涤纶微细纤维分散染料染色助剂作用机理

摘要

本文首次系统地从微细涤纶纤维染色的全过程来考虑，充分研究了分散染料染色助剂对染浴中分散染料的溶解性能、分散稳定性的影响；研究了助剂与涤纶超细纤维的相互作用；研究了环保型分散染料染色载体对涤纶微细纤维染色的影响，研究了助剂对涤纶微细纤维染色的影响以及助剂对分散染料在涤纶微细纤维上染色热力学和动力学的影响。
本文深入研究了助剂和分散染料的相互作用。首次采用分光光度法研究了低温下分散染料在丙酮/水的混合溶剂中的溶解性能，研究发现：除分散剂MF 和强力分散匀染剂使分散染料的溶解度稍有降低外，其它助剂均不同程度地提高了分散染料的溶解度，其中SML-2、邻苯二甲酸二丁酯、匀染剂SL、AES、Palegal SF等增溶程度较大；首次采用薄膜法研究了助剂对分散染料高温溶解性能的影响，结果发现：（a）、与阴离子表面活性剂相比，除了TWEEN-80以外，非离子表面活性剂对分散染料在高温下均有较强的增溶作用；（b）、与低分子量的阴离子表面活性剂相比，分子量较大的分散剂能较大程度地提高分散染料的溶解性；（c）、邻苯二甲酸二丁酯和SML-2明显提高分散染料的溶解性，匀染剂SL提高分散染料溶解性的程度较其它几种匀染剂大；
首次利用圆盘沉降式颗粒仪法测定了助剂对分散染料高温分散稳定性的影响。研究表明：非离子助剂对分散染料高温分散稳定性的影响与非离子表面活性剂的浊点和结构有关。非离子助剂提高分散染料的高温分散稳定性不明显，甚至会降低分散染料的高温分散稳定性。平平加O和NP-15无论在100℃还是在130℃都对分散染料有较好的高温分散稳定性。与非离子助剂相比，阴离子助剂能提高分散染料的高温分散稳定性。AES、REAX-85A和REAX-81A对分散染料具有较好的高温分散稳定性；匀染剂SL的高温分散稳定性最好；
综合助剂对分散染料在染液中的状态的影响，可以看出：非离子表面活性剂能提高分散染料在染液中的溶解性能，而阴离子助剂能提高分散染料的高温分散稳定性。非离子表面活性剂提高分散染料的溶解能力，起到匀染作用，阴离子助剂提高分散染料的高温分散稳定性，保证染色过程的顺利进行。
本文对助剂和涤纶微细纤维的相互作用进行了研究。首次利用亚甲基蓝法研究了阴离子表面活性剂在涤纶超细纤维表面吸附现象，发现阴离子表面活性剂在微细涤纶纤维上的等温吸附线基本符合Brunauer的第四种类型。阴离子表面活性剂对纤维表面的吸附能力与结构有很大关系。吸附需要一定时间才能达到平衡。LAS吸附速率最快，其次为K-12，AES相对最慢。平衡吸附量以K-12最高，LAS其次，AES最低。
本文首次用红外光谱法证实，表面活性剂处理后的涤纶纤维上含有这些表面活性剂的特征峰，说明表面活性剂确实在微细涤纶纤维上发生了吸附。首次用表面比电阻法证明了在微细涤纶纤维上确实发生了表面活性剂的吸附，从而使得纤维表面电荷增加，使表面电阻相对下降。而且随着助剂浓度的增加，纤维表面比电阻下降越多。
本文研究了环保型染色载体对微细涤纶纤维染色的影响。纤维热分析证明，载体SML-2降低了纤维的玻璃化温度，这对微细涤纶纤维的染色是很有帮助的。助剂SML-2在整个染色时间内可以达到相当的效果；从助剂SML-2对微细涤纶纤维染色的影响来看，分散染料在微细涤纶纤维上的提升性、移染率以及染色织物的表观色泽浓度、颜色的色光和染色牢度等各项性能均较好，显示出SML-2具有良好的应用前景；
研究了助剂对微细涤纶纤维染色的影响，发现温度对其染色影响显著。载体的加入能提高上染率，匀染剂SL在染色的初期起促染作用，染色后期则降低平衡上染百分率；载体复配后，加入的乳化剂对染色效果基本上没有影响，只是初染率较大；阴离子表面活性剂AES、LAS在98℃和130℃时作用相差较大；非离子表面活性剂可降低平衡上染量。
微细涤纶纤维由于其线密度小而导致染色提升性提高，阴离子表面活性剂均不同程度地使分散染料在涤纶纤维上的提升性降低，而非离子表面活性剂在低染色浓度下对提升性影响很小，但随着染料浓度的增加，它们对染料提升性的影响程度增大。载体SML-2基本不降低分散染料的提升性，载体SML-1、冬青油使分散染料的提升性有不同程度的降低。匀染剂SL对分散染料的提升性影响不大。无论加入助剂与否，90℃的移染率明显低于120℃的移染率。匀染剂SL浓度在2%（owf）和4%（owf）之间时，在120℃可使移染率稍有提高。载体在90℃时可大大提高移染率，而在120℃时的移染作用更加明显。
非离子表面活性剂对微细涤纶纤维染色织物的摩擦牢度影响不大，阴离子表面活性剂（AES和LAS）对微细涤纶纤维染色织物的摩擦牢度有一定的影响，尤其是在高染色浓度时。匀染剂SL对微细涤纶纤维染色织物的摩擦牢度影响不大。染色载体SML-1和SML-2不影响染色织物的干摩擦牢度和湿摩擦牢度，而冬青油对微细涤纶纤维染色织物的摩擦牢度则有一定的影响，特别是染料浓度高时，干和湿摩擦牢度均降低。
本文还首次研究了分散染料染色助剂在染色过程中的作用机理，深入研究了助剂对涤纶微细纤维分散染料染色热力学和动力学的影响，包括吸附等温线、染色热、染色熵、扩散系数、半染时间等。并首次证明，助剂的存在并没有改变涤纶微细纤维对分散染料的吸附类型，即仍属于Nerst型，仍具有分配吸附的特征。
关键词：涤纶微细纤维；分散染料；助剂；作用机理