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> 涤纶织物的肉桂酸载体低温染色
贾梦莉，王春梅
（南通大学纺织服装学院，江苏南通226019）
摘要：以肉桂酸作为环保载体对涤纶织物染色，探讨载体用量、染色温度与时间等因素对染色织物性能的影响。采用正交试验，确定优化的染色工艺为：染料3%（omf），肉桂酸7g/L，100℃保温染色45min。结果表明，肉桂酸对涤纶纤维有增塑作用，可有效降低染色温度。肉桂酸载体染色织物的K/S值及各项色牢度与高温高压染色法及冬青油载体染色织物相近。
关键词：分散染料；染色；肉桂酸；载体；涤纶
中图分类号：TS193.638文献标识码：A文章编号：1000-4017（2015）04-0016-05
0·前言
近年来，为了满足市场对服装功能化与多样化的需求，一些不耐高温的纤维，如羊毛、蚕丝、醋酸纤维和氨纶等，也与涤纶纤维进行混纺，要求涤纶不能采用传统的高温染色[1-2]。采用载体法染色，可以降低涤纶染色温度，避免对混纺织物中不耐高温纤维造成损伤[3]，降低能耗、节约成本。但是，具有毒性的载体会对操作工人的健康造成不利影响，其附着在衣物上，不易洗除；而且染色废水排放到江河中，毒害水生生物和动物，污染水源[4-7]。
肉桂酸，又名β-苯丙烯酸、3-苯基-2-丙烯酸，是从肉桂皮或安息香中分离出的有机酸，具有防霉、防腐和杀菌作用。其主要用于香精香料、食品添加剂、医药工业、美容、农药和有机合成等方面。本试验以肉桂酸为载体，研究其对涤纶的低温染色工艺。
1·试验
1.1织物、药品及仪器
织物8.3tex×8.3tex，210T，147cm涤丝纺药品雅特隆红AQE、雅特隆黄AQE、雅特隆蓝AQE（上海雅运纺织化工有限公司），苯甲酸（西陇化工股份有限公司），水杨酸甲酯（上海凌峰化学试剂有限公司），肉桂酸（国药集团化学试剂有限公司），苯甲醇（江苏强盛功能化学股份有限公司）仪器EL303电子天平[梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司]，101AB-1电热恒温鼓风干燥机（海门市恒昌仪器厂），IR-12SM红外线试色机（厦门瑞比公司），DatacolorSF650测色配色仪[德塔颜色商贸（上海）有限公司]，PHS-3C精密pH计（上海仪电科学仪器股份有限公司），YSS-02熨烫升华色牢度试验仪（浙江德清县仪器厂），YB571预置式染色牢度摩擦仪（温州大荣纺织标准仪器厂），Gy⁃rowash415水洗/干洗色牢度试验机（英国JamesHHeal公司）
1.2染色工艺
工艺流程染色→水洗→还原清洗→水洗→烘干
（1）染色处方及工艺曲线
染色处方
分散染料/%（omf）3
载体（/g∙L-1）0~9
浴比1∶20
染色工艺曲线
（T-高温高压法为125℃，载体法70~130℃；t-高温高压法为45min，载体法20~70min）
（2）还原清洗工艺
保险粉（/g·L-1）2
烧碱（/g·L-1）2
温度/℃90
时间/min20
浴比1∶50
1.3测试方法
1.3.1载体对涤纶纤维增塑作用和热稳定性影响
将1g织物分别加入到蒸馏水及7g/L肉桂酸水溶液中，浴比1∶20，100℃处理45min，用冷水洗涤。参照GB/T17594—1998《纺织材料热转变温度试验方法差示扫描量热法》，用STA449F3型同步热分析仪对处理试样进行热重分析。测试温度0~600℃，升温速率为20℃/min，氮气氛围。
1.3.2K/S值
采用DatacolorSF650测色配色仪，在D65、10°光源下测定染色织物的K/S值。
1.3.3拉伸强力
参照GB/T3923.1—1997《纺织品织物拉伸性能第1部分：断裂强力和断裂伸长率的测定条样法》，在YG（B）026H-250型织物强力仪上测定，经纬向拉伸强力各测3次，取平均值。1.3.4染色牢度
（1）耐皂洗色牢度
参照GB/T3921—2008《纺织品色牢度试验耐皂洗色牢度》中D（4）方法测定。
（2）耐摩擦色牢度
参照GB/T3920—2008《纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度》测定。
（3）耐升华色牢度
参照GB/T5718—1997《纺织品色牢度试验耐干热（热压除外）色牢度》测定。
1.3.5移染指数MI值
将已染色的涤纶织物分成等量大小的若干块，再与相同规格的等量未染色织物四周缝合，置于空白浴液中。向空白浴液中加入不同质量浓度的载体，在IR-12SM红外线试色机中进行移染试验，试验温度100℃，时间45min。采用DatacolorSF650测色配色仪，测定未染色及染色织物经移染处理后的K/S值，按式（1）计算移染指数MI值。移染指数MI值越高，说明染色织物的移染率越高，移染效果越好。
式中：(K/S)1——未染色织物移染后的K/S值
(K/S)2——染色织物移染后的K/S值
2·结果及讨论
2.1肉桂酸载体对涤纶纤维的影响
2.1.1对涤纶纤维的增塑作用
取经蒸馏水及肉桂酸载体处理的织物试样，采用STA449F3型同步热分析仪进行热分析，其DSC如图1所示。
图1中，两试样的DSC曲线变化趋势基本相同，经载体处理试样的玻璃化温度低于经蒸馏水处理试样。当温度低于试样玻璃化温度时，试样的比体积随温度升高几乎呈线性降低；当温度高于玻璃化温度时，试样的比体积缓慢减小，之后又呈缓慢上升趋势。温度低于玻璃化温度时，试样比体积的增加是由涤纶分子链间的间隙即“自由体积”造成的。加入肉桂酸载体后，载体扩散到纤维内部，减小了分子链间的引力，使得涤纶大分子链间运动加剧，增加了“自由体积”，从而降低了涤纶纤维的玻璃化温度。
2.1.2对涤纶纤维热稳定性的影响
采用与2.1.1节相同的涤纶试样进行热重分析（TG），结果如图2所示。
图2中，经载体处理后涤纶试样的热失重率大于蒸馏水处理试样，这是因为经载体处理后涤纶纤维上附着的载体发生了分解。经蒸馏水及载体处理后的涤纶纤维，其起始分解温度和终止分解温度基本一致，说明载体处理的涤纶纤维不会发生大分子分解。
2.2肉桂酸载体染色工艺优化
2.2.1载体质量浓度
雅特隆红AQE3%（omf），98℃染色40min，浴比1∶20，不调节pH值，考察肉桂酸载体质量浓度对染色织物K/S值的影响，见图3。
图3中，随着载体质量浓度的增加，织物K/S值提高；当载体质量浓度达到7g/L后再继续增加，织物的K/S值趋于平衡。这是因为载体质量浓度较低时，主要对涤纶织物起增塑作用；随着载体质量浓度增加，涤纶的玻璃化温度降低，染料上染量增大；载体质量浓度超过7g/L后，染料溶解在载体形成的分散相（第三相）中，染浴中的染料量增加，涤纶纤维对染料的吸附量降低。故载体质量浓度初步定为7g/L。
2.2.2染色温度
载体质量浓度7g/L，其他条件同上，考察染色温度对染色织物K/S值的影响，如图4所示。
图4中，随着染色温度的升高，织物的K/S值迅速增加；当染色温度超过98℃之后，随着染色温度的升高，织物K/S值趋于平衡。这是因为温度较低时，升高染色温度，涤纶纤维大分子链运动加剧，染料向纤维内部扩散阻力减小，染色速率常数及染料在纤维中的扩散系数增大，因此染料的吸附量增大。但染料上染纤维属于放热反应，温度升高，纤维对染料的平衡吸附量下降。故染色温度定为98~100℃。
2.2.3染色保温时间
保温时间对染色织物K/S值的影响如图5所示。
图5中，染色织物K/S值随保温时间的延长而增加；染色40min后，K/S值增加缓慢。这是因为染料上染纤维时，吸附和解吸同时存在，染色达到平衡后，纤维上的染料上染量基本饱和。从节能角度出发，染色保温时间初定为40min。
2.2.4染色工艺优化
通过对上述单因素试验发现，载体用量、保温时间和染色温度对织物染色性能均有较大影响。为优化染色工艺，选择载体用量、染色温度及保温时间为三因素进行正交试验，试验方案和测定结果见表1。
由表1可以看出，三个因素对染色织物的皂洗牢度及升华牢度影响较小，对K/S值影响较大。因此，在确定优化工艺时，仅考虑染色K/S值。三个因素中，染色温度对K/S值影响最大，载体用量次之，保温时间最小。较佳染色工艺为A2B3C3，即载体质量浓度7g/L，染色温度100℃，保温时间45min。雅特隆红AQE染色织物皂洗牢度较好，褪色牢度基本达5级，沾色牢度达4~5级，升华牢度中的褪色牢度基本在4~5级，沾色牢度较差，一般在3~4级。
2.3载体法与高温高压法染色效果的比较
分别采用染料雅特隆红AQE、黄AQE及蓝AQE对涤纶织物进行载体染色和高温高压染色（不加载体），其中，载体法染色按上述优化工艺，高温高压法染色工艺见1.2节，结果见表2。
由表2可以看出，载体法及高温高压法染色织物的最大吸收波长相同，表观深度（K/S）、亮度（L）及彩度（C）差别很小，颜色特征值相近。说明低温载体法染色可以获得与高温高压法相近的染色效果，且不影响染色织物的亮度及彩度。载体法染色织物的K/S值及各项色牢度比高温高压法染色织物略小，但差别不大。其摩擦牢度及皂洗牢度均较好，基本在4级以上；升华牢度中，褪色牢度较好，沾色牢度略差，说明染色时载体的存在不会对染色织物造成不良影响。
2.4肉桂酸与冬青油载体染色效果的比较
传统载体冬青油的主要成分是水杨酸甲酯，价格高、气味大、易挥发、需密闭操作；肉桂酸为芳香类化合物，有轻微香味，可以用于化妆品行业中。肉桂酸载体与传统载体冬青油染色效果比较如表3所示。
表3中，经肉桂酸载体及冬青油处理的涤纶织物，拉伸强力都有所增加，说明肉桂酸载体比较温和，不会损伤涤纶纤维。二者染色K/S值接近，各项色牢度基本相同。
2.5肉桂酸对染色织物移染性能的影响
考察载体用量对染色织物移染性能的影响如图6所示。
由图6可以看出，载体对涤纶染色织物的移染性能有提高作用。随着载体质量浓度的增加，染色织物的移染率提高；载体质量浓度高于21g/L后，染色织物的移染率缓慢下降。这是因为载体对染料和纤维均有亲和力，它可以携带染料从低浓度向高浓度迁移，但是载体质量浓度增加到一定程度后，染液会溶解更多的染料，反而使更多染料残留在染液中，降低染料的上染率，导致染色织物的移染率下降。因此，载体质量浓度以21g/L为宜。
3·结论
（1）肉桂酸对涤纶纤维有增塑作用，可以降低染色温度。以染料雅特隆红AQE3%（omf）时，载体肉桂酸的较佳染色工艺为:载体7g/L，染色温度100℃，染色保温时间45min。
（2）肉桂酸载体染色织物的K/S值及各项色牢度比高温高压法染色织物的略小，但差别不大。
（3）肉桂酸染色织物的色深值与冬青油载体染色织物相近，二者的各项色牢度基本相同，说明肉桂酸不会对涤纶纤维造成损伤。
（4）染色织物的移染率随肉桂酸载体质量浓度的增加而增大，载体质量浓度为21g/L时达到最大。
参考文献：
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