環狀三聚物是對苯二甲酸二甲酯(PET)中的一種環狀低聚物,聚合度(DP)為3,含量約1.5%,占總低聚物含量的70%以上。環狀三聚物由于化學穩定性和熱穩定性高,易聚集和結晶,因此其含量超過其他低聚物。PET中低聚物的熔點約為310℃,這表明環狀三聚物穩定性較高。在130℃的染色溫度下,環狀三聚物在水中的溶解度小于2mg/l,因此環狀三聚物在預處理、染色或其他傳統濕處理過程中不易洗去。
雖然人們在聚合物合成和纖維生產過程中對減少PET中環狀三聚物及其他低聚物含量方面在工業生產中作了許多努力,但由于合成中小分子和大分子之間的平衡性,不可能完全消除三聚物,在工業生產中不可能將三聚物含量降低到0.5%及總低聚物含量降低到1%。
雖然如此,但也沒有證據表明紡織品后加工中新的環狀三聚物生成,這可能是因為固態下環狀三聚物生成的機會很小。
不像其他低聚物,環狀三聚物在纖維表面結晶后很難洗去,從而給后面的加工帶來麻煩,一般來說當纖維表面環狀三聚物含量超過纖維重量的0.1%時就會給染色和后加工帶來麻煩。在熱定型和染色前,表面環狀三聚物含量約0.05%～0.1%,熱定型和高溫染色后大約為2%甚至更多,因此給染色及后加工造成許多困難。
在紡織加工中三聚物帶來的問題有:
·在染液循環的地方沉積在染色機的不同部位,降低機器工作效率;重新沉積在紡織品上,影響色光和后面的加工;
·低聚物沉積或泳移到織物表面,影響織物特性,如外觀和手感;
·紗線間增大的摩擦使機器磨損增加,并導致織物成形過程中張力發生變化;
·染色后加工過程中,三聚物的沉積干擾靈敏元件及其功能元件導致產生疵點及停機。
自從H.Zahn首次研究低聚物以來,人們一直在努力尋求如何減少紡織加工中低聚物的影響。據已有文獻報道,減少三聚物在紡織加工中的干擾的方法主要有以下七種:
·經常而有效地清洗染色機;
·高溫排液;·避免采用易導致三聚物沉積在纖維表面的化學物質;
·選用適當化學助劑提高三聚物在水中的分散性或溶解性;
·堿性還原洗滌;
·染色后紗線回繞;
·堿性染色。
但是,上述低聚物問題的解決方法往往伴隨著投資、環境、產品質量等的負面影響,而且即便如此,目前也尚無一種有效的方法可完全消除環狀三聚物給聚酯纖維染色及后加工造成的影響,尤其是卷裝染色和經軸染色。
本文報道了一種堿處理法,對聚酯纖維分散染料染色中三聚物的去除率達90%。該法采用1g/l～3g/l的燒堿在分散染料染色前對纖維預洗或者在pH值為9的堿性浴液中同時進行染色和三聚物的去除。
1材料
聚酯紗:噴氣變型紗2200d,2-ply,3d長絲組成。
染料:CI分散藍56,低能染料,該染料在聚酯染色中應用很廣,日曬牢度高,堿穩定性強。
堿:NaOH,調整pH值在11～12;Na2CO3-NaHCO3,調整pH值在9～10;Na2HPO4-NaH2PO4,調整pH值在6～8。
緩沖液:NaAc-HAc,調整pH值在5。
工業堿性染色工藝用來與一步染色和三聚物去除工藝作比較。
[pagebreak]2方法
紗線的處理和染色均在耐洗牢度試驗儀中進行,浴比10∶1,研究了兩種三聚物處理方案——預洗法和一步法。預洗法是指在染色前用堿液處理紗線,一步法是指三聚物的去除與染色同時進行。前一種方法中,紗線首先用堿處理,然后在130℃,pH值為5的條件下染色30min。一步法的溫度控制在130℃～140℃,pH值為5～10,染色時間15min～60min,染色中染料濃度為2%owf。堿處理或染色后,紗線在空氣中冷至50℃取出,在浴比為500∶1的溫水中攪拌5min,離心脫水,重復兩次,取出并空氣干燥。
3三聚物分析
在索氏萃取器中用四氯乙烯萃取表面三聚物。萃取的低聚物基本上來自纖維表面。溶劑回收,萃取物溶于二氧六環中作含量分析。對表面低聚物作液相色譜分析。色譜柱250×4.6mm,硅膠固定相(100的球形孔隙)直徑5mm。移動相為己烷/二氧六環980/20(V/V),流速為1ml/min。在238nm波長下觀察三聚物,在620nm波長下觀察分散藍56。純三聚物作標準曲線。峰面積和三聚物濃度之間呈線性關系,相關系數大于0.999。三聚物和染料被基線分開,染料不干擾三聚物的含量分析。
4結果
4.1預洗法
4.1.1堿
圖1表明,用2g/lNaOH或Na2CO3-NaH-CO3預洗后再染色,都能顯著減少表面三聚物。
但比較而言,NaOH比Na2CO3-NaHCO3效果更好。這可能因為NaOH堿性較強,能更有效地加速三聚物的水解。2g/lNaOH的pH值是12,而相應的Na2CO3-NaHCO3的pH是9.4。
圖1也表明三聚物在纖維內外呈動態平衡,雖然堿處理能很大程度減少表面三聚物,但染色后另外的三聚物又從纖維內部移出。染色后表面三聚物的增加意味著原始平衡被打破,這表明染色條件有利于三聚物從纖維內部移出到表面。染色中染料和表面活性劑的使用也可能促進三聚物的移出。
雖然2g/lNaOH在pH12的條件下比相應的Na2CO3-NaHCO3在pH9.4的條件下能更有效地去除三聚物,但增加NaOH濃度似乎并不能進一步去除三聚物(圖2)。從圖中也可看出1g/l的NaOH不足以去除三聚物,0.05%以上的三聚物仍殘留在纖維表面,當NaOH濃度從1g/l增至2g/l時,表面三聚物能進一步減少50%。
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