PLA/棉/PTT包芯纱针织物低温一浴法染色

关键词：紫外分光光度计；美析仪器www.macylab.com；UV-1100;UV-1200

 

 

 

 

      为解决PLA/棉/PTT3组分包芯纱针织物采用二浴法工艺染色时出现的加工耗时较长和生产效率较低的问题，研究了PLA/棉/PTT3组分包芯纱针织物的节能、环保低温一浴染色新工艺。由于PLA不耐碱，出于对其组分性能的保护，选用中性条件下固色的ArgazolN系列活性染料染棉组分；同时，选用对棉组分沾色相对较轻的中温型分散染料染PLA、PTT组分；染色处方中加入2．5g/L扩散剂NNO，可实现很好的防沾色效果。通过对ArgazolN染料固色温度的研究和环保载体CWP一910的使用，PLA/棉/PTT3组分包芯纱针织物可实现在90℃低温条件下染色。研究表明，染色过程保温30min，既可保证较高的上染率，同时PLA、PTT组分又有很好的同色性。

      聚乳酸纤维(PLA)是由玉米淀粉经发酵所得的乳酸聚合而成，亦称玉米纤维。聚乳酸纤维性能优良，生物可降解，废弃后可在自然界中完全分解为CO和HO，不会对环境产生污染。目前，玉米纤维染整加工所面临的主要问题是其不耐湿、热和碱，三者同时作用会导致纤维降解加快，严重影响强力；所以针对玉米纤维的湿处理时间要短，温度不宜过高，处理液应尽量避免呈碱性。

      PTT是一种新型聚酯产品，其织物具有优良的特性。在化学纤维应用领域中，PTT纤维综合了锦纶的柔软性、腈纶的膨松性、涤纶的抗污性，再加上PTT本身固有的弹性，将各纤维的优良性能聚于一体，成为当前国际上新开发的热门高分子新材料之一。

      PLA/棉PTT包芯纱新产品兼具玉米纤维、棉、PTT3种纤维的优点，使玉米纤维的亲肤性、导湿性、形感稳定性得以充分发挥，棉纤维组分则提高了回潮率、吸湿性、穿着舒适性，芯纱PTT的弹性记忆功能使得玉米纤维的后保养难题得以解决，操作变得简单快捷，达到一拂即平的效果，深受消费者欢迎。

      因PLA、PTT纤维用分散染料染色，而棉纤维可用活性染料染色，PLA/棉/PrT3组分包芯纱织物通常采用二浴法进行染色，先用分散染料染PLA、PTT3组分，后用活性染料染棉，染色分浴进行，色光易控制；但是整个湿加工耗时较长，生产效率较低，PLA组分在湿热中处理时间长，活性染料套染棉的过程中，需加入纯碱固色30min，纯碱加入后染液pH值将会在1O左右，碱性条件更加剧了PLA组分的水解。为简化操作，缩短染色时间，降低能耗，保护织物原有性能，本文的研究依据3个原则：1)尽可能缩短染色时间；2)尽可能避免碱性条件；3)尽可能降低染色温度。本文研究了PLA/棉/PTT3组分包芯纱织物分散/活性低温一浴法染色工艺。

 

1试验部分

1．1试验材料

      PLA/棉/PTT(33/22/45)3组分包芯纱针织布半制品(18．4tex，江苏东华纺织有限公司)；纯棉精梳纱半制品(19．7tex)；纯PTT纱线半制品(18．5tex)；纯PLA纱线半制品(18．5tex)。

活性染料(Argazol黄N—SR、Argazol蓝N—SR)、pH值缓冲剂Argabufer07(上海雅运精细化工提供)；分散染料(分散蓝2BLN、分散红3B、分散黄RGFL、分散蓝SE-2R、分散红玉SE—GFL、分散黄SE—FL)，载体CWP一910(苏州科信化工有限公司)；扩散剂NNO，元明粉，丙酮，肥皂。

1.2试验仪器

      HHS-4型恒温水浴锅；FA2004型电子天平；101A型电热鼓风干燥箱；Datacolor600电脑测色配色仪(美国Datacolor公司)；高温油浴染色机；SW．12A型耐洗色牢度仪；Y571B型摩擦牢度仪；UV1100型紫外可见分光光度计(美析中国公司)；YG026C型电子织物强力实验仪

1．3试验和测试方法

1．3．1试验方法

      分散染料对棉的沾色试验：将棉纱线分别置于浴比为1：30的1％(O．W．f)用量分散染料染液中，于4O℃人染，以2℃/min的速率升温至110oC，保温30min，降温，水洗，皂洗，水洗，晾干。

      载体CWP-910用量研究：将PLA/棉/P13组分包芯纱织物置于浴比为1：30的0．5％(O．W．f)分散蓝SE-2R染液中，CWP-910的质量浓度分别取0．5、1、2、3、4、5g/L，于40℃人染，以2℃/min的速率升温至110℃，保温30min，降温，水洗，皂洗，水洗，晾干。

扩散剂NNO防沾色效果试验：将棉纱线分别置于浴比为1：30的1％(O．W．f)分散蓝SE-2R、分散红玉SE．GFL、分散黄SE．FL染液中，CWP-910的质量浓度分别取0、0．5、1、1．5、2、2．5、3g/L，于40℃入染，以2℃/min的速率升温至110oC，保温30min，降温，水洗，皂洗，水洗，晾干。

      ArgazolN染料固色温度研究：将棉纱线分别置于浴比为1：30的0．5％(O．w．f)雅格素藏青N—SG染液中，元明粉质量浓度为20g/L，Argabufer07质量浓度为2g/L，于4O℃人染，以2℃/min的速率升温至85、90、95、100、105、1l0℃，保温30min，降温，水洗，皂洗，水洗，晾干。

      分散染料低温染色温度研究：将PLA、PTT纱线分别置于浴比为1：30的1％(O．w．f)分散黄SE—FL染液中，CWP一910的质量浓度为3g/L(110℃不加)，于40℃人染，以2℃/min的速率升温至75、8O、85、90、95、100、105、110oC，保温30min，降温，水洗，皂洗，水洗，晾干。

      染色时问研究：将质量比为33：45的PLA、PTT纱线同时置于浴比为1：30的1％(O．w1．f)分散蓝SE一2R染液中，CWP一910的质量浓度为3g/L，于4O℃入染，以2℃/min的速率升温至90℃，保温10、20、30、40、50、60min，降温，水洗，皂洗，水洗，晾干。

1．3．2织物染色深度(Is值)的测定

      用美国Datacolor600电脑测色配色仪测试，测试条件为D65光源，包括镜面反射，紫外线过滤率为。

1．3．3分散染料沾色的测试

      用美国Datacolor600电脑测色配色仪测试染色前后棉纱线的色差△，作为沾色色差；用染色前后棉纱线与《评定沾色用灰色样卡》(上海市纺织工业技术监督所)比对，得出沾色等级。

1．3．4摩擦牢度的测试

      按GB/T3920-1997《纺织品色牢度试验耐摩擦牢度》进行测试。

1．3．5皂洗牢度的测试

      按GB/T3921．3一l997《纺织品色牢度试验耐洗色牢度：试验3》进行测试。

1．3．6同色平衡指数的计算

      K=(K/S)A/(K/S)B

      式中：(K/S)A为PLA的K/S值；(K/S)B为PTT的K/S值。

      染料的同色性评定：当K=1时，PLA纤维和PTT纤维2种纤维同色；当K>1时，PLA纤维色泽深于PTT纤维；当K<1时，PLA纤维色泽浅于PTT纤维。凡同色平衡指数值越接近1，则同色性越好。

1．3．7分散染料上染率的测定

      分别吸取染色前后染液各1mL，转移至10mL容量瓶中，加入丙酮至刻度，用UV1100型紫外可见分光光度计于最大吸收波长(λmax)处测染液光密度Al、A2。

上染百分率=(1一A2V2/A1V1)×100％

 

      式中：A1为染前染液的光密度；A1为染后染液的光密度；V1为染前染液的体积；V2为染后染液的体积。

1．3．8织物拉伸强力的测定

按GB/T3923．1—1997《纺织品织物拉伸性能第1部分：断裂强力和断裂伸长率的测定条样法》，在YG026C型电子织物强力实验仪上测试。

 

2结果与分析

2．1染料的选择

2．1．1活性染料

    据文献[4—5]介绍，PLA纤维不耐碱，酸性太强会导致强力受损，但是，一般活性染料染棉过程中，都需要加入碱剂固色，碱性条件下会加速PLA组分的降解，影响染色后织物的风格。为解决此问题，选择ArgazolN系列活性染料，此染料是含有新型吡啶甲酸活性基团的活性染料，无需碱剂固色，在中性条件下，其活性基团能与纤维素纤维发生反应而固着。染液中无碱性物质，可大大减轻污水处理，提高对环境的保护。

2．1．2分散染料

    PTT属于易染型纤维，可用不同温型的分散染料进行染色，在115℃就能染出与PET纤维相媲美甚至更好的色泽[61。PLA纤维是一种聚酯纤维，属于疏水纤维，玻璃化温度为57℃，熔点为175℃，不耐高温，染色温度宜选择100～110℃。在此条件下，纤维强力损失较小，同时染色深度较理想，但用一般分散染料染色后，还原清洗和皂洗时会有大量染料流失，所以应选用中低温型分散染料和快速分散染料。有研究表明，PLA用S型分散染料得色浅，选用E型、SE型分散染料在ll0℃条件下染色能够获得深浓颜色。考虑分散染料要对PLA、PTT同时染色，选择中低温型分散染料比较合适。

    选用低温型分散染料三原色分散蓝2BLN、分散红3B、分散黄RGFL和中温型分散染料三原色分散蓝SE一2R、分散红玉SE—GFL、分散黄SE-FL为研究对象，考察2类分散染料对棉组分的沾色性能。

    载体CWP．910对染色的增深作用明显，3g/L时达到最大染色深度，K/S值达到1．8224。在染色过程中，载体CWP一910对PLA、PTT纤维具有增塑作用，降低了纤维的玻璃化温度，使PLA、PTT纤维分子链之间的引力减弱，使纤维形成较大空隙，从而使染料易于进入纤维内部；同时载体CWP-910对染料的溶解能力较强，使染料在纤维表面的浓度增大，提高了纤维内外染料的浓度差，加速了染料的扩散。质量浓度大于3g/L时，K/S值反而有下降趋势，原因可能是载体CWP-910达到一定浓度后，由于载体胶束之问的作用力克服了助剂与纤维之间的作用力，导致载体胶束间的缔合、凝聚，形成了一种新相，并把部分染料吸附在凝聚的助剂里，而染液中的染料浓度降低，因此导致K/S值开始降低。由于助剂质量浓度在3g/L达到最大染色深度，因此确定助剂CWP一910的最佳质量浓度约为3g/L。

2．2．2扩散剂NNO

    所选用的中温分散染料三原色虽然比低温型分散染料对棉的沾色程度轻，但沾色色差仍然较大，染色过程中需采用防沾色能力的助剂进一步降低分散染料的沾色程度。染色过程中加入一定量的扩散剂NNO，扩散剂NNO用量与中温分散染料三原色沾色色差的关系如图2所示。

从表2可看出：不同温度下染色后的得色深度差别不大；随着固色温度的降低，各项色牢度有降低的趋势，当固色温度小于90℃后，有色牢度指标达到不可接受的程度，可见温度越低，固色效果越差，越来越多的染料会停留在纤维表面，影响色牢度。ArgazolN染料的固色温度不能低于90℃。

2．3．2分散染料低温染色温度研究

    以110℃PLA、PTT织物常规染色后深度为标准，考察载体CWP．910加入后对各种染料染色温度的可降低程度。

 

    染后PLA的染色深度始终没有PTT高，PTT染色深度随着保温时间的延长越来越深，PLA的染色深度在30min时达到最大，30min后有下降的趋势。随着保温时间的增加，同色平衡指数K越来越低，30min后值急剧下降。原因是染色到保温时间30min左右(染色时间55min左右)，上染基本达到平衡，此后上染率增加不大(见图3)。这时若再延长保温时间，染液中已无过多的染料再上染纤维，由于PTT对分散染料的亲和力比PLA更强，PLA上已经上染的分散染料会向PTT组分转移，最终导致保温30min后，K值急剧下降。

    从同色性的角度考虑，保温时间越短，同色性越好，但从上染率的角度看，染色时间越长，上染率越高，染料利用越充分。经研究，其他2支分散染料也有相同规律。综合同色性和上染率2个因素，染色保温时间确定为30min。

2．5低温一浴法与传统二浴法对比

    以PLA/棉/PTT3组分包芯纱针织物的浅绿色布样为例。

2．5．1传统二浴法

    1)先染PLA、PTT组分

    工艺处方：分散黄SE-F0．47％(O．W．f)；分散蓝SE-2R0．42％(O．W．f)；扩散剂NNO2g/L；采用HAc调节pH值至4—5；浴比为1：30。

2．5．2低温一浴法

    染色处方：Argazol黄N．SR0．12％(O．W．f)；Argazol蓝N—SR0．1％(O．W．f)；分散黄SE—F0．47％(O．W．f)；分散蓝SE-2R0．42％(O．W．f)；缓冲剂Argabuffer072g/L；元明粉10g/L；载体CWP-9103g/L；扩散剂NNO2．5g/L；浴比为1：30。

 

关键词：紫外分光光度计；美析仪器www.macylab.com；UV-1100;UV-1200