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染色基础知识之:腈纶纤维的染色

发布时间:02-19 08:52   来源:来源  点击:   发表评论

导读:本文摘自《聚丙烯腈纤维染色手册》,中国石化上海石化腈纶事业部。
再次感谢马正升博士的分享。

一、染色用水
由于阳离子染料上染的位置是强酸性基团,所以腈纶纤维容易受到水中钙离子等金属离子的影响。而且,有些阳离子染料也容易受到金属离子的影响。如果水质不适合用于染色,就必须先进行相应的处理,来减轻水对染色的不良影响。
此外,如果自来水中含有活性氯,也要先进行除去活性之后才能应用。


二、精炼
按需进行简单的精练来除去腈纶纤维上的纺丝油剂、前道工序之上的浆料及各种污染,来使染色、整理等后道工序顺利进行。
可以对腈纶纤维进行如下的简易精练处理法:
非离子表面活性剂     0.5~1.0g/L
处理温度             60℃
处理时间             20~40min.
用于精练的精练助剂品种很多,可从很多厂家生产的许多产品中加以筛选。

 

三、漂白与增白
腈纶纤维的白度已经相当高。如果还需要更高的白度,则需要进行荧光增白处理或与化学漂白法相结合一起进行。
使用荧光增白剂进行增白处理,方法简单,被广泛地采用。荧光增白剂有阳离子型荧光增白剂和分散型荧光增白剂两类。按照阳离子染料或分散染料的染色法,分别加以增白处理。由于使用分散型荧光增白剂时的匀染性较好,所以多使用分散型荧光增白剂。荧光增白剂的生产厂家也很多,可供用户进行选择。

 

四、阳离子染料染色工艺的制定方法
1、决定染色配方
根据最终成品的染色牢度等实用性能、染色机的种类等,来决定染色配方。一般地,可按照如下的次序来决定配方。

a)按照来样适当地调配染料,打小样。通过反复进行配色,直到获得符合来样的颜色为止;

b)调配的颜色与来样一致后,决定使用染料的用量。同时选择缓染剂,并且根据第一章中所述的DC值计算法,来计算出缓染剂的最佳用量;

c)设定染色温度程序,对上述的a)和b),最好先进行浸染实验,来确认匀染性是否达到要求;

d)通过小型染色机来确认染色牢度是否达到要求;

e)如果染色均匀性和染色牢度达不到要求,继续进行试验,直到获得所要求的配方为止。

 

2、几种助剂的作用

在染色过程中起匀染作用的表面活性剂除了缓染剂以外,还有一类起移染作用的匀染剂,如国产匀染剂XFM-2。这类匀染剂属于低分子量的阳离子季铵化合物,具有良好的移染作用,可用于M型阳离子染料的染色及K=5的染料的染色及修色。因其分子量低,一般不占据染座,对Sf没有影响。

 

醋酸是阳离子染料对腈纶纤维染色的主要助染剂。由其提供染浴中的氢离子,帮助染料上染。在多数情况下,与醋酸钠组成缓冲溶液,稳定染浴的PH值。醋酸还具有溶解阳离子染料的作用,化料时用醋酸调浆,用沸水冲化。

 

在许多情况下,还要加入尿素进行助溶。这是因为尿素分子结构中的酰二氨基可以解除阳离子染料分子之间的相互作用力和氢键的键能,使染料的缔合体迅速离解而成单分子状态。染料的充分溶解有利于防止色斑的出现。尿素因为结构中带有氨基,阳离子量是钠的2.5倍,所以具有比硫酸铵更好的匀染效果。

 

 

硫酸铵是一种释酸剂,随着染色温度的升高,逐步析出氨气,染浴中留下酸,使PH值降低,也导致染色速度的下降,有利于获得匀染。对于上染过分集中在高温区域的染料,可适量加入硫酸铵,以缓和上染。

 

3、染色温度的控制

对于腈纶纤维来说,只有在玻璃化温度以上才有高分子的链段运动。由这种链段运动所产生的空间来使染料分子有可能在纤维内部进行渗透,扩散并固着,从而完成染色。

 

高分子的链段运动受到温度的影响很大,在玻璃化温度以上,每增加1℃,链段运动的程度都明显增加。这就说明了为何在玻璃化温度以上,上染速度随着温度的提高而急剧上升,甚至到了每提高1℃,上染速度增加30%的程度。

 

对于腈纶纤维而言,正是由于其高分子剧烈的链段运动及分子内酸性基团与染料分之中阳离子基团之间强烈的库仑力造成了在一个狭窄的温度区间内大量集中上染的现象。

 

染色温度的控制就是在这个狭窄温度区间内,使染料均匀上染,严格地让温度按工艺的要求进行升降,误差尽可能地小。

 

4、腈纶纤维的几种染色方法

一般情况下可以制定一种合理的染色工艺。常见的染色法有恒温快速染色法、饱和染色法和普通染色法等。

 

恒温快速染色法是指在玻璃化温度以上、沸点以下的某一温度起染,并保温45~90min.,使得染料绝大部分被吸尽后,再升温到沸点固色,固色时间较短,然后再缓慢降温到50℃,冲洗出车的方法。此法的关键在于选择一个恒温上染的温度。

 

由于出现了第三代缓染剂,使得此法的保险系数大大提高。另外,此法的染色配方也较为简单。一般的组成有醋酸和醋酸钠组成的缓冲溶液、0.2%以下的缓染剂A与0.3%~0.5%的匀染剂1227,染料用量多时加入2.0~3.0%的尿素。将被染物装机,加水升温到所定温度以下5℃,加入所有助剂(化料用助剂除外),运转10~15min.,再加入充分溶解的染液,适当运转到所设定的温度,进行保温。

 

饱和染色法是指染色配方组成中的染料和缓染剂的用量与各自的f值乘积之和与腈纶纤维的染色饱和值相当的染色法。

饱和染色法的关键在于第二代缓染剂的用量的掌握,用量的多少对得色的深浅与色相的色光有着直接影响。

 

普通染色法则是综合了不加缓染剂控制温度的染色法与缓染剂同时控制升温的染色法的优点以及利用了第三代缓染剂的特点,一种适应面较广的染色法。染色配方中的匀染剂1227和缓染剂A起协同作用。

 

匀染剂1227更多地起到扩散渗透和洗净作用。配方中的缓染剂用量为0.02%~0.4%,匀染剂1227的用量为0.2%~0.5%。

 

此外,随着适用于腈纶纤维的染料的发展,近年来还发展了迁移型阳离子染料染色法和分散型阳离子染料染色法等。在此不作介绍。

 

5、色彩及染斑的修正

在使用阳离子染料的染色过程中,如发现与来样不一致,请按照如下的方法进行处理。即在补充阳离子染液之前,使染浴的温度降温到80℃,添加染液后也要保持80℃的液温,搅拌5min.,搅拌均匀后再次升温到沸点,便能修正颜色。在此之前,最好先打小样。

 

而在出现染斑时,如第一章所述的那样进行处理。

 

用阳离子染料染色时,如果染色不匀相当严重,则需要进行脱色处理。此时就需要进行氯漂,使染料发生化学分解,然后再重新染色。

 

尽管有上述的补正措施,但是这样也会降低染色质量的降低,甚至会丧失染色厂的信誉。所以,在实际染色之前,一定要仔细进行打小样,进行匀染、配色实验,预防意外事故的发生,从而最大限度地降低损失。

 

6、其它注意事项

为了能染得深色,在实际生产中可采用相应的措施,使纤维上的官能团能充分与染料反应而获得深色。具体措施有:

1)提高染浴的PH值,使纤维的酸性官能团能充分离子化而与染料结合;

2)加入少量的载体,如β-萘酚等;

3)减少第二代阳离子缓染剂的用量;

4)延长沸染的时间,或采用高于100℃的高温染色。

腈纶纤维的匀染,主要是通过控制上染速度来达到。不同品牌的腈纶纤维,其染色速率不同。所以在染色之前,就有必要了解所要染色的腈纶纤维的性能。然后再选择适当的染料来解决此问题。

此外,还可通过上染速率曲线来找出染色配方中关键的上染温度区间,通过在此温度区间中保温或延缓升温速度的方法来获得匀染。

 

 

五、特别注意

最后,不管采用何种染料、何种方法、何种机器,有些操作问题是共有的,需要加以特别的注意:

1)化料:需要在打浆中添加一些助剂,如醋酸等;

2)降温:因为腈纶纤维的染色是在其玻璃化温度以上。如果突然降温,因冷却程度不一致,将导致纤维的硬化程度不同,严重影响手感。所以就必须缓慢降温;

3)柔软处理:腈纶纤维的柔软处理常用阳离子型的助剂。

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(责任编辑:作者)

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