分散染料粒径及分布对聚乳酸纤维混纺织物染色性能的影响

分散染料粒径及分布对聚乳酸纤维混纺织物染色性能的影响聚乳酸作为一种新型的纤维材料，其原料来源于淀粉且可以在自然条件下降解成为水和二氧化碳。与传统的合成纤维相比，聚乳酸纤维具有明显的资源可再生、自然条件下可降解的优势。但聚乳酸纤维在其可加工性能方面存在的许多问题，影响了其产业化应用。聚乳酸纤维相对于涤纶纤维染色性能较差，上色率低。对聚乳酸纤维的染色和对分散染料剂型研究，针对聚乳酸纤维分子链中没有强极性基、存在较多的酯基、碳链上存在等距排列的甲基、不耐高温、碱性环境下容易水解的特点，通过研究染料剂型和配方对聚乳酸纤维染色的影响，达到改进分散染料剂型、提高染料对聚乳酸纤维上色率的目的，为聚乳酸纤维及其面料染色产业化提供指导，促进聚乳酸纤维专用染料发展。通过染料剂型研究提高上色率的意义，不仅意味着提高染料上色率，而且对于节能减排具有现实意义。提高染料上色率可以大大降低染色废水的处理难度，降低处理成本和对环境的影响。所以，对于聚乳酸纤维适用剂型染料的研究，有着重要的经济和环境意义。沈卫庆等人通过对分散染料球磨的破碎机理和工艺条件进行研究，发现在助溶剂乙二醇作用下，通过一定的球磨工艺条件，可得到平均粒径为138nm、90%的粒径小于186nm、均一稳定的染料液体。高压均质机等设备也开始在染料的湿法破碎中得到应用。杨军浩等人比较、研究了高压均质机、高速胶体磨和传统的球磨设备在分散染料和还原染料研磨中的应用效果。研究结果表明，与传统的球磨锅相比，使用高压均质机和高速胶体磨可以有效的提高研磨效果并且在很大程度节约了研磨能量消耗和研磨时间。实验原料实验采用青岛双桃染料公司的C.I.分散蓝56原染料(分散蓝2BLN，染料强度300%)，进行实验前先将原染料烘干、研碎使原染料颗粒比较均匀。实验仪器扫描电子显微镜(SEM)荷兰FEI；SW－8A型耐洗色牢度试验机，宁波纺织仪器厂；JL9200激光粒度分析仪，上海惠翼贸易有限公司；GDYQ－201SY纺织品甲醛测定仪吉大·小天鹅；722(N)型分光光度计上海棱光技术有限公司；101FA—0型干燥箱上海树立仪器仪表；RY－1261高温染样机，青岛山纺仪器有限公司X－Rite测色配色仪；罐式球磨机淄博启明星新材料有限公司。染料粒径性能对聚乳酸纤维染色性能影响分析我国分散染料在国际上具有规模化优势，象浙江龙盛、闰土等企业与国际染料公司在产品质量方面具有竞争实力。这些分散染料已在涤纶纤维上广泛应用，具有较好染色亲和力及上染百分率。但应用在聚乳酸纤维染色方面，研究成熟的工艺技术报导较少。我们经过对DyStar染料初步应用研究，并与国产分散染料进行聚乳酸纤维上色率性能比较，发现DyStar染料XF系列在聚乳酸纤维上具有普遍较高的上色率。目前还很少有用国产分散染料在聚乳酸纤维上染色高上色率的报导。首先取适量的分散染料溶于蒸馏水中，并搅拌使染料均匀溶解。开启激光粒度仪10～15分钟后，用蒸馏水先把流道清洗三遍，在保证仪器正常运行后，把所测染料溶液倒进激光粒度仪的样品池中，进行超声三次，每次30秒，选择量程范围，依次对分散染料颗粒粒径进行测试，在溶液的不同位置测6次以上，仪器自动打印结果，取粒径测试平均值。分散染料的粒径尺寸及分布测试选用JL9200激光粒度分析仪进行染料粒径及分布数据测试。选用JL9200激光粒度分析仪对染料粒径及分布进行测试，样品按规程要求进行常规处理后，在仪器上测试直接打印出染料粒径及粒径分布图。通过JL9200激光粒度分析仪测试分析发现，溶于水中的分散染料的粒径与进口染料粒径及分布有明显不同，国外染料Dianix嫩黄XF粒径分布全部在1.6μm以内，集中分布在粒径1μm以内，累积平均粒径分布范围基本在Dav=0.81μm。说明染料溶解后粒径较大，不利于染料上染。目前国内还没有人进行聚乳酸纤维染色在染料粒径研究方面报导。研究表明，分散染料的上染率与染料的分子结构关系不是很大，我们在实验研究中发现，试验所用的国外染料的上染率明显高于国产分散染料上染率，其原因可能与染料的粒径有很大关系，染料的粒径小，在溶液中的分散性好，应该容易进入纤维的内部，扩散阻力小，有利于染料的上染。虽然染料分子结构可能是相同的，但由于染料结晶晶型及凝聚态颗粒状态不同，染料粒径大，凝聚状态的染料分子不易进入纤维内部，不利于染料扩散并上染。由于传统球磨工艺处理后的分散染料较难达到聚乳酸纤维上染的要求，因此需要研究粒径小、分布窄的分散染料制备工艺技术。结论(1)分散染料在聚乳酸纤维上染色过程，染料在染浴存在单分子、结晶状态和胶团三种状态，影响分散染料上染因素除温度、pH值等因素外，还有染料剂型及粒径大小。分散染料胶束或单分子向纤维扩散时，扩散过程符合菲克扩散定律，除与纤维超分子结构有关外，也与染料粒径分布有关。(2)测定了分散蓝最大吸收波长范围及染液吸光度变化，研究考察了分散染料样品溶液浓度及溶解度，测试染料C.I.分散蓝56染聚乳酸纤维上色率等性能，选择在涤纶纤维上染色牢度较好的分散染料进行粒径大小分布与染色性能研究，在JL9200激光粒度仪上测试，进口DyStarDianix嫩黄XF分散染料平均粒径约为0.9μm，染料颗粒粒径分布服从正态分布，粒径小于0.98μm的染料颗粒约占85%。通过对两种国产染料的粒径尺寸及分布测试分析，两种染料平均粒径分布都在1.6μm以上，累积平均粒径分布范围基本在8～10μm之间，具有多个峰值，染料粒径分布宽。(3)对分散染料的分散稳定性进行了研究，对温度、pH值及不同加入量对分散染料稳定性做了颗粒重量平均粒径Dw，重量比表面积Sw研究。通过对C.I.分散蓝56染料研磨实验，选取了球磨工艺条件:溶剂比:2.5～4；染料∶分散剂=1∶0.8，选取的其他主要工艺参数:染料球介质比(重量比)为1∶18。溶剂为乙二醇，分散剂为JS－1，研磨介质:玻璃球微珠，球磨时间为10小时。得到均匀稳定分散染料液体，平均粒径约为410nm，85%染料粒径≤450nm。分散染料粒径改进后，聚乳酸纤维染色上色率比未改进前提高7%左右。