PECH-amine改性棉的涂料染色工艺探讨

　　摘要：采用PECH-amine对棉织物改性,自制低温自交联粘合剂为固色剂,探讨其在涂料染色中的应用性能.结果表明:棉织物经PECH-amine改性后,改变了棉纤维对涂料的吸附能力,使得涂料对棉纤维的上染率和染深性提高;经自制低温自交联粘合剂交联固着,改性棉织物的染色牢度和手感均较好.探讨了棉织物的改性及涂料染色工艺,优化的改性工艺为:改性剂4 g/L,烧碱6~8 g/L,浴比1∶30,80℃处理30 min,水洗至中性.优化的涂料染色工艺为:涂料<8%(owf)时,浴比1∶20,中性条件下90℃染色50 min,取出,水洗,皂洗,水洗,烘干.

　　涂料染色工艺简单、操作方便、适应性强,特别适合小批量、多品种、交货快的市场需求.但涂料不溶于水,对纤维没有亲和力.因此,常规涂料染色是利用粘合剂将涂料固着在纤维或织物上,造成织物手感发硬、湿摩擦和刷洗牢度差,染色时存在粘轧辊、涂料泳移、染色不匀和染深性差等缺点.[1-3]为了解决上述问题,国内外研究者进行了大量研究,相继开发了一些涂料染色助剂,如接枝剂、增深剂等,用这些助剂对纤维或织物进行改性或接枝,提高涂料直接上染纤维的能力,减少粘合剂的使用,改善涂料染色后织物的手感以及牢度等性能.[4-8]PECH-amine是环氧氯丙烷的胺化物,在碱性条件下可以和纤维素纤维发生共价键结合.利用它对纤维进行改性处理,使涂料能上染棉纤维;利用低温自交联粘合剂的固着,使得被吸附在纤维上的涂料具有较高的牢度.本文探讨了 PECH-amine对棉织物进行化学改性以及在涂料染色中的应用性能.

　　1・试验

　　1.1材料及仪器

　　织物:斜纹丝光纯棉织物.药品:涂料黄FGN(郑州豫星纺织有限公司),纤维素改性剂PECH-amine,低温自交联型粘合剂(自制),烧碱(工业品)等.

　　仪器:MSC-1多光源分光测色仪(日本须贺试验机株式会社),JA2003电子天平(上海精密仪器有限公司),HH-S型恒温水浴锅(巩义市英峪仪器厂),LLY-01B电脑控制硬挺仪等.

　　1.2改性及染色工艺

　　改性:将织物浸入含有纤维素改性剂和烧碱的工作液中,40℃入染,以2℃/min升温至一定温度,在该温度下浸渍一定时间后取出,水洗. 染色:将经改性工艺处理的织物浸入含有涂料的一定浴比工作液中,40℃入染,10 min后加入粘合剂5g/L,以2℃/min升温至一定温度,在该温度下浸渍一定时间后取出,水洗,皂洗(洗衣粉5 g/L,纯碱3 g/L,浴比1∶30,95℃以上,3~5 min),水洗,晾干.

　　1.3测定

　　K/S值:在MSC-1多光源分光测色仪上测出所染织物最高吸光λmax的R值,按公式K/S=(1-R)2/2R求出织物表面得色量.

　　织物染色牢度:耐洗色牢度评定按照GB/T 3921.1-1997测试.耐摩擦色牢度评定按照GB/T 3920-1997测定.

　　2・结果与讨论

　　2.1改性工艺

　　2.1.1改性剂和烧碱用量

　　从表1可以看出,改性剂用量并不是越多效果越好.整体来看,改性剂以4 g/L时表观色深值最大,超过4 g/L表观色深值反而降低.原因是在一定用量的碱液中,纤维素上羟基发生离解生成Cell-O-的量是一定的,反应达到平衡时所消耗改性剂的量也一定.当改性剂用量过高,改性剂分子大量堵塞在纤维表面, 影响涂料在纤维表面的吸附,同时,改性剂用量4 g/L时牢度也较好.因此,改性剂用量以4 g/L为宜.

　　另外,从表1还可以看出,烧碱在改性中能促进改性剂与纤维素纤维的反应.在烧碱较低用量(<8 g/L),无论改性剂用量多少,改性效果随着烧碱用量的增加而显著提高, 超过一定值时,即使用量继续增加,改性效果提高不明显,有的反而有所降低.因此,确定烧碱用量为6~8 g/L.

　　2.1.2改性浴比

　　从表2可看出,浴比对染色效果影响不大,但浴比太小,改性液与织物不能充分接触,不易匀染;浴比过大,会增加污水负荷.因此,确定改性浴比为1∶30.

　　2.1.3改性温度和时间

　　从表3可看出,40℃时,表观色深值很低,说明纤维素改性需要一定的温度.60℃以上时, 随着时间的延长,表观色深值缓慢增加.80℃与95℃的染色效果相近,改性30 min就可达到较高的染色效果.因此,确定改性条件为80℃处理 30 min.此时,干摩擦牢度3~4级,湿摩擦牢度3

　　2.2改性棉织物的涂料染色工艺

　　2.2.1涂料和粘合剂用量

　　由表4可看出,无论涂料用量多少,粘合剂用量为5 g/L时,织物的K/S值最大,超过5 g/L后,随着粘合剂用量的提高K/S值反而降低.说明粘合剂皮膜会影响涂料颗粒对光的吸收和散射,染色时加入的粘合剂要适量,因此,确定粘合剂用量为5 g/L.在不使用粘合剂固色的情况下,织物的颜色很淡,说明粘合剂用量比涂料轧染时(粘合剂用量20~30 g/L)要少得多.另外,粘合剂用量对织物的手感影响不大.粘合剂用量一定时,随着涂料用量的增加K/S值不断增大.涂料用量过大时,摩擦牢度有所降低.主要原因是涂料用量过大时,织物吸收的涂料达到饱和,有多余的涂料残留在染液中,同时涂料颗粒对织物接触的有效面积减少,涂料与织物之间的分子间作用力减小,故色牢度降低.因此,要保持较好的染色牢度时,涂料用量宜控制在8%(owf)以下.

　　2.2.2染浴pH值

　　从图1可以看出,当pH值为中性时,染色织物的颜色最深.主要原因是pH值能够影响改性剂的质子化程度,也会影响颜料颗粒表面的Zeta电位.在涂料颗粒与改性纤维之间有一个平衡点,此处吸附的涂料量最多.因此,在进行涂料染色时,染浴pH值应以中性为佳.

　　2.2.3染色时间、浴比和温度

　　由表5可以看出,影响染色效果的因素依次是温度>浴比>时间.由正交试验结果选择染色温度为90℃,浴比为1∶20,时间为50 min.

　　3・结论

　　(1)经PECH-amine处理后棉织物对涂料的吸附能力提高,表观色深值明显提高.

　　(2)采用自交联低温粘合剂作为固色剂,手感和牢度基本符合要求.

　　(3)浸渍法改性的工艺条件确定为:改性剂4 g/L,烧碱6~8 g/L,浴比1∶30,40℃入染,以2℃/min的速度升温至80℃,处理30 min,水洗至中性.

　　(4) 改性棉织物涂料浸染工艺条件:涂料8%(owf)以下,浴比1∶20,40℃入染,10 min后加入粘合剂5 g/L,以2℃/min升温至90℃,中性条件下染色50 min,取出,水洗,皂洗(洗衣粉5 g/L,纯碱3 g/L,浴比1∶30,95℃以上,3~5 min),水洗,烘干.