CN105220525B - 一种对聚乳酸纤维纺织品进行一步法染色和多功能性整理的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种对聚乳酸纤维纺织品进行一步法染色和多功能性整理的方法，特别涉及一种对聚乳酸纤维纺织品进行一步法染色和亲水整理、紫外线防护整理、光稳定整理的方法，采用浸渍法对聚乳酸纤维纺织品进行同浴分散染料染色和亲水整理、紫外线防护整理、光稳定整理，在不添加酸和酸性缓冲剂以及110℃的情况下，仍能使染色和整理液的pH值在保持在弱酸性范围内，一步法完成染色和多功能性整理的加工。本发明的方法具有工艺简单、加工流程短、总的加工时间短、节能减排、纤维强损小、能赋予聚乳酸纤维纺织品多种功能性等优点。
Description
技术领域
本发明属于纺织品的染色及整理技术领域，具体涉及一种聚乳酸纤维纺织品同浴染色和亲水整理、紫外线防护、光稳定整理的方法。
背景技术
聚乳酸纤维，又称玉米纤维和聚丙交酯纤维。聚乳酸纤维主要由左旋聚乳酸先脱水环化成丙交酯，再由丙交酯开环聚合形成聚乳酸，最后经纺丝而制成纤维。聚乳酸纤维的合成初始原料乳酸是由玉米、木薯等可再生淀粉发酵而得。聚乳酸纤维在环境中易于降解，埋在土壤中1～2年便可分解，在有催化剂的环境中分解得更快。聚乳酸纤维作为一种新型的不依赖于石油而存在的环境友好型、生物降解型的合成纤维，正受到越来越多的关注。
聚乳酸纤维是一种聚酯纤维，但其不含芳香环，故在服用时阳光中的紫外线很容易透过其纺织品，对人体皮肤造成伤害；另外，尽管聚乳酸纤维的亲水性优于涤纶，但回潮率仅为0.4％～0.6％，其服装的穿着舒适性远不如天然纤维服装。聚乳酸纤维在服用过程中存在的紫外线防护功能差、亲水性差，严重限制了其在夏季服装、家用纺织品、医疗用品和卫生用品等方面的应用。
聚乳酸纤维为疏水性聚酯纤维，采用分散染料染色。它的玻璃化温度较低，故通常在100～110℃温度下染色，且一般采用浸渍法染色，pH值一般用酸或酸性缓冲剂调节至弱酸性，如调节至4～5[参见文献：Yiqi Yang,Shah Huda.Comparison of disperse dyeexhaustion,color yield,and colorfastness between polylactide and poly(ethylene terephthalate).Journal of Applied Polymer Science,2003,90:3285-3290]。当用醋酸及含醋酸的缓冲剂调节pH值时，因醋酸具有挥发性而使得染液pH值发生波动，从而影响了染色纺织品颜色的重演性。当染色温度高于110℃时，或者在100-110℃下过长时间染色，聚乳酸纤维降解程度较大，强损严重[参见文献：李金宝,唐人成.聚乳酸纤维染整加工的进展.印染,2004,30(9):36-43]。因此，应该通过染色条件的控制降低聚乳酸纤维染色时的降解程度、并保证染色在弱酸性条件下进行。此外，部分分散染料的耐光色牢度差也是业界非常关心的问题，应通过合适的措施提高聚乳酸纤维纺织品的光稳定性。
聚乳酸纤维纺织品的亲水性差，影响其服用性能。理论上，可采用异形截面纤维制备、与其它亲水性组分共混纺丝和表面化学改性等方法改善服装面料用聚乳酸纤维的亲水性。前两种技术属于物理方法，生产过程中要考虑到多种工艺参数，需要在纤维成形之前进行实施。表面化学改性主要是在纤维表面引入亲水性基团来提高亲水性，现有文献报道的方法有等离子体改性、多种酶进行表面处理以及用层层沉积组装法将具有亲水性的物质引入到纤维表面[参考文献：So-Hee Lee,Wha-Soon Song.Modification of polylacticacid fabric by two lipolytic enzyme hydrolysis.Textile Research Journal,2013:83(3):229-237]。另外，涤纶纤维与聚乳酸纤维同属于聚酯纤维，涤纶纺织品的亲水整理常采用含芳香环的聚酯聚醚亲水整理剂进行后整理，经整理的涤纶纺织品可获得很好的亲水性[参考文献：吴明华,胡欢鸟,林鹤呜.影响聚酯聚醚嵌段共聚型整理剂亲水性的因素.功能高分子学报,2007,(1):64-67]。
在聚乳酸纤维纺织品的抗紫外整理方面的研究相对较少，国外有日本长濑有色株式会社推出了与染色配套使用的紫外线吸收剂DenaPLA UV Cutter NH。Kiniyo Mogi等人采用苯并三唑型紫外线吸收剂对聚乳酸纤维纺织品进行100℃浸渍整理；李珣珣和唐人成用紫外线吸收剂Cibafast P对聚乳酸纤维针织物进行浸渍整理[参考文献：李珣珣,唐人成.PLA针织物的紫外线防护整理.印染,2007,33(16):1-4]。
尽管较多文献报道了聚乳酸纤维纺织品或织物的单独染色，有一些文献报道了单独抗紫外线整理，但极少有文献报道聚乳酸纤维纺织品的亲水整理，也尚未见染色、紫外线防护整理和亲水整理一步法加工的报道。为了获得具有功能性的聚乳酸纤维染色产品，通常先用分散染料对聚乳酸纤维纺织品进行染色，再用功能性整理剂通过浸渍法或轧烘焙法对聚乳酸纤维纺织品进行后整理，即染色和功能性整理是分二步进行的。染色与功能性整理分开进行的加工方法，存在的主要问题是：工艺流程长、能耗高、废水排放量大、加工成本高、多次湿热干热处理后纤维强损大、且往往功能性单一。因此，有必要研发一种对聚乳酸纤维纺织品进行一步法染色和多功能性整理的方法，在赋予该类纺织品正常着色颜色效应的同时，赋予该类纺织品多种功能性，并适当提高其光稳定性。
发明内容
针对聚乳酸纤维纺织品亲水性差、紫外线防护能力弱的问题，部分分散染料染色的纺织品光稳定性欠佳的问题，以及染色和功能性整理分开进行所带来的工艺复杂、能耗高、强损大等问题，本发明的目的在于提供一种既能提高聚乳酸纤维纺织品亲水性和紫外线防护性能，又能提高染色纺织品的光稳定性，并且工艺设计合理、操作简便的一步法染色和多功能性整理的方法。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种对聚乳酸纤维纺织品进行一步法染色和多功能性整理的方法，包括如下步骤：
(1)配置整理液：根据所述纺织品颜色浓度要求取相应量的分散染料、相对所述纺织品重量2％～5％的亲水剂、相对所述纺织品重量5％～10％的紫外线吸收剂；
(2)一步法染色和整理：以浴比1:5～15，在高温高压染色设备中进水、投入所述纺织品，添加所述亲水剂和所述紫外线吸收剂，运转5分钟；添加所述分散染料，运转5分钟；以2℃/分钟的升温速度升温至60℃，运转10分钟；以2℃/分钟的升温速度升温至80℃，运转10分钟；以1℃/分钟的升温速度升温至95～110℃，保温30分钟；以2℃/分钟降温速度降温至60℃；排液；温水洗涤、冷水充分洗涤；烘干，130℃热定型后得到经一步法染色和多功能整理的聚乳酸纤维纺织品。
进一步的，所述亲水剂为聚乳酸聚乙二醇共聚物。
进一步的，所述聚乳酸聚乙二醇共聚物中聚乙二醇分子量为250～2000。
对于用本发明中染色和多功能整理一步法加工的聚乳酸纤维纺织品，其亲水性可用水滴在纺织品表面的润湿时间进行评价，具体方法为：将纺织品在烧杯上绷平并固定，在纺织品上方1cm处滴下去离子水水滴，记录水滴从落至纺织品表面到水滴镜面反射消失的时间，该时间即为水滴润湿时间，用之表征纺织品亲水性的高低，时间越短，纺织品的亲水性越好。
本发明中聚乳酸纤维纺织品的紫外线防护性能用紫外线防护因子(UPF)评价。用Labsphere UV-1000F纺织品紫外线防护因子测试仪测量织物的UPF指数，纺织品的UPF指数与紫外线防护效果的关系如表1所示。
表1纺织品的UPF指数与紫外线防护效果的关系
本发明中聚乳酸纤维纺织品的染色效果用表观色深值(K/S值)表示，K/S值越高，颜色越浓；K/S值在UltraScan PRO测色仪上测定。染色纺织品的光稳定性用光照后的褪色率表示，具体测试方法为：将纺织品置于Xeno Test Alpha型耐光色牢度中光照20小时，用测色仪测定光照前纺织品的K/S值[(K/S)0]和光照20小时后纺织品的K/S值[(K/S)1]。用以下公式计算染色纺织品在光照时的褪色率：
褪色率(％)＝100×[(K/S)0-(K/S)1]/(K/S)0
褪色率越小，说明纺织品的光稳定性越好。
与现有技术相比，本发明具有的优点是：
(1)本发明的染色和功能性整理一步法的加工方法改变了聚乳酸纤维纺织品染色和功能性整理需要分两步进行、染色和多种功能性整理需要分多步进行的传统加工模式，解决了传统加工模式下工艺流程长、耗时、能耗高、废水排放量大、聚乳酸纤维强损大、功能单一的问题，本发明的方法工艺简单，加工流程短，总的加工时间短，节能减排，纤维强损小；
(2)本发明提供的染色和功能性整理一步法的加工方法，在赋予聚乳酸纤维纺织品与单独染色相当的颜色效果的同时，还赋予了聚乳酸纤维纺织品很好的亲水性、好的紫外线防护功能和较好的光稳定性多重复合功能；
(3)染色和多功能整理液配方中不需要添加酸或酸性缓冲剂调节pH值，但该整理液的pH值仍保持在弱酸性范围内。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
具体实施方式
下面以实施例对本发明作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
本实施例为聚乳酸纤维针织物的偶氮型染料分散红74染色、亲水整理和紫外线防护整理的一步法加工。以分散红74单独染色为比较对象。
染色和亲水整理、紫外线防护整理一步法加工的配方如下：分散红74染料用量0.15％(o.w.f.)(“o.w.f.”为染化料相对织物的重量，下同)、3％(o.w.f.)的聚乳酸聚乙二醇共聚物亲水剂PLA-PEG 750、6％(o.w.f.)的紫外线吸收剂UV-SUN Fast P，浴比为1:5。
比较例单独染色的配方如下：分散红74染料用量0.15％(o.w.f.)，用醋酸和醋酸钠缓冲剂调节pH值至4.86，浴比为1:5。
染色和多功能性整理在高温高压染色设备中进行。进水；投入上述针织物；添加亲水剂和紫外线吸收剂，运转5分钟；添加染料，运转5分钟；以2℃/分钟的升温速度升温至60℃，运转10分钟；以2℃/分钟的升温速度升温至80℃，运转10分钟；以1℃/分钟的升温速度升温至95℃，保温30分钟；以2℃/分钟降温速度降温至60℃；排液；温水洗涤、冷水充分洗涤；烘干，130℃热定型。
试验结果如表2所示。由表2可知，相比于单独染色的针织物，一步法加工的针织物K/S值略微降低，褪色率降低，UPF指数提高，水滴润湿时间显著降低；另外，降温后溶液的pH值为4.25。
表2分散红74染色、亲水整理和紫外线防护整理一步法加工的结果
实施例2
本实施例为聚乳酸纤维针织物的偶氮型染料分散红153染色、亲水整理和紫外线防护整理的一步法加工。以分散红153单独染色为比较对象。
染色和亲水整理、紫外线防护整理一步法加工的配方如下：分散红153染料用量0.15％(o.w.f.)、3％(o.w.f.)的聚乳酸聚乙二醇共聚物亲水剂PLA-PEG 350、7％(o.w.f.)的紫外线吸收剂UV-SUN Fast P，浴比为1:10。
比较例单独染色的配方如下：分散红153染料用量0.15％(o.w.f.)，用醋酸和醋酸钠缓冲剂调节pH值至4.86，浴比为1:10。
染色和多功能性整理在高温高压染色设备中进行。进水；投入上述针织物；添加亲水剂和紫外线吸收剂，运转5分钟；添加染料，运转5分钟；以2℃/分钟的升温速度升温至60℃，运转10分钟；以2℃/分钟的升温速度升温至80℃，运转10分钟；以1℃/分钟的升温速度升温至100℃，保温30分钟；以2℃/分钟降温速度降温至60℃；排液；温水洗涤、冷水充分洗涤；烘干，130℃热定型。
试验结果如表3所示。由表3可知，相比于单独染色的针织物，一步法加工的针织物K/S值略微降低，褪色率降低，UPF指数提高，水滴润湿时间明显降低；另外，降温后溶液的pH值为4.17。
表3分散红153染色、亲水整理和紫外线防护整理一步法加工的结果
实施例3
本实施例为聚乳酸纤维针织物的偶氮型染料分散蓝183染色、亲水整理和紫外线防护整理的一步法加工。以分散蓝183单独染色为比较对象。
染色和亲水整理、紫外线防护整理一步法加工的配方如下：分散蓝183染料用量0.15％(o.w.f.)、3％(o.w.f.)的聚乳酸聚乙二醇共聚物亲水剂PLA-PEG 2000、8％(o.w.f.)的紫外线吸收剂UV-SUN Fast P，浴比为1:15。
比较例单独染色的配方如下：分散蓝183染料用量0.15％(o.w.f.)，用醋酸和醋酸钠缓冲剂调节pH值至4.86，浴比为1:15。
染色和多功能性整理在高温高压染色设备中进行。进水；投入上述针织物；添加亲水剂和紫外线吸收剂，运转5分钟；添加染料，运转5分钟；以2℃/分钟的升温速度升温至60℃，运转10分钟；以2℃/分钟的升温速度升温至80℃，运转10分钟；以1℃/分钟的升温速度升温至110℃，保温30分钟；以2℃/分钟降温速度降温至60℃；排液；温水洗涤、冷水充分洗涤；烘干，130℃热定型。
试验结果如表4所示。由表4可知，相比于单独染色的针织物，一步法加工的针织物K/S值略微降低，褪色率降低，UPF指数提高，水滴润湿时间显著降低；另外，降温后溶液的pH值为4.31。
表4分散蓝183染色、亲水整理和紫外线防护整理一步法加工的结果
以上实施例说明，采用本发明中的分散染料染色、亲水整理和紫外线防护整理一步法加工技术对聚乳酸纤维纺织品进行加工，在没有添加酸和酸性缓冲剂的情况下，染色和整理液的pH值保持在弱酸性范围内，该一步法加工可赋予聚乳酸纤维纺织品与单独染色相当的颜色效果，同时还赋予了聚乳酸纤维纺织品很好的亲水性、好的紫外线防护功能和较好的光稳定性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种对聚乳酸纤维纺织品进行一步法染色和多功能性整理的方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)配置整理液：根据所述纺织品颜色浓度要求取相应量的分散染料、相对所述纺织品重量2％～5％的亲水剂、相对所述纺织品重量5％～10％的紫外线吸收剂；所述亲水剂为聚乳酸聚乙二醇共聚物；
(2)一步法染色和整理：以浴比1:5～15，在高温高压染色设备中进水、投入所述纺织品，添加所述亲水剂和所述紫外线吸收剂，运转5分钟；添加所述分散染料，运转5分钟；以2℃/分钟的升温速度升温至60℃，运转10分钟；以2℃/分钟的升温速度升温至80℃，运转10分钟；以1℃/分钟的升温速度升温至95～110℃，保温30分钟；以2℃/分钟降温速度降温至60℃；排液；温水洗涤、冷水充分洗涤；烘干，130℃热定型后得到经一步法染色和多功能整理的聚乳酸纤维纺织品。
2.根据权利要求1所述的对聚乳酸纤维纺织品进行一步法染色和多功能性整理的方法，其特征在于：所述聚乳酸聚乙二醇共聚物中聚乙二醇分子量为250～2000。
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