对位芳纶染色工艺研究

　　摘要:研究了载体助剂、染色温度、染色保温时间、pH值、缓染剂染色因素对对位芳纶染色效果的影响。结果表明:载体用量30g/L，染色温度140℃，染色保温时间60min，pH值为3～4为最佳工艺条件。选择氯化钠作为缓染剂对织物染色后色深值影响较小。

　　关键词:对位芳纶;染色;K/S值;上染率

　　芳纶是一种有机合成高分子材料，是芳香族聚酰胺纤维，工业应用有邻位芳纶与对位芳纶，其中对位芳纶即聚对苯二甲酰对苯二胺纤维(芳纶1414)，具有高强度，高模量，耐高温，阻燃，耐化学腐蚀性等优异的性能，在安全防护、军事、航天、通讯、体育等多个领域有广泛应用[1]。

　　对位芳纶纤维本身呈金黄色，其分子结构紧密，结晶度高，分子间作用力强，纤维溶胀困难，玻璃化转变温度高，且分子结构中不含亲水基团，所以对位芳纶纤维染色非常困难。随着对位芳纶纤维生产产能扩大，对位芳纶纤维制品在民用领域范围的使用越来越广泛，产品种类亦越来越多样化[2]，对芳纶产品的颜色种类需求也多种多样，因此对位芳纶纤维织物的染色研究受到重视。

　　1实验部分

　　1.1纤维、试剂及仪器

　　对位芳纶织物(仪征化纤有限公司);麦西隆阳离子染料(亨斯迈公司)，载体A(自制)，冰醋酸、乙酸铵、氯化钠(均为市售化学纯试剂);甘油小样染色机SDM2-12-14(香港立信染整机械)，思维士电脑测色配色仪，紫外可见分光光度计L5S(山东仪电分析仪器有限公司)。

　　1.2实验步骤

　　染色处方:染料(%，o.w.f.)0.1～1载体(g/L)30氯化钠(g/L)30pH3～4浴比1∶10。

　　1.3性能测试

　　1.3.1染料上染率

　　根据国标GB/T23976.1-2009[3]进行测定。在染料的最大吸收波长处，采用分光光度仪测定染得原液和残液的吸光度，按下式计算上染率。上染率=(1-nA1/mA0)×100%式中:A1—残液的吸光度;A0—原液的吸光度;n—残液的吸光倍数;m—原液的稀释倍数。

　　1.3.2染后纤维K/S值

　　用思维士电脑测色配色仪测定染色试样的K/S值，染色后的芳纶织物在电脑测色配色仪上测定，选六个点测试，取六次数据的平均值。

　　2结果与讨论

　　2.1载体用量的影响

　　对位芳纶纤维结晶度高，玻璃化转变温度高，普通高温高压染色条件无法对其染色，可选择载体染色，借助染色载体的作用使其上色。染色载体是一种分子较小，对纤维与染料均具有亲和力的化学助剂，使对位芳纶纤维的体积膨大，空隙增加，利用载体将染料代入纤维内部，达到纤维上色的目的[3]通过筛选确定载体A作为染色载体。按1.2染色工艺条件对对位芳纶织物染色，改变载体A的用量。

　　染色载体的应用提高了染色后对位芳纶织物的K/S值;随着染色载体A用量的增加，对位芳纶织物的染色深度值K/S提高;当载体A用量达到30g/L之后，载体用量继续增加对位芳纶织物的染色深度值K/S值反而有所下降，然后K/S值趋于稳定。所以针对染色载体A而言用量在30g/L时对位芳纶织物染色效果最佳。

　　2.2染色温度的影响

　　选用阳离子染料麦西隆红SL3%(o.w.f)，染色温度范围100～140℃，按1.2染色工艺条件对对位芳纶织物染色。染色温度升高，染色后对位芳纶织物的颜色K/S值升高。所以对对位芳纶进行染色应选择尽可能高的染色温度以获得更深的颜色。染色温度从130℃提高到140℃，织物的色深值提升明显。综合考虑目前高温高压染色设备所能承受的温度一般不高于140℃，而且阳离子染料在高温条件下稳定性差，影响染色效果，因此建议阳离子染料对位芳纶的染色温度在140℃左右。

　　2.3染色保温时间的影响

　　阳离子染料麦西隆红SL3%(o.w.f.)，染色温度140℃，保温时间20～120min，按1.2染色工艺条件对对位芳纶织物染色。随着染色保温时间增长，对位芳纶织物色深值K/S升高;随着保温时间增长，对位芳纶织物色深值K/S升高趋势减缓;当保温时间达到60min时，对位芳纶织物色深值K/S基本不再升高，目测织物的染色深度达到饱和，与保温时间120min后的织物颜色差异比较小，所以染色保温时间在60min适宜。

　　2.4pH值的影响

　　按1.2染色工艺条件对对位芳纶织物染色，改变pH值范围2～6，测试染色后的上染率与色深值K/S。随染液pH值的升高，上染率升高，染后织物色深值K/S下降，造成这种现象原因是影响色深值的因素除了上染率外，还和染料色光的变化有关，不同pH值条件下所染样品的色光差异比较大，所以形成织物上染率高而K/S值反而降低的现象。也表明对位芳纶织物染色结果对pH 值比较敏感，根据最终目测染后织物的色深值，确定阳离子染料染对位芳纶pH值在3～4适宜。

　　2.5缓染剂电解质的影响

　　为防止出现染色后织物染花现象，阳离子染料染色会加入电解质起到缓染色作用，常称为缓染剂[4]。按1.2染色工艺条件对对位芳纶织物染色，改变常用缓染剂电解质。电解质的加入，降低了阳离子染料的上染率。相比硫酸钠、硝酸钠，氯化钠对染色后对位芳纶织物色深值影响最小，色深值下降最少，推荐氯化钠作为阳离子染料对位芳纶织物染色的缓染剂电解质。

　　3结论

　　(1)对位芳纶染色适合用高温高压载体染色法。化学载体助剂A的使用显著提高对位芳纶织物染后色深值K/S，载体用量30g/L最佳。 (2)提高染色温度提高对位芳纶织物染色后色深值K/S，染色温度越高越利于染料上染，结合目前高温高压设备高温所承受条件及阳离子染料的稳定性，选择染色温度在140℃左右。

　　(3)染色时间增长，对位芳纶织物色深值K/S升高，当染色时间达到60min时染色后K/S值升高不明显，对位芳纶织物的染色时间定在60min适宜。(4)随染液pH值的升高，上染率升高，染后织物色深值下降，产生此种现象的原因是不同pH值条件下所染样品的色光差异比较大;阳离子染料染对位芳纶pH值在3～4适宜。(5)缓染剂电解质的加入，降低了阳离子染料的上染率。氯化钠对染色后对位芳纶织物色深值影响较小。

　　参考文献

　　[1]孔海娟，张蕊，周建军，等.芳纶纤维的研究现状与进展[J].中国材料进展，2013，32(11):676-684.

　　[2]王芳，泰其峰.芳纶技术的发展及应用[J].合成技术及应用，2013，28(1):21-27.

　　[3]中国石油和化学工业协会.染料上染速率曲线的测定:上色率测定法:GB/T23976.1-2009[S].北京:中国标准出版社，2009.

　　[4]王菊生.染整工艺原理:第三册[M].北京:中国纺织出版社，1984:600-606.

　　作者：和超伟廉志军