芳綸染色及功能整理
2024-11-29 17:20:06
芳綸纖維又稱芳香族聚酰胺纖維，是一種新型的高新合成纖維，在航空航天、信息技術(shù)、汽車、油氣、土木工程以及防護等領(lǐng)域都發(fā)揮著重要的作用。芳綸纖維與普通錦綸纖維一樣同屬于酰胺類纖維， 在分子主鏈中均含有酰胺鍵，不同的是芳綸纖維的酰胺鍵與苯環(huán)相連，而錦綸纖維的酰胺鍵則與脂肪基相連。
芳綸纖維因為質(zhì)量更輕、強度更高、耐久性更好，以及具有耐高溫和耐酸堿等特點而被關(guān)注，作為高性能復合材料制備的增強體，在高性能纖維中占據(jù)重要地位。芳綸纖維主要包括全芳香族聚酰胺纖維和雜環(huán)芳香族聚酰胺纖維，根據(jù)酰胺鍵與苯環(huán)上的C原子的連接位置不同可以分為鄰位芳綸、對位芳綸（PPTA）和間位芳綸（PMTA），已經(jīng)實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的主要有間位芳綸和對位芳綸兩種，結(jié)構(gòu)式如下：對位芳綸（PPTA）即聚對苯二甲酰對苯二胺纖維，國內(nèi)稱芳綸1414，是分子鏈85%以上的酰胺鍵直接鍵合在芳香環(huán)上的線性高分子聚合物。市面上對位芳綸的品牌主要有美國Dupont開發(fā)的Kevlar?纖維、日本Teijin的Twaron?纖維和Technora?纖維以及煙臺泰和新材的Taparan?（泰普龍）纖維等。對位芳綸是現(xiàn)有高性能纖維中綜合性能最好的纖維之一，最突出的特點是強度高、模量高以及可耐高溫。但是對位芳綸不耐強酸、強堿，耐光性、抗紫外性能均較差，纖維為微黃色，由于其具有特殊的化學結(jié)構(gòu)，染料難以進入纖維內(nèi)部，不易著色，即便著色，色牢度也很差，常被稱為難染纖維。間位芳綸（PMTA）是指聚間苯二甲酰間苯二甲胺纖維，國內(nèi)稱為芳1313，最早是由美國Dupont研發(fā)成功的Nomex?纖維，并于1967年實現(xiàn)工業(yè)化，還有日本Teijin開發(fā)的Teijinconex?纖維，煙臺泰和新材研制的Tametar?（泰美達）纖維等。間位芳綸纖維分子由酰胺基團相互連接間位苯基構(gòu)成，分子鏈呈線性鋸齒狀，由于分子間具有較強的氫鍵作用，纖維具有優(yōu)異的阻燃性、熱穩(wěn)定性、耐輻射等性能，是有機耐高溫纖維中發(fā)展最快的品種。Dupont生產(chǎn)的Nomex?纖維廣泛應用于電氣絕緣、汽車、航空航天、高溫氣體過濾、軍用及執(zhí)法人員防護、消防和應急響應、制造業(yè)、交通運輸業(yè)以及公用事業(yè)等領(lǐng)域，市場占有率比較高。間位芳綸在酸、堿、有機溶劑、還原劑以及漂白劑中的穩(wěn)定性比較好，但是不能與強酸、強堿等長期作用，而且間位芳綸對日光的穩(wěn)定性比較差，比較難染色。芳綸染色可以使用經(jīng)過篩選的分散染料和陽離子染料，但是分散染料和陽離子染料相比沒有太大優(yōu)勢，且色澤沒有陽離子染料鮮艷，染色殘液中的染料含量也較大，因此目前還是使用經(jīng)過篩選的陽離子染料對芳綸染色比較合適。傳統(tǒng)芳綸染色工藝中多使用芐基醇/苯乙酮作為載體，但是從毒理學角度上看，這類載體具有較強的毒性，不符合當下生態(tài)可持續(xù)發(fā)展的要求，因此迫切需要尋找低毒或無毒的化學品進行替代。本實驗選用“非有害”的化學助劑對Nomex面料進行染色，并且探究傳統(tǒng)功能整理在Nomex面料上的效果。織物：Nomex纖維（單位面積質(zhì)量為200g/m2，Dupont公司）。試劑：碳酸鈉、醋酸、硝酸鈉（分析純，國藥集團化學試劑有限公司），AstrazonOrangeRN 200%染料（德司達集團），精練劑DIADAVIN? UN、釋酸劑TANACID? NA、陽離子可染芳綸導染劑Levegal? C45、Levegal? C90、分散勻染劑AVOLAN? IWliquid、抗起毛起球整理劑Baypret NanoPU、C8防水整理劑Baygard UF C03、C6防水整理劑Baygard Clean、無氟防水劑Baygard 0427（TANATEX Chemicals公司）。儀器：ME4002S/Z電子天平、實驗室pH計（梅特勒-托利多集團），Sandolab染色機（宏益科技股份有限公司），P-B0橫式軋染樹脂機、ModleR-3自動定形烘干機（廈門瑞比精密機械有限公司），Y571B型摩擦牢度儀（常州第一紡織設備有限公司），BGY9802E 型光源箱（BURKE公司），AATCC標準洗衣機&干衣機［惠而浦（中國）股份有限公司］，噴淋測試儀、YG（B）406織物表面電阻率測定儀（溫州市大榮紡織儀器有 限公司），Coloreye 7000A測色儀（X-Rite愛色麗公司）。配方：DIADAVIN? UN 1g/L，Na2CO3 2~3g/L。工藝：浸入織物（浴比10：1，60~80℃ , 30min）→ 清洗2次→調(diào)節(jié)pH。配方：Astrazon Orange RN 200%染料1%~2%（omf）， 導染劑25~50g/L，硝酸鈉20g/L。工藝：將染浴溫度設定到60℃,加入導染劑，用甲酸調(diào)節(jié)pH到3，加入2%AVOLAN? IW liquid運行15min；加入1%~2%（omf）Astrazon Orange RN200%（預溶解），60℃運行5min，以2℃/min 加熱到80℃ ;分3~4次加入20g/L 硝酸鈉（45min內(nèi)加完），檢查pH是否為3.0，以1.5℃/min加熱到130℃,運行60~90min，冷卻至70~80℃,排液，80~85℃重復清洗（有效去除殘余導染劑和織物表面的染料），具體工藝流程如下：將染浴溫度設定為60℃ , 加入0.5~ 1.0g/L AVO?LAN? IW liquid、0.5g/L 60%的醋酸，90℃運行20min。 如果織物的耐摩擦色牢度不好，重復上述操作；織物必須在190~200℃下定形烘干，以去除殘余導染劑。配方：Baypret Nano PU 20~40g/L。工藝：調(diào)節(jié)溶液pH為5~6，浸軋（軋液率70%~90%）→140℃焙烘。工藝：調(diào)節(jié)溶液pH為4~5，浸軋（軋液率70%~90%）→120℃烘干→ 170℃焙烘90s。配方：防蚊整理劑Eulan SPA 01 50~100g/L，增強劑EDOLAN AB 15~30g/L。工藝：調(diào)節(jié)溶液pH為4，浸軋（軋液率70%~80%） →100~120℃烘干→140~170℃焙烘60s。準備9塊10g的布樣和9塊5g的布樣進行染色，分別在70、80、90、100、110、120、130℃、130℃×45min、130℃×90min時取出10g布樣，并立即量取50mL殘液倒入染杯，放入5g布樣繼續(xù)染色。觀察織物狀態(tài)，測試K/S值。參考ISO 12945-2：2000《紡織品織物表面起球性能的測定第二部分馬丁代爾法》進行測試。1.3.3 防水防油性參考AATCC 22《拒水性能測試：噴淋法》以及AATCC 118—2002《拒油性：碳氫化合物的阻抗測試》進行測試。式中：AI表示初始的芐氯菊酯用量（1600mg/m2）；p.u.表示帶液率；m表示每平方米織物的質(zhì)量。當Baypret Nano PU用量為40g/L時，2000轉(zhuǎn)時抗起毛起球性為3~4級，4000轉(zhuǎn)時可達3級。
2.2 防蚊性能將含有芐氯菊酯的Eulan SPA 01作為防蚊整理 劑，丙烯酸酯類EDOLAN AB作為增強劑可以提升耐久性能，經(jīng)測試符合理論計算值范圍，且具有較好的水洗耐久性能。
2.3 染色拐點
由圖1、圖2可知，Levegal? C45、Levegal? C90的染色拐點都是100℃。在低溫時，染料只是吸附在芳綸上，當溫度達到100℃時，吸附和解吸達到平衡，染料開始與芳綸反應。當溫度達到130℃時，反應達到平衡，即使延長反應時間，顏色深度也只是增加一點點。因此，Levegal? C45、Levegal? C90替代用于芳綸染色的芐基醇/苯乙酮，具有很好的效果。
由表1可以看出，C8整理劑具有更好的防水防 油效果，無氟整理劑的初始防水效果可以達到含氟 整理劑的水平，但是相較C8防水劑，其耐久性欠佳。 由于無氟防水整理符合環(huán)保要求，是大勢所趨，應用時還需要輔以合適的膠黏劑提升洗滌耐久性能。芳綸作為新型材料，在工業(yè)上具有較高的應用價值。但是由于其結(jié)構(gòu)的特殊性，在染色及整理上存在一些難點。在染色過程中加入導染劑Levegal? C45、 Levegal? C90可以有效提升得色率，常規(guī)面料的功能 整理對其一樣適用，在整理過程中，根據(jù)面料的基礎(chǔ)性能進行適當調(diào)整，可以得到較好的功能整理效果，極大地提升了產(chǎn)品的附加值。轉(zhuǎn)載自-芳綸產(chǎn)業(yè)圈
