染色滌綸低聚物的控制

染色滌綸低聚物的控制

0合成纖維的應用絲綢纖維具有高度的天然纖維強度，如強度高、亮度好、耐用性好、化學穩(wěn)定性強、耐腐蝕性好等。自其問世以來,一直受到人們的普遍關注,廣泛應用于各行各業(yè)。目前,滌綸纖維是世界上產(chǎn)量第一的合成纖維。根據(jù)國研網(wǎng)統(tǒng)計數(shù)據(jù),2012年全國合成纖維的總產(chǎn)量為3450.24萬噸,其中,滌綸纖維產(chǎn)量就達到3022.41萬噸,占總產(chǎn)量的87.6%,可見滌綸纖維在化纖市場中的重要地位。滌綸纖維由于其結構緊密,玻璃化溫度較高,往往需要在高溫高壓下進行染色。在高溫高壓染色時,滌綸中含有的低聚物,尤其是環(huán)狀三聚物,容易從纖維內(nèi)部擴散到表面,并在纖維表面結晶本文綜述了國內(nèi)外滌綸染色加工中有關低聚物問題的研究,介紹了低聚物形成的原因及其影響,總結了目前解決低聚物問題的主要方法,旨在為染整工作者解決滌綸染色低聚物問題提供一定的參考。1低聚物的形成和影響1.1易聚集結晶示范滌綸低聚物是滌綸單體在縮聚反應過程中形成的低分子量副產(chǎn)物,其含量受聚合反應條件影響,一般為纖維質(zhì)量的1%~3%如圖1所示,環(huán)狀三聚體的結構高度對稱,因而極易聚集結晶線狀低聚物是兩種單體初期縮聚產(chǎn)物,其含量隨單體的不斷縮合而減少。線狀結構的低聚物占滌綸纖維中低聚物總量的25%左右,分子結構中帶有極性端基,在水中具有一定的溶解度,對滌綸的紡織加工影響較小由于滌綸合成時分子間與分子內(nèi)酯化反應的平衡競爭關系,無論采取什么方法,都不可能完全消除環(huán)狀三聚物,在工業(yè)生產(chǎn)中將三聚物含量降低到0.5%以及總低聚物降低到1%是不可能的1.2織物染色設備在染色過程中,滌綸纖維受熱后低聚物會從纖維內(nèi)部逐漸向纖維表面遷移。一般認為,纖維表面低聚物占纖維質(zhì)量的0.1%以上,就會引起各種問題(1)低聚物沉積在染色設備的各個部件上,阻礙染液循環(huán),造成機器效率的下降;沉積在織物上引起色差和斑漬。(2)低聚物從織物內(nèi)部遷移到表面,影響產(chǎn)品質(zhì)量,如外觀、手感等。(3)附著在滌綸纖維表面的低聚物增加紗線的摩擦,造成織物形成過程中張力的改變,同時加速機器的磨損。(4)低聚物積聚在染色設備上,影響傳感器和其它功能部件,甚至引起機器故障導致停機。(5)粘附在纖維表面的低聚物導致繞紗困難,出現(xiàn)斷紗、粗細不均等現(xiàn)象,降低纖維的可紡性,嚴重影響紡織品質(zhì)量。2控制低聚物的技術滌綸低聚物問題長期困擾著染色工作者,因此,清除滌綸染色時表面的低聚物,對于滌綸染整加工具有非常重要的意義。國內(nèi)外許多學者針對這個問題進行了研究,雖然到目前為止,還沒有一種方法可以徹底解決低聚物問題,但是利用現(xiàn)有技術,對低聚物進行最小化控制已經(jīng)成為可能。在滌綸纖維染色加工過程中,影響纖維表面低聚物含量的因素很多,包括熱定形溫度和時間,染色溫度、時間、浴比,排液溫度,載體種類及用量等目前已報導的低聚物控制方法主要有以下幾種:2.1低聚物的堆積滌綸纖維染色通常需要在其玻璃化溫度以上40~50℃左右進行,在這樣的高溫條件下,纖維中所含的環(huán)狀低聚物受熱后容易從纖維內(nèi)部向表面遷移并堆積。適當降低染色溫度能夠在一定程度上抑制低聚物向纖維表面乃至染液中遷移。采用染色載體是有效降低染色溫度的方法之一,同時某些載體還有助于溶解環(huán)狀三聚物馬正升等2.2低聚物染色新工藝在堿性條件下,滌綸纖維中低聚物的酯基易發(fā)生水解,生成的水解產(chǎn)物帶有水溶性較好的羧酸鈉基團,導致溶液中低聚物濃度降低并抑制晶體的析出。堿性染色也可以減少染色疵病,省略還原清洗,改善織物手感并簡化加工工藝。聚酯纖維堿性染色新工藝的開發(fā),為低聚物問題的解決帶來了契機,也是目前研究最集中的針對滌綸染色低聚物問題的新工藝。HideakiImafuku本課題組Petra與MarijaVavilova與Prorokova鄭敏等堿性染色是目前研究最多的用于解決滌綸染色低聚物問題的新工藝,上述各種報道都能在一定程度上減少低聚物,但是能夠完全解決染色滌綸低聚物問題的工藝仍然未見報道,也沒有見到能夠進行大規(guī)模工業(yè)應用的實例。2.3對低聚物的遷移影響研究表明:滌綸纖維高溫染色時加入某些高效分散劑或溶劑,能夠促進低聚物從纖維表面脫離,并且使其穩(wěn)定地分散在溶液中,抑制其結晶析出并附著在纖維或設備表面。但是,這類助劑往往不會對纖維內(nèi)部低聚物的遷移產(chǎn)生影響。鄭敏等Vavilova與Prorokova德國司馬化學有限公司開發(fā)了一種名為ZETESANOLE的低聚物高效分散劑耐高溫型低聚物分散劑的開發(fā)是國內(nèi)外許多研究者關注的焦點,目前市售的低聚物分散劑有很多種,如UNIVADINEOD低聚物分散劑、YZ-602低聚物分散劑等,大多為陰離子與非離子型表面活性劑的復配物,但是這些分散劑都只能部分解決染色滌綸低聚物問題,仍有待于今后進一步開發(fā)。2.4染液中低聚物的排除滌綸高溫染色時自纖維內(nèi)部遷移到表面的低聚物會部分溶解在染液中,如果在高溫狀態(tài)下排放染液將有利于低聚物的排除,避免在染液逐步降溫過程中,溶液中的低聚物重新結晶析出并沉積在纖維和設備表面2.5h9hn還原清洗助劑對纖維表面低聚物的影響染色后進行還原清洗是目前滌綸高溫高壓染色后的常規(guī)工序,堿性還原清洗能夠促進纖維表面低聚物的水解,減少低聚物的沾污。H9hn還原清洗時加入合適的助劑可以在一定程度上進一步減少纖維表面低聚物含量。如鄰苯二甲酸酯除還原清洗外,臭氧也被用于染色后處理,Huseyin與Pervin2.6生物酶在紡織印染加工中的應用隨著生物技術的發(fā)展,生物酶在紡織品加工過程中的應用研究已經(jīng)取得了許多進展。生物酶已經(jīng)應用于織物的退漿、煮練、漂白、后整理等工序,取得了非常好的效果,為實現(xiàn)紡織印染綠色生產(chǎn)提供了很好的契機。MartinRiegels等人Jacob等Nechwatal等3減少低聚物的方法滌綸染色低聚物問題是長期困擾染色工作者的難題,雖然科學工作者進行了多年的研究,但仍然沒有找到簡單有效的解決方法。低溫染色可以減少低聚物向纖維表面遷移,但是需要注意殘留載體對人體的影響;染液中添加助劑能使低聚物分散在溶液中,在一定程度上減少低聚物問題,但要選擇能耐高溫的分散劑才行;高溫排液對設備的要求較高,而且只能排出少量的低聚物;用生物酶處理低聚物,可使低聚物迅速水解,而且有可能實現(xiàn)綠色生產(chǎn),但是要注意酶的選擇性。目前來看,要解決滌綸染色低聚物問題,通常需要多種方法聯(lián)合使用才能達到比較好的效果,其中滌綸纖維經(jīng)堿性預處理或堿性染色是相對比較有效的方法。染色滌綸低聚物問題的徹底解決,仍然有賴于深入了解低聚物本身的性質(zhì)以及低聚