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      分散染料熱遷移對滌綸染色牢度的影響與防止
      來源:廣東科峰新材料科技有限公司    時間:2021-01-19 08:42:26    點擊:

       摘要:熱處理/定型使分散染料發生一定的熱遷移,對滌綸織物的染色質量(色牢度、鮮艷度、色光等)有著顯著的影響;通過分析分散染料及染色工藝、熱處理溫度與時間、染料的熱升華性、表面活性劑和后整理劑、染色后清洗以及熱定型工藝對染料熱遷移性的影響,將分散染料的熱遷移現象控制在最低限度。

      前言

      在滌綸織物(純滌綸織物或滌棉、滌粘等交織/混紡織物)經分散染料染色后(尤其是高溫高壓法染深色),經130℃溫度以上干熱處理,如染后熱拉幅定型、樹脂熱焙烘等,染色織物色牢度(如皂洗、摩擦、汗漬與日曬等)通常要發生不同程度的變化,一般中深色下降0.51.5級;布面色光發生不同程度的改變;滌棉、滌粘等交織物或混紡織物中棉/粘組分的污染會顯著增加。

      所以,在純滌綸織物(特別是滌綸彈力織物)、滌棉、滌粘交織或混紡織物生產中,往往會給染品的色光穩定性、色澤鮮艷度和色牢度帶來不同程度影響,甚至使染品無法達到客戶要求而復修或降等。

      1.原因分析

      滌綸織物分散染料染色后的熱遷移現象是導致上述問題的關鍵所在,它是指染色織物在后整理高溫定型時,受干熱或濕熱空氣的作用部分染料由纖維內部向纖維表面遷移,造成染料在纖維表面的堆積和再分配。熱遷移現象是分散染料在兩相溶劑(纖維和表層溶劑助劑)中的一種再分配現象,是其固有的物理特性,也是造成含滌綸織物染色后干熱處理中色牢度(濕牢度、汗漬和摩擦牢度)下降和色光變異以及其他纖維沾色等的關鍵因素。

      分散染料的熱遷移并非絕對在干熱條件下,在長期貯存中也會發生。由于這種熱遷移主要與分散染料本身的結構有關,不同結構的分散染料其熱遷移性的大小也不一,相互間差別也較大;同時所有能溶解分散染料的助劑,包括后整理高溫定型時使用柔軟整理劑硅油、抗靜電劑及紡絲油劑)等,當這些助劑在布面上吸附存在,都能加速分散染料產生熱遷移作用,從而給滌綸染色織物上的分散染料帶來難以克服的隱患及危害。

      2.機理探討

      分散染料有一個獨特的特性就是“熱升華”,當染料由固體狀態熱升華至氣態時,染料就由固態的大分子變成自由游離的單分子狀態,單分子染料的自由活動相比大分子染料集團就容易的多了;加之印染加工助劑中存在著大量與染料分子結構中相似的基團結構,基于相似相容原理,滌綸染色織物上存在的助劑(或溶劑)會對染料單分子形成抽取效應,從而使得染料分子實現從織物內至表層的遷移過程。

      由于對聚酯纖維的染色原理與其他染料不同,分散染料熱升華牢度一定程度可間接地反映分散染料的耐熱遷移性。分散染料的耐升華牢度不好,在干熱狀態下,固體狀態的染料就容易從纖維內部直接以氣體狀態脫離。分散染料熱遷移的歷程,可作如下解釋:

      1)在高溫染色過程中,滌綸纖維結構變松弛,分散染料從纖維表層擴散進入纖維內部,并以氫鍵、偶極引力和范德華力為主作用于滌綸纖維。

      2)染色后的滌綸纖維受到高溫熱處理時,由于熱能賦予聚酯長鏈更高的活動能量,致使分子鏈震動加劇,纖維的微結構再次松弛,導致部分染料分子與聚酯長鏈間的結合力減弱。因此,部分具有較高活動能量和較高自有化程度的染料分子,從纖維內部向結構相對松弛的纖維表層遷移而附著纖維表面,形成表層染料或粘附于相鄰的其他纖維組分。

      3.影響分散染料熱遷移的主要因素

      1)纖維的染色深度與熱遷移性的關系

      實驗表明,滌綸纖維的染色深度與分散染料的熱遷移性存有一定的對比關系,即色澤越深濃,在高溫干熱處理時,染料的熱遷移情況顯現越大,對染品質量的影響越嚴重。

      2)熱處理溫度與熱遷移性的關系

      在通常條件下,滌綸染后干熱處理的溫度越高,染料的熱遷性越大,對染品色光及染色牢度的影響越嚴重。在130℃以下熱處理,染料的熱遷移性不大;在140℃甚至160℃以上熱處理,分散染料的熱遷移性明顯加劇。由于不同分散染料的熱遷移傾向大小不同,在同一干熱條件下處理,其熱遷移量差異較大。所以,染色拼色配方要合理,否則易導致染品色光的變化。

      3)熱處理時間與熱遷移性的關系

      180℃溫度熱處理(焙烘)時間在2040s范圍內,隨時間的延長,染料的遷移量急劇增加;在4050s范圍內,染料的熱遷移量增加不明顯;超過60s,低溫、中溫型分散染料的熱遷移量反而下降。

      4)染料的熱升華性與熱遷移性的關系

      分散染料的熱升華性與熱遷移性之間存在著一定的聯系,把染料的熱遷移性簡單的理解為熱升華性是不確切的。生產實踐證明,一些耐升華性好的高溫型染料,有的熱遷移性?。ㄈ绶稚⒒?span lang="EN-US">S-BN),有的熱遷移性卻較大(如分散紅S-3GFL、分散深藍HGL等);一些耐升華性差的低溫、中溫型染料(如分散紅B、福隆艷紅E-RLN等),單從平行測定的結果來看,其熱遷移性也不大。

      當然,分散染料熱遷移性的起始溫度與染料本身的耐升華性有一定關系,即隨著染料耐升華性能的提高,其熱遷移的起始溫度也相應提高。如低能型分散染料為130℃溫度左右,中能型染料為135140℃左右,高溫型染料為140145℃左右。

      5)表面活性劑與熱遷移性的關系

      滌綸纖維上表面活性劑對分散染料的熱遷移性大多數影響較嚴重,表面活性劑的品種不同對染料熱遷移性的影響程度也不一樣。常用表面活性劑對染料熱遷移性的影響順序為:擴散劑NNO<凈洗劑LS<潤濕劑JFC<皂洗<雷米邦A<洗滌劑209<高溫勻染劑10<平平加O。相同表面活性劑對染料熱遷移性的影響程度與其在纖維上的附著量密切相關,即在纖維上的表面活性劑附著量越多,影響也越大。

      6)后整理劑與熱遷移性的關系(樹脂整理、柔軟整理等)

      織物經過樹脂高溫整理過程中,若延長焙烘時間,則發現從織物上脫落下來的染料量慢慢增加,從纖維上溶入樹脂層中的染料量增加,遷移到樹脂層表面的染料量也相應增加,對色光的影響較大。

      常用的柔軟劑或其他整理劑對分散染料的熱遷移性也存有影響,隨品種的不同而不同。例如,交聯型的有機硅柔軟劑影響小,而表面活性劑對硅柔軟劑則影響嚴重,各類柔軟劑對染料熱遷移性影響的程度,也取決于處理溫度的高低;隨整理溫度提高,其影響越來越大。

      7)染色方式與熱遷移性的關系

      實驗表明,用分散染料染色的滌綸織物,在高溫(130℃以上)熱處理時,部分染料分子向內部遷移,同時也有部分染料分子從纖維內部向纖維表層或進入纖維表面的第二相溶劑中;但不同染色方式,染料熱遷移方向不同,常壓沸染由于是淺色環染,經高溫干熱處理,幾乎沒有從內向外熱遷移的跡象,纖維表層的染料因存在濃度梯度,而向纖維內部遷移或擴散。

      熱熔染色染料在纖維內部分布,也存在一定程度的濃度梯度;而高溫高壓染色透染性好,染料在纖維內部分布幾乎不存在梯度,所以在高溫干熱處理時,染料只是單方向朝外移,對染色織物色光和色牢牢度的影響較大,尤其是深至特深色。

      8)熱定型與熱遷移性的關系

      定型與未定型坯所染的染品,在高溫干熱處理時,染料的熱遷移現象都同樣存在;染前定型對染品在干熱處理中的熱遷移具有一定抑制作用,但這種抑制作用與定型坯得色淺10%15%有著直接關系(色澤越淺,染料的熱遷移量越少)。因此,滌綸織物預定型對分散染料的熱遷移存有實際影響。

      4.分散染料色遷移的防止

      1)加強滌綸織物的前處理

      首先,改善染整工藝充分地降低纖維大分子結構中結晶部分的結晶度,提高非結晶區域的結晶度,使得纖維內部各區域之間的結晶度趨于一致,讓染料進入纖維內部以后,與纖維之間的結合更加均勻。這樣既提高勻染程度,又提高染色的耐熱遷移牢度。如果纖維內各部分的結晶度不夠均衡,染料大部分滯留在結構相對松散的非結晶區域,那么在外界條件出現極端狀態以后,染料也更加容易從纖維內部的非結晶區域脫離,遷移到織物表面,從而降低紡織品的色牢度。全滌織物(特別滌綸彈力織物)的預縮和預定型,都是均衡纖維內部結晶度的加工工序,經其加工后織物染色深度和染色牢度可以得到提高。

      其次,加強滌綸織物的前處理-精煉除油工藝。在染色前滌綸纖維上留有的一些助劑,如對分散染料有溶解作用的表面活性劑,如紡絲與織造時添加的抗靜電劑和潤滑劑等應在染色前得以去除,以降低對染色的影響和分散染料產生熱遷移現象的危害。

      2)選擇熱遷移性小及相近的分散染料

      要選擇熱遷移性小的分散染料,因這些染料結構的分子量相對較大,染料的基本結構與纖維結構相近或相似,與滌綸纖維的親和力也較大,故相對難以從纖維內部遷移至表面,可以提高滌綸紡織品的熱遷移色牢度;如浙江龍盛公司的LXF型、巴斯夫的XF型、德司達的大愛尼克司XF/SF型及安諾琪的PUD系列等都具有極好的熱遷移色牢度。

      由于不同分散染料的熱遷移傾向大小不同,在同一干熱條件下處理,其熱遷移量差異較大;拼色染料的選型盡量選用同一型號或高能型染料,因不同型號的染料其熱遷移比例不一,相應升華牢度也不一。高能型分散染料升華牢度一般較高,盡管染料的熱遷移牢度與升華牢度并不一致,但高溫型染料在較高溫度定型下染料的升華較少,相應色光的穩定性也較好。

      3)染色深度與染料配伍加成性選擇

      因為色澤深度對染料的熱遷移性影響顯著,所以染色時盡量避免達到或甚至超過染料染色的飽和值。在選用染料時,既要考慮染料本身熱遷移性的大小,也要考慮其提升力及染色配伍加成性的優劣。

      4)加強染后的還原清洗

      附著在纖維表面的染料(浮色)會加重染料熱遷移對染色織物色牢度產生影響,要加強染后的還原清洗(添加利于還原清洗的助劑),尤其是深至特深色應進行充分的還原清洗,以徹底去除染色浮色及染色過程中使用的助劑等。

      5)后整理劑等助劑對染色牢度的影響

      由于常用的柔軟整理劑或其他整理劑對分散染料的熱遷移性大多存有影響,故滌綸染色織物后整理(柔軟或功能整理)時,必須合理選擇整理劑。對于滌綸織物所用的柔軟劑,必須同時考慮對柔軟度、滑爽度、泛黃性、色變,以及對染料熱遷移性的影響等。

      6)染色后滌綸固色處理

      滌綸織物分散染料在高溫定型過程中,纖維內部的部分染料向纖維表面泳移,泳移在織物表面的染料會降低織物耐洗色牢度和干/濕摩擦牢度及升華牢度等,對淺色、多種染料組合敏感顏色易發生色變。采用滌綸新型固色劑Untrafix ECT處理可隔絕染料單分子的遷移通道,降低分散染料的熱遷移對染色織物色牢度的影響,有效提高其耐熱遷移性和各項色牢度等。

      7)后整理采用較緩和的工藝

      滌綸織物染色深度越深,若后整理熱處理溫度越高,對染料遷移性的影響就越大。在保證紡織品定型效果的情況下,視品種情況應酌情降低成品定型溫度,從而避免或降低分散染料的遷移,可明顯地提高織物的色牢度。為此,滌綸織物分散染料染色后整理時,可盡量采用染前高溫預定型,而染后成品定型拉幅采用較溫和的工藝條件。

      5.結語

      5.1 分散染料的熱遷移即染料在纖維與表層溶劑兩相中的重新分配,是造成滌綸織物染色后熱處理中色牢度下降和色光變異的關鍵因素,對染品質量(色牢度、鮮艷度、色光穩定)有著較大的影響。實際生產中,必須嚴格掌握染整工藝、選好分散染料、染整助劑、加強還原清洗和合理制定前處理與后整理工藝等,將分散染料的熱遷移現象控制在最低限度。

       

      5.2 分散染料的熱升華性與熱遷移性之間存在著一定的聯系,但不可互相混淆為同一概念;由于不同分散染料的熱遷移傾向大小不同,在同一干熱條件下處理,其染料各次熱遷移量存有差異,也會導致了滌綸染品色光的變化及混紡織物中其他纖維組分的沾色等。

       

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