染整工藝對LOTAN混紡織物性能的影響

張　瑩,賈哲昆　馬新安　蔡普寧

(陜西省紡織科學研究院，陜西西安　710038)

0　前言

目前，腈綸阻燃研究技術取得了長足進展，已經從引入單一阻燃元素、單純賦予纖維阻燃性能的早起階段，發(fā)展到采用兩種或兩種以上阻燃元素，并結合改變工藝，在賦予纖維阻燃性能的同時，盡量保持或改進原有纖維的其他性能。但以往的阻燃腈綸如腈氯綸仍是熱熔性纖維，遇火或高溫發(fā)生熔融、滴落、收縮等，阻燃和耐高溫性能差。有關專家表示，阻燃纖維應向中高性能、中低價位方向發(fā)展，才有利于產品的市場應用與推廣。LOTAN纖維作為一種改性腈綸，是一種高性能纖維，其極限氧指數超過39%，具有優(yōu)異的阻燃耐高溫性能，同時具有低煙、低毒、不熔融、不收縮等特點，性價比較高，適合開發(fā)中等檔次阻燃耐高溫面料，但LOTAN纖維強力較低，需要加入其它高性能纖維以提高強力[1～4]。

在前期研究成果的基礎上，本文著重對染整工藝處理影響LOTAN混紡織物性能進行了研究。

1　實驗

1.1　織物與藥品

織物1# 40% LOTAN混紡織物 (重量含量，200 g/m2，自制)2# 60% LOTAN混紡織物 (重量含量，200 g/m2，自制)；3# 70% LOTAN混紡織物 (重量含量，200 g/m2，自制)

藥品陽離子染料(工業(yè)用，德司達印染科技有限公司)，元明粉(工業(yè)用，德司達印染科技有限公司)，醋酸(工業(yè)用，彭山川化工有限公司)

1.2　主要儀器設備

HS-12高溫小樣染色機(南通宏大實驗儀器有限公司)，AS搖擺振蕩機(香港威萊爾精密機械有限公司)，HD026NE 電子織物強力儀(南通宏大實驗儀器有限公司)，Y571B摩擦色牢度儀(南通宏大實驗儀器有限公司)，RFH-Ⅰ型織物熱防護性能測試儀(陜西元豐紡織技術研究有限公司)，YG401C-9織物平磨儀(南通宏大實驗儀器有限公司)，SW-12耐洗色牢度試驗機(江蘇無錫紡織儀器廠)，ON-1燃燒性試驗器(スガ試驗機株式會社)，Hunterlab Uitra PRO分光測色儀(Hunterlab公司)，HD815A織物阻燃性能測試儀(南通宏大實驗儀器有限公司)

1.3　染色工藝處方和條件

(1)桔紅染色處方：

陽離子染料橙X%

陽離子紅Y%

元明粉適量

HAc少許

(2)藏藍染色處方：

第一步：分散染料上染

分散蘭X%

分散黑Y%

元明粉適量

HAc少許

第二步：中性染料上染

中性蘭X%

中性黑Y%

元明粉適量

HAc少許

(3)染色條件：2℃/min升溫，110℃，40min，降溫水洗

1.4　測試方法

取染色后的LOTAN混紡織物進行性能測試，并與染色前織物進行對比。

1.4.1斷裂強度和斷裂延伸度測試

參照GB/T 3923.1-2013《 紡織品 織物拉伸性能 第1部分 斷裂強力和斷裂伸長率的測定 條樣法 》，用HD026NE 電子織物強力儀強力機測試織物的斷裂強度和斷裂延伸率，其結果取5次測試結果的平均值。

1.4.2撕破強力測試

參照GB/T3917.3-2009 《紡織品 織物撕破性能 第3部分：梯形試樣撕破強力的測定 》，測試織物的撕破強力，測試結果取5次測試的平均值。

1.4.3極限氧指數測試

參照GB/T 5454-1997，《紡織品 燃燒性能試驗 氧指數法》，用ON-1燃燒性試驗器測試混紡織物的極限氧指數。

1.4.4垂直燃燒性能測試

參考GB/T 5455-2014，《紡織品 燃燒性能試驗 垂直方向 損毀長度陰燃和續(xù)燃時間的測定》，用HD815A織物阻燃性能測試儀測試混紡織物的垂直燃燒性能。

1.4.5熱防護性能測試

參考GB 8965.1-2009，《防護服裝 阻燃防護 第1部分：阻燃服》，用RFH-Ⅰ型織物熱防護性能測試儀測試混紡織物的熱防護及熱傳導性能。

1.4.6熱穩(wěn)定性能測試

參考GB 8965.1-2009《防護服裝 阻燃防護 第1部分：阻燃服》(附錄B熱穩(wěn)定性能試驗方法)，測試經(260℃± 2℃)，5min后 織物長、寬方向的尺寸變化，其結果取3次測試結果的平均值。

1.4.7耐磨性能測試

參考GB/T 21196.1-2007《紡織品 馬丁代爾法織物耐磨性的測定 第1部分：馬丁代爾耐磨試驗儀》 ，用YG401C-9織物平磨儀進行耐磨性能測試，并參考GB/T 21196.2-2007 《紡織品 馬丁代爾法織物耐磨性的測定 第2部分：試樣破損的測定》對織物破損情況進行判斷。

1.4.8染色牢度測試

(1)耐摩擦色牢度

參考GB/T 3920-2008 《紡織品 色牢度試驗 耐摩擦色牢度》，用Y571B摩擦色牢度儀，測試摩擦10個循環(huán)后織物的干、濕摩牢度，并參考GB/T 251-2008 《紡織品 色牢度試驗 評定沾色用灰色樣卡》評定織物沾色級數從而確定織物耐摩擦色牢度等級。

(2)耐皂洗色牢度

參考GB/T 3921-2008《紡織品 色牢度試驗 耐皂洗色牢度》，以聚丙烯腈纖維為貼襯，用SW-12耐洗色牢度試驗機進行試驗，并參考GB/T 250-2008 《紡織品 色牢度試驗 評定變色用灰色樣卡》和GB/T 251-2008 《紡織品 色牢度試驗 評定沾色用灰色樣卡》評定混紡織物的變色和沾色等級，最終確定試驗結果。

1.4.9起毛起球性能測試

參考GB/T 4802.2-2008 《紡織品 織物起毛起球性能的測定 第2部分：改型馬丁代爾法》，用白熾熒光燈管在評級箱中對摩擦后的織物進行起毛起球等級評定。

2　結果與討論

2.1　斷裂強力

織物在穿用過程中需要承受各種方向的拉伸力，它是導致織物損壞的作用力的主要形式。斷裂強力表示的是織物抵抗拉伸力破壞的能力，是評定各類純紡或混紡織物內在質量的主要指標之一[17]。為此，參考標準GB/T 3923.1-2013《 紡織品 織物拉伸性能 第1部分 斷裂強力和斷裂伸長率的測定 條樣法 》對染色前、后織物的拉伸斷裂強力進行測試，具體結果如表1所示。

表1　染色前后織物強力對比

由表1數據可以看出，染色對織物的斷裂強力有一定的影響：數據顯示，與空白織物相比，染色后織物的斷裂強力有一定程度的提高。其原因可能是，在染色過程中織物產生了一定的收縮，同時染料的上染使織物的平方米重量增加，因此導致了織物斷裂強力的增加。

2.2　撕破強力

按照GB/T3917.3-2009 《紡織品 織物撕破性能 第3部分：梯形試樣撕破強力的測定 》，分別對染色前、后的織物測試撕破強力，所得數據如表2所示。

表2　染色前后織物撕破強力對比

表2給出了染色前后LOTAN混紡織物撕破強力的變化數值。數據顯示，染色后織物撕破強力較染色前有明顯的增加，其原因可能是，染色使織物的平方米重量增加的同時混紡面料的幅寬減小，從而表現為織物的撕破強力增加。

2.3　極限氧指數(LOI值)

染色前、后織物極限氧指數參考GB/T 5454-1997 《紡織品 燃燒性能實驗 氧指數法》對試驗樣品進行測試，結果如表3所示。

表3　染色前后織物LOI值對比

表3給出了染色前后LOTAN混紡織物的LOI值對比。從表中可以看出，染色后僅2#混紡織物的LOI值稍有上升，而1#和3#略有下降，但仍能滿足阻燃的需求。

2.4　垂直燃燒性能

參考GB/T 5455-1997 《紡織品 燃燒性能實驗 垂直法》用以測定實驗織物染色前后續(xù)燃、陰燃及炭化的傾向，具體實驗結果如下頁表4所示。

表4　染色前后織物阻燃性能測試

從表4中可以看出，染色前、后LOTAN混紡織物的續(xù)燃時間均為0s，無熔融滴落，且染色后的織物損毀長度較染色前略有減少，但陰燃時間反而增加，其原因可能是染料上染過程中，吸附在織物表面而使得織物陰燃時間增加。

2.5　熱防護性能

為了考察幾種實驗織物的熱防護性能，參考GB 8965.1-2009《防護服裝 阻燃防護 第1部分：阻燃服》對染色前后織物的熱防護性能進行測試，具體結果見表5所示。

表5　織物熱防護性能測試

圖1LOTAN織物染色前后TPP對比

從圖1中可以看出，染色后三種織物的熱防護性能均有提高，其原因可能在于，通過染色使織物的厚度得到了一定程度的增加，從而使得織物的熱防護性能提高。這與表5中測得染色前后織物厚度變化相一致。

2.6　熱穩(wěn)定性能

為了考察實驗織物樣品在260℃，保持5min的尺寸變化情況，參考GB 8965.1-2009 《防護服裝 阻燃防護 第1部分：阻燃服》附錄B中實驗方法進行熱穩(wěn)定性能試驗，具體結果如表6所示。

表6　染色織物熱穩(wěn)定性能測試

本實驗采用箱式電阻爐考察了LOTAN混紡織物在260℃，保持5min后的尺寸變化情況。從表6中可以看出，經高溫處理后三種織物的尺寸都有一定程度的收縮，但尺寸變化率都在10%之內。

2.7　耐磨性能測試

織物耐磨性是指織物具有的抵抗磨損的特性。耐磨性能的好壞，直接影響到織物的耐用性[17]。雖然目前國內還沒有耐磨性能的標準值，但已有國外客戶對此項性能進行要求。為了考察幾種實驗織物樣品的耐磨性能，結果見表7所示。

表7　染色前后織物耐磨性能測試

從表7中可以看出，三種LOTAN混紡織物的耐磨性能在染色前后相差不大，說明染色對纖維并未產生明顯的影響。

2.8　耐摩擦色牢度

為了考察3種實驗織物的染色堅牢程度，對織物進行耐摩擦色牢度測試對比，具體結果見表8所示。

表8　染色織物耐摩擦色牢度測試

從表8中可以看出，三種織物的干摩擦牢度均能滿足項目最初制定的目標，即干摩擦牢度≥ 4級，而濕摩擦牢度僅1#能滿足技術指標，3級；2#和3#兩種混紡織物濕摩擦牢度未達到要求，其原因可能是陽離子染料雖然可以上染2#和3#混紡織物中加入的聚雜環(huán)纖維，但仍不是該纖維的最佳染料，因此上染率不高，從而使得混紡織物的濕態(tài)沾色嚴重。

2.9　耐皂洗色牢度測試

為了考察3種實驗織物的耐洗色牢度，對織物進行皂洗色牢度測試對比，具體結果見表9所示。

表9　LOTAN混紡織物耐皂洗色牢度測試

圖2　LOTAN混紡織物水洗變色圖

表9給出了以聚丙烯腈纖維為貼襯于40℃進行耐皂洗色牢度的試驗結果。從織物水洗前、后變色的角度來講，藏青色LOTAN混紡織物的變色等級優(yōu)于桔紅色，且2#和3#混紡織物樣品效果好于1#混紡織物。從織物水洗前、后沾色的角度來講，采用聚丙烯腈纖維做貼襯具有較好的水洗效果。

2.10　起毛起球性能測定

織物在日常使用過程中，在實際穿著與洗滌過程中，不斷經受摩擦，在容易受到摩擦的部位上，織物表面的纖維端由于摩擦滑動而松散，露出織物表面，并呈現許多令人討厭的毛茸，即為“起毛”；若這些毛茸在繼續(xù)穿用中不能及時脫落，又繼續(xù)經受摩擦卷曲而相互糾纏在一起，被揉成許多球形子粒，稱為“起球”?？椢锲鹈鹎驎箍椢锿庥^惡化，降低織物的服用性能，特別是合成纖維織物，由于纖維本身抱和性差，強力高，彈性好，所以起球疵點更為突出。目前起毛起球已成為評定織物服用性能的主要指標之一[17]。

為此，采用改型馬丁代爾法測定LOTAN混紡織物在連續(xù)摩擦2000次后的起毛起球性能，結果見表10所示。

表10　LOTAN混紡織物起毛起球性能

從表10可以看出，三種LOTAN混紡織物經過2000次連續(xù)摩擦后織物起毛起球效果可達到4級，即，織物表面發(fā)毛輕微起球，說明三種織物都具有較好的抗起球性能，滿足服用性能要求。

3　結論

采用陽離子染料、分散染料等對3種LOTAN纖維含量不同的混紡織物進行兩種染色的染色實驗并對染色后的織物性能進行了測試，可得出以下結論：

(1) 由于染料上染纖維，使得3種LOTAN混紡織物的斷裂強力和撕破強力有所提高。

(2)染色后3種LOTAN混紡織物的極限氧指數表明，2#樣品的LOI值稍有上升，而1#和3#略有下降，但仍能滿足阻燃要求。

(3)染色后3種LOTAN混紡織物無續(xù)燃，無熔融低落，但陰燃時間增加明顯。

(4)染色后由于織物厚度的增加，織物的TPP值均有一定程度的提高。

(5)染色后三種混紡織物經260℃，5min后尺寸都有一定程度的收縮，但收縮率穩(wěn)定性在10%以內。

(6)耐摩擦色牢度測試表明，三種混紡織物的干摩擦牢度均大于等于4級，而濕摩擦牢度由于濕態(tài)沾色嚴重，使得僅1#織物濕摩擦達到3級，2#和3#略差。

(7)染色后三種混紡織物具有較好的起毛起球性能，耐皂洗色牢度測試沾色等級優(yōu)于變色等級。

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