耐碱性分散染料在聚乳酸纺粘非织造布染色工艺的研究

安 刚

(河南工程学院 材料与化学工程学院，河南 郑州 450007)

聚乳酸纺粘非织造布是一种以可再生资源为原料的新型可生物降解的环保型材料。广泛应用于农业、园艺、医疗卫生和包装等领域[1-4]，聚乳酸纤维主要用分散染料在弱酸性条件下对其进行染色[5-6]。随着耐碱性分散染料的开发和应用，使分散染料碱性染色法具有低成本、节能、高效等特点日益明显[7]，且分散染料碱性染色法对设备的适应性优于酸性染色法。本文采用用低温耐碱性分散染料分散蓝2BLN在碱性高温高压条件下对聚乳酸纺粘非织造布进行染色实验，探讨分散染料碱性染色时的温度、保温时间、pH值、助剂等对聚乳酸纺粘非织造布染深性和强力的影响，以获得聚乳酸纺粘非织造布碱性染色法的最佳工艺条件。

1 实验部分

1.1 实验材料及仪器

织物：聚乳酸纺粘非织造布(81.9 g/m2，江阴市杲信化纤有限公司)染料和化学品：分散蓝2BLN，分散剂NNO，平平加O，渗透剂JFC(均为工业品)，烧碱(分析纯)。仪器设备：LA2002-A红外线高温高压染色机(上海一派印染技术有限粉丝)；HD026N电子织物强力仪(南通恒大)；Color -Eye7000A电脑测色配色仪(美国爱色丽公司)。

1.2 实验方法

1.2.1 染色前处理

将PLA纺粘非织造布置于0.2 g/L平平加O、浴比1∶40、80～85 ℃的处理液中处理15 min，洗净，80 ℃条件下干待用。

1.2.2 染色液处方

分散蓝2BLN.%(owf)0.5 扩散剂NNO/(g/L) 1 用10%NaOH调节pH值5^9 保温时间/min 10^45染色温度/℃ 90^130浴比 1∶40

1.2.3 染色方法

耐碱性分散染料2BLN0.5%(owf)，0.5～2.0 g/L扩散剂NNO，染浴pH值5～9，浴比1∶40，在室温入染，以2 ℃/min 加热升温至70 ℃后，再以1 ℃/min升温至所需温度，保温处理20 min，以3 ℃/min将染液降温至70 ℃左右，水洗后处理，于80 ℃烘箱中烘干待用。

1.3 测试方法

1.3.1 表观染色深度K/S值的测定

烘干后的试样折叠4层，任取5个点，用Color -Eye-7000A电脑测色配色仪测定染色样表观染色深度，取平均值。

1.3.2 撕破强力

按GB/T3917-1997方法测定聚乳酸纺粘非织造布的耐撕破强力。

2 结果与讨论

2.1 温度对K/S值和撕破强力的影响

温度不仅影响分散染料的上染，而且还影响PLA纺粘非织造布的强力。考虑到PLA纺粘非织造布的弱耐热性能和强力，选择低温耐碱性分散染料分散蓝2BLN按1.2.2工艺处方配制染色液，在pH值为8的条件下，室温时开始染色，分别将染液的温度升温至60,70,80,90,100,110,120 ℃和125 ℃，并在此温度下保温20 min进行，染色后分别测定聚乳酸纺粘非织造布染色后的K/S值，结果如图1所示。

图1 染色温度对聚乳酸非织造布染深性和撕破强力强力的影响

由图1可知，分散染料在60 ℃以下，基本不上染PLA纺粘非织造布，随着染色温度的提高，特别是当染色温度超过聚乳酸纤维的玻璃化温度以后，染料上染织物的速率明显增加，织物的K/S值增加明显，当染色温度达到110 ℃时K/S值达到最大，但此时PLA纺粘非织造布的撕破强力下降较多。综合考虑，聚乳酸纺粘非织造布染色温度应选择100 ℃为宜。

2.2 染液pH值对K/S值和撕破强力的影响

染色液的pH值也是影响PLA纺粘非织造布撕破强力的重要因素。实验中按1.2.2工艺处方配制染色液，用10%H2SO4和10%NaOH分别调节染色液的pH值为5、6、7、8和9，从室温开始升温染色，并在100 ℃条件下保温20 min，并分别测定染色后试样的K/S值和撕破强力，如图2所示。

由图2可知，随着染液pH值的升高，PLA纺粘非织造布染色后的K/S值呈逐渐下降趋势，但对于耐碱性的分散染料分散蓝2BLN的影响不大，K/S值下降不多，但由于PLA纺粘非织造布耐碱性较差，随着染液pH值的升高，织物的撕破强力呈下降趋势，当染液的pH值超过8时，织物的强力急剧下降，这是由于聚乳酸纺粘非织造布碱性条件下水解所致，因此必须严格控制分散染料碱性染色法的染浴的pH值。综合考虑，控制分散染料染色液的pH值为8。

图2 染色液pH值对试样KS值和撕破强力的影响

2.3 保温时间对聚乳酸纺粘非织造布的K/S值和撕破强力的影响

染色时的保温时间也是影响PLA纺粘非织造布染色的一个重要工艺条件。实验时按1.2.2工艺处方配制染色液，从室温开始升温染色，并在100 ℃条件下，分别保温10,20,30,40 min和45 min，染色后测定试样的K/S值和撕破强力，如图3所示。

由图3可知，随着染色时保温时间的延长，染料上染量增加，织物染深性增加，K/S值增大，但当保温时间达到30 min时，K/S值最大，随着保温时间的继续增加，K/S值呈下降趋势，主要是由于聚乳酸纤维在持续高温和碱性条件下发生水解所致，与此同时随着保温时间的增加其撕破强力大幅降低。考虑以上因素，保温时间以20 min为宜。

图3 保温时间对KS值和撕破强力的影响

2.4 染色助剂对聚乳酸非织造布染色性能的影响

分散染料难溶于水，其染色时需要加入大量的助剂，以提高分散染料在染液的溶解度和防止染料颗粒的聚集。按1.2.2工艺处方配制染色液，从室温开始升温染色，并在100 ℃条件下，调节染液pH值为8，保温20 min，选择三种不同的助剂对耐碱性分散染料分散蓝2BLN染色性能的影响进行了研究，助剂用量为1 g/L，测得染色后试样的K/S值和撕破强力见表1。

由表1可知，三种常用助剂在分散染料碱性染色时，在染液中加入扩散助剂NNO的试样颜色深度最大，三种助剂对PLA纺粘非织造布撕破强力的影响不大。因此，在聚乳酸纺粘非织造布染色时，可选用分散剂NNO作为染色助剂，以获得较高的染色深度。

表1 助剂对分散染料碱性染色性能的影响

2.5 分散染料酸性染色和碱性染色法染色性能比较

耐碱性分散染料酸性染色法工艺为：0.5%(owf)分散蓝2BLN、1 g/L扩散剂NNO，用10%H2SO4调节pH值为5，浴比1∶40。室温下入染，分别逐渐升温至100 ℃和110 ℃，保温20 min，然后以3 ℃/min将染液降温至70 ℃左右，置于含有纯碱1.5 g/L，保险粉2 g/L，1.5 g/平平加O温度为70 ℃的还原清洗液中还原清洗15 min，再水洗，于80 ℃烘箱中烘干后，分别测试其K/S值和撕破强力，并与分散蓝2BLN碱性染色法比较，如表2所示。

表2 分散染料酸性染色法和碱性染色法染色性能比较

由表2可知：耐碱性分散染料分散蓝2BLN碱性染色法的染深性K/S值虽然低于酸性染色(110 ℃)法，但其撕破强力高于110 ℃酸性染色法，酸性染色法(100 ℃)的撕破强力虽然好于碱性染色法，但染深性却不如碱性染色法好，说明耐碱性分散染料碱性染色法只要控制好染液的pH值，也可用于聚乳酸纺粘非织造布的染色。

3 结论

(1)耐碱性分散染料碱性染色法的最佳工艺为：分散蓝2BLN0.5%(owf)，pH值为8，1 g/L扩散剂NNO，浴比为1∶40，染色温度为100 ℃，保温时间为20 min。该工艺可使聚乳酸纺粘非织造布获得较高的染深性和较低的强力损失。

(2)耐碱性分散染料对聚乳酸纺粘非织造布的碱性染色工艺对设备的适应性强，可省去还原清洗工序，降低了生产成本，但该工艺必须严格控制染浴的pH值和染色温度，否则影响聚乳酸纺粘非织造布的强力。