纳卡纤维的结构有别于常规腈纶纤维，因而染色性能和常规纤维相比有很大的不同。目前国内已开始采用纳卡纤维进行产品开发，而针对纳卡纤维染色性能的研究国内尚未见有相关报道。为了更具体准确地了解这种新型纤维的染色性能，本文对其阳离子染料染色饱和值、染色速率、上染速率和色牢度进行了测试与分析，为纺织品加工和产品开发提供参考。

　　1 实验部分

　　1.1 材料及仪器

　　1.1.1材料

　　纳卡纤维（0.167tex×38mm）：品德实业（太原）有限公司；腈纶纤维（0.167tex×38mm）：吉林化纤；Astrazon蓝 FRR（德国拜耳）；醋酸（市售）；醋酸钠（市售）；元明粉（市售）；缓染剂A。

　　1.1.2 实验仪器

　　染色小样机（靖江市新旺染整设备厂）；721型光电分光光度计（上海第三分析仪器厂）；恒温烘箱（天津市泰斯仪器有限公司）；TP电子天平（上海天平仪器厂）；酸度计（上海雷磁仪器厂）；Y571B型摩擦牢度仪（温州市大荣纺织标准仪器厂）；SW12型皂洗牢度仪（莱州市电子仪器有限公司）。

　　1.2 实验方法

　　1.2.1 纳卡纤维染色饱和值Sf的测定

　　Sf是100克纤维在一定条件下所能吸附分子质量为400的染料（孔雀绿）的最大克数。采用721型光电分光光度仪测定染色残液的吸光度来计算纳卡纤维染色的饱和值。

　　配方: Astrazon蓝 FRR 10%；元明粉 5%；醋酸 4%（pH4.5）；醋酸钠 1%；浴比 1:100。配制300mL染液，取100mL作标准液（比色用），200mL放入小样机用于染色，将2g纳卡纤维样用蒸馏水浸透，放入样机染色。

　　染色工艺：70℃入染，1℃/min升温至沸，染4h。染后将染色残液倒在200mL的容量瓶中，用蒸馏水补足至200mL，使用分光光度计进行比色。

　　染料的最大吸收波长为630nm，取此附近6个波长测光密度和透光率，结果取平均值。Sf按下式计算：

　　×10%×1.25

　　式中： ——为染后残液光密度的平均值；

　　——为标液的光密度平均值；

　　10%——标液的浓度；

　　1.25——Astrazon蓝换算为标准染料分子量的换算比值。

　　1.2.2 染色速率V的测定

　　用已知染色速率的吉化腈纶纤维和纳卡纤维样品做染色对比测验，两种纤维的线密度相同。采用如下配方及工艺:

　　Astrazon蓝FRR 2.0%；醋酸（60%）1.5%；在浴比1:30、温度95℃、pH=4.5条件下，进行同浴染色，直至染料吸尽。用目光观测，纤维色泽相同，则两者染色速率相同。差别大于20%，另选一种已知染色速率的腈纶纤维重复试验后，即可确定。

　　1.2.3上染百分率的测定

　　用一缸残液比色法进行测定，按染料1%、醋酸3%调pH值为4.5、元明粉10%、缓染剂A 0.5%配制染液500mL，取100mL作标准液，余者放在一只染缸内升温至40℃，投入8×1g散纤样（浴比1：50），按升温速率1℃/min染色，染色时间120min，每隔15min取出一份样品及一份供比色用的染液，依次取8个样。要注意保持染色过程中的浴比。用目光观测纤维的染色深度，同时按下式计算：

　　×100%

　　式中： 　　　　　　 ——残液的光密度； ——标液的光密度。

　　1.2.4 染色牢度的测试

　　耐摩擦牢度：按GB/T 3921—1997（ISO105-X12:1993）《纺织品 色牢度试验 耐皂洗色牢度》试验方法分别对腈纶纤维绒线织片和纳卡纤维绒线织片进行测试；耐洗牢度：按GB/T 3921—1997（ISO105-C03:1989）试验方法分别对腈纶纤维绒线织片和纳卡纤维绒线织片进行测试。

　　2 分析与讨论

　　2.1 染色饱和值Sf

　　纤维染色饱和值表示纤维吸附染料最大能力，等于纤维上所有吸附位置都吸附了等量染料时的吸附量。吸附位置数量决定于纤维中酸性基团的含量。

　　按照1.2.1实验方法进行测试，测得纳卡纤维的Sf值为1.9，与改性前的Sf值2.3相比下降了20%。原因有二：①腈纶纤维染色，是通过库仑引力吸附阳离子染料，发生定位吸附，纳卡纤维由于引入了两性型活性基团，占据了部分染座，染料分子不能与纤维中的所有酸性基团结合；②纳卡纤维表面存在纳米晶化层，使得纤维中的有些酸性基团染料不可及。

　　根据Sf值，可以制定合理的染色处方，用染料与缓染剂的f 值分别与该染料及缓染剂用量相乘，用它们的乘积之和与纳卡纤维的Sf相比较，若小于Sf值，该处方是经济合理的。

　　2.2染色速率V

　　按照1.2.2实验方法进行测试，测得纳卡纤维的V值为2.2，与腈纶纤维的3.2相比，有了很大的降低。V值表示纤维吸附染料速率的高低。它决定于纤维的微结构，形态结构，比表面积等，和酸性基团的数量也有很大关系。染料的上染可分为染料向纤维表面吸附和染料向纤维内部扩散两个阶段，纳卡纤维由于引入了两性型活性基团，Zeta电位差下降，吸附速率降低，使得纤维表面和内部的染料浓度差减小，扩散速率也相应降低。纤维表面形成的晶化结构对染料扩散也有一定的阻碍作用，从而使得纳卡纤维的V值较腈纶有所下降。

　　腈纶染色的最大问题是如何获得匀染，V值是影响匀染的重要因素。V值按数值大小可划分为三个区域，2.0以下为慢速，2.0~5.0之间为中速，5.0以上为快速。V值高的纤维，上色迅速，得色量较高，易染花。V值低的纤维，上色缓慢，得色量低。纳卡纤维的V值属中速。

　　2.3上染速率曲线图

　　通过1.2.3实验可得到，纳卡纤维和腈纶纤维的阳离子染色上染率曲线图，见图1：

　　图1 上染速率曲线图

　　从图1可以看出，温度对纳卡纤维上染速率影响很大，在50℃时纤维已有一定的上染，这可能和它大的比表面积有很大的关系，在染色温度高于90℃时，上染速率迅速增加，这是因为：

　　对于合成纤维而言，只有在玻璃化温度Tg以上，才有高分子链段运动，由于这种链段运动所提供的空间，才使得染料分子有可能在纤维内部渗透、扩散并固着，完成染色。

　　对于纳卡纤维而言，正是其高分子剧烈的链段运动及分子内酸性基团与染料中阳离子基团间强烈的库仑力，造成了在一个狭窄的温度空间内大量集中上色的现象。和腈纶相比，纳卡纤维的上染速率转变温度要高10℃左右，如前文所说，这和它的化学结构和物理结构发生了变化有关。

　　提高染色效果的途径有两种，即控制上染均匀吸附和增进移染[5]。对纳卡纤维阳离子染料染色来说，移染是非常缓慢的，可以不予考虑，原因是染料和纤维之间属离子键结合，结合力非常强，一旦结合，很能发生移染，因而只能从控制上染均匀吸附着手。染色温度的良好控制对提高纳卡纤维染色质量显得至关重要，尤其在85℃-100℃这个狭窄温度区间内，应严格地让温度按工艺要求升降，误差不得大于1℃，使染料均匀上染。

　　从图1还可看出，染色时间增加，上染百分率增加，所用染料基本都在90℃以后的30min内被吸收完。因而将纳卡纤维的染色时间确定为45min-60min。

　　升温曲线为：40℃入染，以1℃/min升温至85℃，进入集中上染区，减缓速度，升温至95℃-100℃，保温染色45min之后以1℃/min的速度降至常温。

　　2.3 耐摩擦牢度和耐洗牢度

　　对两种纤维染色后的绒线织片的耐摩擦牢度和耐洗牢度的检测结果见表1。

　　表1　两种纤维耐摩擦牢度和耐洗牢度检测结果

　　从表1可看出，纳卡纤维的干、湿摩擦牢度都在4级以上，均达到服用要求，经过皂洗后原样褪色、沾色情况也均良好。

　　3 结论

　　纳卡纤维的染色饱和值为1.9g染料/100g纤维，据此可制定经济合理的染色工艺处方；纳卡纤维的染色速率为2.2，属中速；纳卡纤维染色时，上染速率转变温度为90℃，染色时温度高于90℃后，要严格控制升温速率，以提高匀染效果；纳卡纤维的耐摩擦牢度和耐洗牢度都在4级以上，均达到服用要求。

来源: 文/狄友波 李忠 王欣 品德实业（太原）有限公司

该文章暂时没有评论！