摘要：探討了在微波加熱條件下,陽離子染料染腈綸時,各種因素對染色深度的影響,并比較了常規(guī)水浴鍋加熱染色和微波加熱染色樣品的摩擦牢度和皂洗牢度;探討了微波加熱技術(shù)對織物強力和尺寸的影響.研究結(jié)果表明:采用微波加熱進行腈綸織物的染色可以大大縮短染色時間,而且染色性能和常規(guī)染色工藝相近.
關(guān)鍵詞：腈綸;微波;染色
微波是一種電磁波,對陶瓷、玻璃、塑料等具有可穿透性,但對金屬具有反射性.微波加熱具有選擇性,對自身具有極性的物質(zhì)(如水、含水物質(zhì)、脂肪等)有深層的加熱作用,可使物體迅速升溫.加熱時,只是使被加熱的物體升溫,周圍的空氣和裝置除由于物體本身的熱傳導(dǎo)和空氣對流加熱外不會被微波加熱,熱損失少.熱效率高.微波加熱時被加熱物質(zhì)的內(nèi)外分子可同時發(fā)生共振,內(nèi)外一起加熱,處理效果很均勻.微波對極性的水、染料及助劑分子也有作用,可加快分子的振動,加快染化料的溶解及其向纖維內(nèi)部的擴散.同時微波使一些反應(yīng)的活化能降低,使其原來按傳統(tǒng)加熱方式需較長反應(yīng)時間的反應(yīng)時間縮短.[1-2]
雖然微波處理技術(shù)在印染行業(yè)中僅得到了初步的應(yīng)用,但已顯示出明顯的優(yōu)越性:加熱速度快、均勻、有選擇性,節(jié)能高效,易于控制、便利.[3]
在我國化纖工業(yè)中,仿毛型織物主要以腈綸為主要原料.腈綸外觀蓬松、手感柔軟,具有良好的耐光、耐氣候性,其彈性和保暖性可以和羊毛媲美,腈綸的優(yōu)良性能使其在服裝、服飾、產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用.[4]腈綸纖維或織物的染色通常采用浸染方式,而且在染色溫度低于其玻璃化溫度時,染料幾乎不上染,整個染色周期長,能源消耗大.研究微波技術(shù)在腈綸染色中的應(yīng)用具有重大的現(xiàn)實意義.
1·試驗
1.1材料及儀器
織物:腈綸織物(12針單面,編織);試劑及染料:醋酸、醋酸鈉、勻染劑1227、陽離子紅FBLS、陽離子藍(lán)X-BL、陽離子嫩黃X-8GL.
儀器:722N可見光分光光度計(上海精密科學(xué)儀器有限公司),P70D20TL-D4微波爐(額定輸出功率為700 W,發(fā)射頻率為2 450 MHz,佛山市格蘭仕微波爐電器有限公司),FC204電子天平(上海精科天平儀器廠),電熱恒溫水浴鍋(北京市永光明醫(yī)療儀器廠),斷裂強力儀(山東紡織科學(xué)研究院),Y172型哈氏切片器,XS-212型生物顯微鏡.
1.2染色工藝
1.2.1腈綸常規(guī)工藝(水浴鍋加熱)染色[5]
上染曲線:
染色配方:織物1 g,陽離子染料1%(owf),醋酸0.25g/L,醋酸鈉0.1 g/L,勻染劑1227 0.05 g/L,浴比1∶40.
1.2.2微波加熱染色
工藝流程:織物潤濕→微波染色→水洗→晾干→測色.
染色配方:陽離子染料y%(owf),醋酸0.25 g/L,醋酸鈉0.1 g/L,勻染劑1227 0.05 g/L,浴比1∶20~1∶100.
1.3測試
相對色深(Str值):采用SF600X Datacolor測色光譜儀測試.
上染百分率:用紫外分光光度計在最大吸收波長處測定染色前后染浴的吸光度,按公式計算上染百分率=(1-A1/A0)×100%,式中:A0為原液吸光度;A1為染色后殘液的吸光度.
摩擦牢度:參照GB/T 3920-2008測定.
耐洗色牢度:參照GB/T 3921-2008實驗方法C(3)進行皂洗牢度變色測試.
斷裂強力:參照GB/T 3923-1997《紡織品織物拉伸性能第1部分:斷裂強力和斷裂伸長的測定條樣法》測試.
2·結(jié)果與討論
2.1微波加熱的水浴溫度
從表1可知,加熱時間相同,微波爐火力越大水溫越高,若采用中火以上火力,水溫很快就會達到100℃;需要加熱的水量越大,水溫達到100℃所需的時間越長.因此,采用微波進行染色時,必須根據(jù)染色液的體積選擇合適的微波火力及加熱時間.
2.2影響陽離子紅FBL染腈綸織物相對色深的因素
將1 g織物在不同條件下按工藝1.2.2進行染色,不同條件下的染色織物色深均以常規(guī)水浴鍋加熱條件下同種陽離子染料用量[1%(owf)]時染得的織物色深為標(biāo)準(zhǔn)進行比較,并用相對色深Str值表示,如果所染的織物顏色比標(biāo)準(zhǔn)樣品深,Str值大于100%;色淺,Str值小于100%(下同).
2.2.1微波火力及處理時間
由圖1、圖2可以看出,低火加熱12 min時相對色深可以達到100%,而在中低火、中火、中高火和高火下染色5 min即可以達到100%;相同火力條件下,染色時間越長顏色越深;相同時間條件下,火力越大染的顏色越深;時間越長,不同火力條件下染的色深相差越小.原因是火力越大,水溫升得越快;相同火力下,染色時間越長,水溫也越高,因此腈綸越早到達玻璃化溫度或在玻璃化溫度以上的染色時間越長,染的顏色越深.
另外,染色織物要達到相同色深,微波染色工藝比常規(guī)染色工藝的染色時間要少得多,說明微波染色可以大大地節(jié)省能源.
2.2.2浴比
染料用量1%(owf),將織物分別在浴比1∶20、1∶40、1∶60、1∶80、1∶100時染色.因為浴比小時,火力太大會造成水分揮發(fā)快,織物易暴露在染浴外.因此,綜合考慮染色效果、時間以及節(jié)能等因素,當(dāng)浴比為1∶20和1∶40時,采用低火加熱;浴比為1∶60、1∶80和1∶100時用中低火加熱,不同時間下染得織物相對色深如圖3和圖4所示.
由圖3、圖4可以看出,相同火力條件下,浴比相同,染色時間越長,Str值越大,顏色也就越深;時間相同,浴比越小染得的顏色越深.原因是相同浴比下,時間越長,水溫越高,越接近腈綸的玻璃化溫度,或在腈綸玻璃化溫度以上的染色時間越長,織物得色越深;相同時間內(nèi),浴比越小,染液的總體積越小,在火力一定的條件下,織物處于高溫段染色時間就越長,因而織物得色越深.
試驗中還發(fā)現(xiàn):當(dāng)采用微波加熱時,即使在染杯上面蓋上表面皿,染液中的水分蒸發(fā)也非常嚴(yán)重.因為染液沸騰后,蒸汽會自動頂開表面皿導(dǎo)致水分揮發(fā),隨著水分的揮發(fā),實際染浴的浴比就會變小,因此采用微波染色時,為了防止織物暴露于染液之外,需要采用較大浴比或者采用特殊染杯染色.
2.2.3 pH
考慮腈綸耐堿性差以及一些染料在高pH時穩(wěn)定性差,采用硫酸或氫氧化鈉調(diào)節(jié)染液pH在2.5~5.5,浴比1∶40,染料用量1%(owf),低火染色12 min,試驗結(jié)果如圖5所示.
由圖5可知,pH對織物相對色深影響較大,且pH越低,染得的顏色越淺,因為酸在腈綸染色中起一定的緩染作用.采用微波加熱染腈綸時,對于一些耐堿性好和勻染性好的染料可考慮采用較高pH染色,以提高染色深度.
2.2.4染料用量
由圖6可知,染料用量越大上染百分率越低,這與常規(guī)染色的規(guī)律是一致的.
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