化料温度对分散染料染色的影响.docx
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1、浙江纺织服装学院ZHEJIANG TEXTILE&FASHION COLLEGE毕业设计(论文)题目:化料温度对分散染料染色的影响分院:纺织分院班级:学生姓名指导老师完成日期_2009-5-9目录11前言21. 1结构与染色原理21. 2现象与分析31.2.1分散染料采取90C化料分析31.2.2分散染料采取55C化料分析31.2.3分散染料采取冷水化料分析42实验部分42.1分散染料高温高压染色法对涤纶染色42.2纺织品摩擦色牢度测试62.3纺织品耐洗色牢度的测试62.4分散染料性能的工厂简单检测72.4.1扩散性检测72.4.2分散性检测72.4.3高温分散稳定性检测82.4.4焦油含量检
2、测83实验结果讨论与分析-83.1摩擦色牢度的评级83.2耐水洗色牢度的评级93.3布面状况的目测评定103.4扩散性检测评定113.5分散性检测113.6焦油含量检测113.7理想的化料方法123.7.1实验室化料123.7.2车间化料124结束语-125参考文献12化料温度对分散染料染色的影响浙江纺织H装职业技术学院06精细化工沈永飞摘要:分散染料作为一种常见的染料对涤纶织物的染色具有独特的优势。其染色工艺也已经相当成 熟,但是关于分散染色的化料温度一直没有特别明确的论断,本文对转晶因素和化料温度的关系做 出简单分析得出,化料温度和染色效果关系并不大,但仍需谨慎对待。关键词:染整分散染料化
3、料温度织物聚酯纤维1.前言分散染料是随着合成纤维的产生而在1923年问世的,当时主要解决了醋酯纤维的染色问题, 几十年来,随着染料生产技术的发展和染色工艺的改进,分散染料已经不再局限于醋酯的染色,更 多的被应用于聚酯类纤维的染色加工,成为涤纶染色的专用染料,是世界染料产品中最普遍的种类 之一。按照分散染料的结构分类主要可以分成偶氮型和蒽醍型及杂环类分散染料三大类,偶氮型结构 的分散染料具有完整的色谱,特别是深色色谱,加上其高发色强度,且容易制造,价格低廉,在 19701990年期间,从50%增至70%。而蒽醍型分散染料在此期间则从25%减至15%。尽管蒽醍型 分散染料色泽鲜艳、日晒牢度高,但发
4、色强度较低,价格较贵。杂环类分散染料具有色泽鲜艳,发 色强度高,匀染性移染性牢度好,提升率和最终上染率高,染料利用率高的优点而价格较高,而且 以国外产品居多,如BASF公司的Palanil黄棕R-CF、蓝5GL-CF等。自1970年起,分散染料发展 最为迅速,我国分散染料的生产企业有100多家,是目前世界上最大的分散染料生产国和出口国, 主要集中在浙江省。浙江龙盛集团股份有限公司、浙江闰土化工集团公司和杭州吉华化工有限公司 等3家企业的年产量超过了 25万吨,占我国分散染料产量的75%以上,基本上控制着我国分散染 料的主要市场。在国际市场,世界上80%的分散染料滤饼产自中国,充分说明了我国分散
5、染料在 世界市场的强大竞争力,但分散染料的核心技术分散剂则国外厂家具有绝对优势,因此,我国分散 染料的技术开发还与发达工业国家有着不小的差距。1. 1结构与染色原理分散染料是分子结构中不含离子化水溶性基团,仅含少量极性基团,相对分子质量较小,结构 简单、在水中溶解度很低的非离子染料。涤纶属于疏水性纤维,纤维缺乏能与染料发生结合的基团, 不能使用水溶性染料染色,只能使用分子量小、不含强离子性水溶性基团、溶解度较低的非离子分 散染料染色,涤纶结构紧密,常压沸染,染料难以扩散进入纤维内部,把纤维染透。在玻璃化温 度以上时,纤维大分子链段发生剧烈运动,聚合物分子间空隙增大,自由容积增加,提高染色速率。
6、 染料按自由体积模型扩散,可采用升高染色温度(高温高压染色法、热熔染色法)或使用纤维膨化 剂及染色促进剂(载体染色法)两种途径实现。1.2现象与分析分散染料作为疏水性染料的一种,依靠自身分子间的作用力的缔合作用,特别容易在水中形成 不同的晶体,从而给染色加工带了不小的影响。而染料晶体的转换是一种热力学平衡过程,所以, 化料温度对其转晶是有一定影响的。1.2.1分散染料采取90C化料分析分散染料采取90C化料,当少量90C的水加入烧杯,可见分散染料有稍微凝聚现象发生,但 商品分散染料本身含有大量分散剂存在,通过搅拌,可以化开,其高温分散性尚可,因为一般商品 分散染料都能耐140C 180C高温,
7、故90C不至于破坏其染料分子从而影响其染色效果,分散蓝 2BL其分子活跃温度大约在80C左右,而化料温度已经超过80C,模仿车间生产实际,当90C染 液加入至常温染浴,染液受到染浴温度影响,整体温度下降,热力学平衡被打破,此时染料分子发 生转晶现象。相对较小的a晶体转晶成为b晶体,少量b晶体再转晶成为更大的r晶体,晶型改变, 但此时温度较低,染色过程尚未开始,染液中的胶团晶体不释放色泽,因此不会产生例如色渍色斑 色花的问题。随着染液温度的逐渐提高,a,b,r晶体都开始受热分解,当温度上升至80C,即涤纶 的玻璃化温度,染色过程开始,此时a,b,r晶体均匀分布在染液中,而晶体颗粒存在大小的区别,
8、 在相同温度下,同时开始分解,对涤纶进行染色,但b,r晶体明显大于a晶体,同样的分解速率下, 当a晶体已经分解完成,b,r晶体仍然处于分解释放色泽的状态,一般分散染料通过胶束和晶体发 色从而完成染色,晶体发色较胶束发色数量少而且不稳定,分散染料本身所添加的分散剂只能保证 化料时染料分子分散性,在染色时仍然需要加入分散剂匀染剂,结合晶体的不同步发色,加之没有 良好的分散性的原因,色滞,色斑,色花就产生了。1.2.2分散染料采取55C化料分析用55C温水对分散染料进行化料,同样,也会由于温度的落差而在染液内产生转晶现象,但由 于晶体的转换时依靠能量的跃迁而实现的。当高温化料,染液温度从90C下降至
9、10C,给转晶提 供了足够的能量,而常温化料时,是从55C下降到10C,所以提供以达到转晶条件的能量没有高 温化料来得多,所以染料的转晶现象会发生,但多数为a晶体转变成b晶型,而b晶型转变成r晶 型的就较高温化料少的多。通过染色过程中温度的上升,晶体逐渐溶解分散,所以,在染液中没有 添加分散剂匀染剂的情况下,采取常温化料的分散染料有可能对织物造成色花,斑点等现象,但布 面情况肯定好于高温化料的布面情况。通过静止后,晶体的凝聚现象也没有高温化料的分散染液严 重,所以布面情况肯定好于高温化料的布面情况。1.2.3分散染料采取冷水化料分析如果采取冷水化料,主要需注意的是分散染料的溶解性问题。众所周知
10、,分散染料在水中以悬 浮态存在,被分散剂均匀分散在水中,分散染料是溶解性极小的非离子型染料,但这个极小的溶解 性对分散染料的染色性能十分重要,通常有机物溶解依靠溶剂的增加和温度的提高两大因素,而相 对于高温或者常温化料,冷水化料最大的问题不能快速的使分散染料的溶解度达到饱和状态,在少 量的小试中,问题不大,但在实际生产中,例如一般的深三元系列染料一次性化料达到十几公斤, 如果采用冷水化料,很难一次性化开,严重影响生产效率而且容易引起染料颗粒未化开的现象,对 染色结果造成重大影响,而对于实验室打小样,由于染料重量小,在保证其充分化开的前提下,不 会对布面造成影响,因为冷水化料没有温度的升高和降低
11、,不发生能量的迁移,也就不会发生转晶 现象。但结合实际生产情况,冷水化料其实验室可行性大大于实际生产可行性。2实验部分2.1分散染料高温高压染色法对涤纶染色2.1.1实验原料50x50D,250x250原白涤塔夫,分散蓝2BL (上海凌云),5%冰醋酸溶液,2.1.2实验仪器高温高压染色机(甘油或红外),电位pH仪,容量瓶(500ML),温度计,玻璃棒,烧杯2.1.3实验原理涤塔夫是一种全涤薄型面料,又是一种传统的涤纶织物,其纤维结构紧密,分子链间空隙小, 吸湿性差,分子结构中缺乏极性集团,难以与染料结合,故染色采用分子量小水溶性差的分散染料 在130C时进行染色,较高的温度使纤维溶胀,加上水
12、的增塑作用可以使分散染料通过范德华力、 氢键和分之间机械作用固着与涤纶纤维上,从而达到染色的目的,本实验采用高温高压法对涤纶织 物进行染色,130C,1,86x105PA压力下,借助水的增溶作用,可以取得较好的染色效果。2.1.4实验根据公式x/250mlXximl/y=z% (其中x为所需染料克重,y为织物克重,z为染液浓度xi为从容量瓶中 抽取的母液量)。2.1.5实验配方和工艺条件分散蓝2BL 1%2%4%(对织物重)醋酸5%(调节pH至5.50.2)浴比1: 502.1.6工艺流程配制工作液f高温高压染色f清水洗净 2.1.7实验步骤(1) 取原白涤塔夫3.2g备用。(2) 工作液的配
13、制:分别取分散蓝2BL 1.6g,3.2g各三份备用取1.6g染料,用90C水化料,分几次加入水并且用玻璃棒充分搅拌,保证其分散性和微溶性 的充分发挥,待分散完全,用玻璃棒引流至250ml容量瓶中备用。同理,取3.2g染料用同样的方 法化开备用。(3) 吸料:用移液管准确从内有3.2g染料容量瓶内移取母液10ml至染杯,按照浴比加入水150ml,既得4% 染液,同理从上述容量瓶准确移取母液5ml至染杯,调节浴比至1: 50,可得2%染液,然后从内 有1.6g染料容量瓶准确移取母液10ml,调节浴比,得到1%染液。(4) 将涤塔夫润湿后挤干,置于不同浓度的染杯中,然后调整好高温高压染色机的工艺曲
14、线,按照 步骤进行染色。(5) 染浴在90C之前以2C/分钟的速度升温,到90C后升温速度降为1C/分钟,当温度达到130C, 恒温保温30分钟,然后降温至60摄氏度停机,染色完毕。(6) 染色完毕后取出样布,用清水洗净,不进行皂煮。(7 )同一母液在静止2h/5h后,采用上述步骤重新染色,以判断静止后染液对染色的影响。总共3 个浓度27个试验样。2.1.8工艺曲线如摄氏度摄氐度/分钟2撮氐度J分外6瞬氏度肮爰氐度13口嘛氏度1撮氏度/分纹以上为90C化料分散染料高温高压染色法的实验步骤及工艺曲线,同理55C化料和冷水化料 实验步骤和工艺曲线相同,唯一不同的是化料温度不同,因此可以根据以上方法
15、实验。本实验过程中不可加入匀染剂,分散剂,具体原因为分散染料在加工过程中已经添加一部分分 散剂,打小样由于浴比较机缸要大,染花概率不大,而且本实验主要为检测高温常温低温化料染色 对涤纶织物布面效果的影响,色花,色斑色滞是主要考察对象,如果加入分散剂匀染剂,势必削弱 不同温度染色对布面效果的判断,再则,效果不熟悉的分散剂匀染剂中可能存在的电解质会加速染 料分子的凝聚,反而造成染色的失败,同样影响布面的判断,还有过多的使用匀染剂反而会产生消 色效果,影响重现性。2.2纺织品摩擦色牢度测试耐摩擦色牢度是指纺织品的颜色耐摩擦的能力。通常涤纶作为疏水性纤维,染料与织物结合力 较好,所以无论干摩擦色牢度还
16、是湿摩擦色牢度都较好,而且湿摩会比干摩还要好些参照标准:GB/T3920纺织品色牢度实验耐摩擦色牢度GB251评定沾色用灰色样卡 材料:Y571L摩擦色牢度仪,50cmX50cm标准实验棉布,评定沾色用灰色样卡,5cmX20cm涤塔 夫样布(干湿摩总共54块)2.2.2原理通过摩擦的方法,使布面上的浮色和与纤维结合力差的染料沾染到标准实验布上,可以掌握染 料和纤维的结合力和布面浮色的多少,直观的表现出摩擦效应对织物色牢度的影响大小。2.2.2实验步骤(1) 取涤塔夫径向45度5cmX20cm大小样布各一块,分别用于干摩擦色牢度和是摩擦色牢度的检 测。(2 )打开摩擦色牢度仪,设定所需摩擦次数(
17、3) 将试样平放在仪器检测台的垫衬织物上并且用夹持器固定,使其长度方向与摩擦头运动方向一 致。(4) 干摩擦色牢度检测:将干摩擦布固定在摩擦头上,有摩擦头紧固圈固定,使其与实验布长度方 向呈45度角,放下摩擦杆,按启动键开始摩擦,在10S内摩擦10次,往复动程为100MM 垂直压力为9N。(5) 湿摩擦色牢度检测:将一块干摩擦布用三级水湿润后用轧液辊事L干,保持100%水分,以后步 骤同4.1(6) 用沾色用灰色样卡评定沾色等级。(对色色光条件为D65光源)2.3纺织品耐洗色牢度的测试耐洗色牢度是指纺织材料耐皂洗的程度。分散染料在水中微溶,本身含有大量疏水性集团,在皂液中被再次分解的染料分子较
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