滌綸短纖維
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滌綸短纖維常見(jiàn)染色疵點(diǎn)產(chǎn)生的原因及預(yù)防措施

發(fā)布日期:2023-03-30 作者: 點(diǎn)擊:

滌綸短纖維自發(fā)明至今以它絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)取得了快速的發(fā)展,其數(shù)量已占世界紡織纖維的1/3,約占我國(guó)紡織纖維加工量的一半,成為合成纖維中的佼佼者,是當(dāng)今理想的紡織材料。它的優(yōu)越性主要取決于它特定的大分子結(jié)構(gòu);不僅有剛性的苯環(huán),而且有脂肪族的鏈節(jié),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(qiáng)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(chǎn)業(yè)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(zhǎng)絲可用于外衣、運(yùn)動(dòng)衣,也可用以生產(chǎn)仿羊毛、仿絲綢、仿麻等仿天然纖維產(chǎn)品等。由于滌綸可以大批量生產(chǎn),加工技術(shù)不斷改進(jìn),生產(chǎn)費(fèi)用降低,所以滌綸的前景一片大好。而滌綸的染色疵點(diǎn)對(duì)滌綸的生產(chǎn)制品帶來(lái)了很多麻煩,所以我們必須對(duì)滌綸染色疵點(diǎn)有了解,比如滌綸染色時(shí)的色花、色點(diǎn)和色差等,并分析這些滌綸染色時(shí)疵點(diǎn)產(chǎn)生的原因有哪些,從而提出控制滌綸染色時(shí)疵點(diǎn)的預(yù)防措施,解決這些滌綸染色疵點(diǎn),以減少對(duì)滌綸加工和制品帶來(lái)的生產(chǎn)麻煩。

1 .滌綸和分散染料

1.1滌綸

11.1.1滌綸的結(jié)構(gòu)

滌綸是聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯纖維的商品名稱。在一般光學(xué)顯微鏡下觀察,普通滌綸的縱向?yàn)楣饣?、均勻、無(wú)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(tuán),且缺乏與染料分子結(jié)合的官能團(tuán),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(jié)中含有苯環(huán),阻礙了大分子的內(nèi)旋轉(zhuǎn),使主鏈剛性增加。但滌綸大分子的基本鏈節(jié)中還含有亞甲基,所以又有柔性。剛?cè)嵯酀?jì)的大分子結(jié)構(gòu)使滌綸具有彈性優(yōu)良、挺括、尺寸穩(wěn)定性好等優(yōu)異性質(zhì)。滌綸大分子為線性分子,沒(méi)有大的側(cè)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(jié)晶,這使纖維具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和形狀穩(wěn)定性。酯鍵的存在使滌綸分子具有化學(xué)反應(yīng)能力,但由于苯環(huán)和亞甲基的穩(wěn)定性較好,所以滌綸的化學(xué)穩(wěn)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(dòng)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(diǎn)溫度為230~240℃,高于此溫度,纖維開(kāi)始解取向,分子鏈發(fā)生運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生形變,且形變不能回復(fù)。在染整加工中,溫度要控制在玻璃化溫度以上,軟化點(diǎn)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(huì)因分子鏈活動(dòng)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(shí)后,其強(qiáng)度損失不超過(guò)3%,而錦綸在150℃受熱5小時(shí)即變黃,纖維強(qiáng)度大幅度下降。大部分碳鏈纖維在高于80~90℃下受熱要發(fā)生變形,其強(qiáng)度損失很難恢復(fù)。所以對(duì)滌棉混紡織物進(jìn)行熱加工時(shí),應(yīng)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(shí)纖維不會(huì)發(fā)脆。

(2)機(jī)械性能

滌綸的強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率不僅與其分子結(jié)構(gòu)有關(guān),還與纖維紡絲過(guò)程中的拉伸和熱處理工藝密切相關(guān)。經(jīng)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(qiáng)度提高。通常滌綸短纖維的斷裂強(qiáng)度約為0.27~0.66N/tex,斷裂伸長(zhǎng)率在25%~50%之間。在適當(dāng)?shù)臒崽幚項(xiàng)l件下,滌綸在紡絲過(guò)程中的拉伸程度越高,則纖維的取向度越高,纖維的斷裂強(qiáng)度也越高,而斷裂伸長(zhǎng)率卻較低;反之,則可能獲得低強(qiáng)高伸的纖維。即改變拉伸和熱處理?xiàng)l件,可制成高強(qiáng)低伸或低強(qiáng)高伸等不同品種的纖維。滌綸具有優(yōu)良的彈性,在較小的外力作用下不易變形,當(dāng)受到較大外力作用而產(chǎn)生形變時(shí),取消外力后,其回復(fù)原狀的能力也較強(qiáng),其形變回復(fù)能力與羊毛相近。

(3) 化學(xué)性能

滌綸的化學(xué)性能與其分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。在滌綸大分子中,苯環(huán)和亞甲基的穩(wěn)定性較好,故滌綸的化學(xué)穩(wěn)定性較好,而酯鍵的存在使分子具有化學(xué)反應(yīng)能力。滌綸的耐酸性較好,對(duì)無(wú)機(jī)酸和有機(jī)酸均有很好的穩(wěn)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(huì)發(fā)生水解,一層層地剝落下來(lái),并溶解在堿液中,使纖維逐漸變細(xì),這種現(xiàn)象稱為“剝皮現(xiàn)象”。利用這一方法處理滌綸織物,可使纖維變得細(xì)而柔軟,增加了纖維在紗線中的活動(dòng)性,使滌綸織物獲得仿真絲效果。另外,滌綸對(duì)氧化和還原劑均具有良好的穩(wěn) 定性,在印染加工過(guò)程中常使用的氧化劑和還原劑對(duì)其幾乎沒(méi)有損傷。需要注意的是,在滌棉混紡織物漂白和染色時(shí),應(yīng)根據(jù)纖維的性質(zhì)來(lái)選擇適當(dāng)?shù)钠缀腿旧に嚰盎瘜W(xué)試劑。滌綸的耐溶劑性較好。一般的非極性有機(jī)溶劑和室溫下的極性有機(jī)溶劑對(duì)滌綸沒(méi)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(jié)構(gòu)可知,大分子鏈不含親水基團(tuán),且滌綸的結(jié)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(jìn)入滌綸內(nèi)部外,滌綸大分子上缺少極性基團(tuán)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?yàn)闇炀]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(shí)經(jīng)摩擦使纖維糾纏在一起結(jié)成小球。又由于纖維強(qiáng)度高、彈性好、使小球難以脫落。滌綸由于吸濕性低,導(dǎo)電性差,經(jīng)摩擦易產(chǎn)生靜電。靜電使織物易起毛起球,易玷污,并會(huì)黏附在皮膚或其他服裝上,穿著很不舒服。滌綸靠近火焰時(shí)會(huì)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(shí)有芳香氣味并產(chǎn)生黑煙。離開(kāi)火焰后,滌綸能繼續(xù)燃燒,但易熄滅。滌綸燃燒時(shí)會(huì)因熔珠而黏附于皮膚上,造成嚴(yán)重灼傷。滌綸與易燃纖維混紡時(shí),燃燒更為劇烈。

1.2分散染料 

11.2.1分散染料的結(jié)構(gòu)分類(lèi)

分散染料是一種分子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(tài)存在,由于染色時(shí)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(jié)構(gòu)分類(lèi),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(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單的羥基、氨基蒽醌衍生物。但由于它制造復(fù)雜,成本昂貴,而且制造過(guò)程中易污染環(huán)境,目前產(chǎn)量處于逐步下降的趨勢(shì)。

21.2.2分散染料的基本性質(zhì)

(1) 溶解特性

分散染料分子上不含離子性基團(tuán)(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(tuán),則使染料具有微水溶性。染色時(shí)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(tuán)多的染料溶解度較高,而相對(duì)分子質(zhì)量較大、含極性基團(tuán)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(duì)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?yàn)槠鋵?duì)溫度比較敏感,對(duì)染料溶解度提高的程度隨溫度的升高而下降。

(2) 結(jié)晶現(xiàn)象

在染液中直徑較小染料顆粒優(yōu)先溶解,染液達(dá)到飽和時(shí),尚未溶解的較大的染料顆粒卻能吸附從飽和染液中在結(jié)晶出來(lái)的染料,結(jié)果造成染料晶體逐漸增大。尤其在周期性的升溫和冷卻過(guò)程中,這種現(xiàn)象更加劇烈。除了上述晶體增長(zhǎng)現(xiàn)象外,還會(huì)發(fā)生晶體的變異,形成比較穩(wěn)定的染料聚集體。聚集體會(huì)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(shí)間越長(zhǎng)、染色溫度越高,這種現(xiàn)象越容易發(fā)生。在實(shí)際染色過(guò)程中,染浴中的染料因?yàn)椴粩嗌先緶炀]而減少,所以晶體增長(zhǎng)的現(xiàn)象并不特別嚴(yán)重。染液中加入陰離子型分散劑能起到穩(wěn)定作用,并抑制染料晶體的增長(zhǎng)。而過(guò)量的電解質(zhì)和陽(yáng)離子型物質(zhì)會(huì)造成染料的聚集。

(3) 染色特性

分散染料主要是相對(duì)分子質(zhì)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?yàn)橹挥腥芙饬说娜玖戏肿樱ㄖ睆郊s為1~2nm)才能進(jìn)入滌綸的微隙,并在纖維內(nèi)部擴(kuò)散。盡管如此,分散染料在染色時(shí)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(guò)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(jié)合。滌綸分子為直線形,苯環(huán)上沒(méi)有取代基,與染料分子的芳香環(huán)容易靠近,有較大的色散力。滌綸分子結(jié)構(gòu)太緊密,阻礙了染料分子的擴(kuò)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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,又不含電離性基團(tuán),具有蒸氣壓,有升華現(xiàn)象。升華的速度與溫度成正比。利用分散染料的這一特點(diǎn),可以用熱熔染色、轉(zhuǎn)移印花、轉(zhuǎn)移染色等方法對(duì)織物進(jìn)行加工。

31.2.3分散染料結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系

(1)分散染料的分子結(jié)構(gòu)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(tǒng)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(zhì)、位置和數(shù)目有關(guān)。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(zhì)和位置有很大關(guān)系。

(2)分散染料的分子結(jié)構(gòu)與耐升華牢度

分散染料不僅分子結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單,而且不具備強(qiáng)的電離性基團(tuán),所以分子間吸引力不大,具有升華現(xiàn)象。容易升華的染料耐熱性能差,染色時(shí)大量氣化的染料如果來(lái)不及被滌綸吸收,容易玷污設(shè)備和棉纖維沾色,造成染料的浪費(fèi),在使用過(guò)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(biāo)。升華牢度反映了織物條件下高溫?zé)崽幚砗蟮耐噬闆r。分散染料的耐升華性能與染料的分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。染料相對(duì)分子質(zhì)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(duì)于蒽醌分散染料而言,極性基團(tuán)對(duì)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(duì)分子質(zhì)量的大小、分子中極性基團(tuán)的極性、數(shù)量和位置有關(guān)。

(3)分散染料的分子結(jié)構(gòu)與耐光牢度

分散染料的耐光牢度決定于染料的化學(xué)結(jié)構(gòu),與染料的物理聚集狀態(tài),染料的濃度等因素有光。在偶氮型分散染料分子中,無(wú)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(zhì)、蒽醌上取代基的性質(zhì)和位置有關(guān)。

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