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PLA纤维载体染色工艺研究2022-08-31曹家辉 王祥荣转载：印染助剂论文集 苏州大学纺织与服装工程学院 曹家辉 王祥荣 摘 要：为了解决PLA纤维染深性差的问题，选取肉桂酸甲酯为载体，分析染色工艺条件对CL分散红73上染PLA纤维的影响，并测试了载体染色对PLA纤维基本性能的影响。实验结果表明，染色pH为4.8，染色温度为100℃，载体用量为3 g/L 时得到较高的得色量；载体染色PLA纤维的日晒、汗渍、皂洗色牢度均能达到3～4级以上；载体染色使PLA纤维玻璃化转变温度有所下降，纱线断裂强力和断裂伸长率影响不大。 关键词：PLA纤维；载体；染色；得色量；色牢度 聚乳酸（Polylacticacid fiber，简称PLA）纤维，是一种由谷物、甜菜等天然糖类得到的乳酸为原料，经聚合生成高分子量的聚乳酸酯，再经溶液纺丝或熔融纺丝制得的生态环保型聚酯合成纤维[1]。PLA纤维作为新一代的生态环保型合成聚酯纤维，具有优良的生物可降解性和生物相容性[3]。PLA产品具有良好的抑菌、阻燃、生物相容性和生物可吸收性等特点，已成功应用于服装、家纺和卫生医疗制品等领域[3-4]，未来PLA纺织纤维的开发潜力非常大[5]。目前PLA纤维染色研究所面临的主要难点是：纤维染深性差，染色牢度较差，纤维在染整加工过程中易水解受损伤等[6]。针对PLA纤维染色的特殊性，一些学者研究了提高PLA纤维染色性能的加工技术[7-9]。 为了研究提高PLA纤维染深性的途径，本文以肉桂酸甲酯为载体，研究了pH、温度、载体用量等因素对PLA纤维分散染料染色性能以及纤维的基本性能的影响，分析PLA纤维载体染色的可行性。 1实验部分 1.1实验材料与仪器 材料：PLA纤维（2D*64mm，嘉兴爱普纤维科技有限公司）、PLA纤维纱线（48/2 Nm，张家港扬子纺丝有限公司提供）、C.I.分散红73（工业品，嘉兴市新大众印染有限公司提供）、醋酸和醋酸钠（分析纯，江苏强盛功能化学股份有限公司）、无水碳酸钠（分析纯，围药集团化学试剂有限公司）、肉桂酸甲酯（分析纯，上海笛柏生物科技有限公司）、皂片（标准品，上海市纺织工业技术监督所）、精练剂（实验室自制）、高温分散匀染剂HS- 300(—r业品，海宁恒晟化工有限公司)、还原清洗剂TF-110BA（工业品、浙江传化化学集团有限公司）。 仪器：INSTRON 3365型万能材料试验机（美国英斯特朗公司）、UltraScan PRO型分光测色仪（德国Hunt- erI.ah公司）、DSC2500型差示扫描量热仪（美国TA仪器公司）、HG-TC2008型红外染色机（无锡亚博纺织没备有限公司）、ALC-210.4型电子天平（北京赛多利斯仪器系统有限公司）、DY410C型定温干燥箱（重庆雅马拓科技有限公司）、SW-12型水洗牢度测试仪（无锡纺织设备厂）、YC631型汗渍色牢度测色仪（南通宏达实验仪器有限公司）、Atlas Alpha型日晒色牢度测试仪（美同ATLAS公司）。 1.2 PLA纤维及纱线载体染色实验 按照浴比为1：30，使用不同pH值的醋酸与醋酸钠缓冲溶液配制含有2% o.w.f C.I.分散红73、l g/I.高温分散匀染剂、一定用量肉桂酸甲酯的染浴，PLA纤维或PLA纤维纱线40'C人染，以1'C/min升温至指定温度， 保温染色30 min，再以3。Clmin降温至50。c，取H{纤维或纱线，进行热水洗、还原清洗（1 g/L还原清洗剂，在70'C条件下清洗20 min），水洗干净，晾干。 1.3测试方法 1.3.1染色纤维K/S值测试 将纤维或纱线梳理平整并固定在平板上，用UItraScan PRO测配色仪在D65光源，100视角的条件下，测定纤维K/S值以及颜色特征值测定，测4次，取其平均值。 1.3.1纤维热学性能测试 使用美困TA仪器公司的热性能分析仪对P1.A纤维进行热学性能测试分析，测试条件：在通人氮气氛围下，20℃时以lOoC/min升温至2000C，再以10℃/min降温至20℃，用TA和Origin软件对测试数据进行分析处理。 1.3.3纱线的拉伸性能测试 按照CBrT3916-2013《纺织品 卷装纱 单根纱线断裂强力和断裂伸长率的测定（CRE法）》进行测试，设定隔距长度为250 mm、拉伸速度为250 mm/min、预张力5cN／tex，每个试样重复20次，取平均值，求标准差。 1.3.4纤维色牢度测试 耐皂洗牢度参照CB/T 3921-2008《纺织品色牢度试验耐皂洗色牢度》所提供方法(c)测定。 耐汗渍牢度参照GB厂r 3922-2013《纺织品色牢度试验耐汗渍色牢度》测定。 耐晒牢度参照GB/T 8427-2008《纺织品色牢度试验耐人造光色牢度：氙弧》所提供方法测定。 2实验结果与讨论 2.1染色工艺对PLA纤维载体染色性能影响 2.1.1染色pH对PLA纤维载体染色K/5值及颜色参数影响 按照1.2.1的实验方法，固定染色温度为100℃、载体用量为3g/L，研究不同染色pH值对PLA纤维载体染色的影响。pH值对载体染色PLN纤维的K/S值影响如图l。从图l可以看出，当染浴pH值在2.8～7范同时，pH值的改变对PLA纤维的K/S值总体影响较小，最大K/S值所对应的pH值在4.8附近。
图1染浴pH值对PLA纤维载体染色KIS值影响 图2染色温度对PLA纤维载体染色KIS值影响 2.1.2染色温度对PLA纤维栽体染色K/S值的影响 按照1.2.1的实验方法，同定染色pH值为4.8、载体用量为3g/L，研究不同染色温度对PLA纤维载体染色KIS值的影响。染色PLA纤维的KIS值的影响如图2。 从图2可以看出，PLA纤维的载体染色KIS值总体上是随着染色温度升高而增大的，当染色温度为100℃ 时，PLA纤维染色K/S值最大。 2.1.3栽体用量对PLA纤维载体染色K/S值的影响 按照1.2.1的实验方法，固定染色温度为100℃、染色pH值为4.8，研究载体用量对PLA纤维载体染色K/S 值的影响。染色PLA纤维的KIS值的影响如图3。
图3载体用量对PLA纤维载体染色K/S值影响 从图3可以看出，随着染浴中载体浓度的提高，分散染料上染PLA纤维的K/S值总体呈上升趋势，在纤维染色过程中加入载体，可以利用载体对纤维的溶胀作用，降低纤维大分子链段运动难度，使纤维在染色过程中产生更多的空穴与通道，有利于染料渗透到染色纤维内部，能够在一定程度上提高上染百分率和染深性[10]。但K/S值提升幅度在载体浓度大于3g/L时减小，说明染浴中肉桂酸甲酯浓度达到3 g/L时近乎饱和， 继续提升载体用量对提高PLA纤维染色岬值无明显帮助，冈此，载体的浓度可以取3g/L。 综上，最佳染色I：艺为：染色pH为4.8.染色温度为1000c.载体用量为3g/L。 2.1.4 PLA纤维载体染色牢度 采用最佳染色工艺对PLA纤维进行染色，按照1.3.4的方法测试了染色PLA纤维的色牢度，测试结果列于表1。测试结果表明，PLA纤维载体染色纤维的日晒牢度能达到4级，酸、碱汗渍牢度、皂洗牢度均能达到3～4级以上。 表1PLA纤维载体染色色牢度
2.2载体染色工艺对PLA纤维基本性能影响 2.2.1载体染色对PLA纤维热学性能影响 采用最佳染色工艺对PLA纤维进行染色，按照1.3.2测试方法，使用差示扫描量热仪来测试载体染色前后以及普通高温染色PLA纤维的热学性能变化，测试结果如图4所示。
（3）载体染色后PLA纤维DCS曲线 图4 PLA纤维DCS曲线 从图4可以看出，未经过染色处理的PLA纤维的玻璃化转变温度为68.74℃，经过100℃普通岛温染色后的PLA纤维的玻璃化转变温度为66.61℃，而经过载体染色的PLA纤维，其玻璃化转变温度为61.18℃，可以看出，使用肉桂酸甲酯作为裁体来对PLA纤维进行染色使PLA纤维的玻璃化转变温度降低了大约7～8℃。 2.2.2载体染色对PLA纤维纱线力学性能影响 按照实验方法1.2.1配制pH值为4.8，载体为3g/L的染浴，固定染色温度为l00℃，对PLA纤维纱线进行染色，染色完成后将染色纱线洗净晾于，使用万能材料试验机对纱线进行拉伸测试，实验结果列于表2。 表2载体用量对PLA纤维纱线力学性能影响
从表2中 PLA纤维纱线的拉伸性能数据可以看出，经过载体染色的PLA纤维纱线断裂强力较来染色的PLA纤维纱线稍低，断裂伸长率较未染色的PLA纤维纱线有所增大，但总体看变化不大，不会影响纱线或织物的强度。 3结论 (l)使用肉桂酸甲酯作为载体对PLA纤维进行载体染色，当载体用量为3 g/L，染色pH为4.8染色温度为l00℃时，PLA纤维的得色量达到最大。 (2)载体染色PLA纤维的日晒、汗渍、皂洗色牢度均能达到3～4级以上；裁体染色使PLA纤维玻璃化转变温度有所下降，纱线断裂强力和断裂伸长影响不大。 参考文献： [1]张亭 聚乳酸纤维及其混纺织物的染整加工技术[D]苏州：苏州大学，2017 [2]李方，程浩南聚乳酸纤维的性能、应用及发展方主向[J]产业用纺织品.2018.36(10}:30-33 [3]陈洪章 生物基产品过程工程[M]北京；化学工业出版社2001 [4]任杰，李建渡 聚乳酸[M]北京：化学工业出版社.2014 [5]王永生，李增俊 生物基化学纤维发展现状与展望[J ]生物加工过程.20J9.17（05）：466-473 [6]庄小雄，杨国荣，朱俊伟，杜芳 聚乳酸纤维染色技术进展[A]铜牛杯第九届功能性纺织及纳米技术研究讨论会论文集2009.4 [7]苏柳柳. 聚乳酸纤维的生物酶改性[D],江南大学，2008. [8]赵岩 分散染料剂型加工及其在聚乳酸纤维上染色性能影响研究[D]山东理工大学，2011 [9]孙思恒，提高聚乳酸纤维分散染料染色性能的研究 [D]浙江理工大学，2010 [10]赵涛 染整工艺与原理（下册）[M]北京k国纺织出版社，2000. |
