PES具有突出的阻燃性能,不添加任何阻燃劑,其阻燃性即可達UL94V20級(0.46mm);其極限氧指數(LOI)為38,具有自熄性;其玻璃化溫度(Tg)為225℃,為無定形聚合物材料,連續使用溫度為180～200℃[1,2]。
PES最初開發應用于阻燃、耐熱、耐化學藥品的優異特種工程塑料[3];采用熔融紡絲法[4]制得PES纖維,應用于航空航天領域復合材料,效果良好。
將這種高性能纖維推廣到民用紡織品,必須解決其染色問題。雖然PES為無定形聚合物,但其玻璃化轉變溫度較高,且分子鏈上沒有能與染料分子結合的反應性基團,難以用水溶性染料染色。試驗采用分散染料對其進行高溫高壓染色,探討了不同染色條件對上染率的影響。
1 試驗
1.1 材料與藥品
聚醚砜紗線(26tex/24f,自制)Dianix紅玉MF、Dianix黃棕MF、Dianix軍藍MF(德司達公司);磷酸二氫銨(分析純,汕頭市西隴化工廠),丙酮(分析純,北京化工廠),氫氧化鈉(分析純,天津市北方天醫化學試劑廠),保險粉(分析純,天津市福晨化學試劑廠),洗滌劑(浙江納愛斯集團有限公司)。
1.2 儀器
SDM22122140型高溫高壓染色機(立信染整機械有限公司),722型可見分光光度計(上海欣茂儀器有限公司),ORINTEX電子測色配色系統(意大利ORIN2TEX公司),Y571A摩擦色牢度儀(浙江溫州紡織儀器廠),SDLM228耐洗色牢度測試儀(美國SDLATLAS公司),Q2SUN氙燈實驗箱(Q2PANEL實驗室產品公司),Y172型纖維切片器(常州紡織儀器廠),XPL21偏光顯微鏡(新天精密光學儀器廠),YG021PC型電子單紗強力機(溫州方圓儀器有限公司)。
1.3 試驗方法
1.3.1 紗線前處理
冷水洗→洗滌劑洗滌(洗滌劑4g/L,60℃×10min,浴比1∶50)→熱水洗(60℃×10min)→冷水洗→晾干
1.3.2 染色工
染色處方
染料用量/%(owf) 2
pH值(磷酸二氫銨調節)5～6
浴比1∶40
還原清洗處方/(g/L)
保險粉2
氫氧化鈉2
浴比1∶100
溫度/℃70
時間/min10
染色工藝曲線
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1.4 測試方法
1.4.1 上染百分率
采用722型可見分光光度計測定染色前后染液的吸光度A,按式(1)計算上染率:
上染率%=(1-AnNn/A0N0)×100(1)
式中:An,Nn———染色殘液的吸光度和稀釋倍數;
A0,N0———染色原液的吸光度和稀釋倍數。
1.4.2 K/S值
將染色紗線纏繞在硬紙板上,緊密排列,用ORIN2TEX電子測色配色系統測定樣品的K/S值,測5次,取平均值。
1.4.3 拉伸性能
單根紗線的斷裂強力和斷裂伸長率按GB/T3916—1997《紡織品卷裝紗單根紗線斷裂強力和斷裂伸長率的測定》,在YG021PC型電子單紗強力機上測定。隔離長度250mm,拉伸速度250mm/min,批次20次,取平均值。
1.4.4 纖維染透性
用Y172型纖維切片器制取染色后纖維的橫截面試樣,在顯微鏡下觀察試樣的染透性。
1.4.5 移染性
試樣采用2%(owf)染料濃度染色,染色后將試樣分成等重的2份,一份作為移染原樣A,一份作為移染試樣B。取與試樣B等重的未染色試樣C,與試樣B一起置于移染浴中進行處理。試驗條件見1.3.2,染色溫度為130℃。按式(2)計算移染率:
移染率/%=(K/S)C/(K/S)B×100(2)
式中:(K/S)B———移染處理后試樣B的K/S值;
(K/S)C———移染處理后試樣C的K/S值。
1.4.6 各項色牢度的測定
耐洗色牢度 參照GB/T3921.3—1997《紡織品色牢度試驗耐洗色牢度:試驗3》測定。
耐摩擦色牢度 參照GB/T3920—1997《紡織品
色牢度試驗耐摩擦色牢度》測定。
耐光色牢度 參照GB/T8427—1998《紡織品色
牢度試驗耐人造光色牢度:氙弧》測定。<
2 結果與討論
2.1 溫度敏感性
聚醚砜紗線分別用Dianix紅玉MF、黃棕MF和軍藍MF在100～130℃下染色,上染率與染色溫度的關系如圖1所示。
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從圖1可以看出,隨著染色溫度的提高,染料上染率提高。染色溫度100℃時,三種染料的上染率很低;溫度升至120℃時,Dianix紅玉,黃棕和軍藍的上染率分別達到92.6%,70.6%和59.6%;而130℃時,三種染料的上染率均達到90%以上。這是由于水分子的增塑作用和高溫高壓條件,使得PES分子鏈段運動能力提高,纖維內微隙增大、增多,染料分子更易進入纖維內部。另外,升高溫度可以增大染料在染浴中的溶解度,提高染料的擴散動能,減少染料向纖維內部擴散的阻力,從而提高染色速率,使上染率增加。
2.2 升溫上染特性
測定選用的三種染料的升溫上染速率曲線,60℃起染,升溫速率為1℃/min,結果如圖2所示。
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從圖2可看出,溫度低于110℃,上染率較低;而在由110℃升至130℃,三種染料的上染率急劇提高。所以,溫度高于110℃后,應嚴格控制升溫速率,防止出現染色不勻現象。當溫度達到130℃后,隨著時間的延長,三種染料的上染率提高緩慢,基本趨于平衡。從圖2可以看出,三種染料的上染速率曲線一致性較好,表明其相容性較好。
2.3 提升力
選用染料濃度分別為1%,2%,4%,6%和8%(owf),于130℃染色并進行后處理,測定試樣的K/S值,結果如圖3所示。
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從圖3可以看出,Dianix紅玉MF的提升力較其它兩種染料好;三種染料在濃度達到4%后,染料濃度增加,而K/S值增幅較小,說明所選染料在聚醚砜纖維上的提升力總體一般。
2.4 移染性
移染性測試結果如表1所示。
表1 三種染料的移染性能
由表1知,這三種分散染料的移染率很低,要想通過移染來實現勻染較困難。所以,在聚醚砜纖維染色過程中,應嚴格控制升溫速率,并可通過加入高溫勻染劑和擴大浴比等,以改善纖維的勻染性。
2.5 透染性
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圖4為Dianix黃棕MF染色纖維截面圖,可以看出其透染性較好,無環染和白芯現象。
2.6 染色牢度
測定聚醚砜纖維130℃染色60min后的耐洗、耐摩擦和耐光色牢度,如表2所示。
由表2知,用分散染料染色后,聚醚砜纖維具有良好的耐洗色牢度,除Dianix紅玉MF滌綸沾色為4～5級圖4 Dianix黃棕MF染色纖維截面圖(放大250倍)
表2 聚醚砜纖維各項色牢度
色
外,其余均達到5級;干摩擦牢度為4級,濕摩擦牢度為4～5級;耐光色牢度均達到4級。
2.7 染色對聚醚砜纖維拉伸性能的影響
測定聚醚砜紗線經Dianix軍藍MF于130℃下染色60min,染色前后的拉伸性能變化如表3所示。
表3 聚醚砜纖維染色前后的拉伸性能
由表3知,聚醚砜纖維經高溫高壓染色后,斷裂強力有所下降,而斷裂伸長率則明顯增加。這可能是由于染色過程中,纖維發生了收縮,且纖維內部大分子鏈段取向發生變化所致[5]。
3 結論
(1)聚醚砜纖維用DianixMF系列染料于130℃染色1h,上染率達90%以上,紗線強力下降9%左右,耐洗、耐摩擦及耐光色牢度均達4級以上。纖維的透染性良好,沒有出現環染和白芯現象,說明染料已進入纖維內部。
(2)DianixMF三種染料在聚醚砜纖
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