低温染色助剂cwl的研制及在常压98沸染工艺中的应用

低温染色助剂cwl的研制及在常压98沸染工艺中的应用

丝绸纤维具有良好的机械性能和不朽的味道，广泛应用于各行各业。但是,它是一种结构紧密的疏水性纤维,分子排列整齐、结晶区多,无特定染色基团,极性较小,缺乏亲水性,在水中膨化程度低,这给染色带来了一定的困难1实验材料和方法1.1实验材料1.1.1单件11tex纯涤纶针织布,克质量204g/m1.1.2色乳液、传统载体助剂:自制助剂CWL(乳化剂X、Y与有机酯W形成的O/W型白色乳液)、传统载体(冬青油、甲基萘类商品)。染料:分散蓝E-4R、分散黄SE-2GFL、分散红玉SE-GFL、分散红玉S-5BL。1.1.3、实验仪器和仪器XH-KG68/IHT-B-24型高温高压染色小样机(广东省鹤山市宏发染整机械制造有限公司)、HH-4恒温水浴锅(江苏金坛市宏华仪器厂)、DSC823e(梅特勒-托利多仪器有限公司)、721型分光光度计(上海第三分析化工厂)、DatacolorSpectraflash1.2实验方法1.2.1染色工艺高温高压染色工艺曲线和常压沸染工艺如图1、图2所示。1.2.2上染率的测定残余溶液法在最大吸收波长下测定染色前和染色后染液的吸光度A式中:C为稀释倍数,L为比色皿厚度。1.2.3r的计算k/s值表观深度是指不透明的固体物质的颜色给予人们的直观深度感觉。表面深度值的大小可以用库贝尔卡-蒙克(Kubelka-Muk)函数值来表示式中:R为有色试样趋于无限厚的反射率;R一般情况下,不单独计算K值和S值,而是用K/S的比值来表示,因此通常称K/S值。计算时R常取最大吸收波长下的值。K/S值越大,表示颜色越深;K/S值越小,则表示颜色越浅。1.2.4测量的温度和改进按GB/T17594—19982结果与讨论2.1助剂对涤纶纤维低温染色的影响任选一支分散染料(分散黄SE-2GFL),通过残液法测定分散染料在不同温度时的上染率,并通过对染料的上染率分析,确定助剂CWL的最佳用量范围。分散黄SE-2GFL在常压沸染时不同温度下的上染率如图3所示。从图3可以看出,添加助剂CWL在98℃时的上染率均较未加助剂的高;并且上染率先是随着助剂浓度的增加而增加,在助剂浓度达到4g/L时上染率达到最高值94.6%;接着,随着助剂浓度的近一步增加,上染率开始呈下降趋势。同一温度下,添加助剂的试样均较未加助剂的上染率高,随着添加助剂浓度的增加,在开始阶段上染率先是逐渐增高,当助剂的浓度达到8g/L时,终上染率具有明显的降低趋势。染浴中添加助剂,从70℃上染率开始明显增加,到90℃以后上染率增加幅度较小,而未添加助剂的上染率在80℃以后增加较多,90℃以上增加最快。从而可以知道,该助剂对涤纶纤维具有润湿、增塑、膨化的作用,使分散染料在较低的温度就有高的上染率,进而实现涤纶纤维的低温染色。在整个升温过程中,染色的开始阶段上染速率缓和,有利于匀染。由于助剂浓度在4g/L时,上染率达到最高,因此确定助剂CWL的最佳用量在4g/L左右。2.2助剂cwl的影响高温高压下染色和常压沸染60min工艺中均在染浴中分别添加一系列浓度梯度的助剂CWL,这里依然选择分散黄SE-2GFL,对其在不同染色工艺和添加不同的助剂CWL浓度时的色深度进行对比,如图4所示。从图4可以看出,在传统的高温高压染色工艺中,涤纶纤维上色深度随着的助剂CWL浓度的增加并没有明显的增加,反而在助剂浓度大于3g/L时有下降的趋势,这可能是由于在高温高压条件下,分散染料的溶解及扩散动能足够高,无需助剂作用就能很容易地进入到纤维的内部,得到较高的K/S值,助剂CWL的增塑、膨化作用显得不那么明显;另一方面,助剂浓度过高,助剂胶束形成胶团的趋势变大,胶团之间容易发生聚集,形成更大的胶团,甚至出现沉淀,从而影响了助剂向纤维表面的吸附,减弱了助剂中染料向纤维内部的扩散,降低了染料对纤维的上染量。从对比曲线上可以看出,在添加助剂CWL为4gL,常压沸染60min染色的织物表面色深度(K/S值)与传统的高温高压法染的织物表面色深度(K/S值)基本相当。因此,使用该助剂CWL完全可以实现常压沸染来替代传统的高温高压染色工艺,实现涤纶纤维的低温染色。助剂用量5g/L与4g/L的染色效果相近,为了节约成本确定该助剂的最佳用量为4g/L。通过此实验也说明,该助剂不宜在高温高压染色工艺中使用。2.3助剂cwl、甲基染色的色深度常压沸染工艺中分别添加自制助剂CWL、甲基萘、冬青油做染色实验,与高温高压工艺染色的标样作对比。助剂CWL用量4g/L,载体冬青油和甲基萘商品采用推荐用量4g/L,在其他条件相同的情况下,常压沸染60min后,对染色织物进行还原清洗及后处理,分别测试所得染色织物的K/S值,结果如图5所示。由图5a可知,对于高温分散红S-5BL来说,除了冬青油在常压沸染工艺中的染色深度高于高温高压染色的色深度外,助剂CWL、甲基萘均达不到传统高温染色的色深度;由图5b可知,对于中温分散红玉SE-GFL来说,助剂CWL、甲基萘、冬青油用于常压沸染的染色深度均与高温高压染色的色深度相当;由图5c可知,对于低温分散蓝E-4R来说,助剂CWL具有明显的增深效果,均比甲基萘、冬青油以及高温高压染色的色深度要深。因此,助剂CWL比较适用于中温型和低温型分散染料的常压沸染工艺,染色深度完全可以达到高温高压染色的色深度。总的来说,几种助剂比较起来,染色效果相近。尽管传统载体的染色效果较好,但是毒性比较大。冬青油的主要成分是水杨酸甲酯,其毒性较低,但是价格高、气味大,易挥发,需密闭操作,纤维上残留载体较难去除;甲基萘,其毒性较大,虽然价格低、使用方便,但具有强烈的樟脑臭味,尤其在热烫定形时气味更加强烈,使工人无法忍受。而助剂CWL的制备成本虽然比冬青油和甲基萘稍高,但是它集环保、节能两大概念于一身,与当前治理环境污染、建立节约型社会的时代主题非常吻合,它的开发与应用不仅可以为印染厂和助剂厂产生良好的经济效益,也会产生良好的社会效益。2.4助剂cwl对纤维的增塑作用无定形或半结晶聚合物从黏流态或高弹态(橡胶态)向玻璃态转变(或相反的转变)称玻璃化转变。发生玻璃化转变的较窄温度范围的近似中点称玻璃化温度。纤维被增塑,一个典型的特征就是玻璃化温度降低。用梅特勒-托利多仪器DSC823e分别对原布样、轧助剂预烘布样(未染色)、按照浸染工艺进行操作并后处理完毕(未染色)布样进行差示扫描量热法测试,分析其热转变温度的变化情况,如图6所示。从图6可以看出,经助剂CWL处理后的涤纶纤维的玻璃化温度从83.32℃下降至80.58℃,低温浸染工艺完毕后玻璃化温度成为81.81℃。如果能排除操作误差及环境影响,则可降低得更多,说明助剂确实能够对涤纶纤维产生增塑作用,从而降低涤纶纤维的玻璃化温度,使其成为能够低温染色的一个原因。此外,涤纶纤维的熔点几乎没有改变,说明助剂的添加不降低纤维的熔点。3助剂cwl的用量助剂CWL对涤纶纤维具有润湿、增塑、膨化的作