自制环保载体在涤纶常压染色中的应用

宋慧君，王 明，高玉梅，张文国

(1.河南工程学院 材料与化学工程学院，河南 郑州 450007；2.苏州工业园区科信化工有限公司，江苏 苏州 215131)



自制环保载体在涤纶常压染色中的应用

宋慧君1，王 明1，高玉梅1，张文国2

(1.河南工程学院 材料与化学工程学院，河南 郑州 450007；2.苏州工业园区科信化工有限公司，江苏 苏州 215131)

为实现涤纶织物常压染色，制备了稳定性良好的环保无味载体乳液，探讨了保温染色温度、染色时间、载体用量对染色涤纶织物表观色深K/S值的影响，优化了载体染色的工艺条件，测试了蒸馏水处理涤纶纤维及载体处理并经后处理的涤纶纤维的热稳定性.结果表明，载体染色的最佳保温温度为98 ℃，最佳保温时间为60 min，载体的最佳用量随分散染料用量的增加而增加，载体染色与高温高压染色织物的色牢度相同、颜色特征相似，均具有良好的匀染性，热重分析表明载体染色后易脱载.

载体；涤纶；染色工艺；常压染色

涤纶织物因具有耐磨、挺括滑爽、耐穿易干、免熨烫等优良性能而深受消费者的喜爱，但涤纶纤维是疏水性的合成纤维，在水中的膨化程度低，分子结构中缺少能够和染料结合的活性基团，而且涤纶纤维有较高的结晶度和取向度，在常压下染色困难，通常采用高温高压染色.高温高压染色不但成本高，而且浪费能源，给一些不耐高温的纤维如羊毛、蚕丝、醋纤、氨纶等与涤纶纤维混纺织物的染色带来了技术上的难题[1-3].目前，降低涤纶的染色温度已成为研究的热点.研究表明，染液中加入载体可有效降低涤纶的染色温度，但有些载体有毒或有气味[4-5],有些载体含有APEO不环保,有些环保载体适宜的染色温度仍在100 ℃以上[6]，需要高温高压染色，生产成本较高.因此，有必要开发既环保又能降低涤纶织物染色温度的载体，以实现常压染色.

本课题选用环保的非离子型表面活性剂脂肪酸聚氧乙烯酯LAE-9与阴离子型表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠AES的复配物为乳化剂，对无味环保载体原油N-烷基邻苯二甲酰亚胺进行乳化,制备环保无味、稳定性好、不含APEO的载体乳液.用该载体乳液对涤纶织物进行载体染色并优化了染色工艺条件，比较了载体染色与传统高温高压的染色效果与色牢度.

1 实验

1.1 材料和仪器

材料：斜纹涤纶半成品，无味环保载体原油 N-烷基邻苯二甲酰亚胺(苏州科信化工有限公司生产)，非离子型表面活性剂脂肪酸聚氧乙烯酯LAE-9、阴离子型表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠AES(江苏省海安石油化工厂生产)，扩散剂NNO、分散红3B、分散蓝2BLN、皂片均为工业级，磷酸二氢铵、纯碱均为分析纯.

仪器：RC-Z2400型振荡式常温染样机、RC-IR24S型红外线高温染样机(上海一派印染技术有限公司生产)，CE-7000A高精度测色仪(沈阳彩普科技有限公司生产)，SW-12A型耐洗色牢度试验机(温州方圆仪器有限公司生产)，M571B型摩擦牢度仪(青岛山纺仪器有限公司生产)，STA449 F3同步热分析仪(德国Netzsch公司生产).

1.2 染色工艺

高温高压染色处方：分散染料(owf)为x%，扩散剂NNO的质量浓度为1 g/L，磷酸二氢铵的质量浓度为2 g/L，pH值为5～6，浴比为1∶30.

载体染色处方：分散染料(owf)为x%，环保载体乳液的质量分数为y%，扩散剂NNO的质量浓度为1 g/L，磷酸二氢铵的质量浓度为2 g/L，pH值为5～6，浴比为1∶30.

图1 染色工艺曲线Fig.1 The curve of dyeing process

染色工艺曲线如图1所示.

染毕，水洗→皂煮(皂片的质量浓度为2 g/L，纯碱的质量浓度为2 g/L，95 ℃×10 min，浴比1∶30)→水洗→烘干.

1.3 测试

用CE-7000A高精度测色仪测定染色后织物的颜色特征，每个试样测4次，求平均值.

(1)

根据公式(2) 计算相对标准偏差值：

(2)

相对标准偏差值越小，匀染性越好.

耐皂洗色牢度参照GB/T 3921—2008《纺织品色牢度实验 耐皂洗色牢度》[7]进行测试.耐摩擦色牢度参照GB/T 3920—2008《纺织品色牢度试验 耐摩擦色牢度》[8]进行测试.

涤纶纤维的热稳定性测试：取98 ℃去离子水处理涤纶纤维60 min及98 ℃载体处理60 min后水洗、皂洗、水洗后的涤纶纤维，将其剪成粉末，用STA449 F3同步热分析仪对试样进行热重分析，升温速率为20 ℃/min，氮气氛围.

2 结果与讨论

2.1 载体的乳化

取适量水加入非离子型表面活性剂LAE-9及阴离子型表面活性剂AES，m(LAE-9)∶m(AES)=38∶5，充分搅拌，制备表面活性剂混合溶液，m(载体原油)∶m(表面活性剂混合溶液)=1∶5的比例将载体原油滴入表面活性剂混合溶液中充分搅拌，制备载体乳液.所用的载体原油与乳化剂均为环保无味试剂，故制备的载体乳液环保、无味，不含APEO，贮存1年不破乳、不飘油，稳定性好.

图2 保温染色温度对织物K/S值的影响Fig.2 Effect of dyeing temperature on K/S value of dyed fabric

2.2 保温染色温度对染色织物K/S值的影响

分散染料用量(owf)1%，载体乳液用量(owf)3%，保温染色时间为60 min，保温染色温度对染色织物K/S值的影响见图2.

由图2可知，随着保温温度的升高，染色织物的K/S值增加；染色温度升到98 ℃以后，继续升高染色温度，织物的K/S值增加不明显.随着温度的升高，染料分子热运动加剧，染色速率常数和染料扩散系数增加.同时，纤维分子链段热运动加剧[9]，纤维内形成的瞬时空隙变大增多，有利于染料上染纤维.当染色温度不超过100 ℃时，可以使用常压染色设备染色，保温染色温度越低，保温染色前所需升温的时间及保温染色后所需的降温时间越短，从生产效率和成本考虑，染色温度以98 ℃为最佳.

图3 保温染色时间对染色织物K/S值的影响Fig.3 Effect of dyeing time on K/S value of dyed fabric

2.3 保温时间对织物K/S值的影响

分散染料用量(owf)1%，载体乳液用量(owf)3%，98 ℃保温染色，保温染色时间对染色织物K/S值的影响见图3.

由图3可知，随着保温染色时间的延长，K/S值增加；保温时间延长到60 min后，K/S值变化趋缓；保温时间延长到100 min后，继续延长保温时间，K/S值几乎不变，基本达到染色平衡.从生产效率和成本考虑，染色时间应选择60 min.

2.4 载体用量对织物K/S值的影响

分散染料用量(owf)分别为1%，2%，3%，98 ℃保温染色60 min，载体用量对染色织物K/S值的影响见图4.

图4 载体用量对染色织物K/S值的影响Fig.4 Effect of carrier amount on K/S value of dyed fabric

由图4可知，当分散染料用量不变时，载体用量增加，K/S值变大；载体用量增加到一定程度后，继续增加载体用量，K/S值反而下降.这是因为载体小分子能进入涤纶纤维内部，以氢键或范德华力方式与纤维结合，削弱了纤维内分子链间的结合力，增加了大空穴产生的概率，染料在纤维内的扩散速率及上染百分率增加，K/S值变大.但载体用量过大时，载体会在染液中形成第三相，对分散染料产生显著的增溶作用，使较多的分散染料残留在染液中，降低染料对涤纶纤维的上染量[10].当染料用量(owf)为1%时，载体的最佳用量(owf)为3.5%；当染料用量(owf)为2%时，载体的最佳用量(owf)为5%；当染料用量(owf)为3%时，载体的最佳用量(owf)为7%.

2.5 最佳工艺条件下载体染色与传统高温高压染色的比较

对载体染色(98 ℃×60 min)涤纶织物与高温高压染色(125 ℃× 60 min)涤纶织物进行性能测试，不同方法的染色效果和色牢度如表1所示.

表1 不同染色方法的染色效果和色牢度Tab.1 Dyeing effects and color fastness of dyed fabrics with different dyeing technology

由表1可知，载体染色织物与传统的高温高压染色织物的最大吸收波长一致，表观色深很接近，相对标准偏差值都很小，这表明载体染色与高温高压染色的效果很接近，两者的匀染性都很好；载体染色织物与高温高压染色织物的色牢度一致，这表明高温高压染色及载体染色都具有良好的色牢度.

图5 涤纶纤维的热重曲线Fig.5 Thermogravimetric curves of polyester fiber

2.6 涤纶纤维的热稳定性

去离子水处理和载体处理并经后处理的涤纶纤维的热重曲线见图5.由图5可知，蒸馏水处理的涤纶纤维与载体处理后经后处理的涤纶纤维的热重曲线基本重合，这表明经后处理的涤纶纤维上的载体去除较充分，自制载体易脱载.

3 结论

(1)用复配的环保乳化剂乳化环保载体原油制备的载体乳液环保、无味且贮存稳定性好，用于涤纶织物染色可实现100 ℃以下常压染色.

(2)载体染色时，随着分散染料用量的增加，载体的用量增加.

(3)载体染色与高温高压染色的效果很接近，匀染性好，色牢度一致.

(4)载体染色后，经后处理即可去除载体.

(5)因为实验所用染料有限，不同类型分散染料的效果不完全一致，有待于进一步探讨.

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[6] 姬海涛,马敦,王亚超,等.新型环保载体CNS[J].印染,2015,41(2):34-38.

[7] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB/T 3921—2008纺织品色牢度实验 耐皂洗色牢度[S].北京:中国标准出版社,2008.

[8] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB/T 3920—2008纺织品色牢度实验 耐摩擦色牢度[S].北京:中国标准出版社,2008.

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Application of self-made environmental friendly carrier in the atmospheric pressure dyeing of polyester

SONG Huijun1,WANG Ming1,GAO Yumei1,ZHANG Wenguo2

(1.CollegeofMaterialandChemicalEngineering,HenanUniversityofEngineering,Zhengzhou450007,China;2.SuzhouIndustrialParkCowinChemicalCo.,Ltd.,Suzhou215131,China)

In order to achieve atmospheric pressure dyeing of polyester fabric,environmental friendly inodorous carrier emulsion with good stability was prepared. Effects of dyeing temperature and time,and carrier amount on color strengthK/Svalues of dyed polyester fabric were investigated,and carrier dyeing process conditions were optimized. The thermal stability of the polyester fiber treated with distilled water,as well as with carrier and after treatment was tested. The results showed that the optimum dyeing temperature was 98 ℃,and holding time was 60 min,the optimum carrier amount increased with the disperse dye amount increasing,carrier dyeing could obtain consistent color fastness,similar color feature with high temperature and pressure dyeing,both of two dyeing method had good levelness. Thermal gravimetric analysis showed that carrier could be easily removed after dyeing.

carrier; polyester; dyeing process; atmospheric pressure dyeing

2016-06-03

河南省科技厅科技攻关重点项目(112102310546)

宋慧君(1969-)，女，河南郑州人，教授，博士，主要从事染整工艺及助剂的研究.

TS193.2

A

1674-330X(2016)04-0010-04