（纺织化学与染整工程专业论文）提高聚乳酸纤维分散染料染色性能的研究.pdf

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乳酸纤维的上染率及表观色深值 而且对纤维的机械性能 染色色光 色牢度等都无较大 影响 但是由于乙酸正戊酯不易溶于水 染色时容易出现不均匀现象 并且上染率还有较 大的提升空间 通过比较各种类型表面活性剂对聚乳酸纤维分散染料的上染率研究发现 阳离子型双尾表面活性剂双十二烷基二甲基溴化铵 d d a b 对分散染料上染聚乳酸纤维 有较好的促染效果 当其浓度为0 5 9 l 时即可显著提高染料的上染率 但同样由于其不溶 于水 易导致染色不匀 色牢度有所下降 乳化剂的选择使用直接影响着所制备乳液体系 染色促进剂 的性能 经研究选择s p a n 8 0 作为染色促进剂所需乳化剂 本文所研制的聚乳酸纤维的染色促进剂组成和制备方法 为 乙酸正戊酯5 m l l 双十二烷基二甲基溴化铵0 5 9 e t 乳化剂为s p a n8 0 相对乙酸 正戊酯体积比 2 5 乳化温度4 0 6 0 转速1 0 0 0 0 r m i n 采用转相乳化法乳化成乳 液 实验所制得的染色促进剂环保且性能稳定 在染浴中加入染色促进剂后 各只分散染 料的上染率及表观色深值均有较大提高 对织物色光无影响 色牢度略有下降 总体上 除耐光色牢度外 其它各项色牢度均达3 4 级以上 通过测试经不同乙酸酯类化合物处理的聚乳酸纤维的直径发现 除乙酸甲酯外 其 余乙酸酯类化合物对聚乳酸纤维均有不同程度的溶胀作用 且随着链长的增加而增大 表明在一定范围内 乙酸酯类化合物链长的增加有利于分散染料向纤维内部扩散 应用 f t i r 及d s c 分析研究乙酸正戊酯及d d a b 对聚乳酸纤维的微结构的影响 发现乙酸正 戊酯及d d a b 均不会改变聚乳酸的分子结构 但对其结晶度有一定影响 特别是乙酸 正戊酯会降低聚乳酸的结晶度 对纤维有增塑作用 有利于分散染料向纤维内部扩散和 上染 通过研究紫外线吸收剂对聚乳酸纤维的染色性能及紫外防护性能的影响 发现紫外线 吸收剂本身上染率较低 与分散染料同浴上染聚乳酸纤维时其上染率随用量的增加还会进 一步降低 而加入染色促进剂能明显提高分散染料与紫外线吸收剂的上染率 均可达到9 0 左右 所选的四只紫外线吸收剂对提高聚乳酸织物紫外防护性能都有较好的效果 特别是 在加入染色促进剂后 紫外透过率 u p f 指数与抗紫外综合评价都达到了理想的效果 紫 外线吸收剂的加入对聚乳酸织物的耐光色牢度有一定的改善作用 能减小日晒后的色差 即提高耐光色牢度 其中2 浓度的u v 5 3 1 效果较好 关键词 聚乳酸纤维 分散染料 上染率 增塑剂 阳离子表面活性剂 乳化剂 紫外线 吸收剂 耐光色牢度 紫外防护指数 t h ei m p r o v e m e n to fd y e i n gp r o p e r t yo f d i s p e r s ed y e si np l a f i b e r a b s t r a c t p o l y l a c t i ca c i d p l a f i b e ri san e wt y p eo fb i o d e g r a d a b l es y n t h e t i cf i b e r a n di th a st h e g o o dp e r f o r m a n c el i k eo t h e rs y n t h e t i cf i b e r si nt h em a r k e t u n l i k eo t h e rs y n t h e t i cf i b e r s p l a f i b e rh a sa s p e c i a lp r o p e r t yt h a ti tc a l lb eb i o d e g r a d e db yt h ee n v i r o n m e n t h e n c ep l af i b e rh a s b e e ne x t e n d e dt oo t h e ra s p e c t so ft e x t i l ef i e l d w h i c hb r o u g h tt h en e wc h a l l e n g e si nt h ed y e i n g a n df i n i s h i n gt e c h n o l o g ya tt h es a m et i m e p l af i b e ri sm a i n l yd y e dw i t hd i s p e r s ed y e s b u tt h e d y e i n gu p t a k eo fd i s p e r s ed y e so np l af i b e ri sl o w e rt h a nt h a to np e tf i b e r s oi ti sd i f f i c u l tt o g e td e e pc o l o rf o rt h ep l af a b r i c si nt h ep r o d u c t i o n t h e r ea r en o tt h eu v a b s o r b i n gg r o u p si n t h ep l a s t r u c t u r e a n dt h ef a b r i cd y e dw i t hd i s p e r s ed y e sw i l lf a d ee a s i l yb ys u n l i g h t s o i m p r o v i n gt h ec o l o rf a s t n e s st ol i g h to fp l af i b r i c sh a sb e c o m eap r o b l e md e m a n d i n gu r g e n t s o l u t i o n a l t h o u g ht h e r eh a v eb e e nal o to fs t u d i e so nd y e i n ga n df i n i s h i n gp e r f o r m a n c eo fp l a f i b r e m o s to ft h e mw e r et h ei m p r o v e m e n to fp l ad y e i n gp r o c e s sa n dp r i m a r yt h e o r e t i c a l a n a l y s i s t h el o wd y e i n gu p t a k ea n dt h ep o o rc o l o rf a s t n e s st ol i g h to fp l af i b e rw e r en o ts o l v e d e f f e c t i v e l y a n dt h eq u a l i t yo fp l af i b e r a f t e rd y e i n ga n 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fd i s p e r s e d y e so np l af i b e rw a ss t u d i e d t h ei m p r o v e m e n to fu l t r a v i o l e tp r o t e c t i o np r o p e r t yo fp l a f a b r i cd e a l tw i t hu l t r a v i o l e ta b s o r b e n t sw a sa l s os t u d i e d b ya p p l y i n gu l t r a v i o l e ta b s o r b e n t st o p l af a b r i ct o g e t h e rw i t hd i s p e r s ed y e s t h ee f f e c to fu l t r a v i o l e ta b s o r b e n to nc o l o rf a s t n e s st o l i g h to fp l af a b r i cw a si n v e s t i g a t e d f i n a l l y t h ea p p r o p r i a t eu l t r a v i o l e ta b s o r b e n t sw e r e s c r e e n e do u tt ou s ef o rp r e p a r i n gt h el i g h tf a s t n e s sa c c e l e r a t i n ga g e n t t h eo p t i m i z a t i o na p p l i e d p r o c e s sw a sd e v e l o p e d t h i sp a p e rs e l e c t e ds o m ee s t e r sa c c o r d i n gt ot h es o l u b i l i t yp a r a m e t e rc l o s et ot h ep l a f i b e r sa n dm a i n l yr e s e a r c h e dt h ee f f e c to fa c e t i ce s t e r so nd y e i n gp e r f o r m a n c eo fp l af i b e r t h e r e s u l t ss h o w e dt h a tn a m y la c e t a t ec o u l di m p r o v et h ed y e i n gp r o p e r t yo ft h ep l af i b e r a n dt h e d y e i n gu p t a k eo fd i s p e r s ed y e sa n dk sv a l u eo fp l a f i b r i ch a db e e ni m p r o v e dg r e a t l y t h e o p t i m u md o s a g eo fn a m y la c e t a t ew a s6 m l l i th a dn oo b v i o u se f f e c to nm e c h a n i c a lp r o p e r t y o fp l af i b e r c o l o rf a s t n e s sa n dc o l o rc o n s i s t e n c y h o w e v e r n a m y la c e t a t ei si n s o l u b l ei nw a t e r s od y e i n ga s y m m e t r yp h e n o m e n o nh a p p e n e do ns o m ed i s p e r s ed y e s w h a tw a sm o r e t h ed y e i n g u p t a k eo fd i s p e r s ed y e sc o u l db ei m p r o v e df u r t h e r s ot h ee f f e c to f s e v e r a lk i n d so fs u r f a c t a n to n d y e i n gu p t a k eo fd i s p e r s ed y e so np l a f i b e rw a ss t u d i e d t h er e s u l t so ft h ee x p e r i m e n ts h o w e d t h a tc a t i o n i cs u r f a c t a n td d a bh a dt h eb e s ta c c e l e r a t i n ge f f e c t i tc o u l di n c r e a s et h ed y e i n g u p t a k eo fd i s p e r s ed y e so b v i o u s l yw h e ni t sd o s a g ew a so 5 e g l b u tt h ed y e i n ga s y m m e t r y p h e n o m e n o na l s oh a p p e n e db e c a u s eo ft h ei n f u s i b i l i t y t h ec h o o s i n go fe m u l s i f i e rw a sc l o s et os t a b i l i t yo ft h ea c c e l e r a n ta g e n td i r e c t l y s p a n8 0 w a ss e l e c t e da st h ee m u l s i f i e ro fd y e i n ga c c e l e r a n t a n dt h ep l a d y e i n ga c c e l e r a t i n ga g e n tw a s d e v e l o p e dc o m p o s e do f5 m l ln a m y la c e t a t e 0 5 9 ld d a b a n d2 5 s p a n8 0 t h ev o l u m e c o n t e n tc o m p a r et ot h en a m y la c e t a t e e m u l s i f y i n gt e m p e r a t u r ew a s4 0 6 0 r o t a t es p e e d 10 0 0 0 r m i n t h ea c c e l e r a t i n ga g e n tw a se n v i r o n m e n t f r i e n d l ya n ds t a b l e i tc o u l di m p r o v et h e d y e i n gu p t a k eo fd i s p e r s ed y e sa n dk sv a l u eo fp l af a b r i c b u ti th a dl i t t l ee f f e c to nc o l o r f a s t n e s s a saw h o l e c o l o rf a s t n e s sw a sa b o v e3 4g r a d eb e s i d e st h el i g h tc o l o rf a s t n e s s t h ee x p e r i m e n tt e s t e dt h ed i a m e t e ro fp l af i b e ra f t e ri tw a sd e a l tw i t hd i f f e r e n ta c e t i ce s t e r a n dt h ee f f e c to fn a m y la c e t a t ea n dd d a bo nm i c r o s t r u c t u r eo fp l af i b e rw a ss t u d i e dt h r o u g h f t i ra n dd s ca n a l y s i s t h er e s u l t ss h o w e dt h a t s w e l l i n gb e h a v i o rh a p p e n e di nt h ep l af i b e r t r e a t e dw i t ha c e t i ce s t e re x c e p tm e t h y la c e t a t e t h e r ew a ss o m er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ec h a i n l e n g t ha n ds w e l l i n gb e h a v i o rp l a s t i c i z i n ge f f e c t l o n g e rt h ec h a i nl e n g t ho ft h ee s t e r sw a s e a s i e r t h ed y e se n t e rt h e i n s i d eo fp l af i b e r t h en a m y la c e t a t ea n dd d a bc o u l dn o tc h a n g et h e m o l e c u l a rs t r u c t u r eo fp l a b u th a de f f e c to ni t sc r y s t a l l i n i t y e s p e c i a l l yn a m y la c e t a t e i th a d g o o dp l a s t i c i z i n ge f f e c to np l a f i b e ra n dd e c r e a s et h ec r y s t a l l i n i t y t h ee f f e c to ft h eu l t r a v i o l e ta b s o r b e n t so nd y e i n gp e r f o r m a n c ew i t hd i s p e r s ed y e st o g e t h e r a n du l t r a v i o l e tp r o t e c t i o np r o p e r t yo ft h ep l af i b e rw e r ei n v e s t i g a t e d t h er e s u l t ss h o w e dt h a t t h ed y e i n gu p t a k eo fu l t r a v i o l e ta b s o r b e n t sa n dd i s p e r s ed y e sw e r ev e r yl o ww h e nt h e r ew a sn o a c c e l e r a t i n ga g e n ti nt h ed y eb a t h w h e na d d i n gt h ea c c e l e r a t i n ga g e n t i nt h ed y e i n gl i q u o r t h e d y e i n gu p t a k eo fu l t r a v i o l e ta b s o r b e n t sa n dd i s p e r s ed y e sc o u l di n c r e a s et o9 0 a l lo ft h ef o u r u l t r a v i o l e ta b s o r b e n t si nt h i sp a p e rh a dg o o de f f e c to nu l t r a v i o l e tp r o t e c t i o np r o p e r t yo fp l a f a b r i c s e s p e c i a l l yu s i n gt h ea c c e l e r a t i n ga g e n t t h e t r a n s p a r e n c er a t e u p fa n du v p r o t e c t i o n e v a l u a t i o nw e r ea l l p e r f e c t t h eu l t r a v i o l e ta b s o r b e n t s c o u l dd e c r e a s et h ec o l o r d i f f e r e n c ea f t e rs o l a r i z a t i o n a n di m p r o v et h ec o l o rf a s m e s st ol i g h to fp l af a b r i c t h e u l t r a v i o l e ta b s o r b e n tw h i c hh a dt h eb e s te f f e c to nt h ec o l o rf a s t n e s st ol i g h tw a su v 5 31a n di t s d o s a g ew a s2 o w t 3 k e yw o r d s p l af i b e r d i s p e r s ed y e u p t a k e p l a s t i f i e r c a t i o n i cs u r f a c t a n t e m u l s i f i e r u l t r a v i o l e t a b s o r b e n t c o l o rf a s t n e s st ol i g h t u p f 目录 第一章前言 1 1 1 论文的背景和意义 1 1 2 聚乳酸纤维的结构及特性 2 1 2 1 聚乳酸纤维的化学结构及合成 2 1 2 2 聚乳酸纤维的物理性能 3 1 2 3 聚乳酸纤维的生物可降解性能 3 1 2 4 聚乳酸染色中存在的问题 4 1 3 紫外线吸收剂简介 6 1 3 1 紫外线吸收剂的分类 6 1 3 2 染料褪色机理及紫外线吸收剂改善耐光色牢度的作用原理 8 1 3 3 紫外线吸收剂在聚乳酸纤维上的应用 9 1 4 本论文的主要研究目的和研究内容 10 1 4 1 主要研究目的 l o 1 4 2 主要研究内容 1 1 第二章实验材料与方法 1 2 2 1 实验材料及染化药剂 l2 2 1 1 纱线及织物 1 2 2 1 2 化学药剂 1 2 2 1 3 染料及紫外线吸收剂 12 2 1 4 实验仪器 l4 2 2 实验及测试方法 l5 2 2 1 聚乳酸纤维染色工艺 1 5 2 2 2 紫外线吸收剂分散体系的制备 1 6 2 2 3 实验测试方法 l6 第三章实验结果与讨论 2 4 3 1 聚乳酸纤维染色促进剂的研制 2 4 3 1 1 酯类增塑剂的筛选及其促染作用 2 4 3 1 1 1 丙酮 水比例对分散染料吸收光谱的影响 2 4 3 1 1 2 酯类增塑剂的筛选及其促染作用 2 5 3 1 1 3 乙酸酯类化合物对聚乳酸纤维染色性能的影响 2 6 3 1 1 4 乙酸正戊酯和乙酸正己酯用量对分散染料上染聚乳酸纤维的影响 2 7 3 1 1 5 乙酸正戊酯与乙酸正己酯对染色色光及色牢度的影响 3 0 3 1 2 表面活性剂的筛选及其促染作用 3 2 3 1 2 1 表面活性剂的选择 3 2 3 1 2 2d d a b 浓度的选择 3 4 3 1 3 染色促进剂的研制及优化 3 5 3 1 3 1 酯类增塑剂和表面活性剂的复配 3 5 3 1 3 2 乳化剂的选择 3 6 3 1 3 3 乳化剂浓度的选择 3 7 3 1 3 4 染色促进剂的应用及性能测试 3 8 3 1 4 染色促进剂有效成份对聚乳酸纤维微结构调控作用的研究 4 0 3 1 4 1 乙酸酯类化合物对聚乳酸纤维直径的影响 4 0 3 1 4 2 乙酸正戊酯及d d a b 处理聚乳酸纤维前后的红外谱图分析 4 l 3 1 4 3 乙酸正戊酯及d d a b 处理聚乳酸纤维前后的d s c 谱图分析 4 2 3 1 5 本节小结 4 4 3 2 紫外线吸收剂改善聚乳酸耐光性能的研究 4 5 3 2 1d m f 水比例对分散染料吸收光谱的影响及各工作曲线的标定 4 5 3 2 1 1d m f 水比例对分散染料吸收光谱的影响 4 5 3 2 1 2 分散染料及紫外线吸收剂工作曲线的标定 4 6 3 2 2 紫外吸收剂用量对紫外线吸收剂与分散染料同浴上染聚乳酸纤维的影响 4 7 3 2 2 1 紫外线吸收剂用量对分散染料上染率的影响 4 7 3 2 2 2 紫外线吸收剂用量对紫外线吸收剂上染率的影响 4 9 3 2 3 染色促进剂对紫外线吸收剂与分散染料同浴上染聚乳酸纤维的影响 5 l 3 2 3 1 染色促进剂对分散染料上染率的影响 5 l 3 2 3 2 染色促进剂对紫外线吸收剂上染率的影响 5 2 3 2 4 紫外线吸收剂对聚乳酸纤维染整加t 性能的改善 5 3 3 2 4 1 紫外线吸收剂对聚乳酸织物紫外防护性能的影响 5 3 3 2 4 2 紫外线吸收剂的加入对聚乳酸织物表观色深值的影响 5 5 3 2 4 3 紫外线吸收剂对聚乳酸织物耐光色牢度的影响 5 7 3 2 5 小结 5 8 第四章结论与建议 6 0 4 1 结论 6 0 4 2 对今后上作的建议 6 1 参考文献 6 2 浙江理工大学硕士学位论文 1 1 论文的背景和意义 第一章前言 近年来 生物可降解高分子材料的研究日趋活跃 上世纪9 0 年代 在聚酯纤维的品 种开发中 以玉米为主要原料的两个新成员 即聚乳酸纤维 p l a 和聚对苯二甲酸丙二酯 纤维 p 邢 均列入我国二十一世纪纺织行业具有良好前景的推荐项目 格9 t 弓1 人注目 p l a 纤维是以可生物降解 在自然界中能迅速循环消长 能耗低为特点的环境友好产品 因此引起了业界同仁们极大的兴趣瞳3 2 0 0 3 年1 月 美i 虱c a r g i l ld o w 公司将i n g e o t m 即聚乳酸 纤维推向了纺织市场睁钔 目前 c a r g i l ld o w 公司已建立了一套英吉尔纤维商业化生产的技术 利用聚乳酸特有的性能 开 发了纺织领域一系列产品 如服装 装饰织物 填充材料 地毯 产业用纺织品以及非织 造布等 随着消费者对诸如可再生资源 减少使用矿物燃油 可化成肥料 降低暖房热气 排出等各种环保类用品重要性的认识增强 这类纤维的应用在商业上和技术上具有积极的 意义 聚乳酸纤维在化学结构上属脂肪族聚酯 是一种崭新的纺织纤维 聚乳酸纤维是以玉 米 小麦等淀粉原料经发酵 聚合 抽丝而制成 有长丝 短丝 复合丝 单丝 其性能 优越 穿着舒适 弹性 悬垂性 吸湿性 耐热性以及抗紫外线功能都很好 聚乳酸之所 以受到关注 并显示出越来越强大的生命力 关键在于它具有很好的生物降解性 聚乳酸 纤维埋入土中2 3 年后强度会消失 如果与其他废弃物一起堆埋 几个月内便会分解 降 解产物为无害的乳酸 二氧化碳和水 因此 聚乳酸纤维被誉为新一代环保型聚酯合成纤 维 最近随着以玉米为原料的葡萄糖发酵技术的成熟 使聚乳酸的生产成本大大降低 为 聚乳酸纤维的扩大生产提供了良好的基础 但与p e t 纤维相比 1 聚乳酸纤维在染整性能 方面还存在着不少的问题 例如不耐碱 在碱性条件下易水解 染色时温度不能过高 否则 对纤维机械性能有较大影响 因此聚乳酸纤维的染深性差 染色效率不高 色牢度特别是 耐光色牢度较低 这些都严重影响了聚乳酸纤维在纺织领域的推广应用 虽然近几年也有 一些对改善聚乳酸染整加工性能的研究成果 但其价格成本及环保性仍是亟待解决的课 题 因此 本论文旨在针对聚乳酸纤维研制一种新型的价廉环保的染色促进剂以提高聚乳 酸纤维的染深性 并尝试采用以紫外线吸收剂为主要成份的耐光色牢度增进剂来提高聚乳 l 浙江理工大学硕士学位论文 酸纤维的耐光色牢度 以期改善聚乳酸纤维的分散染料染色性能 为印染企业实际生产提 供必要的理论和技术依据 促进聚乳酸纤维持续健康的发展 1 2 聚乳酸纤维的结构及特性 1 2 1 聚乳酸纤维的化学结构及合成 聚乳酸纤维的化学结构如下口3 c h3o h 一h 1 2 七 h 聚乳酸纤维属于脂肪族聚酯纤维 因聚乳酸纯度不同 所制得的聚合物性能也因同分异构 体比例不同而变化较大 其软化点 非晶型的为6 0 左右 晶型的则高达1 7 5 纺聚乳 酸纤维用的聚乳酸主要由l 哥l 酸聚合制得 偏重结晶型 软化点较高 熔点为1 3 0 1 7 5 玻璃化温度较低 均为5 7 属对温度较敏感的纤维 目前聚乳酸的制备主要有两种方法n 1 一是直接缩聚法 是指乳酸在高温高压下直接 脱水而制得聚乳酸 有溶液聚合法和本体聚合法 该方法制得的聚合物的分子量较低 二 是间接聚合法 是由乳酸脱水 制得环状的二聚体一丙交酯 丙交酯精制后进行开环聚合 制得聚乳酸 该方法可以制得性能较好 分子量较高的聚合物 h 肆 租 c h 3o 凝 o c 溉h 3 体 珥 租 h 直接聚台 开环聚合1 旦 o e c h 3 v 低分子量预聚体 m w 1 0 0 0 5 0 0 0 图1 1 聚乳酸的合成 2 洲 扭吼 r 卑 浙江理工大学硕士学位论文 1 2 2 聚乳酸纤维的物理性能 表1 1l a c t r o n 聚乳酸纤维与p e t p a 6 纤维比较盯1 表1 2 聚乳酸纤维与常用纤维的弹性回复比较 聚乳酸纤维具有很多优异的性能 如比涤纶亲水性好 悬垂性 手感和舒适性很好 回弹性好 较好的卷曲性和卷曲持久性 收缩率可以控制 强度高达6 2 3 c n d t e x u v 抗 紫外 稳定性好 比涤纶密度小 可以用分散性染料染色 成型加工性好 热粘结温度可以 控制 结晶熔融温度可以在1 2 0 一1 7 0 范围内变化 可燃性低 发烟量小 这些特性刺 激了聚乳酸纤维在纤维和非织造布领域的应用 并且聚乳酸纤维可以制成圆截面的单丝或 复丝 三叶形截面的b c f 可用于织造地毯和毛毡 卷曲或非卷曲的短纤维 双组份纤维 纺粘非织造布和熔喷非织造布等 这使得聚乳酸纤维在服装市场 家用及装饰市场 非织 造布市场 双组份纤维领域 卫生及医用等领域有潜在的应用前景隅1 1 2 3 聚乳酸纤维的生物可降解性能 聚乳酸是一种完全可生物降解的聚合物 其降解最终产物为二氧化碳和水 聚乳酸纤 维降解的主要方式之一是酯键的水解 水解导致了低分子量水溶性物的产生 且水解反应 可通过水解所产生的酸性基团自动催化 起先酯键水解较慢 随后逐步加快 水解从聚合 物表面逐步深入到整个聚合体内部 从无定形区逐渐深入到晶区 但一般结晶度较高 残 3 浙江理工大学硕十学位论文 余单体少的聚乳酸纤维 其降解速率较慢 往往要l 2 年 要加快其降解速率可以制得表 面多孔并含残留单体的聚乳酸纤维 聚乳酸纤维及其织物的废弃物可以采用填埋法 让其 降解 实验表明采用土中埋入法及海水浸渍试验 约8 1 0 个月其强度几乎下降为零 在活 性污泥中分解时 由于存在丰富的细菌 分解快速 l 2 月后纤维强度几乎下降为零 在 标准堆肥中分解时与纤维素纤维相似 具有非常好的生物降解性 1 2 4 聚乳酸染色中存在的问题阳 1 妇 1 耐高温性及耐碱性 聚乳酸纤维耐碱性差 在强碱性条件极易发生水解 因此在碱性条件加工需要特别谨 慎 并且由于聚乳酸纤维的玻璃化温度和熔点均比涤纶低得多 分别为5 7 c 6 2 c 和 1 6 0 1 7 5 因此其耐高温性相对较差 在染整加工过程容易引起其超分子结构的变化 影响其理化性能及染色性能 所以在高温和碱性相结合的情况下水解降解非常严重 其水 解程度受时间 温度和p h 值的影响 可通过改进染色和整理工艺加以控制 而热定形温度 应界于玻璃化温度和熔点之间 因此在聚乳酸纤维整个染整加工过程中热定形温度不可过 l 局 2 染深性 聚乳酸纤维虽是一种聚酯纤维 可用分散染料染色 但其染色性不同于涤纶纤维 y y a n g 等人测定了1 0 只分散染料在聚乳酸纤维上的上染百分率 染料用量2 o w f p h 值 为5 浴比1 1 5 染色温度1 1 0 选用的染料是低温型分散染料c i 分散蓝5 6 蒽醌 c i 分散黄6 4 喹啉 和c i 分散黄8 6 硝基二苯胺 中温型c i 分散蓝6 0 c i 分散蓝7 3 蒽醌 c i 分散黄2 1 1 单偶氮 和c i 分散橙2 9 双偶氮 高温型c i 分散蓝7 9 单偶氮 c i 分散红 8 2 c i 分散f z l 6 7 单偶氮 这1 0 只染料中 上染率接近和超过9 0 的 只有c i 分散黄8 6 和c i 分散红16 7 两只染料 而c i 分散蓝5 6 c i 分散蓝7 3 c i 分散黄6 4 c i 分散橙2 9 和 c i 分散黄2 1 1 五只染料的上染率均低于5 0 这可能是因为聚乳酸纤维在1 0 0 左右染色 比p e t 纤维的染色温度低了近3 0 染料 在聚乳酸纤维中的饱和平衡浓度很低 仅为p e t 纤维的l 6 因此染深性差 染色效率下降 3 染色重现性 聚乳酸纤维的分散染料染色重现性 i p e t 纤维差 这是由于分散染料对聚乳酸亲和性 低 因此染色条件稍有变化就会影响聚乳酸染色 浴比是影响染料上染率的重要因素 尤 其是浅色或中色染色时 在深色染色接近染色平衡时 染色温度起最重要的作用 其次是 4 浙江理工大学硕士学位论文 热定形和浴比 分析聚乳酸纤维染色重现性的变化 结果表明 浴比对浅色染的上染率有 明显影响 而较深色染时 染色温度和热定形对染色结果影响明显 4 色牢度 为了改善聚乳酸纤维的染色性能 有人采用专用于醋酸纤维的分散染料 由于其水溶 性较高 因此聚乳酸纤维染色效率提高 有较高上染率 但这些染料的耐洗色牢度极低 耐洗色牢度中 对醋纤和尼龙的沾色较差 分散染料在聚乳酸纤维上的色相与在p e t 纤维 上相比 有明显的向短波长方向移动的倾向砸1 由于染料在聚乳酸纤维中扩散率明显高于p e t 纤维 因此向纤维表面的热迁移量较多 从而使湿牢度较差 应该在后整理中注意选择适宜温度和助剂 以避免发生脱色 在实际应用中耐光色牢度是关键 结果表明 对于聚乳酸织物 超过一半的染料 尤 其是蓝色染料不能获得令人满意的耐光色牢度 一n 一n 镒c n 旷n 淼h 图1 21 l 染色深度时偶氮分散染料染p l a 和p e t 织物的耐光色牢度 由图1 2 可以看出 与p e t 比 聚乳酸纤维耐光色牢度最多比p e t 染色织物t e 3 5 级 这 可能是由于聚乳酸本身缺乏吸收紫外线的基团 具有较高的紫外线透射率 因此染色织物 耐光色牢度差 要提高其耐光色牢度 其方法之一是选择合适的染料 或者使用合适的紫 外线吸收剂 如何恰当地选用紫外线吸收剂来提高聚乳酸的耐光色牢度将是本次课题研究 的重点之一 8 7 6 5 4 3 2 1 o 憾 明米窿 浙江理t 大学硕士学位论文 1 3 紫外线吸收剂简介 1 3 1 紫外线吸收剂的分类n 2 墙1 紫外线吸收剂一般指有机紫外线吸收剂 主要有水杨酸酯类 二苯甲酮类 苯并三唑 类 取代丙烯腈类 三嗪类有机化合物 是目前最普遍使用的光稳定剂 在工业上大量使 用的主要是二苯甲酮类和苯并三唑类 水杨酸类由于熔点较低 易升华 吸收系数较低 并在强烈的光照下会引起色变现象 故应用较少 紫外线吸收剂能优先于聚合物分子中其 它生色团 选择性地 强烈地吸收紫外线 并将其转换成低能辐射 从而避免染色织物遭 受紫外线的破坏 典型的紫外吸收剂的光物理过程是分子内所形成的氢键鳌合环吸收光量 子 吸入的能量切断氢键鳌合环 伴随这一过程把有害的光能转化为热能释放 这一过程 周而复始 因此分子内形成的氢键越强 键断裂能越高 能够吸收的紫外线能量就越多 光稳定效果就越好 1 二苯甲酮类紫外线吸收剂 二苯甲酮类紫外线吸收剂是使用最早的 应用最广泛的一种紫外吸收剂 其对2 8 0 n m 3 2 0 n m 波长区域有中等到较强的吸收 由于有多个羟基 对纤维有较好的吸附能力 但耐 热性较差 二苯甲酮类紫外线吸收剂的结构通式如下 xoo h y z r c 2 c 1 2 烷基x h o hy h o h o c h 3z h s 0 3 h c o o h 图1 3 二苯甲酮类紫外线吸收剂结构通式 2 苯并三唑类紫外线吸收剂 苯并三唑类紫外线吸收剂对波长从2 8 0 n m 3 8 0 n m 的紫外线有良好的吸收 其本身不 带有反应性基体 一般以单分子状态吸附在纤维表面 熔点高 毒性小 在高温下有一定 的水分散性 与聚合物相容性好的优点 性能优于二苯甲酮类 h o r 乜r r 1h c 1r 2 h c h 3 c 一 c h 3 3 o c 8 h 1 7 图1 4 苯并三唑类紫外线吸收剂结构通式 6 浙江理工大学硕士学位论文 3 三嗪类紫外线吸收剂 这是一类新型的紫外吸收剂 强烈地吸收波长从2 8 0 n m 3 8 0 n m 的紫外线 吸收系数 高于二苯甲酮类和苯并三唑类 其结构通式如下 r ho n n r n 孑憾 口 产 uk 3 99 洲3 沁叫 h oh oh o r 3 烷基 烷氧基 酯基 图1 5 三嗪类紫外线吸收剂结构通式 4 水杨酸酯类 水杨酸酯类紫外线吸收剂的结构通式如下 舀嗽 图1 6 水杨酸酯及其衍生物结构通式 水杨酸酯及其衍生物是聚合物 j h r 和织物后整理过程中应用最早的一类紫外线吸收 剂 可用于聚乙烯 聚丙烯 聚氧乙烯 聚酰胺等纤维及其塑料薄膜产品 有效吸收波长 范围为2 9 0 n m 3 2 0 n m 代表性化合物有水杨酸苯酯 水杨酸对叔丁基苯酯等 产品优点 为低毒 凝固点低 有紫外线吸收与消毒防腐作用 缺点是升华性强 光稳定性能较差 对紫外线的吸收波长范围较窄 因而应用方面具有局限性 5 取代丙烯腈类 取代丙烯腈及其衍生物的代表式为 r 气 c 竺 z r 氢 烷氧基 x y 羧酸酯或腈基 z 氢 烷基 芳基 图1 7 取代丙烯腈及其衍生物结构通式 7 浙江理工大学硕士学位论文 此类紫外线吸