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          滌綸短纖維
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          滌綸短纖維常見染色疵點產生的原因及預防措施

          發布日期:2018-10-25 作者: 點擊:

          滌綸短纖維自發明至今以它絕對的優勢取得了快速的發展,其數量已占世界紡織纖維的1/3,約占我國紡織纖維加工量的一半,成為合成纖維中的佼佼者,是當今理想的紡織材料。它的優越性主要取決于它特定的大分子結構;不僅有剛性的苯環,而且有脂肪族的鏈節,使其不僅具有可熔融加工性,便于加工成纖維,而且其大分子足夠的剛性,賦予纖維高的初始模量。滌綸的綜合性能好,強度大、彈性好,加工性能也好,其制成的面料挺括而不易變形,洗后不用熨燙,可純紡也可和各種天然纖維混紡或交織,廣泛用于服裝,家用紡織品和產業用紡織品。在服裝方面滌棉混紡織物可用于襯衣、床上用品,滌綸長絲可用于外衣、運動衣,也可用以生產仿羊毛、仿絲綢、仿麻等仿天然纖維產品等。由于滌綸可以大批量生產,加工技術不斷改進,生產費用降低,所以滌綸的前景一片大好。而滌綸的染色疵點對滌綸的生產制品帶來了很多麻煩,所以我們必須對滌綸染色疵點有了解,比如滌綸染色時的色花、色點和色差等,并分析這些滌綸染色時疵點產生的原因有哪些,從而提出控制滌綸染色時疵點的預防措施,解決這些滌綸染色疵點,以減少對滌綸加工和制品帶來的生產麻煩。

          1 .滌綸和分散染料

          1.1滌綸

          11.1.1滌綸的結構

          滌綸是聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維的商品名稱。在一般光學顯微鏡下觀察,普通滌綸的縱向為光滑、均勻、無條痕的圓柱體,橫截面為圓形。滌綸大分子鏈上不含有親水性基團,且缺乏與染料分子結合的官能團,故吸濕性、染色性差,屬于疏水性纖維。滌綸大分子的基本鏈節中含有苯環,阻礙了大分子的內旋轉,使主鏈剛性增加。但滌綸大分子的基本鏈節中還含有亞甲基,所以又有柔性。剛柔相濟的大分子結構使滌綸具有彈性優良、挺括、尺寸穩定性好等優異性質。滌綸大分子為線性分子,沒有大的側基和支鏈,分子鏈容易沿著纖維拉伸方向平行排列,因此分子間容易緊密地堆砌在一起,形成結晶,這使纖維具有較高的機械強度和形狀穩定性。酯鍵的存在使滌綸分子具有化學反應能力,但由于苯環和亞甲基的穩定性較好,所以滌綸的化學穩定性較好。

          21.1.2滌綸的性能

          (1)熱性能

          滌綸是熱塑性纖維,其玻璃化溫度為68~81℃,在玻璃化溫度以下,大分子鏈段的活動能力小,滌綸受外力不易變形,有利于正常使用;滌綸的軟化點溫度為230~240℃,高于此溫度,纖維開始解取向,分子鏈發生運動產生形變,且形變不能回復。在染整加工中,溫度要控制在玻璃化溫度以上,軟化點溫度以下。印染廠的熱定性溫度一般為180~220℃,染色、整理及成衣熨燙的溫度均低于熱定型溫度,否則會因分子鏈活動加劇而破壞定性效果。在幾種主要的合成纖維中也是好的。滌綸在150℃下加熱168小時后,其強度損失不超過3%,而錦綸在150℃受熱5小時即變黃,纖維強度大幅度下降。大部分碳鏈纖維在高于80~90℃下受熱要發生變形,其強度損失很難恢復。所以對滌棉混紡織物進行熱加工時,應著重考慮棉纖維本身的耐熱性。滌綸所允許的使用溫度范圍較大,可在-70~170℃之間使用,低溫時纖維不會發脆。

          (2)機械性能

          滌綸的強度和斷裂伸長率不僅與其分子結構有關,還與纖維紡絲過程中的拉伸和熱處理工藝密切相關。經拉伸后,滌綸大分子鏈按方向排列,取向度提高,使其能均勻承受外力,故強度提高。通常滌綸短纖維的斷裂強度約為0.27~0.66N/tex,斷裂伸長率在25%~50%之間。在適當的熱處理條件下,滌綸在紡絲過程中的拉伸程度越高,則纖維的取向度越高,纖維的斷裂強度也越高,而斷裂伸長率卻較低;反之,則可能獲得低強高伸的纖維。即改變拉伸和熱處理條件,可制成高強低伸或低強高伸等不同品種的纖維。滌綸具有優良的彈性,在較小的外力作用下不易變形,當受到較大外力作用而產生形變時,取消外力后,其回復原狀的能力也較強,其形變回復能力與羊毛相近。

          (3) 化學性能

          滌綸的化學性能與其分子結構有關。在滌綸大分子中,苯環和亞甲基的穩定性較好,故滌綸的化學穩定性較好,而酯鍵的存在使分子具有化學反應能力。滌綸的耐酸性較好,對無機酸和有機酸均有很好的穩定性。而滌綸的耐堿性較差。滌綸在濃堿液或熱的稀堿液作用下,纖維表面的大分子會發生水解,一層層地剝落下來,并溶解在堿液中,使纖維逐漸變細,這種現象稱為“剝皮現象”。利用這一方法處理滌綸織物,可使纖維變得細而柔軟,增加了纖維在紗線中的活動性,使滌綸織物獲得仿真絲效果。另外,滌綸對氧化和還原劑均具有良好的穩 定性,在印染加工過程中常使用的氧化劑和還原劑對其幾乎沒有損傷。需要注意的是,在滌棉混紡織物漂白和染色時,應根據纖維的性質來選擇適當的漂白和染色工藝及化學試劑。滌綸的耐溶劑性較好。一般的非極性有機溶劑和室溫下的極性有機溶劑對滌綸沒有影響。

          31.1.3滌綸的其他性能

          滌綸的吸濕性在合成纖維中較差。由滌綸的分子結構可知,大分子鏈不含親水基團,且滌綸的結晶度高,分子排列緊密,分子間的空隙小,故吸水性差,在水中的膨化程度也低,因而其織物具有易洗快干的特性。但織物吸濕性差,透氣性不好,容易積聚靜電而吸附灰塵。滌綸染色困難,一般染料不易著色,除因其吸濕性較差,染料難以隨水分子進入滌綸內部外,滌綸大分子上缺少極性基團也是造成染色困難的原因之一。滌綸織物表面容易起球而影響外觀。這是因為滌綸表面光滑,纖維之間抱合力差,故纖維容易散露在織物表面形成絨毛,穿著時經摩擦使纖維糾纏在一起結成小球。又由于纖維強度高、彈性好、使小球難以脫落。滌綸由于吸濕性低,導電性差,經摩擦易產生靜電。靜電使織物易起毛起球,易玷污,并會黏附在皮膚或其他服裝上,穿著很不舒服。滌綸靠近火焰時會收縮熔化為黏流狀,接觸火焰即燃燒,并形成熔珠而滴落,熔珠為硬的黑色小球,燃燒時有芳香氣味并產生黑煙。離開火焰后,滌綸能繼續燃燒,但易熄滅。滌綸燃燒時會因熔珠而黏附于皮膚上,造成嚴重灼傷。滌綸與易燃纖維混紡時,燃燒更為劇烈。

          1.2分散染料 

          11.2.1分散染料的結構分類

          分散染料是一種分子結構簡單,水溶性低的非離子型染料。在染浴中主要以微小顆粒呈分散狀態存在,由于染色時必須借助分散劑將染料分散在染液中,因此商品分散染料中往往都含有大量的分散劑。分散染料按結構分類,主要以偶氮型、蒽醌型為主,其次還有苯乙烯型、硝基二苯胺型等。偶氮型分散染料約占分散染料總量的60%,主要以單偶氮型染料,也有雙偶氮型染料。蒽醌型分散染料一般為結構比較簡單的羥基、氨基蒽醌衍生物。但由于它制造復雜,成本昂貴,而且制造過程中易污染環境,目前產量處于逐步下降的趨勢。

          21.2.2分散染料的基本性質

          (1) 溶解特性

          分散染料分子上不含離子性基團(如羧基、磺酸基),則染料的溶解度不大;但含有羥基,偶氮基,氨基等極性基團,則使染料具有微水溶性。染色時染料依靠分散劑的作用均勻分散在染液中。具有羥基等極性基團多的染料溶解度較高,而相對分子質量較大、含極性基團少的染料溶解度較低。增加溫度可提高染料的溶解度,而且溶解度大的染料,隨溫度的增加溶解度提高得多一些。分散劑對分散染料具有增溶作用,染料的溶解度隨分散劑濃度的增大而增高。一般陰離子型分散劑可以將染料的溶解度提高好幾倍,而非離子型分散劑因為其對溫度比較敏感,對染料溶解度提高的程度隨溫度的升高而下降。

          (2) 結晶現象

          在染液中直徑較小染料顆粒優先溶解,染液達到飽和時,尚未溶解的較大的染料顆粒卻能吸附從飽和染液中在結晶出來的染料,結果造成染料晶體逐漸增大。尤其在周期性的升溫和冷卻過程中,這種現象更加劇烈。除了上述晶體增長現象外,還會發生晶體的變異,形成比較穩定的染料聚集體。聚集體會沉積在織物上,造成織物的耐摩擦牢度下降。分散染料染液的濃度越高,染色時間越長、染色溫度越高,這種現象越容易發生。在實際染色過程中,染浴中的染料因為不斷上染滌綸而減少,所以晶體增長的現象并不特別嚴重。染液中加入陰離子型分散劑能起到穩定作用,并抑制染料晶體的增長。而過量的電解質和陽離子型物質會造成染料的聚集。

          (3) 染色特性

          分散染料主要是相對分子質量較小的偶氮、蒽醌等的衍生物,屬于非離子型染料。分散染料的微水溶性十分重要。因為只有溶解了的染料分子(直徑約為1~2nm)才能進入滌綸的微隙,并在纖維內部擴散。盡管如此,分散染料在染色時仍需要加入分散劑,以保證染料分子能均勻地分散在染液中。但是分散染料的溶解度不能過大,如果在染液中添加助溶劑,可以起緩染甚至剝色作用。分散染料與滌綸之間主要靠范德華力和氫鍵結合。滌綸分子為直線形,苯環上沒有取代基,與染料分子的芳香環容易靠近,有較大的色散力。滌綸分子結構太緊密,阻礙了染料分子的擴散,造成染色困難,因此要依靠高溫條件染色。分散染料分子結構簡單,又不含電離性基團,具有蒸氣壓,有升華現象。升華的速度與溫度成正比。利用分散染料的這一特點,可以用熱熔染色、轉移印花、轉移染色等方法對織物進行加工。

          31.2.3分散染料結構與性能的關系

          (1)分散染料的分子結構與顏色

          偶氮型分散染料的顏色取決于染料分子的共軛系統及染料分子的偶極性。染料分子的極性與重氮組分和偶合組分上的取代基的性質、位置和數目有關。若重氮組分不變,偶氮型分散染料的顏色也隨偶合組分上取代基的變化而變化。蒽醌型分散染料的顏色與蒽醌分子上的取代基的性質和位置有很大關系。

          (2)分散染料的分子結構與耐升華牢度

          分散染料不僅分子結構較為簡單,而且不具備強的電離性基團,所以分子間吸引力不大,具有升華現象。容易升華的染料耐熱性能差,染色時大量氣化的染料如果來不及被滌綸吸收,容易玷污設備和棉纖維沾色,造成染料的浪費,在使用過程中也往往使熨燙性能下降。因此分散染料的升華牢度是重要的性能指標。升華牢度反映了織物條件下高溫熱處理后的褪色情況。分散染料的耐升華性能與染料的分子結構有關。染料相對分子質量增大,分子間作用力增加,染料不易升華;染料分子的極性增加,染料也不易升華。增加偶氮型分散染料的極性與在偶合組分的氨基引入供電子基,都可使染料的升華牢度提高。對于蒽醌分散染料而言,極性基團對升華牢度的影響比偶氮型分散染料要小的多,但染料的升華牢度也與相對分子質量的大小、分子中極性基團的極性、數量和位置有關。

          (3)分散染料的分子結構與耐光牢度

          分散染料的耐光牢度決定于染料的化學結構,與染料的物理聚集狀態,染料的濃度等因素有光。在偶氮型分散染料分子中,無論在重氮組分或偶合組分上,引入吸電子基均可提高耐光牢度。蒽醌型分散染料的耐光牢度一般比偶氮型分散染料高。蒽醌型分散染料的耐光牢度與纖維的性質、蒽醌上取代基的性質和位置有關。

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