PET_PTT双组分聚酯纤维的染色性能研究.pdf

第3 6 卷第4期2023-07doi:10.3969/j.issn.1008-8261.2023.04.005聚酯工业Polyester IndustryPET/PTT双组分聚酯纤维的染色性能研究Vol.36 No.4July.2023蒋禹旭（成都纺织高等专科学校，四川成都6 117 3 1）摘要：为充分了解PET/PTT双组分聚酯纤维的染色性能，采用高温高压染色法，选取E型分散染料三原色和高、中、低温型分散染料，对纯PET纤维和PET/PTT复合纤维进行染色。染色残液用N，N-二甲基甲酰胺（DMF）溶解，采用可见分光光度计测出染色残液的吸光度，得到上染百分率。研究不同染色时间、染色温度下纤维的上染速率曲线。结果表明：用DMF可以提高分散染料的溶解度,染液与DMF的最佳体积比为2:3。PET/PTT纤维比纯PET纤维更容易染色，且PTT含量越高，分散染料更容易上染纤维。PET/PTT纤维在无助剂，pH值为5时，采用高温高压染色法进行染色，最佳染色温度为10 0 110,染色时间为50 6 0 min。关键词：PET纤维；PET/PTT聚酯纤维；染色；分散染料中图分类号：TQ323.410前言聚酯纤维因其优良的性能和低廉的价格成为大宗纺织原料。PTT(聚对苯二甲酸丙二醇酯)纤维作为新一代的合成纤维，自2 0 世纪9 0 年代中期由美国壳牌化学公司首先向市场推出以来，其发展受到了较大的关注。由于PTT纤维具有优良的尺寸稳定性、柔软性、抗皱抗污性和染色性),同时其玻璃化温度高于室温、回弹性优于PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)纤维和PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯)纤维 2 ,因而其应用已从原先的地毯市场向日常服饰和非织造布领域扩展。PET和PTT纤维同属于聚酯纤维,各具特点,各有特色，同时也各有缺陷。而PET/PTT复合纤维综合了PET、PT T 的各自性能,弥补单一组分性能上的缺陷。这种复合纤维所制成的织物具有手感柔软、透气吸湿、弹性适中、外观优雅和无涤纶极光等良好性能,满足了人们对于服装舒适弹性的需要。PET/PTT双组分复合纤维作为一种新兴的纤维材料，在替代和扩展氨纶纤维功能上具有极好的应用前景。本文对PET/PTT双组分聚酯纤维的染色性能及染色工艺进行研究，为后续该类纺织品的染整加工提供理论依据，对该类纤维及纺织品的发展具有重要的意义。1试验1.1试验原料N，N-二甲基甲酰胺（DMF）、冰乙酸、乙酸钠,收稿日期：2 0 2 3-0 3-11。作者简介：蒋禹旭（19 8 7-），女，四川安岳人，硕士，讲师，研究方向为高分子材料结构与性能。文献标识码：A文章编号：10 0 8-8 2 6 1(2 0 2 3)0 4-0 0 13-0 41.4染色工艺染色配方为染料浓度2%，浴比：1:10 0,pH=5。染色工艺曲线如图1所示。1/m i n室温人染图1染色工艺曲线Fig.1Dyeing process curve分析纯，成都市科隆化学品有限公司；分散红3 B、分散黄E-3G、分散蓝2 BLN、分散黄SE-FL、分散蓝HGL,工业级，由工厂提供;PET纤维、PET/PTT纤维,自制。1.2实验设备及仪器分析天平,FA2004N，上海明桥精密科学仪器有限公司；可见分光光度计，V1100D，上海美谱达仪器有限公司；高温高压染色小样机,CLT-1,上海千立自动化设备有限公司；pH计，雷磁PHS-25，上海仪电科学仪器股份有限公司。1.3纤维的上染百分率测试准确移取适量纤维染色前后染液,加入DMF溶解，制成透明溶液，用分光光度计测定染色前后染液的吸光度 3 ,染料的上染百分率为：上染百分率=(1-)100%A0式中:A染色前原液的吸光度;A,染色后残液的吸光度。恒温染色2/mi n(1)6014准确称量0.0 40 0 g分散染料于染色杯中,加入200mL蒸馏水后搅拌混合均匀。用pH=4.7的乙酸一乙酸钠缓冲溶液将染液调节至pH=54,再加人2 g聚酯纤维于染色杯中，并使纤维完全浸入染液，拧紧染色杯盖，放入高温高压染色机中进行染色。染色结束后，降温取出染色杯，移取染色残液10mL，加人15mLDMF混合均匀，利用可见分光光度计测定染色残液的吸光度值，测3 次，取平均值，计算上染百分率。2结果与讨论2.1染色残液与DMF混合比的选择准确称量0.0 40 0 g分散黄SE-FL染料于2 50mL的烧杯中,配制质量浓度为0.2 g/L的染液,用吸量管吸取染液0、1.0、2.5、5.0、7.5、10.0、15.0、25.035.0、50.0 m L 于50.0 mL容量瓶中，再用蒸馏水稀释至刻度，混合均匀。用吸量管准确吸取不同浓度的染液各15.0、12.5、10.0、5.0 mL于2 5.0mL的比色管中,用DMF稀释至刻度,混合均匀后，用可见分光光度计在最大吸收波长3 8 6 nm处测定混合液的吸光度，绘制标准曲线，比较标准曲线的线性关系并确定染色残液与DMF的最佳体积比。以原始染液的浓度为横坐标,染液与DMF按一定的体积比混合后所测得的吸光度为纵坐标作图，结果如图2 所示。标准曲线的相关系数数值如表1所示。由于分散染料在水中的溶解度较低，因此需要采用有机溶剂提高分散染料的溶解度。从图2 和表1可以看出，当染料与DMF的体积比为3:2 时，标准曲线的线性关系不好，这可能是DMF用量太少,导致分散染料没有完全溶解。当染料与DMF的体积比为1:1、2:3、1:4时,标准曲线的线性关系都较好，表明利用DMF作为分散染料的溶剂，并保证DMF用量充足时，能够起到很好的溶解作用。在实际染色过程中，分散染料的上染率一般较高,因此染色残液的浓度较低，需要将染色原液用水稀释至接近染色残液的实际浓度，即0.0 0 4 0.0 6 0g/L范围 5。由表1可以看出,采用较低染料浓度所作的标准曲线线性关系更好。理论上,DMF的用量越大,标准曲线的线性关系越好。当染料与DMF的体积比为2：3 时，标准曲线的线性关系较好，因此本研究采用染色残液与DMF的体积比为2:3 进行后续试验。聚酯指工业0.7-B1Vi染液/V(ovn=3:20.6C10.5D1E10.40.30.20.10（a)染料浓度在0.0 0 4 0.0 6 0 g/L范围内的标准曲线2.011.81.61.41.20.80.60.410.20(b)染料浓度在0.0 3 0.2 0 g/L范围内的标准曲线图2 标准曲线Fig.2Standard curve表1标准曲线相关系数Table 1SStandard curve correlation coefficients曲线名称相关系数R?B10.9855C10.9993D10.9995E10.99912.2染料最大吸收波长入max及吸光度A。的测定准确称量分散红3 B、分散黄E-3G、分散蓝2BLN、分散黄SE-FL、分散蓝HGL染料各0.0 40 0 g于2 50 mL烧杯中,加人2 0 0 mL蒸馏水于装有染料的烧杯中,搅拌混合均匀，使染液浓度为0.2 g/L。用pH=4.6的乙酸一乙酸钠缓冲溶液将染液调节至pH值=5.5。准确移取染液10 mL于比色管中,并加入15mLDMF,混合均匀后,利用分光光度计测定染料的最大吸收波长入max及吸光度A。，测试结果如表3 所示。表2 分散染料最大吸收波长入mx及吸光度A。Table 2IMaximum absorption wavelength Amax andabsorbance A,of disperse dyes分散红分散黄分散蓝分散黄分散蓝染料3BE-3G2BLNSE-FLHGL最大吸收波长514入max/nm吸光度Ao第3 6 卷染液/VV(DMr=1:1染液/VV(DMP=2:3V（染液）(DMP,=1:40.010.0220.030.040.05C(染液)g/LB2口V(染/V(DMr=3:2C2D2V染液/VoMm=2:3E2VV（染液）0.040.08C(杂液)/L曲线名称B2C2D2E24175921.2762.9131.2642.8261.193B1C1AD1E10.060.07石B2VDMF=1:4OC2AD27E20.120.160.20相关系数R20.98380.99510.99790.99803865800.24第4期2.3E型分散染料三原色对纯PET及PET/PTT纤维的染色性能按照染色工艺曲线，恒温染色时温度分别为9 0和110，设置保温时间分别为5、15、3 0、45、6 0、75、9 0、10 5、12 0、13 5、150 m i n。染色结束后，移取染色残液10 mL,并加入15mLDMF混合均匀，利用可见分光光度计测定染色残液的吸光度值，测3 次，取平均值,计算上染百分率。E型分散染料三原色对纯PET及PET/PTT纤维的上染速率曲线如图3 所示。在染色温度下，部分分散染料溶于染浴中成为染料分子,然后以分子的形式被纤维吸附在其表面。同时,聚酯纤维中的非结晶区在染色温度下膨化形成足以容纳染料分子的空穴，使得染料分子在纤维中扩散 6 。染色结束时,随着温度的降低,先前膨化的空穴发生收缩,将染料分子包裹在纤维内，使得染料分子最终以单分子或低分子聚集体的形式在纤维中固着。100r80604020020406080100120140 160时间/min(a)分散红3 B,染色温度9 0 10080%/本6040200(b)分散红3 B,染色温度110 10080%/率6040上200(c)分散黄E-3G,染色温度9 0 蒋禹旭:PET/PTT双组分聚酯纤维的染色性能研究406080100120140160时间/min(d)分散蓝E-3G,染色温度9 0 图3 E型分散染料三原色对纯PET及PET/PTT纤维的上染速率曲线Fig.3Dyeing rate curve of E-type disperse dye threeprimary colors on PET and PET/PTT fiber由图3 可知,染色温度为9 0 或110 时,E型分散染料在PET/PTT纤维上的上染百分率均高于PET纤维,且随着双组分聚酯纤维中PTT含量增加,E型分散染料在纤维上的上染百分率增大 7 。纯PET90/10+70/30分散红3 B染色温度：9 0+纯PET90/10+70/30分散红3 B染色温度：110 20406080100120140160时间/min纯PET-90/10-70/30分散黄E-3G染色温度：9 0 20406080100120140160时间min15100780%/2福6 04020020染色温度越高，E型分散染料在纯PET和PET/PTT纤维上的最大上染百分率和平衡上染百分率越大。当染色时间在6 0 min左右时，可达到最大上染百分率。因此,染色时间控制在50 6 0 min为宜。E型分散染料在9 0 时上染聚酯纤维，平衡上染百分率和最大上染百分率能达到7 5%以上，主要是由于分散染料上染纤维必须要在纤维的玻璃化转变温度以上。结合前面的研究,纯PET纤维、9 0/10纤维、7 0/3 0 纤维的玻璃化转变温度分别为7 9.6 2、76.57、6 4.6 2 8 ,在9 0 时，已经达到聚酯纤维的玻璃化转变温度，因此上染百分率均较高。2.4高、中、低温型分散染料对纯PET及PET/PTT纤维的染色性能按照染色工艺曲线，恒温染色时温度分别为9 0和110，设置保温时间分别为5、15、3 0、45、6 0min。染色结束后，移取染色残液10 mL,并加人15mLDMF混合均匀，利用可见分光光度计测定染色残液的吸光度值，测3 次,取平均值，计算上染百分率。高、中、低温型分散染料分别对纯PET及PET/PTT纤维的上染速率曲线如图4所示。由图4可知,当染色温度为9 0 时，低温型（E型）分散红3 B在聚酯纤维上的上染百分率相对较高,其次是高温型(H型）分散蓝HGL，中温型（SE型）分散黄SE-FL在聚酯纤维上的上染百分率相对较低。当染色温度为110 时,