甲基丙烯酸甲酯存在下涤纶分散染料低温染色纺织工程专业毕业论文.doc
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1、甲基丙烯酸甲酯存在下涤纶分散染料低温染色摘 要涤纶纤维性能优良,但是纤维结晶度高,缺少极性基团,染色困难。尽管分散染料高温高压染色是一种比较好的染色方法,但是近年来,人们追求服装个性化、多样化和功能化,多元纤维复合织物应用更为广泛,一些不耐高温的纤维,如羊毛、蚕丝、醋纤、氨纶等与涤纶纤维混纺,染色温度受到限制,研究如何在常压条件下染色已成为当前发展的趋势。本文主要探讨了涤纶分散染料染色新工艺,即采用甲基丙烯酸甲酯改进涤纶分散染料染色工艺,并对分散染料常规染色工艺和甲基丙烯酸甲酯存在下分散染料染色新工艺进行了研究和对比。结果发现,在低温染色条件下,甲基丙烯酸甲酯对于改善涤纶纤维的染色性能起到了重
2、要的作用,这为涤纶分散染料低温染色提供了新途径。关键词 涤纶;分散染料;低温染色;甲基丙烯酸甲酯THE LOW TEMPERATURE DYEING OF POLYESTER WITH DISPERSE DYES IN THE PRESENCE OF METHYL METHACRYLATEABSTRACTPolyester(PET) fibers possesses many good performances. But its dyeing behaviour is very poor from an aqueous dyebath because of the high degree of
3、 crystallinity and the lack of dyeing groups in fibers. Dyeing at high temperature is a better way and more mature technology. But in recent years, individuation, diversification and function of costume are pursued, so the composite fibers are applied widely. The blended PET fabrics with other fiber
4、s such as wool, silk, acetate cellulose and spandex and so on are not endured high temperature. Therefore, the dyeing of PET fiber at atmosphere pressure is a developmental current at present.In this paper, polyester fabric was dyed with disperse dye in the presence of methyl methacrylate. The effec
5、t of methyl methacrylate on the dyeing properties was studied., especially between the conventional dyeing methods and the new technical dyeing methods when methyl methacrylate appears. The results show that the presence of methyl methacrylate improves the dyeing properties of polyester fabric. The
6、dye uptake and K/S value increase significantly even at a low dyeing temperature.KEY WORDS polyester;disperse dyeing;low temperature dyeing;methyl methacrylate目 录中文摘要 英文摘要 1 前言 11.1 涤纶纤维的结构和染色性能1 1.2 涤纶的染色方法11.2.1 高温高压染色法11.2.2 热熔染色法21.2.3 载体染色法2 1.2.4本实验研究内容22 实验部分42.1 实验材料及设备42.1.1 实验材料42.1.2 实验药品
7、42.1.3 实验仪器42.2 实验方法42.2.1 染色工艺42.2.2 测试方法42.3 实验结果与讨论6 2.3.1 染料浓度对上染百分率和K/S值的影响6 2.3.2染色温度对上染百分率和K/S值的影响6 2.3.3 染料时间对上染百分率和K/S值的影响7 2.3.4 甲基丙烯酸甲酯浓度对上染百分率和K/S值的影响8 2.3.5分散染料上染速率曲线9 2.3.6 染色牢度的测定102.3.7织物表面形态的扫描电镜观察103 结论 11参考文献 13致谢 141.前言1.1涤纶纤维的结构和染色性能 涤纶纤维属于疏水性纤维,是由聚对苯二甲酸乙二醇酯经熔融纺丝而成。从其分子结构中可知,纤维分
8、子中没有亲水性基团,也没有强的极性基团,只有极性较小的酯基。除端基外,吸湿中心很少,所以吸湿性很差,是一种疏水性很强的纤维。因此用于天然纤维染色的水溶性染料是不能用于涤纶纤维染色的,适用于涤纶纤维染色的应该是疏水性较强的非离子型染料。另外,涤纶纤维分子链上无大的侧链和侧基,线形状态良好,无定形区结构比较紧密,纤维分子间的间隙小,没有适当容纳染料分子的空隙,在纤维表面还有结构紧密的表皮层,因此所适应的染料应该是结构较简单,分子量较低的分散染料。涤纶的染色性能随纺丝条件及染色前加工不同而变化。因为纤维的微结构,例如结晶度、晶体大小、取向度以及无定形区分子的排列等,不但取决于纺丝成形工艺条件,而且随
9、染整加工(如热定型、高温热处理等)条件而变化。纤维无定形区微结构变化可通过其玻璃化温度Tg来反映。通常非取向、非结晶的涤纶的Tg约为67,非取向、有结晶的Tg约为81,结晶又取向的Tg约为125。 分散染料是一类难溶性的非离子染料,不具有-SO3H,-COOH等水溶性基团,而具有-OH,-NH2,-CN,-NO2以及卤素原子等取代基,它们在水中溶解度极其有限,溶液中只溶解少量染料就能迅速达到饱和。而染料上染纤维的首要条件之一是染料必须在染液中溶解,只有单分子状的染料才能迅速吸附上纤维,并扩散进纤维内部,染料晶体颗粒和体积较大的染料聚集体是不能扩散进入纤维内部的。因此,分散染料的溶解性直接关系到
10、它能否上染和上染的速度。如果选用适当的助剂,在染浴中提高染料的溶解度,加快染料对纤维的吸附速度,又对纤维有增溶或增塑作用,加快染料在纤维中的扩散速度,这样就可以提高分散染料染色性能。由于分散染料在水中的溶解度很小,涤纶在水中又不易溶胀,所以按常法染涤纶,在100以下上染速率很慢,色泽也染不浓。因此,如何加快上染和提高染料平衡吸附量是涤纶染色的一个重要任务。1.2. 涤纶的染色方法涤纶的染色方法主要有高温高压染色法、热熔染色法、载体染色法。1.2.1.高温高压染色法常温下涤纶的溶胀很小,染色难以进行。在高温高压染色条件下,水对涤纶的增塑作用较大,使纤维的玻璃化温度降低;此外,高温高压法染色温度一
11、般在130左右,高于涤纶的玻璃化温度,纤维分子链段运动较剧烈,分子间微隙增大,而且微隙形成的机会增加,由利于分散染料进入纤维内部和提高染料的上染量;在高温高压条件下,分散染料在染液中的溶解度提高,染液中以分子状态存在的染料较多,而且在高温条件下,染料在纤维内的扩散速率较高,使分散染料上染涤纶的速率大大提高。染色结束后,当温度降至玻璃化温度以下时,纤维分子键段运动停止,自由体积缩小,染料与纤维通过范德华力、氢键以及机械作用而固着在纤维内。涤纶的高温高压法染色可分为三个阶段:(1)快速升温:即上染较少阶段,此阶段由于温度低,染料很少上染,一般不到20%,而且主要在纤维表面,所以可以快速升温。(2)
12、快速上染阶段:染液升温控制的最重要阶段,80%的染料是在此阶段开始上染,而且染料大多扩散进入纤维内部,对匀染影响很大。(3)持续升温或保温阶段:上染速度变慢,渐趋平衡,继续加热至最高温度,最后保温透染,并通过移染提高匀染程度。1.2.2.热熔染色法热熔染色法是轧染加工,通过浸扎的方式使染料附着在纤维表面,烘干后在干热条件下对织物进行热熔处理,而且热熔时间较短。在200高温作用下,沉积在织物上的染料可以单分子形式扩散进入纤维内部,在极短的时间内完成对涤纶的染色。热熔染色法是目前涤棉混纺织物染色的主要方法,以连续化轧染生产方式为主,生产效率高,尤其适用于大批量生产。热熔染色法的缺点是设备占地面积大
13、,同时对使用的染料有一定的条件限制,染料的利用率较高温高压法低。在高温热熔染色中要注意防止染料在预烘和焙烘中产生泳移,热熔焙烘阶段是棉上的分散染料向涤纶转移的重要阶段,要根据染料的耐热性能,即染料的升华牢度,选择适当的热熔温度和时间。在实际染色时,染料的转移不可能是完全的,在棉上总残留有一部分染料,造成棉的沾色,可采用还原清洗或皂洗进行染后处理。1.2.3.载体染色法 分散染料在100以下对涤纶染色时,上染缓慢,完成染色需要很长的时间,也难以染深,而当采用某些化学药剂时,能显著地加快染料的上染,使分散染料对涤纶的染色可采用常压设备进行,这些药剂称为载体。载体对涤纶有较大的亲和力,染液内的载体能
14、很快吸附到纤维表面,在纤维表面形成一载体层,并不断地扩散到纤维内部。载体对涤纶有膨化、增塑作用,使纤维的玻璃化温度降低,从而使涤纶能在100以下染色。此外,载体对染料有增溶作用,吸附在纤维表面的载体层可溶解较多的染料,使纤维表面的染料分子浓度增加,提高了纤维表面和内部的染料浓度差,加快了染料的扩散速率。染色时,染料在纤维内的扩散速率与载体的用量有关,一般随载体的浓度的提高,染料在纤维内的扩散速率提高,染料的上染量增加,但载体用量增加到一定程度后,染料上染量不再增加,反而会降低。 载体染色法可降低染色温度,对涤毛混纺产品的染色有实用价值。载体染色的缺点是对环境有污染,不挥发的载体残留在涤纶上,对
15、偶氮分散染料的日晒牢度有影响。理想的载体应是无毒、无臭、促染效果好,不降低染料的亲和力,不影响色泽和牢度,易于消除和成本低廉的化合物。国外商品载体种类很多,化学组分不一,必须按制定的使用范围和操作条件,才能取得预期的效果。除了上述染色方法外,近年来一些高新技术也应用到聚酯纤维染色工艺上,如微波技术在聚酯纤维染色中的应用、超声波技术在聚酯纤维染色中的应用、分散染料超临界二氧化碳流体染色方法、分散染料碱性染色法等。国外有报道称,涤纶用分散染料在乙烯基单体、过氧化氢作用下可以在85染色,其作用不是接枝也不是均聚化,单体的类型、浓度,分散染料及过氧化氢浓度还有染色时间和温度影响染色深度,此外,我们还可
16、以从超声波改性涤纶、双十二碳烯基二甲基溴化铵促染、酸性染料常温染色及等离子体处理涤纶方面进行初步探讨。由于涤纶纤维分子结构的特殊性,分散染料在涤纶纤维染色时,一般要采用热熔、高温高压、载体三种染色方法。前两种方法都要有高温高压条件,对设备等要求很高,能源消耗量大,使得生产成本较高,而且高温条件的要求使某些涤纶纤维品种染色受到很大的局限。过去常用的载体染色,如水杨酸甲酯(冬青油)、邻苯基苯酚、联苯、苯甲酸等,一般均是苯的衍生物,有芳香味,在高温条件下易散发气味,对人体有害,并且成本高。随着人们生活条件的提高,环保意识逐渐增强,对纺织品的安全性要求提高。在这种形势下,改善涤纶的染色性,探讨涤纶低温
17、染色工艺是印染工作者面临的重要课题。1.2.4本实验研究内容 本文采用甲基丙烯酸甲酯改进分散染料染色工艺,并对涤纶分散染料在甲基丙烯酸甲酯存在下分散染料染色工艺进行了研究,为涤纶分散染料常压染色提供了新途径。(1)采用甲基丙烯酸甲酯改进涤纶分散染料染色工艺,分析各种染色因素对染色性能的影响,确定最优工艺。(2)分析甲基丙烯酸甲酯助染作用的机理。2 实验部分2.1 实验材料及设备2.1.1 实验材料 涤纶织物(经75D/36F,纬100D)2.1.2 实验药品托拉司红CB、托拉司黄CR、托拉司蓝C3R、甲基丙烯酸甲酯、高效渗透剂、匀染剂2.1.3 实验仪器 电子天平、紫外/见分光光度计、测色配色
18、仪、扫描电子显微镜、皂洗牢度仪、电热恒温水浴锅、常温水浴染样机2.2实验方法2.2.1 染色工艺染色工艺配方:甲基苯烯酸甲酯单体浓度为012%(v/v),渗透剂浓度为1%,匀染剂浓度2%,染料浓度为110%owf, pH=4.5,浴比30:1。染色工艺为:室温下加入助剂及染料,升温到100,保温120分钟,然后自然降温。2.2.2 测试方法(1)K/S值的测定在Datacolor Spectraflash SF600电脑测色配色仪上测定各染色织物的K/S值,为减少测试误差,每份测试样品取多点分别测其K/S值,直至误差在0.01以下,取其平均值。(2)耐洗色牢度的测定按照中华人民共和国国家标准G
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