交聯(lián)型氟硅改性聚丙烯酸酯乳膠及其在滌綸織物染色中的應(yīng)用研究

摘 要： 為提高滌綸織物分散染料免水洗熱熔染色織物的染色性能，以甲基丙烯酸甲酯（MMA）和丙烯酸異辛酯（2-EHA）為聚合單體，以甲基丙烯酸三氟乙酯（3FMA）和側(cè)鏈乙烯基聚硅氧烷（PDViS）為改性劑，以烯丙基聚氧乙烯醚（F-6）和烯烴氧基磺酸鹽（DNS-86）為乳化劑，通過細(xì)乳液聚合法，制備了交聯(lián)型氟硅改性聚丙烯酸酯（PDViS-HPFA）乳膠，通過XPS、EDS和WAC等手段表征PDViS-HPFA膠膜的表面化學(xué)組成和性能，并將乳膠應(yīng)用于滌綸織物分散染料免水洗熱熔染色中；探究PDViS-HPFA乳膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)、焙烘溫度和焙烘時(shí)間對染色織物K/S值和耐摩擦色牢度的影響，并優(yōu)化了染色工藝條件。結(jié)果表明：PDViS-HPFA膠膜表面富集了氟硅元素，且沿膠膜由內(nèi)向外逐漸增加，PDViS-HPFA膠膜的接觸角為103.2°，吸水率為5.21%，具有較強(qiáng)的疏水性；在PDViS-HPFA乳膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7%、焙烘溫度為200 ℃、焙烘時(shí)間為3 min的軋染工藝條件下，染色織物的K/S值高達(dá)16.442，耐干濕摩擦色牢度分別為4～5級和4級，防泳移達(dá)5級，高于同類改性聚丙烯酸酯乳膠。該文采用3FMA和PDViS協(xié)同改性聚丙烯酸酯乳膠，有效提升了染色織物得色量、色牢度和染色均勻性，為提高滌綸分散染料免水洗熱熔染色性能提供參考。

關(guān)鍵詞： 交聯(lián)；氟硅改性聚丙烯酸酯；滌綸；免水洗染色；分散染料

中圖分類號： TS195.644

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號： 1673-3851 （2024） 05-0329-08

引文格式：段銀河，蔣付良，董慧嫻，等. 交聯(lián)型氟硅改性聚丙烯酸酯乳膠及其在滌綸織物染色中的應(yīng)用研究［J］. 浙江理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)），2024，51（3）：329-336.

Reference Format： DUAN Yinhe， JIANG Fuliang， DONG Huixian， et al. Preparation of cross-linked fluorosilicone-modified polyacrylate latex and its application in dyeing of polyester fabrics ［J］. Journal of Zhejiang Sci-Tech University，2024，51（3）：329-336.

Preparation of cross-linked fluorosilicone-modified polyacrylate latex and its application in dyeing of polyester fabrics

DUAN Yinhe1a， JIANG Fuliang2， DONG Huixian1a， WANG Jing1a， WU Minghua1b， WANG Lili1b， YU Deyou1b， WANG Yijia1b

（1a.College of Textile Science and Engineering （International Institute of Silk）; 1b.Engineering Research Center for Eco-Dyeing amp; Finishing of Textiles， Ministry of Education of China， Zhejiang Sci-Tech University， Hangzhou 310018， China; 2.Jiaxing Food and Drug and Product Quality Inspection and Testing Center， Jiaxing 314050， China）

Abstract：" To improve the dyeing performance of polyester fabrics dyed with disperse dyes by washing-free hot-melt dyeing， the cross-linked fluorosilicone-modified polyacrylate （PDViS-HPFA） latex was prepared by fine emulsionmini-emulsion polymerization with methyl methacrylate （MMA） and 2-ethylhexyl acrylate （2-EHA） as the polymerization monomers， trifluoroethyl methacrylate （3FMA） and side-chained vinyl polysiloxanes （PDViS） as the modifiers， and allyl polyoxylated ethoxylated ether （F-6） and olefinoxysulfonate （DNS-86） as emulgators. The surface chemical composition and properties of the PDViS-HPFA film were characterized by XPS， EDS and WAC and the latex was applied to the washing-free hot-melt dyeing of polyester fabrics with disperse dyes. The effects of the PDViS-HPFA latex′s mass fraction， baking temperature and baking time on the K/S value and color fastness to rubbing of dyed fabrics were investigated， and the dyeing process conditions were optimized. The results showed that the surface of the PDViS-HPFA latex film was enriched with fluorosilicon elements， which gradually increased along the film from the inside to the outside; the contact angle of the PDViS-HPFA latex film was 103.2°， and the water absorption rate was 5.21%， indicating high hydrophobicity. When the PDViS-HPFA latex′s mass fraction was 7%， the baking temperature was 200 ℃， and the baking time was 3 min under the conditions of pad dyeing process， the K/S value of the dyed fabrics was as high as 16.442， the color fastness to dry rubbing and color fastness to wet rubbing was between grades 4-5， and grade 4 respectively， and the anti-migrating was grade 5， which was higher than that of similarly modified polyacrylate latex. In this study， the synergistic modification of polyacrylate latex with 3FMA and PDViS can effectively improve the color yield， color fastness and dyeing uniformity of the dyed fabrics， which can provide reference for improving the washing-free hot-melt dyeing performance of polyester fabrics dyed with polyester disperse dyes.

Key words： cross-linked; fluorosilicone-modified polyacrylate; polyester; washing-free dyeing; disperse dyes

0 引 言

傳統(tǒng)粉狀分散染料熱熔染色后，須經(jīng)還原清洗和水洗以獲得良好的染色牢度，但還原清洗和水洗工序復(fù)雜，且耗能、耗水、耗時(shí)。目前市場推出了液體分散染料滌綸織物軋染染色，可以免除還原清洗和水洗［1-2］。在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，該工藝只適用淺色染色品種；而對于深色染色品種，由于染料固著率低，染色滌綸織物表面浮色嚴(yán)重，仍需水洗去除浮色。且染色烘干過程染料泳移嚴(yán)重，容易產(chǎn)生色花、色斑等疵病。為改善上述問題，研究人員在軋染染液中添加聚丙烯酸酯類高分子乳膠［3-5］，在烘干、焙烘過程中使乳膠成膜，膠膜覆蓋未上染纖維的染料，從而獲得較好的色牢度。然而，聚丙烯酸酯的溶解度參數(shù)與分散染料相近［6-8］，在深色染色品種的染液中加入聚丙烯酸酯膠乳后，染色織物在高溫焙烘時(shí)，分散染料較難離開膠膜向纖維表面擴(kuò)散，造成染色織物得色量低、色牢度差等問題。為此，Wang等［4，9］探究了丙烯酸酯聚合物溶解度參數(shù)與印花織物得色量之間的關(guān)系，制備了具有低溶解度參數(shù)的聚丙烯酸酯乳膠，并采用自制的雙端乙烯基聚硅氧烷對其進(jìn)行改性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：有機(jī)硅改性聚丙烯酸酯有助于提高印花織物的得色量和色牢度；未交聯(lián)的聚硅氧烷鏈段與聚丙烯相分離嚴(yán)重，導(dǎo)致聚硅氧烷鏈段留存在聚丙烯酸酯基材中少，難以提高改性聚丙烯酸酯與分散染料溶解度參數(shù)差值，進(jìn)而影響染色的得色量和色牢度。

有機(jī)氟碳鏈化合物具有表面能低、疏水性強(qiáng)的特點(diǎn)［10］，有機(jī)硅具有分子鏈段柔軟、表面能低、疏水性強(qiáng)和溶解度參數(shù)低的特點(diǎn)［9，11-13］。利用有機(jī)氟和有機(jī)硅共同改性聚丙烯酸酯，分子中引入聚硅氧烷和氟碳鏈可降低改性膠膜的溶解度參數(shù)，賦予膠膜極低的摩擦系數(shù)、良好的低溫柔韌性和耐水性，從而提高染色織物的得色量及色牢度［14-15］。為避免低表面能氟硅分子鏈從聚丙烯酸酯膠膜過度遷移至膠膜表面，選用多交聯(lián)功能基團(tuán)的聚硅氧烷改性，能增加膠膜交聯(lián)度，適當(dāng)減弱低表面能氟硅分子鏈往膠膜表面富集程度，使低表面能氟硅分子鏈部分留在膠膜內(nèi)，增加膠膜與分散染料的溶解度參數(shù)差，提高分散染料上染纖維的幾率［16-17］。此外，在改性聚丙烯酸酯乳膠制備過程中采用可聚合表面活性劑作乳化劑，可在乳膠成膜過程中減少乳化劑的遷移而引起的染料泳移程度［18-19］。

本文以甲基丙烯酸甲酯（MMA）、丙烯酸異辛酯（2-EHA）為聚合單體，采用甲基丙烯酸三氟乙酯（3FMA）和自制的具有交聯(lián)功能的側(cè)鏈乙烯基聚硅氧烷（PDViS）為改性劑，采用可聚合乳化劑，通過細(xì)乳液聚合法制備交聯(lián)型氟硅改性聚丙烯酸酯（PDViS-HPFA）乳膠，并應(yīng)用于滌綸織物分散染料免水洗熱熔染色。分析膠膜表面化學(xué)結(jié)構(gòu)和性能，探究PDViS-HPFA乳膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)、焙烘溫度及時(shí)間對染色織物性能的影響，優(yōu)化染色工藝條件，為提高滌綸分散染料免水洗熱熔染色性能提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料與儀器

材料：甲基丙烯酸甲酯（MMA）、丙烯酸異辛酯（2-EHA）、甲基丙烯酸三氟乙酯（3FMA）、丙烯酸（AA）、烯烴氧基磺酸鹽（DNS-86）、過硫酸銨（APS），八甲基環(huán)四硅氧烷（D4）、四甲基四乙烯基環(huán)四硅氧烷（D4Vi）、1，3-二乙烯基四甲基二硅氧烷（DVMS）、三氟甲基磺酸（CF3SO3H）和十二烷基硫酸鈉（SDS）購自上海阿拉丁生化科技股份有限公司；烯丙氧基聚氧乙烯醚（F-6）購自上海麥克林生化科技有限公司；正十六烷（HD）、十二烷基酚聚氧乙烯醚（OP-10）購自上海羅恩化學(xué)技術(shù)有限公司，以上試劑均為分析純。雙端乙烯基聚硅氧烷（DViS，分子量6577）、工業(yè)級氨水購自上海阿拉丁生化科技股份有限公司；工業(yè)級分散紅玉 5BL購自浙江科峰有機(jī)硅有限公司；滌綸（156 g/m2）購自上海華綸印染有限公司。

儀器：超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)（寧波新芝生物科技股份有限公司）、微量注射泵（史密斯儀器有限公司）、測色配色儀（美國Datacolor公司）、DSA20型視屏接觸角測量儀（德國Kruss公司）、James Heal耐摩擦色牢度儀（寧波紡織儀器廠）、M6連續(xù)式烘焙機(jī)（杭州三錦有限公司）、PhabrOmeter型織物智能風(fēng)格儀（美國Nu Cybertek公司）和YMPO-10軋車（廈門瑞比精密機(jī)械有限公司）。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 乳膠的制備

PDViS的制備：將質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為86.5%的D4、10.6%的D4Vi及2.9%的DVMS加入三頸燒瓶中，200 r/min磁力攪拌，待溫度升高至70 ℃，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.15%的CF3SO3H催化劑，在70 ℃下繼續(xù)反應(yīng)6 h；反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)產(chǎn)物自然冷卻至室溫，用無水Na2CO3中和至pH值6～7，將產(chǎn)物用真空抽濾機(jī)過濾1遍，獲得無色透明黏稠狀產(chǎn)物PDViS。DViS結(jié)構(gòu)式如圖1所示，PDVis分子結(jié)構(gòu)式如圖2所示。

PDViS-HPFA的制備：將質(zhì)量分?jǐn)?shù)43.0% MMA、35.1% 2-EHA、7.8% 3FMA、1.2% AA、4.3% HD和8.6% PDViS攪拌均勻，置入由1.6% F-6和2.4% DNS-86組成的水溶液中，攪拌均勻后在冰浴中超聲分散20 min得到細(xì)乳液；取1/3細(xì)乳化液加入到反應(yīng)器中，待升溫至78 ℃，加入1/3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的APS水溶液，作為種子乳膠；當(dāng)種子乳膠略帶藍(lán)光時(shí)，升溫至80 ℃，將剩余2/3細(xì)乳化液及質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的APS水溶液用注射泵在2 h內(nèi)滴加到攪拌反應(yīng)器中，滴加完成后，繼續(xù)保溫反應(yīng)2 h；反應(yīng)結(jié)束后，調(diào)節(jié)pH值至7～8，過濾，得到氟硅改性聚丙烯酸酯乳膠PDViS-HPFA。

HPA的制備：采用54.0% MMA、44.1% 2-EHA、1.9% AA為聚合單體，其他反應(yīng)條件及操作同PDViS-HPFA的制備，得到HPA。

HPFA的制備：采用49.3% MMA、40.3% 2-EHA、9.1% 3FMA、1.3% AA為聚合單體，其他反應(yīng)條件及操作同上，得到HPFA。

PDViS-HPA的制備：采用48.9% MMA、40% 2-EHA、1.3% AA和9.8% PDViS為聚合單體，其他反應(yīng)條件及操作同PDViS-HPFA的制備，得到PDViS-HPA。

DViS-HPFA的制備：采用43.1% MMA、35.2% 2-EHA、7.8% 3FMA、1.2% AA和8.6% DViS為聚合單體，其他反應(yīng)條件及操作同PDViS-HPFA的制備，得到DViS-HPFA。

PDViS-DPFA的制備：采用43.1% MMA、35.2% 2-EHA、7.8% 3FMA、1.2% AA和8.6% PDViS為聚合單體，采用1.6% OP-10和2.4% SDS為乳化劑，其他反應(yīng)條件及操作同PDViS-HPFA的制備，得到PDViS-DPFA。

1.2.2 膠膜制備

將10 g乳膠倒入聚四氟乙烯模具中，室溫干燥成膜，然后60 ℃烘干6 h，160 ℃焙烘3 min，恒溫恒濕（20 ℃±1 ℃，（65±2）%）平衡24 h后待用。

1.2.3 染色工藝流程

染液配方：液體分散紅玉 5BL 2 g，乳膠0～10 g，去離子水98～88 g，共100 g。

染色工藝：滌綸織物→染色液→浸軋染色液（二浸二軋，軋液率95%）→烘干（70 ℃，5 min）→高溫焙烘（140～230 ℃，1～6 min）→成品。

1.2.4 結(jié)構(gòu)表征與性能測試

膠膜表面化學(xué)結(jié)構(gòu)表征：采用XPS能譜儀對膠膜表面元素進(jìn)行測試分析，測試深度3～10 nm。

EDS能譜儀測試：采用EDS能譜儀對膠膜的膜-空氣界面（膜表面）和膜-PET界面的元素進(jìn)行測試分析，測試深度1～3 μm。

接觸角測試：采用動(dòng)態(tài)視頻接觸角測量儀測試膠膜表面的水接觸。

吸水率測試：取部分膠膜，記錄膠膜質(zhì)量為W0，放入水中浸泡1 d，記錄吸水后膠膜的質(zhì)量為W1，按式（1）計(jì)算膠膜的吸水率GR：

GR/%=（W1-W0）/W0×100（1）

其中：W0為未浸泡前膠膜的質(zhì)量，W1為浸泡1 d后膠膜的質(zhì)量。

表面得色量K/S值測試及不勻度測試：采用測色配色儀測定染色織物上任意5個(gè)點(diǎn)的K/S值，取平均值。采用測色配色儀測定染色織物任意10個(gè)點(diǎn)的K/S值，以K/S值平均值的相對偏差表示不勻度。

K/S值的相對固著率：以皂洗織物為標(biāo)樣，按式（2）計(jì)算，以表征織物表面浮色的多少：

相對固著率/%=（K/S）2（K/S）1×100（2）

其中：（K/S）1和（K/S）2分別為未皂洗和皂洗織物的表觀色深值。

耐摩擦色牢度測試：采用James Heal耐摩擦色牢度儀進(jìn)行測試，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 251—2008《紡織品 色牢度試驗(yàn) 評定沾色用灰色樣卡》沾色樣卡評級。

手感值測試：采用PhabrOmeter型智能風(fēng)格儀，將染色織物裁剪成面積為100 cm2的圓形后稱重測試，評價(jià)染色織物的相對手感值。

防泳移性能測試：用評定變色用灰色樣的級差來評定染色織物正面與反面間的色差，當(dāng)色差相當(dāng)于灰色樣卡某級所具有的色差時(shí)，防泳移級別就是灰卡所標(biāo)定的級別。

2 結(jié)果與討論

2.1 膠膜表面元素分析

采用XPS（測試深度3～10 nm）測試HPFA、DViS-HPFA和PDViS-HPFA膠膜的表面元素含量，并與理論元素含量比較，結(jié)果如表1所示。從表1可以看出：與PDViS-HPFA和DViS-HPFA膠膜相比，HPFA膠膜表面的實(shí)際氟元素含量遠(yuǎn)高于理論含量，這是因?yàn)镠PFA膠膜在高溫焙烘時(shí)，有機(jī)氟鏈段大量向膠膜表面遷移、富集在膜表面，相分離嚴(yán)重導(dǎo)致膠膜中低表面能的有機(jī)氟鏈段含量極少，不利于增大分散染料與膠膜間的溶解度參數(shù)差。在HPFA中引入聚硅氧烷后，其膠膜表面的實(shí)際氟元素含量與理論含量差值減小，且與DViS-HPFA膠膜相比較，交聯(lián)型的PDViS-HPFA膠膜表面的實(shí)際氟硅元素含量與理論含量差值較小。這是因?yàn)榻宦?lián)型PDViS-HPFA分子交聯(lián)，形成的交聯(lián)型膠膜，適當(dāng)減弱氟硅低表面能分子鏈向膠膜表面富集程度，避免氟硅低表面能分子鏈過度遷移而減少膠膜中氟硅低表面能分子鏈的含量，有利于增大分散染料與膠膜的溶解度參數(shù)差，這將促進(jìn)染色時(shí)分散染料更多地向織物表面遷移，從而提高染色的K/S值。

考慮到EDS的測試結(jié)果為膠膜表面深度1～3 μm區(qū)域的元素含量，為進(jìn)一步研究交聯(lián)對氟硅鏈段遷移的影響，采用EDS能譜儀測試PDViS-HPFA和DViS-HPFA膠膜的膜-空氣界面（膜表面）和膜-PET界面深度1～3 μm區(qū)域的元素含量，結(jié)果如表2所示。

從表2可以看出：對于DViS-HPFA膠膜，膠膜中膜-空氣界面和膜-PET界面深度1～3 μm區(qū)域氟硅元素含量差值較大，但遠(yuǎn)低于表1中膜表面深度3～10 nm區(qū)域的氟硅元素實(shí)際含量，這說明DViS-HPFA膠膜相分離較嚴(yán)重，膠膜內(nèi)低表面能的氟硅鏈段含量較少。與DViS-HPFA膠膜相比，PDViS-HPFA膠膜中膜-空氣界面和膜-PET界面深度1～3 μm區(qū)域氟硅元素含量差值較小，與表1中PDViS-HPFA膠膜相比，PDViS-HPFA膠膜表面深度3～10 nm區(qū)域的氟硅元素含量也小，這說明交聯(lián)型的PDViS-HPFA膠膜內(nèi)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)減弱了膠膜的相分離程度，膠膜內(nèi)氟硅鏈段分布較多；交聯(lián)型PDViS-HPFA膠膜表面深度3～10 nm區(qū)域的氟硅元素含量大于膜-空氣界面和膜-PET界面處深度1～3 μm區(qū)域的氟硅元素含量，這說明膠膜從內(nèi)至外氟硅鏈段含量呈梯度分布，膠膜內(nèi)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的交聯(lián)密度呈現(xiàn)由膠膜表及內(nèi)逐漸減少。因此，將PDViS-HPFA乳膠應(yīng)用于分散染料免水洗熱熔染色時(shí)，一方面，分散染料與其膠膜的溶解度參數(shù)差較大，可在染色時(shí)促使分散染料從膠漿層向滌綸織物表面遷移［9］；另一方面，PDViS-HPFA膠膜中的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)也會(huì)在一定程度上減少膠膜內(nèi)的分散染料在染色焙烘過程中向膠膜表面擴(kuò)散，從而提高染色織物的得色量及色牢度［17］。

2.2 PDViS-HPFA膠膜耐水性能分析

測試HPA、HPFA、DViS-HPFA和PDViS-HPFA膠膜水接觸角和吸水率，考察PDViS-HPFA的耐水性，結(jié)果如表3所示。

從表3可以看出：PDViS-HPFA膠膜具有優(yōu)異的耐水性，接觸角為103.2°，吸水率低至5.21%；HPA和HPFA膠膜相比較，HPFA膠膜接觸角更大，具有更高的疏水性，但吸水率數(shù)值相近。這是因?yàn)镠PFA膠膜中碳氟鏈表面能低，在成膜過程中趨向于乳膠膜表面富集，含氟基團(tuán)較強(qiáng)的憎水性使得乳膠膜的疏水性強(qiáng)，接觸角大，但有機(jī)氟鏈段在遇到極性溶液時(shí)會(huì)在膠膜表面發(fā)生構(gòu)象重組，疏水性喪失，耐水性能下降［20］，因此在水中浸泡24 h后，HPFA膠膜和HPA膠膜的吸水率數(shù)值相近，但HPFA膠膜的相對較小。在HPFA中引入聚硅氧烷鏈段后，DViS-HPFA和PDViS-HPFA膠膜的吸水率下降，耐水性能提高。這是因?yàn)榉肿又幸刖哂薪宦?lián)功能的聚硅氧烷鏈段，交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)可在一定程度上“凍結(jié)”聚合物的表面結(jié)構(gòu)，阻止了表面氟化基團(tuán)的重組，將氟化物固定在膠膜表面，增強(qiáng)耐水性［20］。與DViS-HPFA膠膜相比較，因?yàn)镻DViS-HPFA膠膜的交聯(lián)密度比DViS-HPFA膠膜大，膠膜中低表面能的氟硅鏈段含量較多，因此吸水率更低，耐水性更好。綜上，相較于HPA、HPFA、PDViS-HPA和DViS-HPFA膠膜，PDViS-HPFA膠膜表現(xiàn)出更優(yōu)異的耐水性，將PDViS-HPFA乳膠用于滌綸分散染料免水洗熱熔染色時(shí)，染色織物的耐濕摩擦牢度會(huì)更高。

2.3 滌綸分散染料免水洗熱熔染色工藝優(yōu)化

將PDViS-HPFA乳膠應(yīng)用于液體分散染料免水洗熱熔染色中，分析PDViS-HPFA乳膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)、焙烘溫度和時(shí)間等染色工藝條件對免水洗染色織物染色性能的影響，優(yōu)化染色工藝條件。

2.3.1 PDViS-HPFA質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)化

PDViS-HPFA乳膠作為軋染染液中的重要成分，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)影響其膠膜對染料的載遞及包覆作用。添加不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)PDViS-HPFA乳膠于軋染染液，探究其質(zhì)量分?jǐn)?shù)對免水洗染色織物K/S值、耐摩擦色牢度及手感值的影響，結(jié)果如表4所示。

從表4可以看出：隨著PDViS-HPFA乳膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，染色織物的K/S值先增大后趨于平緩，耐干濕摩擦牢度先增大后趨于穩(wěn)定，手感值柔軟度略微降低；當(dāng)PDViS-HPFA質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7%時(shí)，染色織物的K/S值可達(dá)最高值16.442，其耐干、濕摩擦牢度分別達(dá)到4～5級和4級。這是因?yàn)椋环矫?，染色焙烘過程中，PDViS-HPFA乳膠在滌綸織物表面成膜，有機(jī)氟硅鏈段向膠膜表面遷移、富集在膜表面，阻止分散染料向膠膜表面遷移以及升華［9，17］；另一方面，膠膜中PDViS-HPFA分子交聯(lián)，形成的交聯(lián)型膠膜，適當(dāng)減弱氟硅低表面能分子鏈向膠膜表面富集程度，避免氟硅低表面能分子鏈過度遷移而減少膠膜中氟硅低表面能分子鏈的含量，從而有利于增大分散染料與膠膜的溶解度參數(shù)差，促進(jìn)分散染料更多地向織物表面遷移，提高染色的K/S值［17］。同時(shí)，遷移至膠膜表面的氟硅鏈段提高膠膜的疏水性，增強(qiáng)了膠膜表面的柔滑性，進(jìn)而提升了織物的耐摩擦色牢度。但質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過7%后，PDViS-HPFA膠膜對得色量及色牢度的提升并不明顯，而手感反而變差。因此，綜合考慮，PDViS-HPFA乳膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)選擇7%為宜。

2.3.2 焙烘溫度優(yōu)化

固定PDViS-HPFA乳膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7%，焙烘時(shí)間為3min，采用不同的焙烘溫度對滌綸織物進(jìn)行液體分散染料免水洗熱熔染色，探究焙烘溫度對免水洗染色織物K/S值、耐摩擦色牢度的影響，結(jié)果如表5所示。

從表5可以看出：隨著溫度的升高染色織物的K/S值逐漸增大，耐摩擦牢度先增大后穩(wěn)定；當(dāng)溫度為200 ℃時(shí)，染色織物K/S值達(dá)到16.442，耐干摩擦牢度達(dá)到4～5級，耐濕摩擦牢度達(dá)到4級。這是因?yàn)椋S著焙烘溫度的升高，分散染料的溶解度及擴(kuò)散動(dòng)能提高，增加了能夠擴(kuò)散進(jìn)入纖維內(nèi)部的活化染料分子數(shù)目，且溫度升高纖維內(nèi)部的自由容積增大，降低了染料向纖維內(nèi)部擴(kuò)散的能阻和空阻，提高染料向滌綸纖維無定形區(qū)的擴(kuò)散速率，因而提高了染色織物的得色量和色牢度。繼續(xù)升溫，染色織物色牢度的提升并不明顯，得色量反而減小，這可能是高溫對纖維損傷引起［21］。綜合考慮，選擇焙烘溫度200 ℃為宜。

2.3.3 焙烘時(shí)間優(yōu)化

固定PDViS-HPFA乳膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)7%和焙烘溫度200 ℃，采用不同的焙烘時(shí)間對滌綸織物進(jìn)行液體分散染料免水洗熱熔染色，探究焙烘溫度對免水洗染色織物K/S值、耐摩擦色牢度的影響，結(jié)果如表6所示。

從表6可以看出：隨著焙烘時(shí)間的延長，染色織物的K/S值先增大后趨于穩(wěn)定，耐干摩擦牢度為4～5級，基本不變，耐濕摩擦色牢度先增大后穩(wěn)定；當(dāng)焙烘時(shí)間為3 min時(shí)，染色織物的K/S值最高值可達(dá)16.442，耐干摩擦牢度達(dá)到4～5級，耐濕摩擦牢度達(dá)到4級。這是因?yàn)?，?dāng)焙烘時(shí)間較短時(shí)，分散染料沒有充分時(shí)間擴(kuò)散到織物內(nèi)部無定形區(qū)發(fā)色，導(dǎo)致染色織物的得色量較低，當(dāng)焙烘時(shí)間超過一定值后，染料擴(kuò)散達(dá)到平衡，染色織物的得色量和色牢度趨于穩(wěn)定［21］。綜合考慮，選擇焙烘時(shí)間3 min為宜。

2.4 PDViS-HPFA免水洗染色性能

采用優(yōu)化后的軋染工藝條件PDViS-HPFA乳膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)7%、焙烘溫度200 ℃和焙烘時(shí)間3 min進(jìn)行液體分散染料免水洗熱熔染色，并與HPA、HPFA、PDViS-HPA、DViS-HPFA和PDViS-DPFA乳膠染色織物進(jìn)行比較，結(jié)果如表7所示。

從表7可以看出：染色時(shí)在染液中加入PDViS-HPFA乳膠，其染色織物的得色量最高，K/S值高達(dá)16.442，固著率高達(dá)98.6%，耐干摩擦牢度達(dá)到4～5級，耐濕摩擦牢度達(dá)到4級，染色均勻性較好（不勻度0.074），防泳移級別達(dá)到5級。與未改性的HPA乳膠在同等條件下染色的測試結(jié)果相比較，染色滌綸織物的表面得色量提高了21.3%，固著率提高了7.7%，耐干摩擦牢度從4級提高到4～5級、耐濕摩擦牢度從3～4級提升到4級；與傳統(tǒng)乳化劑型PDViS-DPFA乳膠在同等條件下染色的測試結(jié)果相比較，不勻度提高了14.7%，防泳移級別從4級提高到5級。相較于HPA、HPFA、PDViS-HPA和DViS-HPFA乳膠染色，PDViS-HPFA乳膠染色織物有較高的得色量和色牢度，是因?yàn)槔肞DViS和3FMA共同改性聚丙烯酸酯時(shí)。一方面，染色焙烘過程中，PDViS-HPFA膠乳在滌綸織物表面成膜，有機(jī)氟硅鏈段向膠膜表面遷移、富集在膜表面，阻止分散染料向膠膜表面遷移以及升華［9，17］；另一方面，膠膜中交聯(lián)型PDViS-HPFA分子交聯(lián)，形成的交聯(lián)型膠膜，適當(dāng)減弱氟硅低表面能分子鏈向膠膜表面富集程度，避免氟硅低表面能分子鏈過度遷移而減少膠膜中氟硅低表面能分子鏈的含量，從而有利于增大分散染料與膠膜的溶解度參數(shù)差，促進(jìn)分散染料更多地向織物表面遷移，提高染料利用率，進(jìn)而提高染色的K/S值［17］。同時(shí)，遷移至膠膜表面的氟硅鏈段賦予PDViS-HPFA膠膜極低的摩擦系數(shù)及疏水性。因此，PDViS-HPFA乳膠染色滌綸織物的表面得色量和色牢度較高。與PDViS-DPFA相比，PDViS-HPFA乳膠染色織物的染色均勻性較高，防泳移效果較好。這是因?yàn)椋噍^于傳統(tǒng)乳化劑，可聚合乳化劑能通過雙鍵鍵合到聚丙烯酸酯主鏈中，降低乳化劑解析和遷移的風(fēng)險(xiǎn)［18-19］，并減少因乳化劑遷移而引起的染料泳移程度。與傳統(tǒng)乳化劑制得的涂層膜PDViS-DPFA相比，PDViS-HPFA膠膜通常表現(xiàn)出更高的耐水性和疏水性，有利于提高染色織物的色牢度。因此，將PDViS-HPFA乳膠應(yīng)用于滌綸織物液體分散染料免水洗熱熔染色時(shí)，染色織物得色量高、色牢度好、染色均勻性好，且織物具有柔軟的手感，適用于家居領(lǐng)域滌綸織物的染色加工，如窗簾、桌布等。

3 結(jié) 論

本文自制了交聯(lián)型氟硅改性聚丙烯酸乳膠PDViS-HPFA，并應(yīng)用于滌綸分散染料免水洗熱熔染色，得出主要研究結(jié)論如下：

a）PDViS-HPFA膠膜的接觸角為103.2°，吸水率為5.21%，具有較強(qiáng)的疏水性。PDViS-HPFA膠膜經(jīng)高溫焙烘后，相分離程度較DViS-HPFA膠膜小，PDViS-HPFA膠膜內(nèi)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的交聯(lián)密度呈現(xiàn)由膠膜表及內(nèi)逐漸減少，PDViS-HPFA膠膜內(nèi)氟硅鏈段分布較DViS-HPFA膠膜多，且從膠膜內(nèi)至外氟硅鏈段含量呈梯度分布。

b）PDViS-HPFA乳膠用于分散染料免水洗熱熔染色優(yōu)化工藝條件為PDViS-HPFA乳膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)7%，焙烘溫度200 ℃、焙烘時(shí)間3 min，所染織物K/S值高達(dá)16.442，相對固著率高達(dá)98.6%，耐干濕摩擦色牢度分別為4～5級和4級，染色均勻性較好（不勻度0.074），防泳移級別5級。

c）采用甲基丙烯酸三氟乙酯（3FMA）和側(cè)鏈乙烯基聚硅氧烷（PDViS）協(xié)同改性聚丙烯酸酯乳膠，可以有效提升染色織物得色量、色牢度和染色均勻性，實(shí)現(xiàn)滌綸分散染料免水洗熱熔染色。

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