芳香族聚酰胺纤维分散染料染色工艺毕业论文.doc

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1、毕 业 论 文2012届芳香族聚酰胺纤维分散染料染色工艺学生姓名 学 号 院 系 专 业 轻化工程 指导教师 完成日期 芳香族聚酰胺纤维分散染料染色工艺摘 要芳香族聚酰胺纤维具有优异的化学稳定性、热稳定性及高强、高模等特性，在众多领域得到了广泛的应用。但是芳香族聚酰胺纤维染色十分困难，本文采用载体染色法，该法操作简单方便，效果良好。本文在分散染料染浴中加入载体，研究了染色温度、时间、pH值、膨化剂用量、载体用量对芳香族聚酰胺纤维分散染料染色的染色性能影响，并测试染色牢度。研究结果表明:载体的加入使得上染速率加快，平衡上染百分率显著提高，芳香族聚酰胺纤维分散染料染色的吸附等温线符合能斯特型吸附等

2、温线。关键词 芳香族聚酰胺纤维；分散染料；载体；染色性能THE DYEING OF AROMATIC POLYAMIDE FIBER WITHDISPERSE DYE ABSTRACT Aromatic polyamide fiber has excellent chemical stability, thermal stability, high strength and high modulus. It is widely used in many fields. However, the dyeing of aromatic polyamide is very difficult. Ca

3、rrier dyeing method is applied in this paper. The operation of carrier dyeing is simple and the dyeing effect is good. In this paper, the disperse dyeing of aromatic polyamide in the presence of carrier was investigated. The effect of carrier concentration, pH, swelling agent, dyeing temperature and

4、 time on dyeability were studied. The color fastness of the dyed samples was also investigated. The results showed that the rate of dye uptake and amount of equilibrium adsorption improved drastically in the presence of carrier were substantially higher than in its absence. The adsorption isotherm o

5、f aromatic polyamide with disperse dye presented Nernst sorption model.KEY WORDS arom atic polyamide fiber; disperse dye; carrier; dyeing properties 目 录摘 要IABSTRACTII目 录.III1 前言11.1 芳纶的结构性能及其应用11.2 芳纶的染色原理与方法31.2.1 芳纶的染色方法31.2.2 分散染料的染色原理51.3 芳香族聚酰胺纤维分散染料染色的发展与现状61.4 本论文研究内容72 实验部分82.1实验设备及药品材料82.1.

6、1实验药品和材料82.1.2 实验仪器82.2 实验方法82.3 染色性能测试方法92.3.1 上染百分率的测定92.3.2 K/S值的测定92.3.3 耐洗色牢度测定92.3.4 干、湿摩擦牢度的测定103 结果与讨论113.1 标准工作曲线113.2 芳香族聚酰胺纤维分散染料染色最优工艺113.2.1 温度对上染百分率和K/S值的影响113.2.2时间对上染百分率和K/S值的影响123.2.3膨化剂用量对芳纶分散染料上染百分率和K/S值的影响133.2.4 pH对芳纶分散染料染色的影响143.2.5 载体变量对染色的影响153.3 上染速率曲线163.4 吸附等温线173.5 染料提升性和

7、显色性173.6 色牢度的测定184 结论20参考文献21致 谢231 前言1.1 芳纶的结构性能及其应用 芳香族聚酰胺纤维是一种具有高强度、高模量、低密度和耐磨性好等良好性能的有机合成的高科技特种纤维。在1974年,美国贸易联合会将至少含有85%的酰胺链（-CONH-）直接与两苯环相连接的化合物纤维命名为芳纶1。芳纶是目前已工业化的高性能增强纤维中有机纤维的一种。它的发现，被认为是材料界一个非常重要的历史进程。芳纶又称聚苯二甲酰苯二胺，它主要分为两类：间位芳纶（芳纶1313）和对位芳纶（芳纶1414）。间位芳纶商品名叫“Nomex”，是通过间苯二甲酰氯和间苯二胺缩聚得来的。对位芳纶的商品名叫

8、“Kelvar”，一般是由对苯二甲酰氯和对苯二胺缩聚而成2。它们的分子式如下，间位芳纶的分子式：；对位芳纶的分子式：。间位芳纶1313上的酰胺键和苯环以间位相连，苯环上间位共价键的内旋转位能低，可旋转的角度大，因此间位芳纶是柔性分子链结构，所以在力学性能上接近普通的柔性链纤维3。它的结晶属于三斜结晶，晶体内分子间的氢键力很大，使纤维的物理和化学结构都相当的稳定。表现出优良的物理机械性能，它的强力和伸长度都比较大4。间位芳纶不熔融，温度超过400后纤维会脆化直至炭化分解，在火焰中燃烧时散发的烟雾较少，纤维离开火焰就自动熄灭。而且它的手感十分柔软，耐磨性能好，化学结构稳定，有优良的耐热性能、阻燃性

9、和耐化学腐蚀性。它在酸、碱、漂白剂、还原剂、有机溶剂中的稳定性很好，同时还具有良好的抗辐射性能5。对位芳纶是一种对位排列的刚性芳香族聚酰胺，纤维主链结构具有高度的规则性。对位芳纶大分子是以十分伸展的状态存在。此外在刚性的直线型分子链中，还存在着强的共价键和弱的氢键以及芳基与酰胺基中的氧原子和氮原子的电子对产生共轭效应。这就使得对位芳纶具有耐高温、防火、耐化学腐蚀及高的力学性能和抗疲劳性，它最突出的特点是高强度和高模量。对位芳纶的热稳定性好，在150温度下收缩率为0，在高温下仍能保持强度的65%6。对位芳纶的橡胶黏附性能良好，是比较理想的帘子线纤维。它还具有低密度、优良减震性、耐磨、耐冲击、抗疲

10、劳、低膨胀、低导热、不燃、不熔等突出的热性能以及优良的介电性能7。芳纶纤维作为目前最先进的高科技纤维之一，由于它具有优异的化学稳定性、热稳定性以及高强和高模等优异性能，使其在工业、国防军事、航空航天、电子信息、交通运输、工程建筑等领域得到了广泛的应用。 （1） 芳纶在航空方面的应用芳纶可作为制做飞机的二次结构材料，列如机舱门、机窗、机翼、整流罩体表面结构等，也可以制做飞机内的天花板、舱壁等。芳纶制造的飞机部件可减轻飞机的质量，节省大量的动力燃料，国外有研究表明，在字宙飞船的发射过程中，每减轻l公斤飞船的重量，就意味着降低了100万美元的成本8。芳纶复合材料还可用于制造导弹的固体火箭发动机壳、压

11、力容器、宇宙飞船驾驶舱。 （2） 芳纶在建筑方面的应用芳纶能用来代替石棉作混泥土的补强材料，也可以取代金属材料作为轻结构、高强度的构件9。使用芳纶对桥梁结构进行加固修补处理，可以节省大笔维修费用，且芳纶本身对内部混凝土结构起到保护作用，达到双重加固修补的效果10。 （3）芳纶在运动方面的应用芳纶纤维被大量用于制造拳击手套、登山鞋靴、曲棍球棒、网球拍、高尔夫球棒、弓箭、标枪、雪橇、赛车手的安全防护服等运动休闲器材。 （4）芳纶在汽车工业中的应用 芳纶可用于制作汽车和飞机的轮胎帘子线和高温高压橡胶管骨架，还可替代石棉来制造刹车片、离合器、整流器、汽车车身等等，以降低石棉对环境及人体健康的伤害。 （

12、5）芳纶在造船工业中的应用 芳纶复合材料可用于制造快艇、帆船、赛艇以及轮船上的一些甲板、围栏等构件，达到减轻船艇质量来提高船速的效果。 （6）芳纶纤维在电子信息方面的应用芳纶纤维具有优异的力学性能、透波性、尺寸稳定性和电绝缘性，因而被广泛应用在电子电气领域。芳纶纤维可用来制作微电子组装技术中的特种印刷电路板、机载或星载雷达上的天线罩、雷达天线等功能结构部件。芳纶还可用作光缆中的张力构件即芯捍，可保护光纤在受到拉力时不致伸长，从而不使光传输性能受到伤害11。 （7） 芳纶应用于军事领域芳纶被大量应用于军事装备制造中，比如防弹板、防弹头盔、防弹衣以及潜艇、防弹装甲车、防弹运钞车上的重要构件。在装甲

13、钢上装芳纶纤维复合材料可以提高它的抗爆抗震性能。 （8）芳纶在其它方面的应用 芳纶可以用来制作电绝缘纸、消防服、绝热手套等特殊功能的道具。绳索、降落伞、橡胶传输带等许多民用空间，也被应用得越来越多。据统计，目前，芳纶产品用于防弹衣、头盔等约占78，航空航天材料、体育用材料大约占40，轮胎骨架材料、传送带材料等方面大约占20左右，还有高强绳索等方面大约占13。1.2 芳纶的染色原理与方法正是由于芳纶纤维的这些优异性能，所以近年来，随着芳纶生产工艺的日益成熟和产量的不断增长，它的应用范围不断扩大。但由于芳纶本身是浅黄色的，以及其特殊的结构，纤维大分子结构紧密，结晶度较大，玻璃化温度很高，没有亲和基

14、团等原因，它的染色十分困难，而且日晒牢度差。因此国内外许多业内人士都纷纷投入到芳纶的染色技术研究中。在解决芳纶着色时，有两个途径。一个途径是在纺丝时直接加入染料，生产出色纤维。该方法的优点是色纤维的色牢度很好，但它的不足之处是，生产时必须有一定批量，颜色种类也受到限制；另一种途径就是对织物的成品进行染色12。1.2.1 芳纶的染色方法 （1）溶剂染色法在80年代中期, 美国报道了溶剂染色法，STX溶剂染色系统是其中较具代表性的一种。染色时将四氯乙烯和甲醇混合作为染色介质，染料溶解在其中后，以1/min的速度升温到90，染色1h，而后洗净，后处理。这种方法有染色工艺简便，染料的上染百分率几乎可以

15、达到100%，而且有良好的干、湿摩擦牢度和耐水洗牢度的特点13。 （2）纺丝原液染色法90年代初，德国、美国和俄罗斯有专利分别介绍了原液染色的方法。将纺丝液加热到80150，搅拌均匀后经挤压通过喷丝板孔，进入到525的凝固浴槽中，形成长丝，再用水或溶剂洗净，就可获得初始模量大于400g/d和强度大于18g/d的有色纤维。这种方法具有色泽均匀、色牢度好的特点14。 （3）载体染色法 载体染色法是芳族聚酞胺纤维染色时所采用的最普遍的一种方法。通常是选用芳基羧酸酯或它的衍生物和一些杂环化合物作为载体。这种方法的染色工艺十分简单，染色后的纤维却色泽鲜艳，各项色牢度都可以达到34级。但是载体染色法也有缺

16、点，它常带有令人讨厌的强刺激性气味，在染色时会不断地释放出来，让人敬而远之，而且残留在染色织物上的载体极难消除，在以后的存储和使用时会长期挥发出来，对人体健康有极大影响、对环境的污染也很大。因此，许多国家都在竞相开发低毒、高效和无刺激性气味的新型染色助剂来取代这类载体。1993年和1994年德国、美国分别开发出了新一代的染色助剂，它们是Nomap 01 MIX和T4975。据介绍，它们的促染效果与传统载体相同，并且几乎没有刺激性气味15。 （4）等离子体预处理染色法用氢或NH3的低温等离子体预处理要进行染色的纤维一段时间，让纤维上带有活性胺基团，随后再用酸性染料进行染色。这种方法能明显使纤维的

17、上染率提高，日本和法国在这方面的研究工作做得比较多。 （5）紫外线辐射预处理染色法这是日本发明的一项专利，它是用波长为248nm的紫外线脉冲激光束辐射处理芳纶纤维，使之表面发生自由基反应，处理后的纤维再用阳离子染料染色，用高温高压染色1h后，能得到深且浓的色泽，同时具有较好的色牢度。 （6）真空减压染色法日本采用的这种染色方法是在真空管内进行的，染色介质采用纯水，在550650mmHg气压的染色条件下，纤维被充分地膨化，使染料向纤维内部扩散渗透的能力提高。染色后的纤维要在真空管内预干燥，取出后再用普通的方法干燥。这种染色方法的优点是：提高了竭染的程度，且染得的色泽均匀16。 （7）液氨预处理法

18、 用液氨预处理纤维是德国介绍的又一种染色方法。纤维先在-40-33的NH3水中处理310min，以增强纤维对染料的亲和力。浸轧后，纤维上残留的NH3用汽蒸或水洗的方法去除。纤维在液氨预处理和染色过程中始终保持100%的带液量。这种方法的特点是：纤维经液氨预处理后，可引起膨化，在染色时可不需要其他任何载体17。 （8）平幅连续快速染色法这方法是以高沸点非极性有机溶剂作为染色介质，离子型染料分散其中，染色时，先将要染色的织物烘干，使之不超过1%的带液量，然后在染色介质中浸渍足够长的时间，介质中的染料因此被分散，吸附，固着在织物上。此工艺的特点是可以平幅、快速、连续地染色。由于染料不能溶解于有机介质

19、中，溶剂可回收，能重复使用。 （9）接枝法芳纶纤维先在有机溶剂中进行溶胀处理，然后引进能与离子染料间形成离子键的接枝物质，最后通过干燥使纤维卷缩，将胺类化合物接在纤维上。这种方法的优点是：增多了纤维的染色席位，并且提高了染色纤维的色牢度。1.2.2 分散染料的染色原理 分散染料是一类水溶性很低，染色时在水中主要是以微小颗粒分散状态存在的非离子染料。分散染料的结构大部分都属于偶氮类和蒽醌类两类，而且它们的化学结构一般都具有如下的特点：一是他们不具有磺酸基、羧基等亲水性的基团，而具有羟基、氨基、氰基等极性基团；二是它们的分子结构都比较简单，这一特点决定了分散染料的溶解度不高18。分散染料在染液中存

20、在着以下平衡关系：染料颗粒染料分子胶束中的染料。分散染料对芳纶纤维的染色过程一般可分成三个阶段，即吸附、扩散和固着。在染色过程中，染液中染料首先吸附在纤维的表面，吸附在纤维表面的染料再向纤维内部扩散，染料的吸附和扩散在染色过程中可同时进行，而且都属于可逆过程。随着染色时间的延长，纤维上的染料浓度和染液中的染料浓度都不再发生变化，最后达到染色平衡19。分散染料对芳纶染色时，因其在水中的溶解度小，且由于芳纶纤维的强疏水性，纤维的结构比较紧密，因此在100以下染色时，与染料之间的结合力小。所以对芳纶来说一般的常规染色是不行的，即使提高染色条件到120130高温高压下，染色效果也是不理想的。因此，有必

21、要选用一种助染剂或载体，让它与芳纶作用后，提高芳纶的上染率。1.3 芳香族聚酰胺纤维分散染料染色的发展与现状芳香族聚酰胺型纤维最早开发于20世纪60年代初。由美国杜邦公司在1962年率先研制出了商品名为“Nomex”的芳纶1313 纤维，并于1967年开始工业化生产。在1966年，该公司又开发出了商品名为“Kevlar”的芳纶1414 纤维，于1971 年开始工业化生产。在此之后，荷兰的阿克佐公司、日本的帝人和尤尼吉卡公司、俄罗斯的全俄合纤院和耐热纺织品公司、德国的赫司特公司等先后加入到芳酰胺纤维的开发行列中，并相继推出了一系列性能优异的芳酰胺纤维产品20。中国已经具备了芳纶的工业化生产条件，

22、但尚未建成工业化生产装置。芳纶作为高科技的合成材料，中国市场对其需求量将不断扩大，市场的潜力巨大。中国的许多企业已经完成了芳纶生产的小试和中试，正在启动工业化生产线的建设。目前国内的山东烟台氨纶和中石化仪征化纤等公司都已经建设了300t到1000t的芳纶生产线，中国的芳纶生产技术正在飞速发展中21。由于芳纶的特殊结构和化学性能等，使它的染色十分困难，为了解决这一难题，世界各国的科学家们采用了一系列特殊的染色方法。80年代中期，美国报道了熔剂染色法中较具代表的STX溶剂染色系统；90年代初，德国、美国和俄罗斯分别介绍了原液染色的方法；日本还开发了紫外线辐射预处理染色法和真空减压染色法；另外还有等

23、离子体预处理染色法、液氨预处理法、平幅连续快速染色法和接枝法等等。载体染色法是芳族聚酞胺纤维所采用的最普遍的一种染色方法。为了符合绿色染整要求，选择环保型载体对芳纶织物进行分散染料染色是一项方便、有效、安全的染色技术。载体处理能明显提高分散染料的上染率，因此会对分散染料的物理形态产生一定的影响。由于载体的相对分子质量小，具有双亲性，对芳纶纤维具有较大的亲和力，可比染料先扩散进入纤维内部，使纤维增塑，纤维结构变松弛，自由体积增大，玻璃化温度下降，有利于染料向纤维内部扩散，从而提高上染率；同时载体对染料也具有亲和性，其对染料的溶解性比水高，能使更多的染料溶解在载体中，并随着载体扩散到纤维表面，在纤

24、维表面形成一层浓度很高的染液层，提高染料在纤维内外的浓度梯度，进而提高染料的扩散动力，提高上染率22。1.4 本论文研究内容本论文采用分散染料对芳纶纤维进行染色，探讨了载体用量、膨化剂用量，pH值、染色时间、染色温度对染色性能的影响。研究了增加染料浓度对纤维上染性能和显色性能的提升强度。 （1）研究不同载体浓度、膨化剂用量、pH值、染色保温时间、染色保温温度时的染色效果，确定最佳染色工艺； （2）测得染色残液的吸光度，求出染料的上染百分率，测试染色后纤维的K/S值，对比不同条件下的染色效果； （3）进行摩擦牢度和水洗牢度等性能的测试。2 实验部分2.1实验设备及药品材料2.1.1实验药品和材料

25、 （1）染料分散兰 （闰土化工有限公司） （2）化学药品和助剂表2-1 化学药品药 品规 格生产厂家CINDYE DNK化学纯CP卜赛特（宁波）化工有限公司硝酸钠化学纯CP上海展云化工有限公司冰醋酸分析纯AR杭州高晶精细化工有限公司 （3）材料 芳纶纤维。2.1.2 实验仪器FA2104型电子天平（上海舜宇恒平科学仪器有限公司）IR-24SM型红外线快速染色机（厦门RAPID有限公司）L-12C型振荡染色机（厦门RAPID有限公司）SW-12（L）型耐洗色牢度试验机（宁波纺织仪器厂）Datacolor-600型测色配色仪（广州市艾比锡科技有限公司）DGG-9240B型电热恒温干燥箱（上海森信实

26、验仪器有限公司）Y571B型摩擦色牢度仪（常州市第二纺织机械厂）UV-2450紫外可见分光光度仪（日本岛津）2.2 实验方法芳纶分散染料载体染色法的染色处方及其条件：分散染料10%owf，冰醋酸调节pH=4，膨化剂20g/L，载体用量20%owf，浴比1：50，保温温度130，保温时间60min。染色工艺曲线如图2-1所示：染料助剂织物1301/min60min70室温入染图2-1 芳纶分散染料染色工艺曲线2.3 染色性能测试方法2.3.1 上染百分率的测定 将分散染料溶解于二甲基甲酰胺（DMF）和丙酮（3：1）的混合液中，在UV-2450紫外可见分光光度计下测得染液的最大吸收波长，并记下该值

27、。在最大吸收波长下测得浓度分别为0.02g/L，0.025g/L，0.032g/L，0.04g/L，0.08g/L等浓度下的吸光度，并以浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，制成标准工作曲线。染色后取出纤维，测得残液的最大吸光度，从标准工作曲线中求得其浓度。按式（2-1）计算上染百分率：相对上染百分率（%）= （2-1）2.3.2 K/S值的测定用Datacolor 600测配色仪测色。将芳纶织物对折两次放到仪器上测试，测四组数据取平均值。2.3.3 耐洗色牢度测定按照中华人民共和国国家标准GB/T 39213-2008纺织品 色牢度试验 耐洗色牢度中的试验方法进行测试。 标准皂片的浓度为5g/L，无

28、水Na2CO3的浓度为2g/L，浴比为1:50，标准皂片应不含荧光增白剂。试样为4cm10cm，一面与一块4cm10cm标准棉布贴衬织物相接触。另一面与一块4cm10cm原布织物相接触，沿一短边缝合，形成一个组合试样。组合试样称重后计算各试剂用量，配好皂液，与组合试样一同加入耐洗牢度试验仪配备的容器内，放入耐洗牢度试验仪中，在602条件下处理30min；取出组合试样，用冷水清洗两次，然后在流动冷水中冲洗10 min，挤去水分。展开组合试样，使试样和贴衬织物仅由一条缝线连接，悬挂在不超过60的空气中干燥。最后用Datacolor 600测配色仪评定标准棉布及标准涤纶的沾色级数以及原样的褪色级数。

29、2.3.4 干、湿摩擦牢度的测定按照中华人民共和国国家标准GB/T 3920-2008纺织品 色牢度试验 耐摩擦色牢度中的试验方法进行测试。 （1）干摩擦牢度测定将干摩擦布固定在摩擦牢度试验仪的摩擦头上，并使摩擦布的经向与摩擦头运行方向呈45角，运行速度为每秒1个摩擦往复循环，共摩擦10个循环，往复动程为（1043）mm，施加的向下压力为（90.2）N。用Datacolor 600测配色仪评定摩擦位置的干摩擦褪色级数以及摩擦布的干摩擦沾色级数。（2）湿摩擦牢度测定先将摩擦布用蒸馏水浸湿，用摩擦牢度试验仪的轧液装置浸轧使摩擦布带液率达100%，然后将湿摩擦布固定在摩擦牢度试验仪的摩擦头上，并使摩

30、擦布的经向与摩擦头运行呈45角，运行速度为每秒1个摩擦往复循环，共摩擦10个循环，往复动程为（1043）mm，施加的向下压力为（90.2）N。摩擦结束后，在室温下晾干，用Datacolor600测配色仪评定摩擦位置的湿摩擦褪色级数以及摩擦布的湿摩擦沾色级数。3 结果与讨论3.1 标准工作曲线将分散染料溶解于二甲基甲酰胺（DMF）和丙酮（3：1）的混合液中，分别配成浓度为0.02g/L，0.025g/L，0.032g/L，0.04g/L，0.08g/L的溶液，测得各浓度下的最大吸光度，并以浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，制成标准工作曲线，如图3-1所示：图3-1 标准工作曲线3.2 芳香族聚酰胺纤

31、维分散染料染色最优工艺3.2.1 温度对上染百分率和K/S值的影响染料浓度为10%owf，膨化剂为20g/L，载体用量为20%owf，醋酸调节pH=4，浴比为1:50，温度变量为110、120、130、140。室温下始染，以1/min的速度升温至染色温度，在此温度下保温60min，染色后测其上染百分率及K/S值，结果如图3-2、图3-3所示：图3-2 温度对上染百分率的影响图3-3 温度对K/S值的影响由图3-2，图3-3可以看出，芳纶分散染料染色，随着温度升高，上染百分率及K/S值越高，染色效果越好。其可能原因是由于温度的升高，加速了纤维链段的运动，形成“空穴”的机会增加，有利于染料分子染色

32、时的扩散。3.2.2时间对上染百分率和K/S值的影响 染料浓度为10%owf，膨化剂浓度为20g/L，载体用量为20%owf，醋酸调节pH=4，浴比为1:50，染色温度为130，室温下始染，以1/min的速度升至130，分别保温40min、60min、80min、100min，染色后测其上染百分率及K/S值，结果如图3-4、图3-5所示：图3-4 染色保温时间对上染百分率的影图3-5 染色保温时间对K/S值的影响 从图3-4和图3-5中可以看出，保温时间为60min时，上染百分率和K/S值已经很高；60min后，随着染色时间的延长，上染百分率和K/S值提高得很少，说明在60min时染色已接近饱

33、和，延长染色时间并不能使染色性能提高很多，且增加了时间和浪费能源。因此选择60min作为最佳的染色保温时间。3.2.3膨化剂用量对芳纶分散染料上染百分率和K/S值的影响染料浓度为10%owf，膨化剂浓度为0g/L、5g/L、10g/L、15g/L、20g/L、25g/L，载体用量为20%owf，醋酸调节pH=4，浴比为1:50，染色温度为130，室温下始染，升温至130后保温60min，染色后测得始染百分率与K/S值，结果如图3-6，图3-7所示：图3-6 膨化剂用量对上染百分率的影响图3-7膨化剂用量对K/S值的影响从图3-6和图3-7中可以看出，膨化剂用量在20g/L时，上染百分率和K/S

34、值已达到很高，染色效果已经很好。随着膨化剂浓度的增加，上染百分率和K/S值呈上升趋势，在浓度为15g/L前，上染百分率上升的速度快，20g/L时已提升很少，基本达到了稳定，之后的上染百分率和K/S值变化不大。因此膨化剂选用20g/L最为合适。3.2.4 pH对芳纶分散染料染色的影响染料浓度为10%owf，浴比为1:50，染色温度为130，载体用量为20%owf，膨化剂浓度为20g/L，pH调节2、3、4、5、6，室温下始染，升温至130后保温60min，染色后测得始染百分率与K/S值，结果如图3-8，图3-9所示：图3-8 pH对上染百分率的影响图3-9 pH对K/S值的影响 从图3-8和3-

35、9中可以看出，纤维在pH为4时，它的上染百分率和染色后K/S值都达到最高值。pH值高于或者低于4时，它的上染百分率和K/S值都有所下降。因此在染色时pH选用4为最佳。3.2.5 载体变量对染色的影响染料浓度为10%owf，膨化剂浓度为20g/L，载体浓度为0%owf、10%owf、20%owf、30%owf、40%owf，醋酸调节pH=4，浴比为1:50，染色温度为130，室温下始染，升温至130后保温60min，染色后测得上染百分率与K/S值，结果如图3-10，图3-11所示：图3-10 载体用量对上染百分率的影响图3-11 载体用量对K/S值的影响 从图3-10和3-11中很容易看出，载体

36、用量在20%owf时，染料的上染百分率和K/S值得增长基本达到了稳定，随着载体用量的继续增加，只有很小的提升。从材料节约等方面考虑，选用载体用量为20%owf时是最合适的。3.3 上染速率曲线染料浓度为10%owf，膨化剂浓度为20g/L，载体用量为20%owf，醋酸调节pH=4，浴比为1:50，染色保温温度为130。按图2-1所示工艺曲线升温，染色开始后升温阶段每隔20min取出一个样品，保温阶段隔15min取出一个样品。分别测其上染百分率，结果如图3-12所示：图3-12 上染速率曲线由图3-12可得出平衡上染百分率和半染时间，结果如表3-1所示。表3-1 动力学参数值平衡上染百分率（%）

37、半染时间（min）64.62873.4 吸附等温线膨化剂浓度为20g/L，载体用量为20%owf，pH=4，染料用量分别为0.25%，0.5%，1.0%，2.0%，3.0%，5.0% ,8.0%，12%，15%，20%，25%owf，在130的温度下对芳纶进行染色，保温时间1小时。冷却至室温后取出纤维，测试染料残液的最大吸光度，计算上染率。以染液中染料浓度为横坐标，纤维上染料浓度为纵坐标作吸附等温线，结果如图3-13所示。图3-13 吸附等温线从图中可以看出，涤纶分散染料低温染色的吸附等温线呈一直线，表现出方程式（3-1）所示的Nernst型吸附模型。 （3-1）式中：Df染色平衡时纤维上的染

38、料浓度，mg/g；Ds染色平衡时染液中的染料浓度，mg/L；K分配系数将图3-11中的吸附等温线数据代入方程式（3-1），可以看出，实验数据与用方程式（3-1）计算而得的曲线吻合较好，说明实验获得的吸附等温线符合方程式（3-1）。3.5 染料提升性和显色性膨化剂浓度为20g/L，载体用量为20%owf，pH=4，染料用量分别为3%，6%，9%，12%，15%，20%,25%，30%，40%owf，在130的温度下对芳纶进行染色，保温时间1小时。冷却至室温后取出纤维，洗涤干净放入烘箱烘干，同时测试染料残液的最大吸光度，计算上染率。待纤维烘干后测试其K/S值。其染料提升和显色趋势线如下图3-14和

39、3-15所示：图3-14 染料提升性趋势线图3-15 染料显色性趋势线 从图3-14和3-15中看出，染料提升性和显色性较好，当染料用量在40%owf内，随着染料用量的增加，纤维上染料量和K/S值增大。3.6 色牢度的测定在染料浓度为10%owf, 膨化剂浓度为20g/L，载体用量为20%owf，pH为4，浴比为1:50，按照图2-1所示工艺曲线，染色温度为130，染色时间为60min的条件下对芳纶织物进行染色。然后对染色后布样进行摩擦牢度和耐洗色牢度的测定，得到结果如表3-2所示。表3-2摩擦牢度和皂洗牢度样品皂洗牢度/级摩擦牢度/级褪色棉沾色白布沾色干湿芳纶织物44243 4 结论 （1）

40、芳纶分散染料染色时，加入膨化剂和载体，对分散染料具有增溶等作用，对纤维有增塑作用。相比与不加膨化剂和载体时，它的上染百分率和染色K/S值有明显的提升。（2）经过对各项染色条件的探索，在染料用量为10%owf时得出芳纶分散染料染色的适宜工艺为：膨化剂浓度为20g/L，载体用量为20%owf，染色pH为4，染色温度为130，染色时间为60min。 （3）研究表明，芳纶分散染料染色时的吸附等温线符合能斯特型吸附。 （4）分散染料染色，提升性和显色性较好。 （5）芳纶织物的皂洗牢度达到4级，干摩擦牢度和湿摩擦牢度分别达到4级和3级。参考文献1 夏于旻.芳纶复合材料的性能、制备及应用J.内蒙古石油化工，

41、2006，9:16-18.2 梁萍，汪澜.载体Cindye Dnk处理对分散染料的作用研究J.染料与染色，2010，6：24-27.3 HUANG Han-yang, RICHMOND, VA. Ariamid Fibers. Comprehensive Composite MaterialsM.USA.4 闫丽君.间位芳纶织物的染色研究现状J.河北纺织，2010，3：57 - 61.5 吴赞敏，吕彤，赵婷.间位芳纶纤维的载体染色J.印染，2005，24.6 张茂林，李龙，储长流.PP及芳纶/PP结晶性能的分析研究J.纺织学报，2003，24（4）：23 - 25.7 纪芳，王万秀，高鲁青，王

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45、味着我在绍兴文理学院四年的学习生活既将结束。在这四年的时间里我在学习上和思想上都受益匪浅。这除了自身努力外，与纺织服装学院各位老师、同学和朋友的关心、支持和鼓励是分不开的。本课题在选题及研究过程中都得到了指导老师刘艳春老师的悉心指导。在做实验的过程中，刘老师给我指点迷津，帮助我开拓研究思路。刘老师一丝不苟的作风，严谨求实的态度，踏踏实实的精神，不仅授我以文，而且教会我做人，让我终生受益无穷。还要感谢白刚老师，在实验过程中用到了许多高科技仪器，白老师都一步步一个个的认真教导，让我迅速掌握了实验仪器的操作要领，顺利完成了实验。在临近毕业之际，我还要借此机会在这里向四年中给予了我帮助和指导的所有老师表示由衷的谢意，感谢他们四年来对我的辛勤培养。不积跬步何以至千里，各位任课老师认真负责，在他们的悉心帮助和支持下，我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现，顺利完成毕业论文。同时，我还要感谢一起愉快地度过大学生活的朋友们，正是由于你