影响聚酯织物染料的染色性能的因素分析.pdf
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1、塑料助剂2023 年第 2 期(总第 158 期)17影响聚酯织物染料的染色性能的因素分析梁盈春(陕西服装工程学院 服装学院,咸阳 712046)摘要:文章讨论了影响聚酯织物的染色性能的相关因素。研究表明,在相关因素筛选达到良好效果后,在超声处理后,环保载体对聚酯织物上的染料分散性能有明显的提高,染色更加均匀,同时超声处理技术可以有效地提高染料的渗透性,并且可以在保护环境的同时实现更高效、更可持续的染料生产。关键词:超声处理;环保载体;聚酯织物;染色 doi:10.3969/j.issn.1671-6294.2023.02.0004Factors Affecting Dyeing Proper
2、ties of Polyester Fabric DyesLiang Yingchun(Fashion College of Shaanxi Fashion Engineering University,Xianyang 712046,China)Abstract:This paper discusses the relevant factors affecting the dyeing properties of polyester fabrics.The research shows that after the screening of relevant factors has achi
3、eved good results,and through the ultrasonic treatment,the environmental carrier has significantly improved the dye dispersion performance on polyester fabrics,and the dyeing is more uniform.At the same time,the ultrasonic treatment technology can not only effectively enhance the dye permeability,bu
4、t achieve more efficient and sustainable dye production while protecting the environment.Keywords:ultrasonication;environmentally friendly carrier;polyester fabric;dyeing收稿日期:2022-12-03聚酯织物是一种应用十分广泛的纺织品,由聚酯纤维制成。其特殊的分子结构使它具有许多优异的性质,如质轻、韧性好等 1-3,因而适宜制作舒适且质轻的服装、鞋类等。此外,聚酯织物还具有耐磨、耐腐蚀的特点,因此它可以被长期使用。聚酯织物可以
5、被 100%回收再利用,且聚酯纤维的生产对环境的影响很小,在回收利用的过程中,也不会产生有害的废弃物,符合现代环保理念。聚酯织物的染色主要是通过将染料、助剂等混合在水中,配制成一定浓度的染液,在特定温度和压力下对织物进行染色。但是,传统的染色方法缺点较为明显,如染色过程中染料的利用率较低,生产成本高,不利于环保与节约能源。此外,由于大量助剂的使用,染料和助剂的分离难度大,回收困难,不利于染料的循环利用4-7。在聚酯织物的染色过程中,载体是一种关键的化合物。它们可起到提高上染率、增加染料的涂布量等作用。然而,染色织物中往往含有大量残留的载体,对人体和环境都有潜在的危害,而塑料助剂2023 年第
6、2 期(总第 158 期)18且染色后排放的废水也含有大量载体物质,会散发出刺激性气味8。因此,科研人员近年来开发了多种新型染色方法,以提高染色效率,降低污染和生产成本。例如,使用超声波染色等新型技术,开发使用新型环保载体等,超声处理可以提高染色效率,加速染料的溶解和分散,使染料与纤维结合更加牢固,并提高染色的均匀性。超声处理还可以缩短染色的时间,降低染色的温度,从而降低染色对环境和人体的影响。环保载体可有效替代传统的化学合成载体,减少对环境的影响9-11。本文研究了不同染色工艺条件下使用环保载体对聚酯织物的染色效果,特别考察了超声处理对于染色效果的增强效应。研究发现,使用环保载体有良好的染色
7、效果,染色性能与传统合成有机载体性能并无显著差别。1实验部分1.1实验材料与仪器聚酯织物,涤纶全拉伸丝,167 dtex/96 f,浙江佳宝新纤维集团有限公司;香豆素,上海阿拉丁生化科技股份有限公司;阳离子艳红 X-5GN,浙江闰土股份有限公司;氯化钠,分析纯,上海阿拉丁生化科技股份有限公司;硝酸钠,分析纯,上海阿拉丁生化科技股份有限公司;甲酸,分析纯,上海阿拉丁生化科技股份有限公司。超声清洗机,深圳市好顺超声设备有限公司;JRC-IRE-12/24 型红外高温染色小样机,佛山市精科机械有限公司;电子天平,上海舜宇恒平科学仪器有限公司;3nhNR200 型电脑测色仪,深圳市三恩时科技有限公司;
8、YG026T 型电子织物强力机,常州第一纺织机械厂;RT-300 型纺织品耐摩擦色牢度试验机,大荣科学精器制作所。1.2实验方法1.2.1染色方法工艺配方:染料 7%,环保载体浓度根据需要调整(2070 g/L),染色浴的 pH 根据需要调整(17),氯化钠盐浓度根据需要调整(060 g/L),染色浴的温度预设为 70,浴比设为 301。1.2.2测试方法K/S 值采用 3nhNR200 型电脑测色仪进行测试,每个样品均在不同部位测试 5 次,并取平均值作为该样品的 K/S 值;耐摩擦色牢度依据 GB/T 39212008 国家标准,使用纺织品耐摩擦色牢度试验机进行测定;耐皂洗色牢度依据 GB
9、/T 2502008 国家标准,使用纺织品色牢度试验评定沾色用灰色样卡进行评级;织物撕破强力测试依据GB/T 3917.32009 国家标准,使用电子织物强力机进行测试。2结果与讨论2.1影响染色性能的因素2.1.1载体浓度载体浓度对聚酯织物的染色效果至关重要。为了确定载体质量浓度的最佳范围,我们在本研究中进行了详细的实验,实验结果如图 1 所示。随着载体质量浓度的增加,聚酯织物的 K/S 值呈现出线性提高的趋势。当载体质量浓度到达 45 g/L时,其K/S值趋于稳定。继续增加载体质量浓度,K/S值变化不大,最终稳定在28左右。282624222018K/S值203040506070载体质量浓
10、度/(gL-1)图1载体质量浓度对聚酯织物染色后的K/S值的影响Fig.1Effect of carrier mass concentration on K/S value of polyester fabric after dyeing增加载体浓度,K/S 值也随之增大,这是因为载体分子较小,与纤维分子亲和力强。载体分子进入纤维内部时可以使纤维的晶体区或非定型区的边缘排列不整齐,从而增强了纤维分子链的活性,对纤维具有增塑效果,并降低了纤维的玻璃化温度和染色转变温度。此外,染料在载体中的溶解度比在水中更高,使得纤维表面的染料浓度高于染色液,从而形成了浓度差。这加速了染料分子进入纤维内部的速度,
11、并提高了染料在纤19维上的扩散速率,导致织物的 K/S 值增大。当载体浓度增加到某一个值以后,其进一步增加并不能再增大纤维表面及内部的染料浓度,因此其 K/S 值趋于稳定。因此,载体浓度对聚酯织物染色效果具有至关重要的影响。在实际应用中,应根据染色所需的颜色深度和纤维质量等因素确定载体浓度的最佳范围。2.1.2盐浓度浓度适度的氯化钠可以提高染料的溶解度和活性,对织物染色效果有促进作用,而过高浓度的氯化钠会导致染料的分散性和稳定性下降,降低染色效果。因此,需确定合适的氯化钠浓度来改善织物染色效果。本研究的织物染色后 K/S 值随氯化钠浓度变化情况如图 2 所示。可以看出,随氯化钠浓度的增加,织物
12、的 K/S 值逐渐增大。当氯化钠浓度达到约 40 g/L 时,聚酯织物的 K/S 值达到了 25 左右,此时染色效果最佳。而进一步增加溶液中的氯化钠浓度,织物的 K/S 值会略有下降。252015105K/S值2030010405060氯化钠浓度/(gL-1)图2氯化钠浓度对聚酯织物染色后的K/S值的影响Fig.2Effect of sodium chloride concentration on K/S value of polyester fabric after dyeing在酸性环境下进行染色时,聚酯纤维上的酯类基团会与酸性物质 H+结合,导致纤维表面带正电荷,与阳离子染料之间形成静电
13、排斥,阻碍了阳离子染料的上染。适当添加如电解质氯化钠,氯化钠可电离出阴离子,有助于减少纤维表面的正电荷,降低静电排斥,从而增强染色效果。当氯化钠浓度增加到一定程度后,过量的电解质会导致染料聚集和盐析,降低了溶液中溶解的染料浓度和染料上染率,导致 K/S 值下降。因此,在本实验中,40 g/L 的氯化钠浓度是较为理想的。2.1.3染浴液的pH在本研究中,我们使用甲酸调控染浴液的pH,系统研究了 pH 对聚酯织物染色后 K/S 值的影响,结果如图 3 所示。在 17 的范围内,随着pH 的升高,聚酯织物的 K/S 值出现先上升后下降的变化趋势。这是因为随着 pH 的增大,染液中的 H+浓度逐步降低
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