分散染料对超细涤纶的染色.doc

1、期末论文分散染料对超细涤纶的染色摘 要 超细涤纶纤维具有优异的强度、尺寸稳定性、洗可穿、手感丰满、柔软、飘逸等独特的风格，是普通涤纶纤维无法相比的。超细纤维在赋予织物优异服用性能的同时,其在染整加工技术方面面临着合成纤维所未遇到的新问题,突出表现为匀染性差、色泽浅和色牢度低等。本文针对超细涤纶针织物所用染料在染色性能方面进行研究,通过筛选提出了适合于超细纤维染色的染料及其染整加工的最佳工艺, 经过试验,SE型分散染料符合要求。文中介绍了pH、时间、浴比对染色性能的影响。对生产实践具有指导意义。关键词：超细涤纶纤维 SE型分散染料 染色性能Dispersal dyes of ultrafine

2、polyester dyeing ABSTRACTSuper fine polyester fiber of excellent strength, size stability, wash to wear, feel is plump, soft, elegant, and other unique style, is ordinary polyester fibers that cannot be compared. Superfine fiber fabric in excellent using properties to at the same time, its in dyeing

3、 processing technology faced with synthetic fiber have not met the new problems, outstanding performance for levelness sent, colour and lustre is shallow and low color fastness. This paper is focused on the fine polyester knitted fabric used dyes in the dyeing performance, through the screening was

4、put forward for the fiber dyeing of dye and the pulverisation of dyeing and finishing the best process, through test, SE type disperse dyestuffs meets the requirement. This paper introduces the pH, time, bath dyeing performance than influence. Has a guiding significance to the production practice. K

5、ey words: Super fine polyester fiber SE type disperse dyestuffs dyeing performance 目 录摘要1ABSTRACT2第一章 概述61.1超细涤纶织物的染色特殊性表现61.1.1表现深度 61.1.2上染速率61.1.3匀染性71.1.4染色牢度71.2超细涤纶针织物用分散染料的筛选71.2.1分散染料应具备的特点71.2.2分散染料的染色原理8第二章 分散染料的染色工艺92.1超细涤纶织物的前处理92.1.1 碱减量处方92.1.2预定型 92.2工艺流程 92.3染色处方92.4染色条件对织物染色性能的影响102

6、.5工艺措施122.5.1控制匀染性122.5.2防止折痕疵点132.5.3染色后还原清洗132.5.4脱水设备132.5.5设备132.6后处理13第三章 疵病分析143.1选择合适的分散染料143.2控制合适的染色工艺143.3改善超细纤维的匀染性能153.4提高超细纤维的染色深度163.5涤纶超细纤维染色的难点17结语18参考文献19第一章 概述超细涤纶的染色性能既与一般涤纶的染色性能有共同性,又有其特殊性。一般涤纶或是超细涤纶,结构都很紧密,都缺乏极性基团,而且染色困难。在用分散染料染色时,两者的染色机理都是:分散染料在染浴中分散;染料溶解;吸附到纤维表面上;染料扩散进入纤维内部。1.

7、1超细涤纶织物的染色特殊性表现1.1.1表观深度超细纤维和普通纤维相比,不易染深,要获得相同颜色深度,超细纤维染色所需染料浓度要高得多。这是因为随着纤维旦数的减少,其表面积大大增加,且截面为不规则状,从而增加了纤维表面不规则的漫反射,降低了染色品的表观深度1。不同纤度纤维染色要获得相同颜色深度,纤维旦数与使用染料浓度之间的关系为: 式中C1D1旦数的染料用量C2D2旦数的染料用量1.1.2上染速率超细纤维的表面积大,吸附染料的速度就很快,且纤维细度越细,上染速度越快,纤维半径与上染速率的关系,在初始染色阶段符合克兰克(Crank)关系式: 式中Ctt时间时的上染量C染色平衡时的上染量D扩散系数

8、r纤维半径Ct/C上染速率t染色时间1.1.3匀染性纤维的表面积大,表现为与染料接触机会多、初染率高、上染速率快,这是超细纤维比普通纤维匀染性差的主要原因。超细旦和新合纤染色,应选用在染色初期就有良好移染性的染料和匀染剂,严格按特定要求控制温度、延长染色时间,就可获得良好的匀染性和染色重现性。1.1.4染色牢度由于超细纤维的表面积大,上染的染料量多,加之它本身表面不够光滑,未固着的染料和染料沾色难以洗净,且在后整理热处理时,上染到纤维内部的部分染料易泳移到纤维表面,从而造成湿处理牢度和磨擦牢度降低。超细纤维纤度细将使光线易于透入,受热面大,故其日晒和升华牢度比普通纤维要低。根据上述特性,故染色

9、要注意下列几点:a.使用上染率高的染料(特别是深色染色);b.使用各种坚牢度高的染料(特别是深色染色);c.注意匀染性(特别在染浅色时);d.注意热定型色相变化;e.染色后充分洗净附着的染料(特别在染深色后)。1.2 超细涤纶针织物用分散染料的筛选超细涤纶纤维通常具有显色性低,染色牢度差,提升性较高和上染速率快等特点,因此应对分散染料进行筛选,这是保证织物染整效果的重要环节。由于分散染料结构不同,其染料的提升性、匀染性、上染速率等,都会有不同的效果,因此在选择时必须符合以下特点。1.2.1分散染料应具备的特点具有高的颜色强度;具有高的染色牢度;具有较好的移染性;具有较稳定的高温分散性;具有良好

10、的提升性、匀染性和相容性。1.2.2分散染料的染色原理分散染料上染涤纶时,符合物质在两种溶剂之间的分配定律,即在染色介质中的染料和进入纤维的染料之间存在着平衡关系,而且,不同结构染料混合染色时的染色行为和单独染色时相似,将两种或两种以上结构不同的染料混合形成多组分混合染料,对涤纶上染有一定的加和性,即将它们混合在一起进行染色可使上染的染料总量增加,从而,可得到较深的色泽,提高染料的得色率和提升性。这类染料叫快速分散染料,它可在短时间内达到匀染效果。从结构上来说,偶氮分散染料的混合增效作用较为显著,近来也出现了蒽醌型与偶氮型分散染料的混合增效染料。从应用类别来说,SE型分散染料中多组分混合染料居

11、多,SE型染料具有色泽鲜艳,发色强度高,提升性和最终上染率高,染料用量少、利用率高,且匀染性、移染性、牢度等都较好的特点,为此,我们选择SE型分散染料2。第二章 分散染料的染色工艺2.1超细涤纶织物的前处理2.1.1碱减量处方（g/L）：NaOH 10平平加O 2ABS 1浴比 120设备：高温高压间歇式染色机，因其张力小，碱液可反应完全，不会造成减量过度，并可减少反应时间，适应小批量、多品种加工。工艺：将织物在溢流机中走顺，再泵入已溶解的碱液和助剂；再走5min，使碱液与织物接触均匀，在此过程中，布速不宜太快，以免造成擦伤。减量后洗涤要充分，80热水洗，醋酸中和，再温水洗，60烘干。2.1.

12、2预定形设备：预定形采用设备以针板定形机为好，可控制缩率。最好配有轧车预烘装置，保持低张力，温控均匀，左中右温差在1左右，并超喂，以保证织物充分蓬松。工艺：定形温度195。若预定形温度低，则布面皱痕不易去尽，织物抗皱性较差，且易产生染色病疵，严重时门幅稳定性不够，影响成品的手感和风格。但预定形温度过高，则布面发硬，还会产生色边染疵。定形时间一般为3060s，车速40m/min，超喂10左右。2.2工艺流程配锅接头前处理染色水洗脱水理布缝头烘干、定型检验打卷、包装入库。2.3染色处方染色处方: 消泡剂 0.25%匀染剂 SS-97 2.5%防皱剂 1%NNO 0.5%HAc 适量(调节pH值至5

13、)分散红SE-GFL 0.04%还原清洗处方:氢氧化钠 23 g/L保险粉 4 g/L工艺升温曲线见图1。图1染色温度控制曲线2.4染色条件对织物染色性能的影响染色工艺条件是影响织物染色效果的一个重要因素,为此,我们将经过预定型后的超细涤纶纤维仿丝绸针织物用SE型分散染料进行染色,并通过染色条件(pH值、浴比、时间)对织物染色性能的正交试验及极差值计算分析,得出最佳工艺条件。染色条件(pH值、时间、浴比)对染色性能的正交实验如表1所示:表1定型布样的染色正交实验由表1来看,设定试样1的结果为标样,比较K/S值,试样3、5、6的红色效果较好;试样5、6、9的黄色效果较好;试样2、5、6的蓝色效果

14、较好。综合三原色效果,试样5、6可以作为所选工艺。极差是在同一因素不同水平条件下最大值与最小值之差,一般来讲,极差大者影响因素较大,反之较小。正交试验后的极值分析表(见表2)染料红黄蓝PH36.81.9975.26357.6912.0895.29775.8842.0845.243时间2046.352.0035.4273047.0862.0685.3974047.1832.1055.679浴比1:2047.7161.9235.6361：3049.21.9785.0071:4049.8962.2755.860表2 极值分析表表2数据可直接判断染色条件对织物染色性能影响大小。极差大者影响因素较大。从

15、表2可看出:pH为5时,极差值最大,时间为40 min,极差值最大;浴比为140时,极差值最大。综合表1、表2以及实际生产因素,最后确定最佳工艺条件为:PH为5，时间40Min,浴比为1:40。分析:合理制定和控制染色工艺,可以在一定程度上改善染色性,大大提高织物的匀染效果。a.当pH为5时,染料在染浴中比较稳定。碱性强了,除了影响染料以外,还会引起涤纶的水解。酸性强了,染料也容易被水解。通常用醋酸、磷酸二氢铵调节pH值3。在此条件染色,超细纤维织物可以获得较好的染色深度和均匀性。b.当染色保温时间为40min时,可获得较好的移染和匀染效果。当染色温度高于纤维玻璃化温度后,特别是当上染百分率已

16、达很高时,染料在向内部扩散(染透)的同时,较多的染料也会从内扩散出来,可见,染料移染主要发生在高温区。并且,利用停留时间的移染性能,可消除吸附过程中发生的染色不匀。所以当达到最高染色温度后,适当保温一定时间,可大大提高透染和匀染效果4。温度高,时间长效果明显。但时间过长,匀染程度不会进一步提高反而会因染料水解或还原,降低上染率,甚至变色。c.当浴比为140时,可获得较好的染色效果。当浴比小时,相对染料浓度大,上染速率快,染色初期易引起吸附不匀,故要注意控制浴比。此外,在染色过程中,还要合理控制升温和保温的温度、时间以及升温和降温的速度,使染料在不同温区能充分移染。2.5工艺措施2.5.1控制匀

17、染性a.采用了多组分混合分散染料SE型,它对涤纶的上染具有加和性,混合后牢度得到改善,颜色增深,上染率增加,提升性提高,对超细纤维具有较好的相容性和匀染性。b.降低始染温度。超细纤维因比表面积大等原因,上染率从40开始就有较快的增加,所以超细纤维染色在低温区就应该严格控制升温速率和温差,始染温度应比常规纤维低1020,经实验,我们将始染温度控制在4060。c.合理控制升温、保温的温度和时间,使染料在不同温区能充分移染。实验证明,采用二段式升温和保温方法,超细涤纶织物在9698之间上染速度很快,为防止上染速度增加过快,以利于纤维界面移染,提高匀染效果和上染率,故在96左右时应保温20 min;涤

18、纶在125130时上染率最高,故以0.5/min的升温速度升温至125130,并保温40 min,使染料充分扩散到纤维内部,有利于提高染色牢度。d.减慢升温速度。移染的方式有两种,一种是恒温移染,另一种是在升温的过程中达到移染。延长升温时间,就可以使染料在上染的同时,也进行移染。因此减慢升温速率,一方面可达到均匀吸附,另一方面也加强了移染。最终我们选择升温速度为0.5/min。e.加入匀染剂SS-97。高温分散匀染剂SS-97对分散染料有较好的增容和匀染能力,具有较好的高温分散性,移染性强,在细旦涤纶织物上具有良好的匀染效果,并有较高的上染率和满意的染色牢度。f.调节染液pH值为5,在此条件下

19、,染料在染浴中比较稳定。g.高温保温一段时间后,以1/min的降温速度降温至70,然后开盖对色样,排液水洗,还原清洗,以保证染色的均匀性和染色牢度。2.5.2防止折痕疵点超细涤纶仿丝绸针织面料,纤维单丝纤度细,织物较柔软,染色中极易出现折痕,因此,必须采取相应措施,以保证产品质量。采取的工艺措施如下:a.降温出机冲洗阶段,降温不能太快,以1/min的速度降温。b.加入防皱剂。2.5.3染色后还原清洗在染色后要进行还原清洗,以提高超细涤纶纤维仿丝绸针织物的摩擦牢度和染色牢度。2.5.4脱水设备脱水设备采用真空脱水机,可防止织物擦伤。2.5.5设备根据织物特点,染色设备采用溢流染色机。在溢流染色时

20、,要求张力低,速度由低到高,运行稳定,布在机中要均匀停留。要加一些消泡剂以减少空气作用,防止气泡形成和染物漂浮于液面。2.6 后处理正常的分散染料染后处理方法有两种：热水洗和还原清洗。超细涤纶纤维因其比表面积大，染色后纤维表面浮色较多，尤其是碱减量织物，因其纤维表面有缺陷，浮色更多，因此染色后处理对保证染色牢度更显重要，一般要求进行还原清洗。Dyamul RCL不仅具有与保险粉同样的还原作用，更重要的是它还具有分散和乳化染料残渣及蜡质的作用，可用Dyamul RCL 1-2克/升，纯碱1克/升在90条件下进行还原清洗。特别一提的是，涤/氨纶织物染色后，分散染料对氨纶的浮色往往难以去除而影响染色

21、牢度，对这种织物，防止染料对氨纶的沾色，关键不在于如何进行还原清洗，而在于选择染料。 第三章 疵病分析3.1 选择合适的分散染料 适用于涤纶超细纤维染色的分散染料应具备较好的匀染性、移染性、覆盖性，还要有优良的水洗牢度和摩擦牢度，此外，染料的高温分散稳定性要好，还要有良好的清洗性。至于涤纶超细纤维分散染料的结构，以杂环类结构的分散染料在超细纤维织物上发色强度高、色泽浓艳、上染率大、染料用量少、利用率高，而移染性、匀染性、牢度均好。如果分散染料的分子比较小，进出纤维就比较容易，便可提高移染率和匀染率，而如果染料分子结构较大，与纤维的亲和力较大，不容易在纤维内移动，就会使得移染率和匀染率降低。 分

22、散染料要适合于碱性浴染色，不少分散染料在碱性浴中染色往往会发生色光变化，严重的会导致染料大量水解，水溶性增大，对纤维的亲和力急剧下降。这主要是由于染料分子中含有可水解的酯基和可以离子化的羟基所致。而如果染料分子结构中很少或基本上没有酯化的羧酸基团，而且在碱性条件下会离子化的羟基的含量也不高，就能够在碱性条件下基本保持色光不变，而且染色深度下降不多，具有较好的耐碱性。单偶氮类的染料分子结构中都含有酯基，在碱性条件下会发生水解，使染料的水溶性增加，对纤维的亲和力降低，使染料难以上染，或者破坏了染料的发色体系使色光发生变化。这些染料分子结构中的酯基水解后失去了对纤维的亲和力，染料基本不上染了，或者由

23、于酯基的水解从而导致染料的色变。 3.2 控制合适的染色工艺 合适的染色工艺包括适当降低始染温度以控制上染速率，严格控制升温和降温速率，控制高温保温时间以提高匀染性，织物与染液的交换速率要加快，中深色染色后要进行还原清洗，以避免染色牢度下降。为保证涤纶超细织物的应用风格和特点，对染色装置要求设备上除了织物运行速度和浴比可自控外，还应具备温度、液量的自控装置，染色时须在全松弛状态或低张力状态下运行。 染色浓度和染色温度直接影响分散染料的移染性，如染色织物在染色浓度为4的移染率低于染色浓度为12的移染率，130的移染率明显的要比120的高。 染色浓度和染色温度还影响涤纶超细纤维的皂洗牢度，染色浓度

24、越高，织物上的浮色越多，皂洗牢度就越差。染色浓度为4的织物的皂洗牢度明显要比12的高1级左右。而不同的还原清洗条件对染色牢度也有一定的影响，由于50清洗的条件比较缓和，而且涤纶超细纤维本身的特点导致织物上吸附的未固着的染料的量比较多，所以50清洗要比80清洗皂洗牢度低一点。120染色的皂洗牢度要比130的低，主要是由于染料没有完全染透纤维，纤维表面的染料量相对多一些，所以牢度差一点。染料分子对纤维的亲和力较大，其皂洗牢度就要好一点。在碱性条件下如果染料分子中含有的酯基其水解比较严重，形成可溶性的产物，同时在保险粉的作用下能够较好的去除织物上的浮色，所以皂洗牢度也会上升。 如果染料分子的高温分散

25、性能较好，那么在高温染色条件下，其染色牢度较好，不会影响到纤维和织物的染色质量。 此外，还要注意在染色时要尽量减少空气的混入，以防止染料分子受到氧化而影响其与纤维织物的结合。染色机的喷嘴和导布管的管径及角度的配置必要时加以改型，以适应涤纶超细纤维染色工艺的要求。 3.3 改善超细纤维的匀染性能 在染色过程中，分散染料中的单分子、胶团和晶体染料之间会发生转变，从而保持动态平衡。在晶体变大的过程中，晶粒之间会产生凝聚，有时晶型还会发生变化，这些都会影响到分散染料的染色性能，容易产生染色不匀、染色色点、条花等疵病。添加合适的匀染剂，能够提高分散染料的溶解度和其悬浮体的稳定性。加入匀染剂后，染料的吸光

26、度有所提高，随着匀染剂用量的增加，吸光度不断增加。说明匀染剂对分散染料有增溶作用，即增加染液中单分子状态和胶团状的染料量，染液中单分子状态的染料是上染纤维的主要形式，胶团状的染料比染料晶体更容易释放染料单体，这些都有利于上染均匀。 匀染剂对涤纶超细纤维上染速率可以起到减缓的作用。由于超细纤维的比表面积很大，对于染料的吸附速率很快，从而形成染色不匀。如果是涤纶混纤超细纤维，由于纤度的不同，单纤比表面积不仅较大，而且差异也很大，更容易造成上染速率方面的差异，结果是容易染花。匀染剂对不同分散染料的作用程度不同，但总体上是减少不同分散染料上染速率之间的差异，匀染剂的加入使不同分散染料的上染速率比较接近

27、，这对于拼色染色十分重要。当拼色用分散染料的上染速率变得基本一致时，能保证同色渐进性，减少色差的产生机会，这对改善涤纶超细纤维的染色性能非常有益。 当分散染料上染涤纶超细纤维织物时，由于初始吸附很快，容易造成染色不匀。如果在整个染色过程中，加强已上染到织物上的染料的解析和迁移，可使织物上染花处的染料通过解析和重新均匀上染，最终获得匀染效果。未加匀染剂时，界面迁移率大于界面解析率。这是由于超细纤维的比表面积较大，对染液中的染料吸附力很大，所以染料从染色织物上解析下来比较困难。而一旦离开染色织物的染料，同样由于未染色超细纤维的比表面积较大，与染料的结合点较多，大部分被纤维所吸附，结果是界面迁移率相

28、对较高。加入匀染剂后，可以同时提高织物上分散染料的界面解析率和迁移率。这是由于匀染剂既对染料有亲和力，又对纤维有亲和力，使得染料容易离开染色织物，特别是高温下这种作用更加明显。 3.4 提高超细纤维的染色深度 超细涤纶纤维的染色表观显色很差。这是因为纤维的纤度越小，比表面积越大，从而反射光增多，表观显色更差。所以，在相同染料(特别是黑色和深蓝色)上染率的情况下，超细纤维织物与普通涤纶织物相比色泽要浅许多。 染色超细涤纶纤维通过低折射率树脂整理后，在染色织物表面形成了一层均匀的低折射率树脂薄膜，相应地降低了染色细旦涤纶织物的折射率，织物总表面反射光小于涂布前总表面反射光，使织物表观色泽增深。常用

29、的低折射率树脂有：有机氟树脂，有机硅树脂，聚胺类及聚氨酯树脂。其中有机硅树脂是常用的低折射率树脂，折射率一般在1.40左右，有较好的综合性能和应用前景。 匀染剂的加入对涤纶超细纤维的染色深度也有良好的影响，在染料浓度较低的情况下，加入低浓度的匀染剂可以增加染色深度，但如果匀染剂浓度过高，匀染剂的增深效果反而会降低；在染料浓度较高的情况下，加入过少的匀染剂会降低染色深度，但当匀染剂浓度提高后，染色深度会增加。这说明匀染剂和纤维及染料之间存在相互的吸附作用，会降低染料的上染百分率；同时匀染剂对分散染料又有增溶作用，可以提高染液中单分子状态染料的浓度，提高上染百分率。所以，匀染剂的用量和染料用量要匹

30、配，当染料用量较低时，匀染剂用量要低；当染料用量较高时，匀染剂用量要高，这样才能起到增深作用。 3.5 超细涤纶纤维染色的难点 超细涤纶纤维的表面积比普通纤维大得多，从染浴中吸附染料的速度也快得多，加之超细纤维的无定形区比较大，染料易扩散，所以表现出较高的上染速率，从而不利于染色的均匀和染色牢度的提高，也妨碍染色深度的提高。超细涤纶纤维与普通纤维相比不易深染，要获得相同的染色深度，所需染料浓度要比普通纤维高得多。涤纶超细纤维深染性差的原因，除了因比表面积大而对光反射和散射强外，还和纤维的其它特性有关，如纤维表面是否光滑、截面形状是否规则、纤维结晶度高低、纤维中是否有消光剂及染料在纤维中的分布状

31、态等。超细涤纶纤维染色牢度较低，这主要是涤纶超细纤维线密度低，无定形区含量高，受热时染料易迁移到表面，同时超细纤维表面积大，截面不规则，易沾染染料，难以洗净，导致染色牢度下降。结语涤纶超细纤维的用途日益广泛，但其染色过程中存在的问题会影响到它的发展。改善涤纶超细纤维的染色性能直接关系到超细旦涤纶纤维用途的开拓，由于涤纶超细纤维和织物实际上几乎可以渗透到纺织品应用的各个领域，具有相当广阔的发展前景。超细旦涤纶织物的染色整理一直以来是国内外行业里的研究热点，其技术内涵十分丰富。改善涤纶超细纤维和织物的染色性能，对企业生产出更多质量高超、性能卓越的高档纺织产品意义十分重大。参考文献1宋心远新合纤染整

32、北京:中国纺织出版社,19972钱国坻不同结构商品分散染料在细旦涤纶织物上的染色性能染整技术,1995(5):12163杨栋梁超细旦和新合纤织物的染整加工印染,1993(11):35384宋肇棠涤纶超细纤维的染色纺织学报,1994(4):41425陆先娥，陈克强，高绪珊.分散染料在超细织物上的染色性能研究J.印染，2001，27（02）：89.6金咸穰.染整工艺实验M.北京:中国纺织出版社，2000，130131.7宋心远.新合纤染整M.北京:中国纺织出版社，1997，141145.8王菊生.染整工艺原理M.北京:纺织工业出版社，1984，199200.9罗巨涛.合成纤维及混织纤维制品的染整M.北京:中国纺织出版社，2002，23.10罗巨涛.涤纶仿真织物前处理加工技术及对产品质量的影响J.印染，1997，23（09）：1215.18