CN101768874A - 聚乳酸纤维织物分散染料低温染色方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚乳酸纤维织物分散染料低温染色方法，属于染色技术领域，其特征在于，包括以下步骤：按聚乳酸纤维织物的重量以10-20∶1的浴比加水后，依次投入已经化料好的分散染料、1～2g/l分散剂、1g/l硫酸铵，然后投入织物开始运转润湿，5分钟后再加入专用助剂10ml/l，以1～2℃/min升温至90℃，保温40～50分钟，然后以3℃/min降温至80℃，排水后加热至90℃时，浴比为1∶10～20下皂洗10分钟。本发明能在获得较好的染色效果的同时，最大程度的降低聚乳酸纤维的物理机械性能损失。

Description

聚乳酸纤维织物分散染料低温染色方法

技术领域

本发明涉及一种聚乳酸纤维织物分散染料低温染色方法，属于织物染色技术领域。

技术背景

聚乳酸纤维(PLA纤维)是新一代环保型聚酯合成纤维，以玉米、小麦等淀粉为原料，经发酵转化成乳酸，再经聚合、熔融纺丝而制成，性能优越，具有很好的生物降解性和生物相容性。随着经济的发展，人们对环境的保护意识增强。以可再生的资源为原料的聚乳酸纤维以其可生物降解性和较好的服用性能成为人们解决石油化工资源困境和环境影响而致力发展的一种环保型新材料与新纤维。聚乳酸纤维纺丝用的聚乳酸主要由L-乳酸聚合制得，偏重结晶型，软化点较高，熔点为130-175℃，但要比聚对苯二甲酸乙二酯(265℃)和尼龙6(215℃)要低的多，玻璃化温度一般在60-70℃，属对温度较敏感的纤维。聚乳酸纤维属脂肪族聚酯纤维，分子中没有强的亲水性基团，通常用分散染料进行染色。由于聚乳酸纤维的玻璃化温度在60-70℃，通常要高于玻璃化温度一般采用110℃或者更高的温度下对其进行染色，才能使纤维无定形区分子链段具有较强烈的运动，从而产生一些供分散染料分子扩散的自由体积，达到较高的上染量或得色量。但是，作为一种脂肪族聚酯，聚乳酸纤维在高温条件下是不稳定的，特别是在碱性条件下，它可以发生水解，引起物理机械性能的损伤。研究表明，聚乳酸纤维在中性水介质100℃下保温一小时，强力损失26.45％，至110℃时，强力损失高达51.06％。

很久以来，人们对聚乳酸纤维织物常压染色的研究，主要是通过染料的筛选，来达到染色的基本要求，但未能达到理想的得色效果。在申请人发表的“聚乳酸纤维分散染料染色性能研究”(纺织学报第26卷第1期、2005年2月)中曾指出，聚乳酸纤维在100～110℃下达到最高的上染率。而在此温度下，必然容易导致纤维物理机械性能损失增大，因此，寻求一种在低温下染色工艺，对聚乳酸纤维应用具有很强的现实意义。

发明内容

本发明针对上述情况，对聚乳酸纤维织物的低温染色作了系统深入的研究，选择在较低的温度下，配合选择和应用专用助剂，实现聚乳酸纤维织物在低温下进行分散染料染色，从而在获得较好的染色(上染量)效果的同时，最大程度的降低聚乳酸纤维的物理机械性能损失。

本发明采取的一种技术方案如下，一种聚乳酸纤维织物分散染料低温染色方法，其特征在于：包括以下步骤：按聚乳酸纤维织物的重量以10-20∶1的浴比加水后，依次投入已经化料好的分散染料、1～2g/l分散剂、1g/l硫酸铵，然后投入织物开始运转润湿，5分钟后再加入专用助剂10ml/l，以1～2℃/min升温至90℃，保温40～50分钟，然后以3℃/min降温至80℃，排水后加热至90℃时，浴比为1∶10～20下皂洗10min。

染色工艺处方：

分散染料       0.5-4％(owf)

专用助剂       10ml/l

分散剂         1-2g/l

硫酸铵         1g/l

浴比           10-20∶1

皂洗工艺处方：

皂洗剂         1-2g/l

温度           90℃

浴比           10-20∶1

专用助剂组分说明(按重量百分比)：

酯类化合物              10-20％

聚醚型非离子表面活性剂  0.2-1％

阴离子表面活性剂        0.5-2％

余量为水

其中酯类化合物的结构如式1所示：

式1

式1中：R1为脂肪烃、脂肪烃的衍生物、芳香烃或芳香烃的衍生物；优选为乙烯基、异羟乙基即CH3CH(OH)-、苯基等的任意一种；R2为脂肪烃，优选为甲基、乙基、正丙基、正丁基等的任意一种。

聚醚型非离子表面活性剂结构如式2所示：

式2

式2中：R为脂肪烃或芳香烃，n为5-30的正整数。

所述的阴离子表面活性剂选自烷基苯磺酸盐、脂肪烃硫酸盐、烯烃磺酸盐、脂肪醇硫酸酯盐、脂肪醇醚硫酸盐的任意一种或几种。

本发明的工作原理及有益效果说明：

1.工作原理：本发明利用了助剂对聚乳酸纤维的增塑作用，以及对分散染料的增溶作用，使分散染料能在较低的温度下，具有较高的上染速率，并配合适当的染色工艺及选择合适染料，组成本发明独特的低温染色系统，从而在有限时间内，使聚乳酸纤维达到较高的上染，且物理机械性能损失较低。

2.本发明的专用助剂选择：聚乳酸纤维属于聚脂肪酯纤维，与聚芳香酯纤维涤纶的结构有着较大的差异。申请人根据相似者相容这一化学原理，从聚乳酸纤维化学结构出发，选用各类助剂对聚乳酸纤维分散染料低温染色进行研究，最后获得环保生态、降温促染效果较好、专用于聚乳酸纤维的化学助剂。

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明的染色工艺路线图；

图2为本发明分散黄S-2RFL升温上染曲线图；

图3为三只高温型三原色分散染料在不同助剂用量情况下对聚乳酸纤维织物进行染色下的K/S值图；

具体实施方式

结合图1所示，本发明的聚乳酸纤维织物分散染料低温染色方法，包括以下步骤：按所染聚乳酸纤维织物的重量和10-20∶1的浴比，经计算注入一定量的水，依次投入已经化料好的分散染料、1-2g/l分散剂、1g/l硫酸铵，然后投入织物开始运转润湿，5min后再加入专用助剂10ml/l，以以1-2℃/min升温至90℃，保温40-50分钟，然后以3℃/min降温至80℃，排水后加热至90℃时，浴比为1∶10-20下皂洗10min。

染色工艺处方：

分散染料       0.5-4％(owf)

专用助剂       10ml/l

分散剂         1-2g/l

硫酸铵                   1g/l

浴比                     10-20∶1

皂洗工艺处方：

皂洗剂                   1-2g/l

温度                     90℃

浴比                     10-20∶1。

专用助剂组分说明：

酯类化合物               10-20％

聚醚型非离子表面活性剂   0.2-1％

阴离子表面活性剂         0.5-2％

余量为水。

其中酯类化合物的结构如式1为：

式1

式1中R1为脂肪烃、脂肪烃的衍生物、芳香烃、芳香烃的衍生物；如乙烯基、异羟乙基即CH3CH(OH)-、苯基等；R2为脂肪烃，如甲基、乙基、正丙基、正丁基等。

聚醚型非离子表面活性剂结构如式2所示：

式2

式2中：R为脂肪烃或芳香烃，如十二烷基、十八烷基、壬基苯等，n为5-30的正整数。

所述的阴离子表面活性剂选自烷基苯磺酸盐、脂肪烃硫酸盐、烯烃磺酸盐、脂肪醇硫酸酯盐、脂肪醇醚硫酸盐的任意一种或几种。

以下就本发明上述工艺步骤的不同工艺参数选择及其效果作分别描述。

1、分散染料及助剂

1.1、温度对染料及助剂的影响

分散染料按分子量大小可以分为低温、中温、高温三种类型，分别适合在不同温度下的染色。一般情况下，高温型分散染料分子量大，扩散速率低，需要在更高的温度下染色，而低温型则相反。而很多文献资料报道：现有分散染料多数表现对聚乳酸纤维上染率低，只有少数几只分散染料上染率较高，一般为分子量较大的高温型分散染料。因此，为了能更好地反映助剂的促染效果，特采用高温型染料分散黄S-2RFL对聚乳酸纤维针织物(32s纯PLA纱针织物，克重为85g/m²)进行染色，分别采用不同的染色温度，染色时间为60min，染料浓度为2％(owf)，助剂的用量为10ml/l，染色后进行K/S值的测定，并与不加助剂染色的织物相比，获得如图1所示的结果：从图1可以发现，加入助剂后，在低温条件下对织物的上染得色具有明显的提升作用，尤其在90℃的条件下，其表观色深K/S值基本能达到110℃常规染色即空白条件下的效果。

1.2、助剂浓度对分散染料的影响

在90℃下，采用三只高温型三原色分散染料对聚乳酸纤维织物进行染色，染料浓度为2％(o.w.f)，硫酸铵为1g/L，浴比为20∶1，变化助剂的用量，将聚乳酸织物放入染浴从室温开始加热至90℃，保温1小时。取出染样清洗干净，自然风干。分别测定其K/S值，测得的结果如图3所示：从图3可以看出，当助剂的浓度在10ml/L时，三种高温型分散染料在90℃下上染聚乳酸纤维织物，都获得了最大的K/S值。由此可见，10ml/L为最佳用量。

2、助剂对色牢度的影响

2.1、摩擦色牢度

将三种高温型分散染料制成空白与加助剂的染浴，分别对织物在110℃与90℃的温度下进行染色。染料浓度为2％(o.w.f)，硫酸铵为1g/L，助剂浓度为10ml/L，浴比为20∶1。将聚乳酸织物放入染浴从室温开始加热至指定温度，保温45min。把染好的布自然晾干后，测定染色聚乳酸织物的摩擦色牢度。结果分别如下表1所示：

表1：摩擦牢度的对比

从表1看出，加助剂低温染色与常规染色相比，对干摩擦色牢度影响不大，湿摩擦牢度略比常规染色要高，这是因为助剂加入加强了染料的染透性，所以表面吸附的分散染料显得较少。

2.2、水洗牢度

测试上述染色聚乳酸织物的耐各项水洗沾色牢度与水洗变色牢度。结果分别如表2所示：

表2：水洗牢度的对比

从表2数据可以看出，加助剂低温染色与常规染色相比，对水洗变色牢度影响不大，而对沾色牢度稍有影响，略显低一些，这是残留的助剂提高了分散染料从里到外的迁移能力，从而引起染料沾色牢度的降低。

综上，采用专用助剂，配合分散染料及合适的工艺，对聚乳酸纤维织物进行低温(90℃)染色，可达到现有聚乳酸纤维常压染色(100-110℃下)相同的效果，且能有效降低聚乳酸纤维的损伤，并在节能降耗方面也有积极意义。

Claims (7)

1.一种聚乳酸纤维织物分散染料低温染色方法，其特征在于，包括以下步骤：按聚乳酸纤维织物的重量以10-20∶1的浴比加水后，依次投入已经化料好的分散染料、1～2g/l分散剂、1g/l硫酸铵，然后投入织物开始运转润湿，5分钟后再加入专用助剂10ml/l，专用助剂包括按重量百分比的下列组成：酯类化合物10-20％，聚醚型非离子表面活性剂0.2-1％，阴离子表面活性剂0.5-2％，余量为水；以1～2℃/min升温至90℃，保温40～50分钟，然后以3℃/min降温至80℃，排水后加热至90℃时，浴比为1∶10～20下皂洗10分钟。

2.根据权利要求1所述的一种聚乳酸纤维织物分散染料低温染色方法，其特征在于：分散染料加入量为0.5-4％。

3.根据权利要求1所述的一种聚乳酸纤维织物分散染料低温染色方法，其特征在于：皂洗工艺处方为：

皂洗剂            1-2g/l

温度              90℃

浴比              10-20∶1。

4.根据权利要求1所述的一种聚乳酸纤维织物分散染料低温染色方法，其特征在于：酯类化合物的结构如式1所示：

式1

式1中：R1为脂肪烃、脂肪烃的衍生物、芳香烃或芳香烃的衍生物；R2为脂肪烃。

5.根据权利要求4所述的一种聚乳酸纤维织物分散染料低温染色方法，其特征在于：R1为乙烯基、异羟乙基即CH3CH(OH)-、苯基的任意一种；R2为甲基、乙基、正丙基、正丁基的任意一种。

6.根据权利要求1所述的一种聚乳酸纤维织物分散染料低温染色方法，其特征在于：聚醚型非离子表面活性剂结构如式2所示：

式2

式2中：R为脂肪烃或芳香烃，n为5-30的正整数。

7.根据权利要求1所述的一种聚乳酸纤维织物分散染料低温染色方法，其特征在于：所述的阴离子表面活性剂选自烷基苯磺酸盐、脂肪烃硫酸盐、烯烃磺酸盐、脂肪醇硫酸酯盐、脂肪醇醚硫酸盐的任意一种或几种。

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