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阳离子染料染改性涤纶的探讨作者：阳段梅，张贵，皮建兵来源：《轻纺工业与技术》 2015年第4期阳段梅，张贵，皮建兵［互太（番禺）纺织印染有限公司染厂，广东广州５１１４６２］【摘要】采用Ａｓｔｒａｚｏｎ染料和ＫａｙａｃｒｙｌＥＤ染料组合对ＣＤＰ弹力织物染浅、中、深色，通过测定染料的上染率，比较染料的配伍性能；同时通过对比染色后的布面效果及牢度结果，筛选出不同色系最佳的染料组合。
经大生产表明，生产效果良好。
【关键词】阳离子染料；配伍性能；色牢度；ＣＤＰ弹力织物Doi:10.3969/j.issn.2095-0101.2015.04.012中图分类号：ＴＳ193．63+7文献标识码：A文章编号：2095-0101（2015）04-0038-04０引言涤纶（ＰＥＴ）弹力织物具有坚牢挺括，抗皱保形，尺寸稳定等优点。
ＣＤＰ纤维是在常规ＰＥＴ纤维的二元单体基础上，添加少量第三单体，使其可采用阳离子染料染色，达到降低染色温度，改善染色性能的目的。
同时ＣＤＰ弹力织物的吸湿好、不易起毛起球及舒适性使其深受客户的青睐。
阳离子染料是一类在水溶液中可电离为带正电荷的色素阳离子，以及无色阴离子的染料。
阳离子染料的染色特性主要包括染料的配伍性、染色饱和浓度、饱和系数以及染料的移染性。
本试验通过对Ａｓｔｒａｚｏｎ阳离子染料和ＫａｙａｃｒｙｌＥＤ阳离子染料染色后的布面品质，匹差，得色深度，牢度表现进行分析探讨，得出不同色系下阳离子染料的最佳组合。
由于ＣＤＰ纤维其超分子机构仍与常规涤纶相似，机构的规整性，紧密性仍然较高。
因此，阳离子染料在ＣＤＰ纤维上的吸附仍属于化学定位吸附。
染色时，染料的吸附扩散主要是在无定型区内，其分子链具有高度的活动性，热收缩与无定形区分子链的运动相关。
纤维的玻璃化温度降低，收缩率呈直线上升，热收缩性高的纤维，其上染率也高，反之亦然。
由于ＣＤＰ纤维添加了第三单体，破坏了ＰＥＴ纤维大分子原有结构的规整性，使其在相同的温度下，分子的热运动加快，特别在无定形区，分子间空隙增大，染料分子容易渗透到纤维内部。
阳离子可染涤纶染色不匀的成因及控制前言阳离子染料可染聚酯纤维(简称CDPET)是聚酯纤维的一个重要改性品种,1958年,由美国杜邦公司研制成功,近年来得到长足发展。
CDPET纤维织物染整后色彩鲜艳,手感柔和,仿毛感强,其纯纺或混纺织物,是常用的服装面料。
CDPET纤维染色极易出现染色不匀问题,若仅发生在纬向,会致成品开剪率提高;若出现在经向,会导致企业面对质量纠纷和索赔。
染色不匀问题涉及纤维制造、纺纱、织造、印染等多道工序,其成因分析和质量责任的追溯十分困难。
本文根据织物染色不匀特征,如染色不匀在织物上的分布情况及程度,针对生产现场各工序生产特点,查找原因,并结合技术检测手段作全面分析判断。
1 纤维制造对织物染色不匀的影响1.1 CDPET纤维特性CDPET纤维由对苯二甲酸、乙二醇和酸性改性剂缩聚制成。
常用的第三单体改性剂是间苯二甲酸二酯-5-磺酸钠(SIPM)、对苯二甲酸二酯磺酸钠和间苯二甲酸双羟乙酯-磺酸钠(SIPE)。
用这些单体改性的涤纶需要在115~120℃才能用阳离子染料染色,因此也被称为高温染色型(或高压型)CDPET纤维。
以SIPM共聚制得的CDPET纤维熔点比普通聚酯低,吸湿率比普通聚酯略有提高,但它的结晶温度明显提高。
CDPET纤维分子量、结晶度、强度较普通聚酯纤维低,其织物的抗起毛起球特性也比普通聚酯纤维要好,在后加工中可以免去烧毛工序,因而可以得到柔软丰满,具有羊毛般手感的织物。
宏其化工CDPET纤维的杨氏模量比普通聚酯纤维低10%~30%,因而其织物也比普通聚酯纤维柔软,特别适合制作具有柔软风格的女装。
此外,与普通聚酯纤维相比,CDPET纤维的碱性水解速度大得多。
因此在相同温度下碱处理时,CD-PET纤维的碱减量率要比普通聚酯纤维织物高得多。
1.2 纤维制造对织物染色不匀的影响及判别当织物出现染色不匀问题时,应首先通过检测手段确定织物中CDPET纤维是否使用不当,或纤维原料是否有异常。
阳离子染料常压可染新型改性涤纶的热性能及染色性能杨肖婉;王建明;张大省【摘要】针对常规涤纶常压难以上染的问题，对一种新型改性涤纶的热性能和染色性能进行研究。
使用扫描电子显微镜、差示扫描量热法和热失重分析等对纤维形貌及热性能进行表征和测试。
结果表明：纤维具有纵向沟槽及横向十字形结构；玻璃化转变温度为62℃，结晶温度为131℃，熔点为241℃，初始热分解温度为402�8℃。
利用亚甲基蓝上染纤维，测得纤维的染色饱和值为5�8。
使用Maxilon阳离子染料（红、金黄、蓝、黑）对织物进行染色并绘制上染速率曲线，结果表明：入染30 min后可达到染色平衡，染色保温时间为30 min，染色样品色牢度均能达到4级左右；黑色染料用量为5％（ o． w． f）时，K／S值变化趋于平缓，干湿摩擦牢度为4～5级。
%In view of the problem of the conventional polyester fiber on the difficulty in dyeing under atmospheric pressure, the thermal and dyeing properties of a novel modified polyester fiber were studied. The morphology and thermal properties of the fibers were characterized and tested by scanning electron microscopy, differential scanning calorimetry and thermal gravimetric analysis. The results show that the fiber has longitudinal grooves and cross⁃shaped structures;the glass transition temperature ,crystallization temperature, melting point and initial thermal decomposition temperature of fiber are 62, 131 and 241℃, respectively. The dyeing saturation value of fiber was measured by using methylene blue dye on the fiber, and the dyeing saturation value is 5�8. The fabrics are dyed with Maxilon cationicdyes(red, golden yellow, blue and black) , and the dyeing rate curves aredrawn. The results show that the dyeing balance can be reached after 30 min, the holding time is 30 min and the color fastness is about 4 grade. The fabric is dyed with Maxilon Black, and the results show that the K/S value tends to be stable when the dye concentration is about 5% ( o. w. f) , and the dry and wet rubbing fastness is 4-5 grade.【期刊名称】《纺织学报》【年(卷),期】2016(037)012【总页数】5页(P71-75)【关键词】阳离子染料;改性涤纶;染色性能;色牢度【作者】杨肖婉;王建明;张大省【作者单位】北京服装学院材料科学与工程学院，北京 100029;北京服装学院材料科学与工程学院，北京 100029;北京服装学院材料科学与工程学院，北京100029【正文语种】中文【中图分类】TQ342.21;TS193.6聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维的染色改性一般是采用添加第3组分或第4组分改性剂，改变PET的分子结构，以降低其结晶能力，提高其染色性能。
ECDP的仿腈纶改性及与腈纶染色的一致性田崇著聚丙烯腈纤维（简称腈纶）具有许多优良性能，如柔软性和保暖性好，有“合成羊毛”之称，耐光性和耐辐射性优异等，但其强度并不高，耐磨性和抗疲劳性也较差。
进入70年代，由于受原料的限制，腈纶纤维的发展有所减缓。
到1978年世界总产量突破200万吨以后，其产量增加缓慢，1995年的全世界总产量仅为230多万吨。
为此，作为羊毛替代品的腈纶纤维的价格一直维持在较高的水平上，特别是近一、二年来，毛纺的成本已到了无法再压缩的地步，寻求毛纺制品中腈纶的替代品，已经成为一个急待解决的问题。
涤纶具有高模量、高强度，弹性、保型性好，耐热和耐光性好，不易起皱等特点，是一种理想的毛纺织品替代材料○1。
为了能与羊毛混纺后易于染色并降低成本，通常腈纶都为在不易染色的均聚聚丙烯腈的基础之上，在聚合时加入少量的第二单体和第三单体，以便聚丙烯腈纤维（腈纶）可以实现常压阳离子染料可染。
所以，一般的聚丙烯腈纤维中都含有与阳离子染料有亲和力的羧基或磺酸基团的单体，如丙烯磺酸钠、甲基丙烯磺酸钠、衣康酸等。
而普通涤纶大分子中缺乏能与直接染料、酸性染料、碱性染料等结合的官能团，虽然具有能与分散染料形成氢键的酯基，但由于涤纶的结晶度高、结构紧密、染料分子不易进入纤维内部，使染色困难、色泽单调。
在PET的共聚酯中，以间苯二甲酸磺酸盐作为改性剂，制得阳离子染料可染的聚酯（简称CDP），磺酸基团上的金属离子易与阳离子染料中的阳离子进行离子交换。
阳离子染料以离子键固定在CDP的分子链上，同时释出盐类。
因染色是在水浴中进行，盐类可被去除，平衡朝着有利于染料固定在纤维上的方向发展，用磺酸盐作为改性剂还可以降低聚酯的结晶度，增大非晶区中分子链的活动性，从而达到改进染色性的目的。
用上述方法改性的共聚酯，必须在高压下才能进行阳离子染料染色，因此，再以第四共聚组分作为改性剂加入共聚酯中，就能制得常压阳离子染料可染聚酯（简称ECDP），使其在常压下进行阳离子染料染色。
第23卷 第3期合 成 纤 维 工 业 V o l.23 N o .3 2000年6月 CH I NA SYN TH ET I C F I BER I NDU STR Y Jun . 2000 收稿日期:2000201221。
作者简介:蒋常彬,男,35岁,工程师。
多年从事化纤生产技术管理工作,已发表论文2篇。
影响阳离子染料可染涤纶质量的因素探讨蒋常彬 蒋恒增(岳阳石油化工总厂,湖南,414014)摘 要:探讨影响阳离子染料可染涤纶(CD P )质量的因素,认为CD P 内在质量的稳定,以及合适的预结晶干燥温度、纺丝及拉伸工艺是影响质量的主要因素,并提出了提高阳离子染料可染涤纶的产品质量的有效途径。
主题词:阳离子染料可染纤维 1,3-间苯二甲酸-5-磺酸钠 质量 工艺 为了改善涤纶的染色问题,岳阳石油化工总厂于1996年在2万t a 间歇装置上开发并试生产出第一批阳离子染料可染PET 切片(CD P ),1997年在涤纶长丝装置上进行了试纺并取得了成功,但在生产阳离子纤维过程中,由于诸多因素的影响,纤维的可纺性及内在质量不太稳定。
本文就影响阳离子染料可染涤纶质量的因素进行工艺方面的探讨。
1 试验1.1 原料及产品规格CD P 切片:由岳阳石油化工总厂化纤厂生产,[Γ]=0.59dL g ,T m =248℃;其纤维产品规格:111dtex 36f ,167dtex 36f 。
1.2 设备及仪器FBM 31024干燥机;B arm ag 公司12E 8 24D (10E 8 24D )卧式挤压机及C W 4T 2920 6卷绕头;FK 6V 21000拉伸变形机;国产QD F 23型热球式电风速仪;德国CH 28718型张力仪。
2 结果与讨论2.1 原料质量的影响CD P 切片质量的好坏直接影响其纤维的质量。
由于CD P 分子链中引入1,32间苯二甲酸磺酸钠(S IPM ),使其熔点、玻璃化温度均比PET 低,而表观粘度较PET 高。
随着S IPM 含量的增加,切片中杂质含量增多,熔体流动性能变差,端羧基与二甘醇含量也随之增加,组件及过滤器的使用周期明显缩短,可纺性及可拉伸性能变差[1]。
生产中,S IPM 用量一般控制在2%～3%,缩聚内温控制在245～255℃,缩聚终温控制在280～285℃,特性粘数控制在0.55～0.61dL g ;同时应对凝聚粒子和灰分进行检测和控制,一般凝聚粒子控制小于等于6.0个 m g ,灰分小于等于0.5%。
当凝聚粒子及灰分超标时,除控制S IPM 的含量外,缩聚终温宜控制在275～285℃。
2.2 预结晶与干燥工艺的影响在PET 分子结构中加入S IPM ,使PET 分子原有结构规整性遭到破坏,结构变得疏松,分子间作用力减弱,结晶性能变差[2],其干燥升温速率比PET 要缓慢,以避免升温速率过快,造成切片粘结成块;同时由于CD P 切片中含有磺酸钠基,具有较强的亲水性,回潮率高,在高温下纺丝,少量的水分存在会致使酯键水解,熔体粘度下降。
实际生产过程中,切片容易出现粘结、发黄、气泡等现象,从而导致纺丝飘丝、断头、可纺性变差。
因此,结晶温度控制在155～165℃,适当加大结晶风量及延长切片结晶时间,同时严格控制升温速率,可通过控制回转阀下料量和提高干燥料位,控制干燥时间6.0～6.5h 来保证CD P 干切片粘度降小于0.01dL g ,干切片含水率小于等于30Λg g 。
2.3 纺丝工艺的影响2.3.1 纺丝温度由于CD P 的熔点及特性粘数较PET 低,因此纺丝温度的控制也较PET 低,同时由于CD P切片熔体表观粘度比PET大,流变性能差,为避免喷丝头组件承受过高的熔体压力,纺丝温度应控制较高,尤其是纺丝箱体温度,但过高的温度会使耐热性能差的CD P切片发生急剧的热降解[3]。
生产实际表明,较低的纺丝温度前纺生产可能会很正常,但后纺加工难度大,易产生毛丝和断头,选择较高的纺丝温度有效地改善了PO Y后加工性能。
因此,纺丝温度根据实际生产情况控制在290℃左右。
表1为PET,CD P纺丝温度比较。
表1 不同规格PET,CD P纺丝温度比较规格dtex fT ℃箱体111 36PET286288289289290290 CD P284286287286287288167 36PET290291292293292293293 CD P2862872882892892882892.3.2 冷却成形虽然CD P的熔融结晶温度较PET低,但由于CD P分子中S IPM的存在,空间位阻增大,大分子的有序程度降低,有利于熔体的纺丝冷却成形。
同时CD P的凝固温度低于PET,采用PET 一样的冷却条件,会造成CD P的凝固点位置上移,并且考虑到CD P纤维的结晶速率较慢,结晶度较低,所以纺丝应缓慢冷却,以降低纺丝卷绕张力,使取向度下降,有利于改善后拉伸性能;但又不可过缓,否则就会因丝条冷却固化过缓而受外界野风干扰,状态不稳定将发生丝条抖动,甚至并丝,条干值明显增大[4]。
根据生产实际情况,宜控制侧吹风速度为0.3～0.4m s,温度24±2℃。
2.3.3 上油工艺由于CD P的大分子链中存在亲水性极强的-SO3N a,因此在丝束上油时,对油剂中的水分吸附较常规丝多而对油剂的吸附量相应减少[5]。
因此,在纺丝时,要选择水溶性或乳化性较好的油剂并适当提高油剂的浓度及上油泵的转速以保证纤维的上油率;同时必须考虑到前纺油剂的抗静电效应,因为CD P大分子链中含有极性基团,PO Y 在后加工过程因“干磨”对摩擦盘造成损伤,导致D T Y产生僵丝。
生产实际表明,选择F22169油剂,油剂浓度13%,上油率0.7%～0.8%,达到满意的效果。
2.3.4 纺丝组件及预过滤器由于CD P切片中杂质含量较多,这些杂质在纺丝温度下与成纤聚酯不相容,部分颗粒较大,易堵塞过滤网,使预过滤器前后压差及组件内部压力在较短时间内明显增高,组件及过滤器的使用周期较PET明显缩短。
生产167dtex 36f的纤维,使用25Λm的过滤芯,过滤器的使用周期只有1～2天,甚至10h左右,组件使用周期仅7天左右,给生产管理带来了较大的难度,同时成本明显增加。
实际生产过程中,从三单体及切片质量抓起,加强工艺控制,增加网前过滤,减少环境杂质的污染,对凝聚粒子与灰分进行检测与控制,同时提高熔体过滤器的过滤精度以及组件的起始压力。
其起始压力较PET高20～30kg c m2,以避免纺丝飘丝和断头,保证生产的正常进行。
2.4 卷绕拉伸工艺的影响2.4.1 卷绕工艺实际生产中通过对卷绕张力、卷绕角度及丝饼与摩擦辊的接触压力来调整卷绕成形。
实际生产调节导丝盘与摩擦辊的速度差,控制超喂0.8%～1.2%,卷绕速度2900～3000m m in,卷绕张力20～25c N,成形及后纺退绕性能较好。
2.4.2 拉伸变形工艺(1)拉伸比的选择由于引入了第三单体,涤纶结构规整性遭到一定的破坏,CD P纤维表现为强度降低,与PET 纤维相比,T g低,T c高,初始模量低,沸水收缩率高,但后拉伸性能不如PET。
根据实际情况,选择合理的拉伸比是保证纤维质量的关键之一,拉伸比过高必然会导致毛丝、断头;拉伸比过低,在拉伸过程中纤维取向、结晶会更小、强力会偏低,不能满足后加工的需要。
实际生产中拉伸比选择1.55～1.65较为合适。
(2)拉伸变形温度由于CD P纤维的可拉伸性较PET纤维差,分子取向和结晶较PET困难,且结晶速率较PET低。
拉伸变形温度应低于PET,但又不能太低,根据情况,选择T1175～190℃,T2150～160℃。
加工167dtex 36f规格丝后纺的主要控制指标见表2。
3 产品质量经过多次工艺的优化,对影响CD P纤维质量的因素采取相应措施,CD P纤维的可纺性明显好转,一等品率稳步提高,1999年5月167dtex 36f34第3期 蒋常彬等.影响阳离子染料可染涤纶质量的因素探讨D T Y的一等品率已达91.84%,全年累计一等品率达86.0%。
表2 167dtex 36f CD P与PET纤维后纺主要工艺指标项 目指 标PET纤维CD P纤维加热箱温度 ℃(T1 T2)200 170190 160拉伸倍数1.6731.60D Y1.921.84假捻张力 c N(T2 T1)1.111.01加工速度 m・m in-16005304 结论a.CD P的质量及可纺性与切片的内在质量密切相关。
在重点控制熔点、粘度、羧基含量的同时,需要增加对凝聚粒子与灰分的检测与控制。
b.适当降低预结晶及干燥温度,适当延长预结晶的时间,加大结晶风量,严格控制升温速率可防止切片粘连、结块,从而保证切片干燥效果。
c.因CD P对温度敏感程度较PET大,生产中应严格控制纺丝温度在290℃左右,同时采用较缓的冷却条件及合适的工艺,以及提高熔体预过滤的精度和组件的起始压力以保证CD P纤维的质量。
d.采用合适的卷绕及拉伸变形工艺,是保证CD P纤维质量的重要条件。
参 考 文 献1 刘绍诰,朱湘萍,胡长虹.纺拉一步法生产阳离子改性涤纶FD Y.合成纤维工业,1999,22(2):502 张树均.改性纤维与特种纤维.北京:中国石化出版社,19973 毛羽平,毛玖津,向一源等.阳离子改性涤纶细旦长丝的开发与应用.合成纤维工业,1997,20(3):214 徐心华.李允成等编.涤纶长丝生产.北京:纺织工业出版社, 19925 陆惠宝,辜昌基等编.涤纶生产技术问答.北京:纺织工业出版社,1993D ISCUSSI ON ON THE INFL UENT I AL FACT ORS ON THE QUAL IT YOF CAT I ON I C-DY EAB L E PET F IBERJ iang Changb in and J iang H engzeng(Y uey ang Genera l P etroche m ica l W orks)Abstract:T he influen tial facto rs on the quality of cati on ic2dyeab le PET fiber w ere discu ssed.T he CD P in ternal quality and the p rocess param eters such as p recrystallizati on temperatu re,sp inn ing and draw ing p rocess w ere con sidered as the m ain influen tial facto rs.T he effective m easu res to i m p rove the quality of CD P fiber w ere m en ti oned.Subject Ter m s:cati on ic dyeab lity fiber;1,32isoph thalic acid252sodium su lfoacid;quality;techno logical p rocess!国内简讯#洛阳即将建成20万t聚酯装置由中国石化集团公司与河南省合资建设的洛阳石化化纤工程,总投资64亿元人民币。
