芳纶/纤维素纤维混纺织物染色工艺及染深性能探究

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芳纶1414纤维作为一种新型高性能纤维,具有优良的物理、化学性能。其耐高温、强度大,广泛应用于航空航天、高温绝缘材料以及热防护服等方面。但芳纶1414纤维分子结构排列紧密,玻璃化温度高,使其染色非常困难;同时存在吸湿性、粘结性差,价格昂贵等缺点,限制了其在纺织服装方面的应用。对芳纶1414纤维进行染色性能及染色机理的研究,并选择其它纤维素纤维(如棉纤维)与芳纶1414纤维进行混纺,以弥补芳纶1414纤维染色困难、服用性差、价格昂贵等不足,同时也对混纺后织物进行染色研究以达到同色。本文主要分为三个部分。第一部分研究了阳离子染料对芳纶1414织物染深色性能,分别探讨了助染剂以及染色工艺参数对其染深色性的影响,测定了染色后芳纶1414织物的K/S值,确定染料、电解质、染液pH值、染色温度等对阳离子染料染色芳纶1414织物染深色性能的影响,最终确定最佳染色工艺条件为:助染剂用量为2%,染料用量为5%(o.w.f.),硝酸钠浓度为15g/L,pH=4.5,染色温度110℃,染色时间60min。染色后织物K/S值能够达到18,达到染深性目的。第二部分是染色机理的探讨,对芳纶1414织物进行染色动力学、热力学研究,同时对织物经助染剂处理前后红外吸收光谱、热重分析、电子扫描电镜的变化来验证阳离子染料染色芳纶1414织物的染色机理。阳离子染料染色芳纶1414织物动力学研究表明,准二级动力学方程能够比较好的描述阳离子染料吸附芳纶1414织物的动力学过程,并且该吸附过程中存在化学吸附。随着染色温度的升高,芳纶1414织物上阳离子染料的平衡上染量下降,染色速率常数增大。对阳离子染料染色芳纶1414织物热力学研究表明,阳离子染料染色芳纶1414织物吸附等温线属于Nernst和Langmuir复合型,即染料对芳纶1414织物存在二元吸附。在80℃~100℃温度范围内,随着染色温度的升高,上染到芳纶1414织物上的阳离子染料量增加,芳纶1414吸附染料的饱和值增大,染色焓变和染色熵变均为负值,阳离子染料上染芳纶1414织物为放热反应。采用红外吸收光谱、热重分析、电子扫描电镜等对助染剂处理前后芳纶1414纤维的物理、化学性能进行分析比较,结果表明:助染剂处理芳纶1414后,纤维的表面膨化,玻璃化温度(Tg)降低,染色后染料进入到纤维内部的可及度增加,同时DSC表明,纤维的物理性能不变。第三部分是芳纶1414/纤维素纤维混纺织物同浴染色的研究。筛选出适合阳离子/活性一浴二步法拼色的活性染料,以确定一浴二步法拼染芳纶1414/纤维素纤维混纺织物的工艺处方。结果表明:活性红K2BP、活性翠蓝KGL、活性黄KGN这三种染料的拼染性能好,适于拼色;对芳纶1414/棉混纺织物进行阳离子染料/活性染料一浴二步法染色,以最优工艺条件下MaxilonRed GRL4%(o.w.f.)染色芳纶1414织物的色光为基准,达到同色时芳纶1414/棉混纺织物染色处方为:Maxilon Red GRL4%(o.w.f.),活性红K2BP3.5%(o.w.f.),活性黄KGN0.1%(o.w.f.),活性翠蓝KGL0.1%(o.w.f.)。
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