涤纶高温高压一浴退浆和染色加工

陈 垒，杨 恒，郭 琦，李武龙，陈益平

（河南工程学院材料与化学工程学院，河南郑州 450007）

涤纶因具有强度高、耐磨性好、易洗快干和保形性优异等优点而深受人们的青睐。在涤纶机织物高温高压卷染加工过程中，退浆和染色是两个必须的工序[1-2]。涤纶机织物在纺织织造过程中添加了很多油剂和浆料，所以在染色前必须进行退浆处理，退浆需要在碱性条件下进行[3]，而染色一般在弱酸性条件下进行，因此涤纶机织物常规的退浆和染色是两个独立的工序，不仅耗时、耗能、生产成本高，而且不符合节能减排的绿色环保理念[4]。为了简化工艺、节约能源、降低生产成本，耐碱分散染料被研发出来，为涤纶织物退浆染色一浴处理[5-6]提供了条件，在涤纶织物碱性染色、碱减量与染色一浴等方面已经有所应用[7-11]。

本实验采用耐碱分散藏青HA和氢氧化钠对涤纶织物进行退浆和染色一浴处理，探究了各染色因素对涤纶失重率、强力损失率和染色性能的影响。

1 实验

1.1 材料与仪器

织物：涤塔夫（55.6 dtex×83.3 dtex，单位面积质量93 g/m2，市售）。药品：氢氧化钠和十二烷基苯磺酸钠（天津德恩化学试剂有限公司），分散藏青HA（上海安诺其纺织化工股份有限公司），标准合成洗涤剂（上海市纺织工业技术监督所）。

仪器：IR-24S红外线高温染色机、定型烘干机（上海一派印染技术有限公司），Y571N摩擦色牢度仪、HD026H电子织物强力仪（南通宏大实验仪器有限公司），SW-12A耐洗色牢度试验机（温州方圆仪器有限公司），Color-Eye 7000A测色仪（美国爱色丽公司），Quanta 250扫描电子显微镜（捷克FEI公司）。

1.2 涤纶退浆染色一浴处理

分散藏青HA用量x，NaOH用量y，十二烷基苯磺酸钠用量z，浴比1∶50，于室温25℃入染，以2℃/min加热升温至80℃，之后以1℃/min升温至所需温度，保温处理一定时间，以3℃/min降温至70℃，水洗后处理，染毕。

1.3 测试

失重率：实验前称量涤纶原布的质量m1，退浆和染色一浴实验后，用清水洗去布面上的染液和各种杂质，在烘箱中105℃烘1 h后在分析天平上快速称重m2，按下式计算失重率：

表观色深（K/S值）：采用D65光源和10°观察角，在测色仪上测定，每个试样测4次取平均值。

断裂强力：按GB/T 3923.1—2013《纺织品织物拉伸性能第1部分：断裂强力和断裂伸长率的测定条样法》在电子织物强力仪上测定，按下式计算强力损失率：

其中，N1为涤纶织物退浆与染色一浴处理前的拉伸断裂强力；N2为涤纶织物退浆与染色一浴处理后的拉伸断裂强力。

耐皂洗和耐摩擦色牢度分别按照GB/T 3921—2008《纺织品色牢度试验耐皂洗色牢度》和GB/T 3920—2008《纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度》进行测试。

SEM：将样品处理成合适大小后放置在样品台，在真空状态下放入溅射仪中镀金，采用扫描电子显微镜在不同放大倍率下对样品表面的物质进行微观成像，测试时加速电压为15.00 kV。

2 结果与讨论

2.1 涤纶织物K/S值和失重率的影响因素

2.1.1 温度

由图1可看出，随着温度的升高，涤纶织物的K/S值逐渐增大：在90℃时为1左右，在100～130℃时增加迅速。这是因为涤纶属于热塑性纤维，在较低温度下纤维结构稳定，染料不易进入纤维内部上染，所以K/S值增加缓慢；随着温度的升高，纤维的大分子链段运动加剧，纤维膨化，空隙增大，有利于染料向纤维内部渗透扩散完成上染，所以K/S值增加迅速。由图1还可知，涤纶织物的失重率在100～120℃时基本不变，当温度为130℃时，失重率达到4%。这是因为涤纶织物上的浆料为聚丙烯酸类（PA），在90℃时就有较好的去除效果，当温度升高至130℃时，涤纶大分子链段运动剧烈，碱液更容易渗透到纤维间隙与浆料充分接触发生反应，更好地去除浆料；同时，随着温度的升高，OH-的动能增大，与PA接触反应更加剧烈，对浆料的去除效果更明显，所以失重率迅速增大。综合考虑，处理温度选择130℃。

图1 温度对涤纶织物K/S值和失重率的影响

2.1.2 保温时间

由图2可知，随着保温时间的延长，涤纶织物的K/S值逐渐增大，保温50 min时基本达到染色平衡。这是因为染料上染纤维需要一定的时间，随着时间的延长，染料逐渐向纤维内部渗透扩散发生反应，逐渐达到染料的吸附饱和值，继续延长处理时间对K/S值几乎无影响，K/S值趋于平衡。由图2还可知，随着保温时间的延长，涤纶织物的失重率缓慢增大。这是因为涤纶织物表面的大部分PA浆料在升温阶段可较好地去除，所以随着保温时间的延长变化不大，若保温时间过长，在强碱性条件下OH-动能增大，逐渐与涤纶纤维的大分子链段发生反应，使织物产生“碱剥皮”，从而导致织物的失重率增加，造成纤维强力下降，因此保温时间不宜过长，综合考虑，保温时间选择60 min。

图2 保温时间对涤纶织物K/S值和失重率的影响

2.1.3 氢氧化钠用量

由图3可知，随着NaOH用量的增加，涤纶织物的K/S值保持稳定，几乎不受影响。在一定NaOH用量范围内，分散藏青HA结构稳定不易被破坏，涤纶织物染色性能不受影响，这说明分散藏青HA是一种耐碱性较强的染料，可在碱性条件下进行染色。由图3还可知，随着NaOH用量的增加，涤纶织物的失重率逐渐增大。这是因为大部分PA浆料在较低NaOH用量时就可以较好地被去除，所以失重率增加较快；在NaOH用量为0.25～1.00 g/L时，浆料基本被去除；继续增加NaOH用量，染浴中的OH-增多，纤维吸附的碱量增多，涤纶纤维自外向内发生水解，产生“碱剥皮”现象，且随着NaOH用量的增大效果越明显，所以涤纶织物的失重率变大，同时织物强力下降，应严格控制NaOH用量。综合考虑，NaOH用量选择1 g/L。

图3 NaOH用量对涤纶织物K/S值和失重率的影响

2.1.4 十二烷基苯磺酸钠用量

由图4可知，加入十二烷基苯磺酸钠前后，涤纶织物的K/S值和失重率基本不发生变化，且随着其用量的增加保持稳定。这是因为十二烷基苯磺酸钠作为一种净洗剂，对涤纶织物的K/S值影响较小；而PA浆料在较高温度和适宜时间条件下即可被很好地去除，所以失重率基本不受十二烷基苯磺酸钠用量的影响。考虑到涤纶织物油剂的充分去除，可加入0.5 g/L十二烷基苯磺酸钠。

图4 十二烷基苯磺酸钠用量对涤纶织物K/S值和失重率的影响

2.1.5 染料用量

由图5可知，随着染料用量的增加，涤纶织物的K/S值不断增大，增大速率逐渐变缓，在3%时达到平衡稳定值不再变化。这说明染料在一定用量范围内具有较好的提升性能，这是因为随着染料用量的增大，纤维上吸附的染料量逐渐增多，所以K/S值逐渐增大，但是纤维吸附染料的能力有限，达到饱和值之后K/S值不再随染料用量的增加而增大，而是逐渐趋于平衡。由图5还可知，随着染料用量的增加，涤纶织物的失重率基本不变，这说明染料用量对涤纶织物的退浆失重率没有影响，所以可以根据染色需要选择适宜的染料用量。

图5 染料用量对涤纶织物K/S值和失重率的影响

2.2 织物性能

2.2.1 染色牢度和强力

由表1可知，涤纶织物经退浆染色一浴处理后，耐皂洗和耐摩擦色牢度都在4～5级以上，具有优良的染色牢度，而强力下降6.4%，总体来看可以达到很好的服用性能要求。

表1 涤纶织物染色牢度和强力指标

2.2.2 扫描电镜

由图6可知，在未处理涤纶织物纤维的表面上附着有较多的PA浆料，而经过退浆染色一浴处理之后，纤维上的浆料被很好地去除，纤维表面变得比较光滑，这说明涤纶织物可以在碱性条件下进行退浆染色一浴处理。

图6 涤纶织物的SEM图（×5 000）

3 结论

（1）分散藏青HA用量为1%(omf)时，涤纶织物退浆与染色一浴处理优化工艺为：NaOH 1 g/L，十二烷基苯磺酸钠0.5 g/L，130℃保温60 min。该工艺可使涤纶获得5.3%的失重率和较好的染色性能，织物强力损失率为6.4%。

（2）耐碱性分散染料HA可以在碱性条件下对涤纶进行退浆染色一浴处理，达到缩短工艺流程、节能省时的效果，涤纶纤维上的PA浆料可以被很好地去除，且染色牢度均达到4～5级以上，满足服用要求。