芳砜綸/芳綸1313混紡纖維染色工藝的研究

郭靜娜 崔淑玲

(河北科技大學(xué)紡織服裝學(xué)院，石家莊，050018)

芳砜綸(PSA纖維)是我國自主研發(fā)的一種新型耐高溫阻燃纖維，2006年投產(chǎn)。PSA纖維的問世填補了我國耐250℃等級合成纖維的空白［1］，打破了我國過去耐高溫纖維依賴進口的局面，對我國高科技纖維產(chǎn)業(yè)具有重大深遠的戰(zhàn)略意義。

利用PSA纖維的耐高溫和阻燃特性，用其制作防護服面料可大大降低防護服的成本［2-3］。然而，PSA纖維可紡性較差，紡紗過程易產(chǎn)生嚴重的靜電，使紡紗工序無法順利進行，所以在使用時需將PSA纖維與其他纖維混紡。

芳綸1313(MPIA纖維)同樣也具有耐高溫和阻燃性能［4-5］。設(shè)想將PSA纖維與MPIA纖維進行混紡，既可解決PSA纖維可紡性差的問題，又有利于保持混紡面料的阻燃性能［6］?；谶@一設(shè)想，河北科技大學(xué)紡織服裝學(xué)院師生經(jīng)過一年多的研究，開發(fā)成功了不同混紡比的PSA/MPIA混紡織物［7-8］。該混紡織物是一種全新面料，目前尚未見有文獻報道。

PSA纖維和MPIA纖維都屬于難染纖維，而且兩者的化學(xué)結(jié)構(gòu)和超分子結(jié)構(gòu)不同，因而染色性能也截然不同。因此，該混紡織物的染色均勻性問題已成為染整行業(yè)面臨的一個技術(shù)難題［9-12］。

本試驗采用陽離子染料對PSA/MPIA混紡纖維進行染色，通過篩選染料助劑和優(yōu)化染色工藝，使各項染色性能指標(biāo)達到標(biāo)準(zhǔn)要求。

1 試驗部分

1.1 材料、試劑及儀器

1.1.1 材料

混紡質(zhì)量比為50/50的PSA/MPIA混紡纖維，記作PSA/MPIA(50/50);

混紡質(zhì)量比為75/25的PSA/MPIA混紡纖維，記作PSA/MPIA(75/25)。

1.1.2 試劑

陽離子桃紅，氯化鈉，氫氧化鈉，冰乙酸，皂粉，陽離子表面活性劑1227，精練劑，苯乙酮，N，N-二甲基甲酰胺，N，N-二甲基乙酰胺，N-甲基吡咯烷酮。

1.1.3 儀器

分光光度儀;

YG751B型電腦式恒溫恒濕箱，寧波紡織儀器廠;

YG020B型電子單紗強力儀、YG(B)6113型日曬牢度測試儀、SW-12AⅡ耐洗色牢度試驗機，溫州大榮紡織機械公司;

HT-B紅外線染色機，山東宏發(fā)染整機械有限公司;

Color i5型計算機測色配色儀，X-Rite公司。

1.2 前處理工藝

PSA纖維和MPIA纖維在生產(chǎn)過程中都要加入一定量的油劑，還會產(chǎn)生其他雜質(zhì)，這些物質(zhì)在染色過程中會導(dǎo)致出現(xiàn)色花、色變等現(xiàn)象。為此，要對纖維進行前處理。

前處理工藝：

冷水洗→洗滌劑洗滌(氫氧化鈉20 g/L、精練劑2 g/L，100℃ ×20 min)→熱水洗(40℃)→冷水洗→晾干。

1.3 染色工藝

PSA纖維大分子結(jié)構(gòu)立體規(guī)整性高，大分子及其聚集體之間的相互作用力強，使其玻璃化溫度高達257℃，且纖維具有疏水性，使纖維染色困難，飽和染著量小，上染速度緩慢［13］。在前人研究工作的基礎(chǔ)上［9-10，13-14］，本試驗欲采用陽離子染料進行載體染色。當(dāng)用陽離子染料對PSA纖維染色時，陽離子染料和PSA纖維的結(jié)合與陽離子染料上的正電荷以及PSA纖維上的砜基電荷性有關(guān)。

MPIA纖維也是因為結(jié)晶度高，染色困難［11-12，15］。在130℃下采用陽離子染料進行載體染色，其染色結(jié)果能基本滿足染色的均勻性、得色量以及染色牢度等指標(biāo)的要求。

染液配方：

陽離子染料(o.w.f) 3%

載體 40 g/L

勻染劑(1227) 1 g/L

氯化鈉 15 g/L

pH(用醋酸調(diào)節(jié)) 4～5

浴比 1∶30

染色曲線如下：

1.4 測試方法

(1)染色表觀深度：采用Color i5型測色配色儀測定染色纖維的K/S值。

(2)耐皂洗色牢度：按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T3921—2008《紡織品色牢度試驗 耐皂洗色牢度》，在SW-12AⅡ耐洗色牢度試驗機上進行測定。

(3)耐日曬色牢度：按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T8427—1998《紡織品 色牢度試驗 耐人造光色牢度：氙弧》，在YG(B)611-3型日曬氣候試驗機上進行測定。

(4)耐摩擦色牢度：按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T3920—1997《紡織品色牢度試驗 耐摩擦色牢度》進行測定。

(5)纖維強力：在YG020B型電子單紗強力儀上測定染色后紗線的強力。

(6)纖維的染透性：用B系列生物顯微鏡觀察染色后纖維橫截面，觀察試樣的染透情況。

2 結(jié)果與討論

2.1 各種因素對染色效果的影響

試驗使用陽離子桃紅進行染色，研究了載體種類、載體用量、氯化鈉用量、染液pH值和染色溫度對染色效果的影響。

2.1.1 載體種類

采用四種不同載體，研究載體種類對染色效果的影響。結(jié)果見表1。

由表1數(shù)據(jù)可知，采用不同載體對兩種混紡比的PSA/MPIA混紡纖維染色時，四種載體中能使混紡纖維K/S值最高的載體均為苯乙酮，N-甲基吡咯烷酮其次，N，N-二甲基甲酰胺再次之，N，N-二甲基乙酰胺最低。因此，在用陽離子染料對PSA/MPIA混紡纖維進行染色時苯乙酮是最合適的載體。

2.1.2 載體用量

改變載體苯乙酮的用量，研究其用量的變化對染色效果的影響。結(jié)果見表2。

表2 載體苯乙酮用量對染色效果的影響

由表2數(shù)據(jù)可知，當(dāng)以苯乙酮為載體對兩種混紡比的PSA/MPIA混紡纖維染色時，隨著苯乙酮用量的增加，染色后混紡纖維的K/S值均先增大后減小，且在苯乙酮用量為40 g/L時混紡纖維的K/S值達到最大值。因此，當(dāng)以苯乙酮為載體，用陽離子染料對PSA/MPIA混紡纖維染色時，苯乙酮的使用量選擇40 g/L。

2.1.3 氯化鈉用量

氯化鈉在染色過程中起促染作用。改變氯化鈉的用量，研究其用量的變化對染色效果的影響。結(jié)果見表3。

表3 氯化鈉用量對染色效果的影響

由表3數(shù)據(jù)可知，兩種混紡比的PSA/MPIA混紡纖維染色時，氯化鈉用量由0 g/L增至15 g/L時混紡纖維的K/S值上升很快，而氯化鈉用量高于15 g/L后K/S值提高不明顯。因此，氯化鈉使用量選擇15 g/L。

2.1.4 染液 pH 值

改變?nèi)疽簆H值，研究其對染色效果的影響。結(jié)果見表4。

由表4數(shù)據(jù)可知，兩種混紡比的PSA/MPIA混紡纖維染色時，混紡纖維的K/S值隨pH的增加而減小，且在pH=4～5時K/S值最大。因此，用陽離子染料對PSA/MPIA混紡纖維染色時，染液pH選擇4～5。

表4 染液pH值對染色效果的影響

2.1.5 染色溫度

采用不同的染色溫度對兩種混紡比混紡纖維染色，研究染色溫度對染色效果的影響。結(jié)果見表5。

表5 染色溫度對染色效果的影響

由表5數(shù)據(jù)可知：兩種混紡比的PSA/MPIA混紡纖維染色時，隨著溫度的上升，混紡纖維的K/S值逐漸增大;溫度超過140℃后，K/S值變化不明顯。從節(jié)能降耗角度考慮，染色溫度選擇140℃。

2.2 染色效果測試

不同混紡比的PSA/MPIA混紡纖維用陽離子染料染色后，得色較深，色光鮮艷，有較好的勻染性。對染色后的纖維進行了各項指標(biāo)測試，結(jié)果見表6。

從表6數(shù)據(jù)可見：染色后纖維的各項染色牢度較好，均達到了4級標(biāo)準(zhǔn);透染性很好，沒有白芯環(huán)染現(xiàn)象;染色后纖維的斷裂強力略有下降。

3 結(jié)論

(1)采用陽離子染料對不同混紡比的PSA/MPIA混紡纖維染色，纖維得色較深，色光鮮亮，透染性好，無白芯環(huán)染現(xiàn)象，染色后的纖維強力下降不大，且染色后的各項色牢度均達到了4級，能夠滿足商業(yè)使用的要求。

(2)陽離子染料上染PSA/MPIA混紡纖維的最佳工藝為：陽離子染料3%(o.w.f);采用載體苯乙酮，最佳用量40 g/L;氯化鈉用量15 g/L;染液pH值4～5;染色溫度140℃，染色時間60 min;浴比 1∶30。

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