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酸性染料染腈纶的染色性能研究

2015年04月24日 来源:www.lyxiongdihuagong.com 作者:临沂山丽化工有限公司

传统的腈纶以阳离子染料染色,当与羊毛,蚕丝或尼龙混纺时只能两浴染色,开发可用酸性染料染色的腈纶(酸性可染腈纶),是在腈纶中引入可用酸性染料染色的第三单体,因而与羊毛,蚕丝或尼龙染色时可实现同浴染色。目前,国内外学者对酸性可染腈纶的制备已有一定的研究,但对制备出来的酸性可染腈纶的染色性能研究很少。本文主要研究了用一种碱性单体F与常规PAN(聚丙烯腈的二元共聚物)共混制备的酸性可染腈纶的染色性能,并用正交实验优选出了最佳染色工艺条件。

  1.实验部分:

  1.1实验材料及药品:

  F单体(6%)与常规PAN共混制备的酸性可染腈纶(自制)乙酸钠(分析纯),冰醋酸(分析纯),碳酸钠(分析纯),硫酸(优级纯)。强酸性大红GR,结构式如下:

  1.2实验仪器及设备:

  N752型紫外分光光度计,

  PHS-25型数显酸度计

  1.3实验内容:

  1.3.1染色工艺:

  先将酸性可染腈纶样品用去离子水沸煮30分,烘干备用;然后配染浴,用酸度计调染浴的PH值,称0.5克前面处理好的腈纶样品,当染浴60℃时投入染浴,达到染色温度时,保温到规定的染色时间,取出样品,水洗数次,烘干。

  1.3.2上染百分率的测定:

  每次染色实验,均从染前和染后的染浴中分别各取1ml残液于50ml容量瓶中,然后用紫外分光光度计测定染前及染后的吸光度,用公式(1)来计算上染百分率:

  上染百分率=(1-染前吸光度/染后吸光度)×100%(1)

  2.结果与讨论:

  2.1染色温度对上染百分率的影响:

  其他条件相同,染色时采用不同的染色温度,对酸性可染腈纶分别用酸性大红GR和依利尼尔兰A-R进行染色,测定该样品的上染百分率的结果如图1所示。随着染色温度的提高,该样品对两种酸性染料的上染百分率是逐步提高的,而且当染色温度在90—100℃之间,上染百分率有很大的飞跃;随着染浴温度的提高,腈纶大分子链段的运动速度逐步加快,纤维内部形成的孔穴多,使得染料分子易于进入,特别是当染色温度超过腈纶样品的玻璃化温度时,腈纶大分子链段运动更为激烈,染料大分子的运动速度也极大地加快,迅速进入腈纶大分子链段中,完成上染。

  2.2染色pH值对上染百分率的影响:

  由图2可以看出,随着染浴的pH值的提高,该样品对两种酸性染料的上染百分率均是下降的。酸性染料只有在酸性浴中,才易于电离形成阴离子型的染料大分子,从而易于上染。而且从图2看来,该酸性可染腈纶样品对两种酸性染料的最佳染色PH范围是不同的,对强酸性的酸性大红GR,pH2-pH3是最好的染色PH值范围,而对弱酸性染料依利尼尔兰,pH3—pH5是最佳的染色PH范围,这与两种染料的染色性质是一致的。

  2.3染色时间对上染百分率的影响:

  样品对两只酸性染料均是随着染色时间的延长,上染百分率缓缓增加,但增速很慢,说明该样品对酸性染料的染色速率很慢。

  2.4盐对上染百分率的影响:

  从图4可以看出,当盐的用量(对纤维重)从10%增加到50%时,上染百分率逐渐下降。这是因为盐在水溶液中电离,增加了染浴中的离子浓度,起到了电荷屏蔽作用,使阴离子的染料大分子与阳离子的第三单体的电荷引力减少,起到了缓染的作用,因此使得在相同的染色时间内,加盐染色要比不加盐染色的上染百分率要下降一些;少量的盐,可使染色样品的颜色鲜艳纯正。

  2.5正交实验:

  根据对上述各单因素的影响实验分析,确定了各单因素的水平范围,然后对酸性大红GR和依利尼尔兰A-R分别设计了正交实验L9(34)。正交实验中的四个因素分别是A:温度,B:染色PH值,C:染色时间,D:盐的用量(对纤维重),各因素对上染百分率的影响如表1和表2所示。

  从表1可以可以看出,该酸性可染腈纶样品用酸性大红GR染色时,各个单因素对上染百分率的影响大小是:A>B>C>D,即在各个影响因素中,染色温度对上染百分率的影响最显著,其次是染浴PH值和染色时间,盐的用量(对纤维重)影响最小;根据各因素的K值,应选择最佳染色工艺条件是A3B1C3D3,但考虑到在染浴中适量少加些盐,可以提高颜色鲜艳度,所以最终确定酸性大红GR的最佳染色工艺条件是A3B1C3D2,即染色温度100℃,PH3,染色时间60分钟,10%盐(对纤维重)。

  表1. F单体与常规PAN共混的酸性可染腈纶用酸性大红GR染色的正交实验表L9(34)

  表2. F单体与常规PAN共混的酸性可染腈纶用依利尼尔兰A-R染色的正交实验表L9(34)

  从表2可以看出,该酸性可染腈纶样品用依利尼尔兰A-R染色时,各个单因素对上染百分率的影响大小是:A>C>D>B,即在各个影响因素中,染色温度对上染百分率的影响最显著,其次是染色时间和盐的用量(对纤维重),染浴的PH值影响最小。根据各因素的K值,应选择最佳染色工艺条件为A3C3D3B1,同样,也是考虑到为提高染色样品的颜色鲜艳度,应适当少加一些盐,故确定依利尼尔兰的最佳染色工艺条件为A3C3D2B1,即100℃,PH4,60分,10%盐(对织物重)。

  3.结论

  通过实验确定了该样品用强酸性染料染色的最佳工艺是100℃,pH3,60分,10%盐(对纤维重);用弱酸性染料染色的最佳工艺是100℃,pH4,60分,10%盐(对纤维重)。



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