低聚物去除剂的应用及效果测试

1引言

涤纶是一种重要的合成纤维,其优点是机械强度高、耐磨、耐酸碱、化学稳定性强、不易霉蛀等[1]。低聚物是涤纶生产过程中对苯二甲酸和乙二醇在缩聚反应中形成的低分子量副产物,其平均含量达到1%~3%,大多在纤维内部。低聚物具有较高的化学稳定性和热稳定性,易聚集和结晶。

染色过程中,低聚物从涤纶内部迁移到纤维表面,引起染料富集于低聚物,而低聚物粘附在纤维表面,会出现染料色点、色花等现象,影响手感、外观。

低聚物沉积在设备的不同部位,易形成难于去除的污垢,使得织物染色时易产生缸差,同时还限制了正常的液流速度,导致染色不均匀,重现性差。

涤纶染深色特别是黑色时,低聚物的影响更为显著,是染厂中常见的问题。此外,低聚物在织物表面形成“浮色”,对涤纶织物的色牢度有一定的影响。去除低聚物可采用几种方法:降低染色温度,清洗设备,高温排液,还原清洗和染色助剂等[2]。本文采用不同的工艺处方染色织物,并在相同工艺升温曲线下探讨低聚物去除剂的应用效果。

1材料和仪器

织物:常规涤纶织物。

药品:分散黑,分散剂NNO,三氯甲烷,低聚物去除剂,冰醋酸。

仪器:红外线小样机,datacolor测色配色仪器。

低聚物去除剂:非离子表面活性剂,有一定的耐酸碱性,适宜于涤纶高温染色,也可作高温匀染剂使用。

2染色处方及工艺条件

利用相似相溶的原理,在涤纶纤维高温染色时加入低聚物去除剂,使得低聚物自纤维内部向表面扩散溶出,抑制染液中低聚物再次沾污纤维表面,提高低聚物在染液中的分散稳定性。

采用不同的工艺处方来染色织物,在相同的工艺升温曲线下比较三种工艺处方对涤纶低聚物去除剂的效果。

工艺1(不加去除剂)

分散黑(o.w.f.)3.5%~4%(owf)

分散剂NNO 0.5g/L

冰醋酸调节pH值5~6

浴比1∶50

工艺2在工艺1基础上加低聚物去除剂

工艺3在工艺2基础上进行

还原清洗还原清洗处方为:

氢氧化钠2.5g/L

保险粉4g/L

浴比1∶50

上述工艺的染色工艺曲线见图1。

3采用测色仪定量分析织物的光亮度

1931年,CIE(国际标准照明委员会)建立了一系列表示可见光谱的颜色空间标准,目前业界最常用的是CIE Lab色空间。CIE Lab色空间以L值表示颜色的明度,a值表示颜色的绿红值,b值表示颜色的蓝黄值。对两种颜色进行比较时,可以通过这两个颜色的L、a、b差值来判断它们之间的差别。

取上述3种工艺处理的织物放在datacolor测色配色仪器下进行测试,比较其光亮度,结果如表1。

从表1的数据可以看出,采用工艺1所得的织物亮度最低,这是因为在染色过程中,低聚物从涤纶内部迁移到纤维表面,染料富集于低聚物、低聚物粘附在纤维表面,从而使得织物色泽灰暗。

而采用工艺3取得的织物颜色亮度最高,这是因为在染色过程中加入了低聚物去除剂,将纤维中的低聚物从纤维内部向表面扩散溶出,并且抑制染液中低聚物再次沾污纤维表面,提高低聚物在染液中的分散稳定性。同时,进行还原清洗可进一步减少织物表面低聚物的含量,所以织物亮度最高。

4采用氯仿萃取法测定织物上低聚物含量

利用相似相溶原理,选用有机溶剂溶解低聚物。因为氯仿分子体积较小,容易渗透到纤维内部,所以选为萃取剂。

取4g染好的涤纶织物试样,剪成25mm2以下的碎片,从碎片中称取1.0g(准确至0.01g)试样3份,置于锥形瓶中。分别加入50mL氯仿,用薄膜将锥形瓶密闭,置于80℃水浴中,保持有力的振荡2h,振荡完毕把试样置于旋转蒸发器上蒸发(用氯仿洗涤锥形瓶3次,洗涤液倒入蒸发瓶中),当蒸发瓶中液体体积为5mL时,置于氮气吹干仪下吹干,蒸发瓶在放液体前于电子天平上称重,倒入液体等蒸发完毕也于电子天平上称重。两者质量之差即为低聚物的质量。测得3种工艺处理的织物上的低聚物含量如表2所示。

从表2可以看出,工艺3处理的织物上低聚物含量最低,工艺1处理的织物上低聚物含量最高,工艺2处理的织物上低聚物含量稍低于工艺3处理的织物。这是因为,在工艺2中加入了低聚物去除剂,在染色的过程中,低聚物去除剂渗透到纤维内部,将纤维内的低聚物溶解并扩散到纤维表面,加上染色过程中染液的不断搅动,纤维表面的低聚物很容易扩散到染液中。所以,工艺2处理的织物低聚物含量明显低于工艺1处理的织物,而工艺3又是在工艺2的基础上,将织物进行还原清洗,在这个过程中进一步将织物上少量的残存低聚物去除,工艺3处理的织物低聚物含量最低。

5色牢度分析

在染色过程中,低聚物从涤纶内部迁移到纤维表面,虽有部分扩散到染液中,但大部分粘附在纤维表面,在降温的过程中,大部分的低聚物从染液中析出粘附在纤维表面,而低聚物又吸附染料,富集于纤维的表面,在织物表面形成浮色,不仅使织物色泽灰暗,而且使得织物的各项色牢度下降。

5.1摩擦牢度分析

参照GB/T3920-1997,将处理好的涤纶织物试样进行测试,用灰色样卡评定摩擦位置的摩擦褪色级数,用沾色用灰色样卡评定摩擦布的沾色级数,结果见表3。

结果显示,工艺1处理的织物摩擦牢度最差,且比工艺2、3处理的织物摩擦牢度低半级。这是因为工艺1处理的织物表面上带色低聚物含量较多,在摩擦的过程中带色低聚物很容易从织物上脱落并且沾在摩擦头上;而工艺2、3处理的织物表面上带色低聚物含量相当少,因此摩擦牢度很高。

5.2升华牢度分析

参照GB/T5718-1997,取染好的涤纶织物试样5mm×45mm与同样尺寸的聚酯标准贴衬织物叠成组合试样。将升华牢度仪预热到180℃,将组合试样平放在升华牢度仪的测试台上,放下压板,持续30s。用灰色样卡评定染色式样的褪色级数,用沾色用灰色样卡评定贴衬织物与染色试样接触面的沾色级数。结果见表4。

结果显示,工艺1处理的织物升华牢度最差,工艺2、3处理的织物升华牢度较工艺1有所提高。这是由于织物表面的低聚物和纤维没有化学键的结合,在高温的作用下很容易脱离织物,沾染聚酯标准贴衬织物,使织物的升华牢度差。工艺2、3处理的织物表面低聚物含量较低,并且选用的分散黑属于高温型染料,因此其升华牢度均较好。