一种芳纶纤维的染色方法
技术领域
本发明涉及一种化纤领域,尤其是一种芳纶纤维的染色方法。
背景技术
化学纤维是用天然高分子化合物或人工合成的高分子化合物为原料,经过制备纺丝原液、纺丝和后处理等工序制得的具有纺织性能的纤维。具有耐光、耐磨、易洗易干、不霉烂、不被虫蛀等优点。广泛用于制造衣着织物、滤布、运输带、水龙带、绳索、渔网、电绝缘线、医疗缝线、轮胎帘子布和降落伞等。
芳纶纤维[主要分为对位芳纶( MPIA) 和间位芳纶( PPTA) ]具有高强高模、耐高温,以及优异的耐化学性和阻燃性等优点,广泛应用于消防和航天等领域。染色是化纤的一个重要处理工艺,芳纶纤维的染色通常采用分散染料进行染色,但是,由于芳纶纤维自身的性质,导致分散染料的上染率低,染色效果较差。固色是染色后处理中到的一个重要的步骤,固色剂的选用尤为关键,采用环保的固色剂是今后的发展趋势。
为了经济的发展,也为了响应国家的节能、减排、绿色环保的号召,有必要开发出一种上染率高的芳纶纤维的染色方法。
发明内容
发明目的:本发明的目的是为了解决现有技术的不足,提供一种芳纶纤维的染色方法。
技术方案:为了实现以上目的,本发明的一种芳纶纤维的染色方法,包括以下步骤:
(1)前处理:对芳纶纤维进行前处理,具体为:用尿素 1-1.5g/L,无磷除油剂4.5-5.5 g/L,十二烷基苯磺酸钠 1-1.5 g/L,60%双氧水2-3 g/L,在30℃水浴中处理2-3 min,浴比为20:1,水浴然后升温,升温速度为2-3℃/min,当温度升至90℃后,在此温度下保持30-40min,然后水浴温度以1-2℃/min的速度降温,当温度降至60℃时,将处理后的废水排出,然后重新注入清水在室温下冲洗至洗液为中性,最后晾干;此步骤中采用了无磷除油剂进行除油,采用尿素这一碱性较温和的碱性物质,同时加入了具有氧化还原作用的双氧水和表面活性剂十二烷基苯磺酸钠,在这些物质的协同作用下,对杂质的处理效果好,同时条件温和,对纤维织物的伤害较小,同时,环保无毒,产生的废水不含磷,不会造成富营养化等环境危害;
(2)预定型:对芳纶纤维通过预定型机作预定型处理,预定型过程中定型温度为160-170℃,车速为20-30m/min,超喂5-10%;
(3)染色:将预定型处理后的芳纶纤维进行染色处理,具体为为:室温下将纤维织物浸入染色机的清水中,然后向水浴中加入匀染剂 1-1.5 g/L,渗透剂1.5-2.5g/L,扩散剂DN 0.8-1.2g/L,N,N-二乙基-间甲基苯甲酰 3.4-4.4 g/L,氯化钠30 g/L,代用碱TF-221A 1.5-2 g/L,染料1.6-2.6%(owf),浴比30:1,循环加料化料20min,然后染色机升温,升温速度为1℃/min,温度升至60-70℃时,保温染色30min,然后染色机升温,升温速度为1℃/min,温度升至120-130℃时,保温染色50-70min,然后染色机降温,降温速度为1.5℃/min,当温度降至50℃时,将染料水排出并重新注入清水,用清水冲洗15min;在用染料进行染色时,除了染料还加入了氯化钠和代用碱TF-221A,其中氯化钠可以增强染色的固色性,而其中的代用碱TF-221A则取代了以往常用的纯碱或氢氧化钠等染料的固色碱,相对于纯碱等物质,TF-221A其缓冲能力强,用作活性染料染色的固色碱时用量也大大减少,仅仅为常用碱的10%左右,由于多种碱性化合物的协同作用,控制染浴pH值的能力更强,能保证染料均一、持续上染,控制上染速度,固色浴粘度小,能避免由于固色浴粘度太大而出现的染色病疵,残碱易于洗除,可节省下一步的水洗用量;本发明中的代用碱TF-221A可以采用浙江传化股份有限公司生产的传化牌代用碱TF-221A;本步骤中,染色时,还加入了N,N-二乙基-间甲基苯甲酰(DEET),该化合物可以作为染料的载体,DEET可以和染料进行相互作用,增染料在水中的溶解性能,使溶液中单分子的染料数量增大,有利于染料分子在芳纶纤维表面的吸附和向芳纶纤维内部扩散,对芳纶纤维的染料染色具有促进作用,增强了染料的上染率,提高了染料的染色效果;同时,在此步骤还加入了匀染剂、渗透剂和扩散剂等助剂,在这些助剂的作用下,进一步增强了染色效果及效率;
(4)还原清洗:将染色后的芳纶纤维放入皂洗液中进行还原清洗,所述皂洗液含有NaOH 2 g/L,连二亚硫酸钠4-6 g/L,皂洗剂乙二胺二邻苯基乙酸钠3-5 g/L,浴比为50:1,皂洗温度75-85℃,皂洗时间为30-40min,还原清洗后还要用40-50℃的清水冲洗15min;
(5)固色:将清洗后的芳纶纤维放入固色液中进行固色,所述固色液含有食盐3-5g/L,固色剂2-4g/L,50%的冰醋酸1g/L, 浴比为20:1,固色温度60-70℃,固色时间为30-40min,然后温度降低,4 0-50℃用清水冲洗15min,然后通过烘干机在80℃预烘4 min,然后在110℃焙烘3 min;
(6)柔软处理:将芳纶纤维放入柔软处理液中进行柔软处理,分两步进行,具体为:
(a)用含有纤维素酶2%(owf),通过pH缓冲剂醋酸-醋酸钠将pH值调节为4.8-5时,浴比为20:1的柔软处理液重进行柔顺处理,温度为45-55℃,反应20-30min,然后水洗;该纤维素酶为北京双螺旋微生物培养基制品厂生产的纤维素酶;
(b)经过步骤a后,再将芳纶纤维放入柔软处理液中进行处理,用柔软剂 3-5 g/L,在30-40℃的水浴中处理20-30 min,浴比为20:1;
(7)烘干:将柔软处理后的芳纶纤维放入烘干机中进行烘干处理,烘干温度100-110℃,机车速为65-70m/min;
(8)定型:将烘干的芳纶纤维放入定型机中进行定型处理,定型温度155-165℃,机车速为25-30m/min,超喂5-8%;
(9)轧光:将定型后的芳纶纤维放入轧光机进行轧光处理,轧光温度115-125℃,机车速为20-25m/min;
(10)收卷:将芳纶纤维进行收卷。
所述步骤1中的无磷除油剂为无磷中性去油灵TF-104M。本发明采用的无磷中性去油灵TF-104M为浙江传化股份有限公司生产的传化牌去油灵TF-104M,分散、乳化、润湿、渗透性好,泡沫低、去污力强,同时兼有退浆、增白、防止染料凝聚,确保染色匀艳等独特功能,并且不损伤纤维,对化纤织物无伤害性。
所述步骤3中的匀染剂为拓纳Levegal RL匀染剂,渗透剂为渗透剂JFC。
所述步骤5中的固色剂为TCD-R。本发明采用的固色剂为广东德美精细化工股份有限公司生产的无醛固色剂TCD-R,环保无害,固色效果好。
所述步骤6中的柔软剂为酯基季铵盐柔软剂。本发明采用的酯基季铵盐柔软剂可以选用韩国LG化学的EQ400或EQ200等柔软剂,对皮肤温和无害,使得化纤织物具有柔软性和抗静电性,环保无害,柔软效果好。
所述步骤3中采用的染料为分散染料,选自分散蓝2BLN、分散红3B、分散金黄SE-5R。
有益效果:本发明提供的芳纶纤维的染色方法与现有技术相比,具有以下优点:
1、本发明在前处理过程中严格控制了温度、时间及助剂的用量,同时没有加入纯碱的碱性较强的物质,使得前处理液的pH值最终保持在中性左右,处理环境温和,对化纤的损伤小,同时采用的去油剂为中心环保无磷除油剂,对环境的污染小,更为环保;
2、本发明在染色工序中,加入了DEET作为染料载体,增强了染色效果及效率;同时采用代用碱替代了常规的纯碱物质,不仅仅用量减少,同时还增强了固色效果,使得芳纶纤维的耐洗性进一步增强;
3、本发明在染色工序中,严格控制了升温降温速率,以及染色时间,使得纤维织物染色牢固度高、染色均匀、染色稳定性好;
4、本发明在在染色后进行还原清洗,除去纤维织物表面的浮色,使其色光纯正,同时还确保染色牢度;
5、本发明在染色后加入了固色工艺,固色工艺中采用了绿色环保无醛的TCD-R,固色后对化纤逐步进行干燥,使得化纤的牢固度大大提高;
6、本发明加入了柔软处理工艺,改善和提高了织物的色牢度、柔软度,减轻织物的粗糙感,使织物蓬松而富有弹性,还可以提高织物的强力,同时在柔软处理中采用先用纤维素酶进行处理,再用亲水性柔软剂进行二次柔软处理,比起通常的一步处理,其处理效果更为优越;
7、本发明进一步采用了轧光处理,使纤维织物的光洁平整,可进一步改善手感,使手感更柔软蓬松,同时保证缩水率满足要求;
8、本发明的预处理、染色、定型等几个工序的温度比较平稳,这样工艺条件跳跃性较小,工艺比较平稳,使得织物的最终性能比较稳定;
9、本发明的染色工艺高效、绿色环保、工艺简单,操作便捷,可推广使用。
具体实施方式
以下结合具体的实施例对本发明进行详细说明,但同时说明本发明的保护范围并不局限于本实施例的具体范围,基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种芳纶纤维的染色方法,包括以下步骤:
(1)前处理:对芳纶纤维进行前处理,具体为:用尿素 1g/L,无磷中性去油灵TF-104M4.5 g/L,十二烷基苯磺酸钠 1 g/L,60%双氧水2 g/L,在30℃水浴中处理2-3 min,浴比为20:1,水浴然后升温,升温速度为2℃/min,当温度升至90℃后,在此温度下保持30min,然后水浴温度以1℃/min的速度降温,当温度降至60℃时,将处理后的废水排出,然后重新注入清水在室温下冲洗至洗液为中性,最后晾干;
(2)预定型:对芳纶纤维通过预定型机作预定型处理,预定型过程中定型温度为160℃,车速为20m/min,超喂5%;
(3)染色:将预定型处理后的芳纶纤维进行染色处理,具体为为:室温下将纤维织物浸入染色机的清水中,然后向水浴中加入拓纳Levegal RL匀染剂 1 g/L,渗透剂JFC 1.5g/L,扩散剂DN 0.8g/L,N,N-二乙基-间甲基苯甲酰 3.4 g/L,氯化钠30 g/L,代用碱TF-221A 1.5g/L,染料分散蓝2BLN 1.6%(owf),浴比30:1,循环加料化料20min,然后染色机升温,升温速度为1℃/min,温度升至60℃时,保温染色30min,然后染色机升温,升温速度为1℃/min,温度升至120℃时,保温染色50min,然后染色机降温,降温速度为1.5℃/min,当温度降至50℃时,将染料水排出并重新注入清水,用清水冲洗15min;
(4)还原清洗:将染色后的芳纶纤维放入皂洗液中进行还原清洗,所述皂洗液含有NaOH 2 g/L,连二亚硫酸钠4 g/L,皂洗剂乙二胺二邻苯基乙酸钠3 g/L,浴比为50:1,皂洗温度75℃,皂洗时间为30min,还原清洗后还要用40℃的清水冲洗15min;
(5)固色:将清洗后的芳纶纤维放入固色液中进行固色,所述固色液含有食盐3g/L,固色剂TCD-R 2g/L,50%的冰醋酸1g/L, 浴比为20:1,固色温度60℃,固色时间为30min,然后温度降低,40℃用清水冲洗15min,然后通过烘干机在80℃预烘4 min,然后在110℃焙烘3 min;
(6)柔软处理:将芳纶纤维放入柔软处理液中进行柔软处理,分两步进行,具体为:
(a)用含有纤维素酶2%(owf),通过pH缓冲剂醋酸-醋酸钠将pH值调节为4.8时,浴比为20:1的柔软处理液重进行柔顺处理,温度为45℃,反应20min,然后水洗;
(b)经过步骤a后,再将芳纶纤维放入柔软处理液中进行处理,用柔软剂EQ200 3 g/L,在30℃的水浴中处理20 min,浴比为20:1;
(7)烘干:将柔软处理后的芳纶纤维放入烘干机中进行烘干处理,烘干温度100℃,机车速为65m/min;
(8)定型:将烘干的芳纶纤维放入定型机中进行定型处理,定型温度155℃,机车速为25m/min,超喂5%;
(9)轧光:将定型后的芳纶纤维放入轧光机进行轧光处理,轧光温度115℃,机车速为20m/min;
(10)收卷:将芳纶纤维进行收卷。
实施例2
一种芳纶纤维的染色方法,包括以下步骤:
(1)前处理:对芳纶纤维进行前处理,具体为:用尿素 1.2g/L,无磷中性去油灵TF-104M 5 g/L,十二烷基苯磺酸钠 1.2 g/L,60%双氧水2.5 g/L,在30℃水浴中处理2-3 min,浴比为20:1,水浴然后升温,升温速度为2.5℃/min,当温度升至90℃后,在此温度下保持35min,然后水浴温度以1.5℃/min的速度降温,当温度降至60℃时,将处理后的废水排出,然后重新注入清水在室温下冲洗至洗液为中性,最后晾干;
(2)预定型:对芳纶纤维通过预定型机作预定型处理,预定型过程中定型温度为165℃,车速为25m/min,超喂8%;
(3)染色:将预定型处理后的芳纶纤维进行染色处理,具体为为:室温下将纤维织物浸入染色机的清水中,然后向水浴中加入拓纳Levegal RL匀染剂 1.2 g/L,渗透剂JFC 2g/L,扩散剂DN 1g/L,N,N-二乙基-间甲基苯甲酰 3.9 g/L,氯化钠30 g/L,代用碱TF-221A 1.8 g/L,染料分散红3B 2.1%(owf),浴比30:1,循环加料化料20min,然后染色机升温,升温速度为1℃/min,温度升至65℃时,保温染色30min,然后染色机升温,升温速度为1℃/min,温度升至125℃时,保温染色60min,然后染色机降温,降温速度为1.5℃/min,当温度降至50℃时,将染料水排出并重新注入清水,用清水冲洗15min;
(4)还原清洗:将染色后的芳纶纤维放入皂洗液中进行还原清洗,所述皂洗液含有NaOH 2 g/L,连二亚硫酸钠5 g/L,皂洗剂乙二胺二邻苯基乙酸钠4 g/L,浴比为50:1,皂洗温度80℃,皂洗时间为35min,还原清洗后还要用45℃的清水冲洗15min;
(5)固色:将清洗后的芳纶纤维放入固色液中进行固色,所述固色液含有食盐4g/L,固色剂TCD-R 3g/L,50%的冰醋酸1g/L, 浴比为20:1,固色温度65℃,固色时间为35min,然后温度降低,45℃用清水冲洗15min,然后通过烘干机在80℃预烘4 min,然后在110℃焙烘3 min;
(6)柔软处理:将芳纶纤维放入柔软处理液中进行柔软处理,分两步进行,具体为:
(a)用含有纤维素酶2%(owf),通过pH缓冲剂醋酸-醋酸钠将pH值调节为4.9时,浴比为20:1的柔软处理液重进行柔顺处理,温度为50℃,反应25min,然后水洗;
(b)经过步骤a后,再将芳纶纤维放入柔软处理液中进行处理,用柔软剂EQ200 4 g/L,在35℃的水浴中处理25 min,浴比为20:1;
(7)烘干:将柔软处理后的芳纶纤维放入烘干机中进行烘干处理,烘干温度105℃,机车速为68m/min;
(8)定型:将烘干的芳纶纤维放入定型机中进行定型处理,定型温度160℃,机车速为28m/min,超喂6%;
(9)轧光:将定型后的芳纶纤维放入轧光机进行轧光处理,轧光温度120℃,机车速为22m/min;
(10)收卷:将芳纶纤维进行收卷。
实施例3
一种芳纶纤维的染色方法,包括以下步骤:
(1)前处理:对芳纶纤维进行前处理,具体为:用尿素 1.5g/L,无磷中性去油灵TF-104M 5.5 g/L,十二烷基苯磺酸钠 1.5 g/L,60%双氧水3 g/L,在30℃水浴中处理2-3 min,浴比为20:1,水浴然后升温,升温速度为3℃/min,当温度升至90℃后,在此温度下保持40min,然后水浴温度以2℃/min的速度降温,当温度降至60℃时,将处理后的废水排出,然后重新注入清水在室温下冲洗至洗液为中性,最后晾干;
(2)预定型:对芳纶纤维通过预定型机作预定型处理,预定型过程中定型温度为170℃,车速为30m/min,超喂10%;
(3)染色:将预定型处理后的芳纶纤维进行染色处理,具体为为:室温下将纤维织物浸入染色机的清水中,然后向水浴中加入拓纳Levegal RL匀染剂 1.5 g/L,渗透剂JFC 2.5g/L,扩散剂DN 1.2g/L,N,N-二乙基-间甲基苯甲酰4.4 g/L,氯化钠30 g/L,代用碱TF-221A 2 g/L,染料分散金黄SE-5R 2.6%(owf),浴比30:1,循环加料化料20min,然后染色机升温,升温速度为1℃/min,温度升至70℃时,保温染色30min,然后染色机升温,升温速度为1℃/min,温度升至130℃时,保温染色70min,然后染色机降温,降温速度为1.5℃/min,当温度降至50℃时,将染料水排出并重新注入清水,用清水冲洗15min;
(4)还原清洗:将染色后的芳纶纤维放入皂洗液中进行还原清洗,所述皂洗液含有NaOH 2 g/L,连二亚硫酸钠6 g/L,皂洗剂乙二胺二邻苯基乙酸钠5 g/L,浴比为50:1,皂洗温度85℃,皂洗时间为40min,还原清洗后还要用50℃的清水冲洗15min;
(5)固色:将清洗后的芳纶纤维放入固色液中进行固色,所述固色液含有食盐5g/L,固色剂TCD-R 4g/L,50%的冰醋酸1g/L, 浴比为20:1,固色温度70℃,固色时间为40min,然后温度降低, 50℃用清水冲洗15min,然后通过烘干机在80℃预烘4 min,然后在110℃焙烘3 min;
(6)柔软处理:将芳纶纤维放入柔软处理液中进行柔软处理,分两步进行,具体为:
(a)用含有纤维素酶2%(owf),通过pH缓冲剂醋酸-醋酸钠将pH值调节为5时,浴比为20:1的柔软处理液重进行柔顺处理,温度为55℃,反应30min,然后水洗;
(b)经过步骤a后,再将芳纶纤维放入柔软处理液中进行处理,用柔软剂EQ200 5 g/L,在40℃的水浴中处理30 min,浴比为20:1;
(7)烘干:将柔软处理后的芳纶纤维放入烘干机中进行烘干处理,烘干温度110℃,机车速为70m/min;
(8)定型:将烘干的芳纶纤维放入定型机中进行定型处理,定型温度165℃,机车速为30m/min,超喂8%;
(9)轧光:将定型后的芳纶纤维放入轧光机进行轧光处理,轧光温度125℃,机车速为25m/min;
(10)收卷:将芳纶纤维进行收卷。
本发明采用上述实施例的技术方案,在染色过程中,其上染率在90%以上,大大超过了同类产品的上染率,同时染色后得到的纤维织物,还对其进行皂洗色牢度和耐摩擦色牢度的测试,测试结果显示,其干、湿摩擦牢度、皂洗牢度均较好,均达4 级以上。
由此可见,采用本发明的技术方案的染色方法得到的纤维织物,其更方各方面性能都较为优越。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点,其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此来限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作出的等同变换或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围之内。