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影响尼龙6纤维酸性染料染色性能的主要工艺参数

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集萃印花网  2011-6-16

    【集萃网观察】许多因素都可影响染色的质量.热处理条件、温度和pH值是较为重要的因素，而pH值更为关键。因为在染色过程中关系到各阶段的染色可重复性。即使在染色前 染浴pH值已经调节好，仍可能受到许多因素的影响而发生变化，如织物对酸的吸收、增加的碱度（暂时硬水煮沸引起的）以及降低的碱度（如开放染色过程中随着 温度升高而引起染浴中氨的损失）。

　　2.1 热处理条件

　　尼龙6纤维经过不同条件的热处理后，会发生超分子结构和端胺基含量的变化，并且纤维的染色性能与纤维形态结构有很大的关系。

　　Tsuruta等指出：尼龙6纤维的结晶度随蒸汽热定型或干热定型而增加，无定形区的分子结构经蒸汽热定型或干热定型条件后疏松。Gupta等发现：蒸汽 热定型后尼龙6纤维比未经定型处理的空白纤维吸附更多的染料，且随着热定型温度的升高，上染率增加;而干热定型后尼龙6纤维吸附染料量比未经热定型处理的 空白样少，上染率随热定型温度的升高而降低。

　　蒸汽热定型时水分的存在对尼龙6纤维结构有明显的影响，如玻璃化温度降低、水分子在纤维中流动所产生的空隙、无定形区紧密结合的大分子水解时所产生的自由 体积，以及由于这些因素而导致的更大的链段流动性。此外，在蒸汽热定型条件下，不同温度、不同时间定型的尼龙6纤维的端胺基含量基本不变或变化很小。这是 因为在湿热定型时，尼龙6纤维周围充满过热水蒸汽，与端胺基直接接触的空气量很少，因此端胺基不易被氧化闱。也即蒸汽热定型有利于尼龙6纤维的酸性染料染 色。

　　然而在干热定型条件下，不存在蒸汽热定型时由于水分的存在产生的空洞结构。此外，尼龙6 纤维的端胺基含量随着干热定型温度的提高和定型时间的延长发生明显的下降，这是因为在干热定型时，尼龙6纤维周围充满空气，使端胺基被氧化。从而含量明显 下降，也即干热处理后尼龙6的酸性染料染色性能下降。

　　2.2 pH值

　　在尼龙6纤维染色时，染浴pH值是影响其上染速率和上染率的重要工艺参数。在中性液中，尼龙6以两性离子结 构（+NH3，一nylon—COO-）存在，酸性条件下羧基离子质子化，染料阴离子与氨根离子结合。常规酸性染料吸收结合这些基团的最大数量与纤维中氨 根离子的数量密切相关。因此染浴的 pH值可以影响相应的离子间力，而且通过pH值可以控制上染速率和上染率。弱酸性染料染尼龙6 纤维时，染浴的pH值有不断升高的趋势。为了获得较高的上染率和盖染性，宜在pH值为6- 7的初始染浴中进行染色。对亲和力较小、染浴pH值较敏感的染料，初始染浴pH值应在5以下;如能使用缓冲溶液，则效果更好。与羊毛染色相比，酸性染料对 尼龙6纤维的亲和力较高，更易发生超当量吸附，因此酸性染料对染色pH值要求比较高。

　　用酸性染料染尼龙6纤维时，对pH值控制采用的常见的三种方法：

　　1）保持相当高的酸度。弱酸性染料染尼龙织物时，染浴的pH值有不断升高的趋势，可以在染色过程中加入醋酸或醋酸缓冲液来降低染浴pH 值，减少纤维表面负电位，促使染料迅速上染织物。但这些酸化剂加入会导致局部染浴pH值骤然降低，染色速率突然增大，织物匀染性下降。特别是某些移染性较 差的染料更易造成色差和色花等病疵，同时染色操作也较麻烦。

　　2）将pH值控制在很小的误差范围内。由于染色过程中pH值显示非线性和时变特性，这也增加了精确控制pH值的难度。

　　3）染色过程中逐渐向酸性滑动在染色时，考虑到用传统方法控制pH值的难度，在尼龙纤维染色时采用pH值滑动工艺引起了相当的注意。田向农等发现：酸性 pH滑移剂能使染浴在染色初始阶段保持在中性或调至微碱性，随着染色温度升高和染色时间的延长，滑移剂能逐渐释酸，使染料均匀上染，在染色结束阶段使染浴 pH下降至4 -4.5左右，以获得较高竭染率。Chang—Chiun Huang 等研究开发了一种pH值可以随染色工艺参数的变化而自我做出调整的均衡积分控制法。Mental等建立了一种基于计算机测量pH值的模糊逻辑控制，可以自 我调节以适应不同的变化参数。

　　2.3 温度

　　尼龙6对酸性染料的 上染为温度依赖型，纤维在高于其玻璃化温度时吸收染料。因为在较高温度下高分子链的链段变得更易于活动，因此纤维处于开放状态并允许吸收在纤维中带正电荷 的端胺基上的染料渗透到纤维中，于是染料便通过分子间力与纤维相结合。在染色结束时，溶解于染液中和扩散进纤维中的染料之间达到热力学平衡。达到这种平衡 状态需要一定的时间，取决于被染物、染料及工艺参数，该过程可用染料扩散定律来描述。染料在染液中和在纤维中的浓度关系可以大致地用众所周知的 Langmuir及Nemst吸附等温方程加以描述。

　　尼龙6的玻璃化温度在35～50℃ ，一般可在 15℃始染。由于尼龙6纤维是热塑性纤维，其吸湿溶胀性比羊毛低得多。当温度高于70℃，上染速度才迅速加快，所以染色温度达70℃以上时升温速度以 0.5℃/min为宜，这对亲和力大、移染性差的染料更为重要。保温阶段的主要作用在于使染料获得一定的迁移性，因此染浴保温的温度变化对于匀染l生和盖 染性的影响比较显著。

　　来源：中国印花网

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