脂肪族酯类化合物对涤纶纤维分散染料染色性能的影响

脂肪族酯类化合物对涤纶纤维分散染料染色性能的影响

丝绸纤维是薄水性纤维，没有极性基团。在染色过程中，向染料中添加载体可以减少纤维。早期的染色载体如卤代芳烃(二氯苯、三氯苯等)、酚的衍生物(苯酚、邻苯基苯酚等)、苯甲醇、芳香酯或醚、苯甲酸等一些脂肪族酯类化合物无毒无味,易生物降解。本课题研制成脂肪族酯类化合物DE系列,并以DE-1为代表研究了其对涤纶纤维分散染料染色性能的影响。1实验1.1d-mf法丙酮、醋酸、醋酸钠、碳酸钠均为化学纯,N-二甲基甲酰胺(DMF)为分析纯,冬青油为工业品,载体DE是实验室研制的脂肪族酯类化合物,标准皂片。C.I.分散兰79,166.5dtex(150D)/36根涤纶针织双面布。1.2紫外-可见分光光度法RY-1261高温高压水浴染色小样机,5SXC红外光谱仪,UV-3000紫外-可见分光光度计,MATCH-MATE3测色配色仪。1.3实验方法1.3.1合成载的红外光谱测试合成载体红外光谱的测定由专业人员测定。1.3.2染色h值调节常规涤纶纤维织物染色染料(owf)2%,浴比为100∶1,染浴pH值调节至4.5~5.0,70℃起染,升温速率为1℃/min,每隔10min取出一个染样,直至染色结束。分别吸取染前及染后液各2mL于10mL的容量瓶中,加入5mL丙酮,再加水至刻度,测定吸光度,并计算上染率。1.3.3染色时间的影响常规涤纶织物染色染料(owf)2%,浴比为100∶1,染浴pH值调节至4.5~5.0,分别在85℃、98℃下染色一段时间。分别吸取染前液、染后液各2mL于10mL的容量瓶中,加入5mL的丙酮,再加水至刻度,测定吸光度,计算上染率。1.3.4温度速率的确定染色试样:染料浓度2%、pH值4.5~5.0、浴比5∶1、升温速率2℃/min、130℃染色60min。移染,取染料每份1g,助剂浓度分别为2、4、6、8、10g/L。原染试样和移染试样分别烘干、熨平,在测色仪上测定K/S值,计算移染率。1.3.5染色试样的制备染色深度为1、3、5、8、12%(owf),分别在70℃下开始染色,以2℃/min的升温速率,升温到130℃后,保温90min,然后取出染色试样,晾干,在干躁器中平衡24h备用。分别取染样0.1g于剥色试管中,并加入5mLDMF,于120℃的油浴中剥色20min,将剥色液倒入10mL的容量瓶中,再取3mL的DMF于剥色试管中,重复上述步骤,剥尽纤维上的染料,最后用少量的DMF淋洗试样,洗液注入容量瓶中,并加适量DMF至刻度,测定吸光度,计算纤维上的染料量。1.3.6摩擦梯度的测量摩擦牢度按GB/T3920—1997试验方法。1.3.7肥皂清洁量的测定皂洗牢度按GB/T3921.3—1997试验方法。2结果与讨论2.1de-1的红外光谱由图1知合成载体不含有芳环结构,它的IR数据为:υ2.2载体对分散染料上染速率的影响从图2中可以看出,在染色初期,载体DE-1的促染作用比冬青油的要缓和,这有利于匀染。由于冬青油是芳环小分子载体,在较低温度时就能对纤维起到增塑作用,而载体DE-1由于分子较大,只有在较高的温度下才能进入纤维,对纤维起增塑作用,当温度升到120℃时促染作用才变的非常明显。但温度升到130℃并保温延时时,加入载体DE-1和冬青油的上染百分率却要低于不加载体染色的上染百分率,这一方面是由于载体在高温时具有对染料解吸作用的缘故;另一方面由于载体DE-1和冬青油均能增溶染料,使部分染料残留在染浴中。在实际染色中,温度常常是随着时间而变化的,但为了研究在某一温度时,上染百分率随时间的变化情况,所以将温度保持不变。在此,我们以恒温85、98℃的上染速率曲线(如图3、4)进行说明。如图3中,在85℃时,载体DE-1和冬青油均具有比空白高的平衡上染百分率,其中冬青油对染料上染百分率的提高较明显,载体DE-1的促染作用则比较轻微。这是因为冬青油属芳环小分子化合物,在较低的温度下对纤维具有增塑作用,因而具有较高的上染百分率。而载体DE-1具有较长的碳链结构,在低温下难以进入纤维,因而促染作用不明显。如图4中,在98℃时载体DE-1和冬青油均具有很明显的促染作用,而且随着时间的延长,上染百分率愈趋相同水平。但载体DE-1的促染作用不如冬青油,此温度下只能染中、浅色。2.3载体浓度对上染百分率的影响载体要起到较好的载体作用其用量要适当。如图5所示,随着载体浓度增加,上染百分率也不断增加,但增加到一定程度之后,上染百分率不再随载体浓度增加而增加,反而降低。理想的载体浓度应该是在染浴中刚好达到饱和而不致形成第三相。形成第三相后,会增加染料在水中的溶解,使较多的染料残留在染浴中,降低染料在纤维和溶液中的分配系数,从而降低染料的上染率。上染率最大时DE-1的浓度和冬青油浓度大致相等,为1g/L左右。2.4载体与白样移染率的关系从表1、表2、表3可看出,不同载体对染料的移染作用是不同的,但都高于未加助剂的空白染样,这是因为载体对染料具有亲和力,又对纤维具有亲和力,提高了染料的移染匀染性,使染料在纤维内部的扩散速率提高,有利于染料从高浓度处扩散移染至低浓度的区域。随着载体浓度的增加,移染到纤维上的染料量也随之增加。在不同的温度下,DE-1浓度为2g/L时,移染率最高,冬青油的浓度为1~2g/L,移染率最高,而修补剂L的浓度为0.5~1g/L移染率最高。但当浓度增加到一定程度之后,移染率反而有所降低,这是因为载体增溶了部分染料,降低了移染到白布上的染料量。从表1、表2、表3还可看出,无论是加入载体还是空白样,随着移染温度的升高移染率明显升高。我们知道,移染有界面移染和全过程移染两种途径。当染料被吸附在纤维表面,还未扩散进纤维内部时,这时从纤维表面解吸下来,再通过染液重新吸附上纤维,这就是界面移染。在98℃时的移染显然是以界面移染为主,因为此时温度不高,染料很少进入纤维内部,只在纤维表面,其移染率不高,而温度较高时的移染是全过程移染。染料扩散入纤维内部,它必须先扩散到纤维表面,再解吸到染液中,然后重新被吸附上纤维。温度提高,染料、助剂都可进入纤维内部,故移染作用较强。常规涤纶纤维染色过程中,纤维处在高温的时间比低温长,染料解吸速度也快,所以染料移染主要发生在高温区,适当高温保温一定时间可大大加强移染。通过比较我们还可以看出,DE-1与修色剂相比,在合适的用量下,DE-1的移染率比修补剂L高,载体DE-1不但可作为一种载体来使用,而且还可以作为一种染色修补剂来使用。2.5纤维上的染料量对染料上的上染性能的影响染色所希望达到的目的之一是在织物上获得尽可能高的得色量、好的透染性,特别是染深色产品。深色产品的得色量需要染料具有令人满意的提升性能。所谓染色提升性是指随着染液中染料用量的增加,纤维上的染料量相应递增的性能。提升性好的染料会随着染料用量的增加,上染在纤维上的染料会不断提高,一直达到相当高的水平,可以染成很深的颜色。下面对DE-1与冬青油进行提升性试验,在其他条件一定时,载体对染料提升性的影响。从表4可以看出,载体DE-1和冬青油均不同程度的使染料在织物上的提升性增加,可能的解释是因为载体降低了涤纶纤维的结晶度,增大了纤维的自由体积,提高了得色量。在低染色浓度下载体DE-1对提升性影响要比冬青油的略小,但当染料浓度达到8%时载体DE-1对提升性影响要大于冬青油的影响,因此载体DE-1对染深色品种极有帮助。2.6支撑体对颜色的影响2.6.1载体对织物牢度的影响表5是对不同浓度分散染料染色织物的摩擦牢度的测试。结果表明:不论是在染深色,还是在染浅色,载体DE-1都没有影响织物摩擦牢度。而冬青油在低染色浓度时也不影响织物摩擦牢度,但当染色浓度达到8%,就会降低织物的摩擦牢度。2.6.2降低皂洗牢度表6表明载体DE-1对织物皂洗牢度没有影响,而冬青油则降低了织物皂洗牢度。可能是因为冬青油对纤维的亲和力较大,染色后难以洗去,织物上残留有部分冬青油,加强了染料从织物表面的脱离有关。3载体de-1的应用(1)环保型载体DE-1尽管在染色初期,提高上染速率的程度不如冬青油,但在染色后期可以接近冬青油: