性质的各种因 北京服装学院硕士学位论文 素的影响。表面深度值可以用库贝耳卡蒙克( k u b e l a - m u n k ) i 蚕l 数值，即k s 值来表示： k s ：止盟 2 r 。 式中：k 表示有色试样趋于无限厚的反向率，也可用r ( 光没有透射时的反射率) 表示； l 卜表示有色物质的吸收系数； s 一表示散射系数； k s 值越大，表示颜色越深；k s 值越小，表示颜色越浅。 2 4 4 同色性的评价 染色的同色性是指混纺织物染色时染料在两种不同织物上的颜色均衡性，我们 用染料在羊毛纤维上的分配率( p ) 来表示。在相同的色光或色相角( h ) 相同的情 况下，分配率等于5 0 时同色性最好；大于5 0 说明羊毛纤维颜色浓于锦纶；小于 5 0 说明锦纶的颜色浓于羊毛纤维。本试验中通过测定染色后羊毛和锦纶纤维之间的色差 a e 及三刺激值l 、a a 、a b 对其同色性进行评价。 2 4 5 色牢度的测定 ( 1 ) 皂洗牢度 参照g b t 3 9 2 1 1 1 9 9 7 纺织品色牢度试验耐洗色牢度：试验l 的测试方法。 ( 2 ) 摩擦牢度 参照g b t 3 9 2 0 - - 1 9 9 7 的测试方法。 ( 3 ) 汗渍牢度 参照g b t 3 9 2 2 1 9 9 5 纺织品耐汗渍色牢度试验方法的测试方法。 ( 4 ) 日晒牢度 用q s u n 只晒牢度仪进行测试，参照g b t 8 4 3 0 - 1 9 8 7 标准评定。 北京服装学院硕士学位论文 第3 章试验结果与讨论 3 1l a n a s e t 染料染色性能研究 3 1 1 工艺条件对羊毛、锦纶纤维上染百分率的影响 染料l a n a s e tr e dg 、l a n a s e ty e l l o w2 r 、l a n a s e tb l u e2 r 和l a n a s e tb l a c kb 分别对羊毛 和锦纶纤维进行染色，测定不同染色温度、保温时间、元明粉用量和阻染剂用量下羊毛和锦 纶纤维的上染百分率。其中l a n a s e tb l a c kb 染料浓度为6 o w f ，其他三支均为4 o w f 。 3 1 1 1 温度对上染百分率的影响 在元明粉用量1 5 l 条件下，用染料l a n a s e tr e dg 、l a n a s e ty e l l o w2 r 、l a n a s e tb l u e 2 r 和l a n a s e tb l a c kb 分别对羊毛纤维和锦纶纤维在相同组成的染浴中进行染色，测定不 同温度下染料的上染百分率，实验结果如图2 图5 所示。 1 0 0 9 0 8 0 7 0 6 0 葶 安5 0 登4 0 3 0 2 0 1 0 o 5 0 6 0 7 0 8 09 01 0 01 0 0 1 0 01 0 0 染色温度x 2 02 04 0 6 0 保温时问m i n 图2 染色温度对l a n a s e tr e dg 染料上染百分率的影响 北京服装学院硕士学位论文 1 甄 。7 。0 ； 。5 。0 孤 o l a a a s e ty e l l o w2 r 一羊毛 l a n a s e ty e l l o w2 r 一锦纶 5 06 07 08 09 01 0 01 0 01 0 0 l o b 染色温崖 02 04 06 0 佩温时目m i n 图3 染色温度对l a d z l s e ty e l l o v2 r 染料上染百分率的影响 5 06 0 7 08 0 9 0 1 0 01 0 01 0 0l o b 染色温度 0 2 04 0 6 0 保温时问m i n 图4 染色温度对l a n a s e tb l u e2 r 染料上染百分率的影响 芒* 群_ 北京服装学院硕士学位论文 1 0 0 9 0 8 0 7 0 6 0 孚 喜5 0 登4 0 3 0 2 0 1 0 o 5 06 07 08 09 01 0 01 0 01 0 01 0 0 染色温度 0 2 0 4 0 6 0 保温时间r a i n 图5 染色温度对l a n a s e tb l a c kb 染料上染百分率的影响 从图2 、3 、4 、5 可以看出，随着染色温度的升高，羊毛和锦纶纤维的上染百分率也 逐渐增大。由于l a n a s c t 染料对锦纶的亲和力较羊毛高，染料在锦纶上的初始上染量比羊 毛高得多，且在整个染色过程中的上染速率较高。锦纶在染色温度达7 0 左右时，上染百 分率已经高达8 0 左右，8 0 。c 左右时已接近染色平衡。而羊毛只有在9 0 以上时，染料在 羊毛上才有较高的上染百分率。随着染色时间的延长，染料在羊毛纤维上的上染百分率甚 至超过锦纶。 锦纶的玻璃化温度较低，随着染浴温度提高，染料扩散速率增大，在温度接近6 0 时， 链段运动加强，上染百分率迅速提高，且逐渐丌