由圖8可看出,在100℃以下及100℃開始保溫前,吸附量不超過3mg/g,吸附速度很慢;在100℃保溫的情況下,吸附量隨時間的延長而增加的速度亦很慢。因此,紫外吸收劑CibafastP在PLA纖維上的吸附速度在100℃以下是很慢的,且吸附量低。這與很多分散染料在PLA纖維上的上染量從80℃開始很快增加的情況完全不同。
當溫度超過100℃后,CibafastP在PLA纖維上的吸附速度明顯加快,吸附量明顯增加;在110℃保溫時,吸附量仍隨時間延長而明顯增加。110℃保溫60min時的吸附量幾乎是100℃保溫60min時吸附量的2.5倍,其相差程度比許多分散染料于110℃和100℃在PLA纖維上染色時的吸附量或上染率的相差程度大很多。CibafastP在高溫下具有較快的吸附速度和較高的吸附量,這可能與PLA纖維分子鏈段高溫下劇烈運動易形成較大尺寸的瞬時空隙有很大關系。
2.5 CibafastP在PLA纖維上的吸附規律
非水溶性紫外線吸收劑在合成纖維上的吸附熱力學是,在恒溫條件下吸附達到平衡時,討論紫外線吸收劑在纖維上和在水浴中的分配或吸附規律。為了使吸附達到平衡,一般需要較長的處理時間,溫度越低,吸附達到平衡的時間越長。根據文獻和筆者的研究,對于PLA纖維,即使在100℃和110℃及正常時間內進行染色或空白染色,其結晶度也會增加,分子量有一定程度的降低。很顯然,纖維結構的變化可能會影響紫外線吸收劑或分散染料在PLA纖維上的吸附。本文中CibafastP在PLA纖維上的吸附等溫線試驗是在類似于正常的染色條件下進行的(圖9)。
圖9中的曲線是采用Langmuir吸附方程對試驗點進行模擬的結果,試驗點與模擬曲線能很好地重疊,相關系數R2很高,這表明紫外吸收劑在PLA纖維上的吸附符合Langmuir模型,同時也表明PLA纖維大分子上具有可供紫外吸收劑定位吸附的活化點。
由表3的吸附參數可知,紫外線吸收劑在高溫下的吸附飽和值和Langmuir吸附常數均比低溫下的高。其原因是溫度升高,有利于增大紫外線吸收劑的擴散動能和纖維內的自由體積或瞬時形成的空隙尺寸,從而導致纖維接受紫外吸收劑的能力增強。
3 結論
(1)紫外吸收劑CibafastP對260~330nm波段的紫外線具有良好的吸收性能,能有效防止UV2B透過PLA織物。隨著CibafastP用量增加和浸漬處理溫度升高,其在PLA纖維上的吸附量增加,導致PLA織物UPF指數的增加,且與CibafastP吸附量存在很好的線性關系。但CibafastP在PLA纖維上的提升性能有限,當用量超過2%后,再增加用量,效果不明顯。
(2)低于100℃時,CibafastP在PLA纖維上的吸附速度很慢、吸附量低;超過100℃后,CibafastP在PLA纖維上的吸附速度明顯加快,吸附量明顯增加,且在110℃保溫時,吸附量仍隨著保溫時間延長而明顯增加。因此,在使用時,應采用110℃保溫處理。
(3)CibafastP在PLA纖維上的吸附符合Langmuir模型,存在飽和吸附值,其在高溫下的吸附飽和值和Langmuir吸收常數均比低溫下的高。
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