耐堿性分散染料在聚乳酸紡粘非織造布染色工藝的研究

安 剛

(河南工程學院 材料與化學工程學院，河南 鄭州 450007)

聚乳酸紡粘非織造布是一種以可再生資源為原料的新型可生物降解的環(huán)保型材料。廣泛應用于農業(yè)、園藝、醫(yī)療衛(wèi)生和包裝等領域[1-4]，聚乳酸纖維主要用分散染料在弱酸性條件下對其進行染色[5-6]。隨著耐堿性分散染料的開發(fā)和應用，使分散染料堿性染色法具有低成本、節(jié)能、高效等特點日益明顯[7]，且分散染料堿性染色法對設備的適應性優(yōu)于酸性染色法。本文采用用低溫耐堿性分散染料分散藍2BLN在堿性高溫高壓條件下對聚乳酸紡粘非織造布進行染色實驗，探討分散染料堿性染色時的溫度、保溫時間、pH值、助劑等對聚乳酸紡粘非織造布染深性和強力的影響，以獲得聚乳酸紡粘非織造布堿性染色法的最佳工藝條件。

1 實驗部分

1.1 實驗材料及儀器

織物：聚乳酸紡粘非織造布(81.9 g/m2，江陰市杲信化纖有限公司)染料和化學品：分散藍2BLN，分散劑NNO，平平加O，滲透劑JFC(均為工業(yè)品)，燒堿(分析純)。儀器設備：LA2002-A紅外線高溫高壓染色機(上海一派印染技術有限粉絲)；HD026N電子織物強力儀(南通恒大)；Color -Eye7000A電腦測色配色儀(美國愛色麗公司)。

1.2 實驗方法

1.2.1 染色前處理

將PLA紡粘非織造布置于0.2 g/L平平加O、浴比1∶40、80～85 ℃的處理液中處理15 min，洗凈，80 ℃條件下干待用。

1.2.2 染色液處方

分散藍2BLN.%(owf)0.5 擴散劑NNO/(g/L) 1 用10%NaOH調節(jié)pH值5^9 保溫時間/min 10^45染色溫度/℃ 90^130浴比 1∶40

1.2.3 染色方法

耐堿性分散染料2BLN0.5%(owf)，0.5～2.0 g/L擴散劑NNO，染浴pH值5～9，浴比1∶40，在室溫入染，以2 ℃/min 加熱升溫至70 ℃后，再以1 ℃/min升溫至所需溫度，保溫處理20 min，以3 ℃/min將染液降溫至70 ℃左右，水洗后處理，于80 ℃烘箱中烘干待用。

1.3 測試方法

1.3.1 表觀染色深度K/S值的測定

烘干后的試樣折疊4層，任取5個點，用Color -Eye-7000A電腦測色配色儀測定染色樣表觀染色深度，取平均值。

1.3.2 撕破強力

按GB/T3917-1997方法測定聚乳酸紡粘非織造布的耐撕破強力。

2 結果與討論

2.1 溫度對K/S值和撕破強力的影響

溫度不僅影響分散染料的上染，而且還影響PLA紡粘非織造布的強力?？紤]到PLA紡粘非織造布的弱耐熱性能和強力，選擇低溫耐堿性分散染料分散藍2BLN按1.2.2工藝處方配制染色液，在pH值為8的條件下，室溫時開始染色，分別將染液的溫度升溫至60,70,80,90,100,110,120 ℃和125 ℃，并在此溫度下保溫20 min進行，染色后分別測定聚乳酸紡粘非織造布染色后的K/S值，結果如圖1所示。

圖1 染色溫度對聚乳酸非織造布染深性和撕破強力強力的影響

由圖1可知，分散染料在60 ℃以下，基本不上染PLA紡粘非織造布，隨著染色溫度的提高，特別是當染色溫度超過聚乳酸纖維的玻璃化溫度以后，染料上染織物的速率明顯增加，織物的K/S值增加明顯，當染色溫度達到110 ℃時K/S值達到最大，但此時PLA紡粘非織造布的撕破強力下降較多。綜合考慮，聚乳酸紡粘非織造布染色溫度應選擇100 ℃為宜。

2.2 染液pH值對K/S值和撕破強力的影響

染色液的pH值也是影響PLA紡粘非織造布撕破強力的重要因素。實驗中按1.2.2工藝處方配制染色液，用10%H2SO4和10%NaOH分別調節(jié)染色液的pH值為5、6、7、8和9，從室溫開始升溫染色，并在100 ℃條件下保溫20 min，并分別測定染色后試樣的K/S值和撕破強力，如圖2所示。

由圖2可知，隨著染液pH值的升高，PLA紡粘非織造布染色后的K/S值呈逐漸下降趨勢，但對于耐堿性的分散染料分散藍2BLN的影響不大，K/S值下降不多，但由于PLA紡粘非織造布耐堿性較差，隨著染液pH值的升高，織物的撕破強力呈下降趨勢，當染液的pH值超過8時，織物的強力急劇下降，這是由于聚乳酸紡粘非織造布堿性條件下水解所致，因此必須嚴格控制分散染料堿性染色法的染浴的pH值。綜合考慮，控制分散染料染色液的pH值為8。

圖2 染色液pH值對試樣KS值和撕破強力的影響

2.3 保溫時間對聚乳酸紡粘非織造布的K/S值和撕破強力的影響

染色時的保溫時間也是影響PLA紡粘非織造布染色的一個重要工藝條件。實驗時按1.2.2工藝處方配制染色液，從室溫開始升溫染色，并在100 ℃條件下，分別保溫10,20,30,40 min和45 min，染色后測定試樣的K/S值和撕破強力，如圖3所示。

由圖3可知，隨著染色時保溫時間的延長，染料上染量增加，織物染深性增加，K/S值增大，但當保溫時間達到30 min時，K/S值最大，隨著保溫時間的繼續(xù)增加，K/S值呈下降趨勢，主要是由于聚乳酸纖維在持續(xù)高溫和堿性條件下發(fā)生水解所致，與此同時隨著保溫時間的增加其撕破強力大幅降低?？紤]以上因素，保溫時間以20 min為宜。

圖3 保溫時間對KS值和撕破強力的影響

2.4 染色助劑對聚乳酸非織造布染色性能的影響

分散染料難溶于水，其染色時需要加入大量的助劑，以提高分散染料在染液的溶解度和防止染料顆粒的聚集。按1.2.2工藝處方配制染色液，從室溫開始升溫染色，并在100 ℃條件下，調節(jié)染液pH值為8，保溫20 min，選擇三種不同的助劑對耐堿性分散染料分散藍2BLN染色性能的影響進行了研究，助劑用量為1 g/L，測得染色后試樣的K/S值和撕破強力見表1。

由表1可知，三種常用助劑在分散染料堿性染色時，在染液中加入擴散助劑NNO的試樣顏色深度最大，三種助劑對PLA紡粘非織造布撕破強力的影響不大。因此，在聚乳酸紡粘非織造布染色時，可選用分散劑NNO作為染色助劑，以獲得較高的染色深度。

表1 助劑對分散染料堿性染色性能的影響

2.5 分散染料酸性染色和堿性染色法染色性能比較

耐堿性分散染料酸性染色法工藝為：0.5%(owf)分散藍2BLN、1 g/L擴散劑NNO，用10%H2SO4調節(jié)pH值為5，浴比1∶40。室溫下入染，分別逐漸升溫至100 ℃和110 ℃，保溫20 min，然后以3 ℃/min將染液降溫至70 ℃左右，置于含有純堿1.5 g/L，保險粉2 g/L，1.5 g/平平加O溫度為70 ℃的還原清洗液中還原清洗15 min，再水洗，于80 ℃烘箱中烘干后，分別測試其K/S值和撕破強力，并與分散藍2BLN堿性染色法比較，如表2所示。

表2 分散染料酸性染色法和堿性染色法染色性能比較

由表2可知：耐堿性分散染料分散藍2BLN堿性染色法的染深性K/S值雖然低于酸性染色(110 ℃)法，但其撕破強力高于110 ℃酸性染色法，酸性染色法(100 ℃)的撕破強力雖然好于堿性染色法，但染深性卻不如堿性染色法好，說明耐堿性分散染料堿性染色法只要控制好染液的pH值，也可用于聚乳酸紡粘非織造布的染色。

3 結論

(1)耐堿性分散染料堿性染色法的最佳工藝為：分散藍2BLN0.5%(owf)，pH值為8，1 g/L擴散劑NNO，浴比為1∶40，染色溫度為100 ℃，保溫時間為20 min。該工藝可使聚乳酸紡粘非織造布獲得較高的染深性和較低的強力損失。

(2)耐堿性分散染料對聚乳酸紡粘非織造布的堿性染色工藝對設備的適應性強，可省去還原清洗工序，降低了生產(chǎn)成本，但該工藝必須嚴格控制染浴的pH值和染色溫度，否則影響聚乳酸紡粘非織造布的強力。