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對織物強力和尺寸的影響.研究結果表明: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染色工藝相近.
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(如水、含水物質、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的內外分子可同時發生共振,內外一起加熱,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部的擴散.同時微波使一些反應的活化能降低,使其原來按傳統加熱方式需較長反應時間的反應時間縮短.『1_2
雖然微波處理技術在印染行業中僅得到了初步的應用,但已顯示出明顯的優越性:加熱速度快、均勻、有選擇性,節能高效,易于控制、便利.
在我國化纖工業中,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,腈綸的優良性能使其在服裝、服飾、產業領域具有廣泛的應用.【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.研究微波技術在腈綸染色中的應用具有重大的現實意義.
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X—BL、陽離子嫩黃X一8GL.
儀器:722N可見光分光光度計f上海精密科學儀器有限公司),P70D2OTL—D4微波爐(額定輸出功率為700 W
212型生物顯微鏡.
1.2染色工藝
1.2.1腈綸常規工藝f水浴鍋加熱)染色染色配方:織物l 陽離子染料1%(owf),醋酸0.25g/L,醋酸鈉O.1 L,勻染劑1227 O.05 g/L,浴比1:40.
1.2.2微波加熱染色工藝流程:織物潤濕一微波染色一水洗一晾干一測色
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SF6OOX Datacolor洲色光譜儀測試.
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 染百分率=(1-A /A。)×100%,式中:A。為原液吸光度 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(31進行皂洗牢度變色測試.
斷裂強力:參照GB/T 3923—1997 ̄紡織品織物托
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1g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水浴鍋加熱條件下同種陽離子染料用量[1%(ow01時染得的織物色深為標準進行比較,并用相對色深st
2.2.1微波火力及處理時間
由圖l、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 rain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 I 藝比常規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省能源.
2.2.5 常規染色和微波染色的上染速率曲線比較比較圖7和圖8可知,微波染色的上染速率曲線形狀同常規染色相近,都有一個拐點,即到達此染色時間時,染浴溫度達到了腈綸的臨界染色溫度,上染百分率增加很快.另外,在染色后期兩種染色方法的上染速率都減慢,最后接近上染平衡.
2.3微波對不同顏色染料染色的影響
由圖9可知,染色4 rain后3種染料的Str值都增加很快,6 min后陽離子嫩黃X一8GL的Str值變化很小,說明此染料上染速度快,很快達到染色飽和值;陽
離子藍X—BL與陽離子紅FBL在染色1l rain后還未達到染色平衡,但陽離子藍的str值遠遠超過100%.說明染料不同與腈綸纖維之間的親和力不同,卜|染速度 不一,微波對其影響程度也相異,所以在拼色時需要充分考慮它們的配伍性.
2.4其他性能
2.4.1 染色牢度由表2可看出,用微波方法染的織物皂洗牢度及摩擦牢度與常規方法染的織物牢度都很好,均達4~5級及以上,并且深色織物的皂洗牢度比淺色織物稍微善 .
2.4.2透染性
從染色織物的不同位置抽取纖維放人哈氏切片器中,涂上火棉膠,均勻切取20~3O m厚度的纖維
察并拍照.從圖10、圖l1可以看出,微波輻射加熱進行染色的腈綸纖維透染性與常規差別不大.另外,微波染色后很多腈綸纖維的橫截面由原來的犬骨形變成圓形,但常規染色的織物橫截面變化很小.微波作為一種電磁波,是一種交變的電磁場,微波加熱有利于染化料
的溶解及其向纖維內部的擴散,從而能在很短的染色時間內完成染料對織物的透染.I I 異形纖維相對于惻形纖維來說,其表面張力大,處于熱力學不穩定狀忿,在微波染色時,纖維內部大分子瞬間獲得大量能量,為使纖維的內能降低,纖維內部的大分子勢必會迅速進
行超分子結構的調整,從而導致其截面成圓形,因為圓形的橫截面從熱力學角度來看是物質的最穩定狀態 青綸纖維的橫截面發生改變會影響到纖維的使用性能,因此微波對纖維結構的影響還有待于進~步的研究.
2.4.3拉伸斷裂強力
稱取多塊織物(每塊5 g),分別在染料用量1%(owt)、浴比1:40,低火條件下用微波染色,水洗烘干后撕去毛邊,使其尺寸符合50 mm ̄300 mm,再進行斷裂強力測試,結果如表3所示.
3結論
(1)相同火力和浴比條件下,染色時間越長,顏色越深;相同時間條件下,火力越大,顏色越深,浴比越小,顏色越深;pH越小,得色越淺;相同條件下染色,微波對不同結構的染料影響不同.
(2)與常規染色法相比,微波染色更節省時間和源,且染色牢度和透染性與常規染色相似.微波會使織物的強力稍有下降.
(3)微波染色會改變犬骨型腈綸纖維的橫截面.
參考文獻:
[1]侯海濤.微波染色【JJ_針織工業:2004,6(3):81.
[2]展義臻,趙雪.微波技術在紡織品染整加工中的應用[J】-印染助劑,2009,26(7):6—10.
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[4]金離塵.我國腈綸工業發展[J1.合成纖
【5]最新染料使用大全編寫組.最新染料使用大全[MI.北京:中國紡織出版社,1996:180.
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