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氨纶染色性能的研究2022-02-10蒋伟永 申晓星 方未，沈灵丽 闵宇迪 袁梦林 摘要 对比分析了常见染料（活性染料、酸性染料、分散染料和阳离子染料）对氨纶的染色性能差异，并对不同类型染料上染氨纶的机理进行了探讨。结果显示：分散染料对氨纶有较好的沾色作用，弱酸性染料中的1:2金属络合染料对氨纶有较好的染色效果，活性染料和阳离子染料对氨纶基本不上色。 关键词 氨纶；染色机理；染色工艺 氨纶具有高延伸性(500%～700%)、低弹性模量（200%伸长，0.04～0.12g，D）和高弹性回复率(200% 伸长，95%～99%)。与乳胶纤维相比，氨纶具有与乳胶纤维相同的弹性，但化学稳定性和热稳定性更好，软化温度在200℃以上[1-3]。 市面上纯氨纶的面料较少，通常是将氨纶与其他纤维混纺，可增加面料的弹性，提高穿着舒适性， 近年氨纶的使用范围及在织物中的含量不断增加。 含氨纶的弹力面料在压模加工或穿着过程中，氨纶会裸露在外面，如果氨纶颜色较浅或无色，就会出现漏白的问题，尤其是对于大黑、大红等颜色的面料， 该问题更加突出[4-10]，因此氨纶的染色性能研究成为行业的热点。本实验探讨不同类型染料对氨纶的染色效果及染色机理，筛选出适合氨纶染色的染料，对于解决氨纶露白问题提供可行的解决方案。 1实验 1.1材料及设备 纤维：40D普通氨纶丝4882，40D酸性可染氨纶24700(晓星集团)。 染料：依索伦红NHF-S、依索伦黄NHF-S、依索伦蓝NHF-S[德司达（上海）贸易有限公司]，分散红ERD、分散黄ERD、分散蓝ERD（上海安诺其集团有限公司），阳离子金黄X-GL、阳离子红X-GRL、阳离子蓝X-GRRL（湖北恒景瑞化工有限公司），活性黄M-3R、活性红M-3BE、活性深蓝M-2GE（江苏申新染料化工股份有限公司）。 助剂：无水碳酸钠（纯碱，分析纯，江苏强盛功能化学股份有限公司），冰醋酸（分析纯，上海联试化工试剂有限公司），三水合乙酸钠（分析纯，西陇科学股份有限公司），酸性匀染剂（工业级，江苏德旺化工工业有限公司），分散剂DM-2115（工业级，广东德美精细化工集团股份有限公司），NaCl(分析纯，汕头市西陇科学股份有限公司)，阳离子匀染剂1227（工业级， 东莞市恒业助剂有限公司）。 设备：HWX-24红外线染色机（浙江省桐乡市振和化工仪器有限公司），Datacolor 600测色配色仪， (美国Datacolor)，HH-6数显恒温水浴锅（江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司）。 1.2 染色工艺 活性染料染色氨纶工艺：活性染料2%(omf)，纯碱10 g/L，NaCl 40 g/L，浴比1：30。活性染料染色工艺曲线如下：
阳离子染料染色氨纶工艺：阳离子染料2% (omf)，阳离子匀染剂1227 l g/L，pH 5（冰醋酸和三水合乙酸钠调节），浴比1：30。阳离子染料染色工艺曲线如下： 分散染料染色氨纶工艺：分散染料0.5%(omf)，分散剂1 g/L，pH 5（冰醋酸和三水合乙酸钠调节），浴比1：30。染色工艺曲线如下：
 弱酸性染料染色氨纶工艺：弱酸性染料2% (omf)，酸性匀染剂1 g/L，pH 5（冰醋酸和三水合乙酸钠调节），浴比1:30。弱酸性染料染色工艺曲线如下：
1.3测试 KIS值：在D。光源和10。视场条件下，用测色配色仪分别测定不同染料上染氨纶后，普通氨纶和可染氨纶的KIS值，KIS值越大，氨纶的染色深度越深。 2结果与讨论 2.1活性染料对氨纶的染色效果 由图l可知，用活性染料的三原色对氨纶染色后，普通氨纶和可染氨纶得色较浅，KIS值均在1.00 以下；用活性红对普通氨纶染色时，KIS值仅为0.04， 说明活性染料基本不上染氨纶，主要原因与活性染料的上染机理和氨纶的化学组成有关。活性染料的固色机理是在碱性条件下，活性染料与羟基等官能团发生亲核取代或亲核加成反应。活性染料分子中有磺酸根等水溶性基团，在碱性条件下带负电荷；而氨纶为聚氨基甲酸酯，分子中有端位酰胺基团存在， 在碱性条件下也带负电荷，与活性染料相互排斥，因此用活性染料对氨纶染色基本不上色，比较浅的颜色为染料沾色所致。
图1活性染料对不同氯纶的染色效果对比 2.2阳离子染料对氨纶的染色效果 阳离子染料上染纤维的机理为在酸性条件下， 阳离子染料带正电荷，所染纤维有磺酸根、羧酸根等带负电荷的基团，阳离子染料与纤维通过离子键结合而上染。氨纶的化学结构中存在氨酯基，与锦纶的酰胺基结构类似，都有亚氨基，在弱酸性条件下结合氢质子而带正电荷，与阳离子染料的正电荷产生强烈的排斥力，因此阳离子染料不能上染氨纶。 由图2可知，阳离子染料上染氨纶后，氨纶的IOS 值较小，所得颜色较浅，氨纶上的染料据推测为染料以范德华力吸附在氨纶上。
图2 阳离子染料对不同氨纶的染色效果对比 2.3分散染料对氨纶的染色效果 氨纶为氨基甲酸酯聚合而成的纤维，分子中基本不具有离子基和强亲水基，而具有芳环和疏水亚甲基链，因此氨纶是一种疏水性纤维。根据相似相容原理，分散染料可与氨纶以较强的范德华力结合，还可以形成少数氢键结合，因此分散染料上染氨纶后得色较深（如图3所示）。氨纶的软、硬链段交叉排列， 且具有软链段占比80%以上的微相结构，使分散染料容易上染；但在纤维拉伸状态下，染料容易解吸， 所以分散染料上染氨纶后，耐皂洗和耐摩擦色牢度均较差。
图3分散染料对不同氨纶的染色效果对比 2.4弱酸性染料对氨纶的染色效果 氨纶在聚合过程中形成了较多的氨基甲酸酯基，在酸性条件下吸附质子而带正电荷（如下所示）。 弱酸性染料分子结构中含有磺酸根等阴离子基团，因此氨纶的氨酯基为弱酸性染料的上染提供染座。 随着弱酸性染料分子质量的增大，染料与氨纶之间的范德华力增强，进一步提升了酸性染料在氨纶上的上染率。  可染氨纶是在氨纶纺丝的过程中，将混合胺扩链剂加入纺丝液中，大大增加了氨纶端位氨基的数量，使其在酸性条件下带正电荷，大大提高了酸性染料的染色性能。由图4可知，染色后可染氨纶的IaS值达到28.00，颜色较深；而普通氨纶的IOS值只有4.19， 染色性能较差。
 图4 弱酸性染料对不同氨纶的染色效果对比 3结论 氨纶具有优异的高弹性和回复性，可提高服装的舒适性，应用日益广泛，因此研究不同类型的染料对氨纶的染色性能对于氨纶的推广应用有很重要的意义。通过本研究可得出以下结论： (1) 氨纶用阳离子染料和活性染料染色效果较差，基本不上染；分散染料可使氨纶获得较深的颜色，但色牢度较差，不是真正的上染，为沾色。 (2) 弱酸性染料可上染氨纶，普通氨纶用弱酸性染料染色后可染得一定深度，可染氨纶用弱酸性染料染色后可获得较深的颜色，具有优异的染色性能。 参考文献： [1]曾登，孙振波，李春花，氨纶染色性能的改进研究[J]，纺织报告，2016(1):39-42. [2]冯岚清.粘锦氨针织面料的染色工艺[J].印染，2020，46(8)： 24-26. [3]宋心远，氨纶的结构、性能和染整（二）[J]-印染，2002，28 (12):35-38，52. [4]申晓星，高普，顾挺业，等.2150D粗旦首饰线用氨纶染深色方法和工艺[J].染整技术，2020，42(8):27-30. [5]申晓星，陈艳，刘巧，等.氨纶染深性研究进展[J].染整技术， 2020，42(1):24-26. [6]李伟婷，贾秋梓，朱晓娜，等，酸性染料易染龚c纶的染色[J]. 印染，2019,45(24):8-11. [7]王京玉，梁国东，贾秋梓，易染粗旦氨纶的制备及性能[J]. 合成纤维，2019.48(11):4-5，15. [8]韩虎，李伟婷，魏会芳等.酸性染料易染氨纶的染色动力学[J]，纺织学报，2019，40(8):76-79. [9]邵晓林，毛植森，许圈远，等.氨纶及其织物染色性能的研究进展[J]，合成纤维，2015，44(1):22-26. [10]游革新，陈曦日，杨波，等，染色工艺对氨纶结构与性能的影响[M].工程塑料应用，2017,45(5):45-49，90. |
