聚乳酸纖維染色

聚乳酸材料纖維染色主講人：Sisyphus精選ppt目錄1.聚乳酸纖維結(jié)構(gòu)與染色性能2.聚乳酸纖維傳統(tǒng)染色技術(shù)3.聚乳酸纖維混紡染色工藝4.聚乳酸纖維染色新技術(shù)5.結(jié)語(yǔ)6.參考文獻(xiàn)精選ppt1.聚乳酸纖維結(jié)構(gòu)與染色性能從乳酸單體合成聚乳酸有兩種途徑：一種是直接聚合法，另一種是丙交酯法。直接聚合法是乳酸的直接脫水縮聚，丙交酯法是二分子的乳酸脫水生成環(huán)狀的乳酸酐二聚體，然后進(jìn)行開(kāi)環(huán)聚合。圖1.1合成PLA的兩種途徑精選ppt1.聚乳酸纖維結(jié)構(gòu)與染色性能聚乳酸纖維織物染色技術(shù)問(wèn)題，主要表現(xiàn)在染料上色率低，染色后纖維物理械性能保持性較差，采用浸染的方式很難將纖維染得深色〔盡管聚乳酸纖維的折射系數(shù)不高〕，以致染得的服裝淺色多，深色少，顏色鮮艷亮麗的更少。制約著聚乳酸纖維材料的廣泛推廣應(yīng)用纖維染色中的兩個(gè)主要自身障礙為：①纖維低熔點(diǎn)；②遇堿降解性問(wèn)題。其它影響聚乳酸纖維染色的因素很多，如聚乳酸纖維不耐高溫，染色過(guò)程中，易受溫度、酸度、各種助劑以及染料結(jié)構(gòu)和粒度等因素的影響。精選ppt1.聚乳酸纖維結(jié)構(gòu)與染色性能

雖然聚乳酸纖維紡織服裝已在美國(guó)、歐洲、日本出現(xiàn)，但是由于分散染料的上色率普遍比較低，致使市場(chǎng)上出現(xiàn)的聚乳酸纖維服裝，淺色多深色少，色彩鮮艷度不高。為此，如何提高聚乳酸纖維的染料上色率和牢度，降低本錢(qián)等是現(xiàn)代材料和染整技術(shù)研究人員的主要研究方向之一。精選ppt2.聚乳酸纖維傳統(tǒng)染色技術(shù)2.1染料選擇

由于PLA纖維具有較多的酯基和甲基，沒(méi)有親水性的極性基團(tuán)和反響性基團(tuán)，因此目前大多采用分散染料對(duì)其進(jìn)行染色。楊棟梁等人選用不同結(jié)構(gòu)的分散染料對(duì)PLA纖維染色研究，對(duì)于高結(jié)晶度的PLA纖維，分子結(jié)構(gòu)比較緊密，纖維大分子鏈的活性較低，應(yīng)該選擇擴(kuò)散性能好、分散穩(wěn)定且分子成直線型和共面性較強(qiáng)的染料，染色物的染透性和均勻性較佳；而對(duì)于低結(jié)晶度的PLA纖維，應(yīng)選用容易移染的單偶氮和雙偶氮類(lèi)結(jié)構(gòu)染料為佳。精選ppt2.聚乳酸纖維傳統(tǒng)染色技術(shù)2.2助劑選擇染料在染色時(shí)，重要的問(wèn)題是染料的分散與勻染，勻染那么包括緩染與移染。由于染料本身的質(zhì)量問(wèn)題或由于加工時(shí)的升溫快、溫度高和染液的高速攪動(dòng)，容易造成染料分子的結(jié)晶、凝聚，導(dǎo)致染色不勻染。解決措施：一是參加一種陰離子分散劑，吸附在染料粒子外層形成保護(hù)層，由于負(fù)電性的相斥而使染料保持好的分散狀態(tài)。二是采用一種非離子外表活性劑以到達(dá)緩染與移染的效果。這種非離子外表活性劑主要是與分散染料起作用，增加染料在染浴中的溶解度而到達(dá)緩染作用。斯國(guó)平研究了幾種不同分散助劑對(duì)染色的影響，認(rèn)為對(duì)同一種分散劑而言，分散染料中含分散劑量越多，上染率越低。精選ppt2.聚乳酸纖維傳統(tǒng)染色技術(shù)2.3染色溫度由于PLA纖維不耐熱，溫度不僅影響到染料的上染，還會(huì)影響纖維的其他性能，如外表光滑度、手感以及斷裂強(qiáng)力等。在80-110℃溫度范圍內(nèi)對(duì)PLA纖維進(jìn)行染色時(shí)，隨著溫度的提高，分散染料對(duì)PLA纖維的上染百分率逐漸提高，染色品的外表深度也出現(xiàn)顯著增加。在80-110℃范圍內(nèi)，幾乎溫度每提高10℃，PLA纖維的上染百分率提高約5%-10%，而且到達(dá)110℃后，上染百分率幾乎到達(dá)最高；再增加溫度對(duì)上染百分率影響不大。Kameoka等人的研究說(shuō)明，高溫導(dǎo)致PLA纖維發(fā)生很大程度的降解，因此PLA纖維的染色溫度應(yīng)控制110℃左右。精選ppt2.聚乳酸纖維傳統(tǒng)染色技術(shù)2.4染色時(shí)間上染時(shí)間過(guò)短會(huì)導(dǎo)致染料沒(méi)有充分上染，上染率低，影響顏色深度和色牢度，而時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，PLA纖維水解加劇，影響PLA纖維的強(qiáng)度，因此選擇適宜的染色時(shí)間對(duì)提高染色質(zhì)量和確保纖維性能具有重要的意義。胡玲玲等人發(fā)現(xiàn)PLA纖維在染色開(kāi)始后10min內(nèi)均已到達(dá)較高的上染百分率，在30-40min內(nèi)根本到達(dá)最高值。呂景春認(rèn)為保溫20min可使PLA纖維獲得最大染色深度。一般情況下，當(dāng)染色溫度為110℃左右時(shí)，染色時(shí)間應(yīng)控制在40-60min。精選ppt2.聚乳酸纖維傳統(tǒng)染色技術(shù)2.5染色PH值由于PLA纖維不耐強(qiáng)堿，適宜的染液PH值對(duì)PLA纖維的染色效果影響較大。如果堿性過(guò)強(qiáng)，會(huì)使得染料和PLA纖維發(fā)生水解。王燕等人的研究證明在70℃-90℃溫度條件下，當(dāng)PH值在3-7時(shí)，PLA纖維性能損傷不大，但隨著pH值增大，纖維的強(qiáng)度明顯下降。因此，PLA的染色應(yīng)在偏酸性(pH<7)條件下進(jìn)行，不僅有利于纖維的染色，而且能夠減少PLA纖維的強(qiáng)度損傷。值得注意的是，染后皂洗最好采用中性浴低溫皂洗，盡量防止燒堿、保險(xiǎn)粉復(fù)原清洗。精選ppt2.聚乳酸纖維傳統(tǒng)染色技術(shù)2.6升溫速率由于PLA纖維的熔點(diǎn)(175℃)和玻璃化溫度(57℃)低，因此在11℃和pH為5-6的條件下采用常規(guī)分散染料染色工藝時(shí)，應(yīng)特別注意控制升溫速率。楊國(guó)榮及楊文芳等人研究發(fā)現(xiàn)PLA纖維在70℃以下幾乎不上染，上染速率極其緩慢；而當(dāng)溫度超過(guò)80℃以后上染速率顯著加快，這說(shuō)明PLA纖維在80℃-110℃溫區(qū)內(nèi)上染百分率受溫度影響明顯。由于分散染料對(duì)PLA纖維染色勻染性比PET纖維差，所以80℃以上應(yīng)減慢升溫速率，一般以1℃/min為宜。精選ppt2.聚乳酸纖維傳統(tǒng)染色技術(shù)2.7工藝推薦國(guó)外公司建議的染色產(chǎn)品加工流程：使用醋酸/醋酸鈉緩沖溶液調(diào)制染浴H值為4～5，染浴從40℃時(shí)參加各種染色助劑開(kāi)始程序升溫，染液以2～3℃/分鐘的升溫速率升溫至70℃，再以1～2℃/分鐘的升溫速率升溫至100～110℃，保溫染色20～60分鐘。染色保溫后，以2℃/分鐘的降溫速率降溫至50℃，然后排液，進(jìn)行復(fù)原清洗、水洗。復(fù)原清洗時(shí)，一般保險(xiǎn)粉用量為2g/L，復(fù)原清洗溫度60～65℃。圖2-2：PLA纖維染色方法精選ppt3.聚乳酸纖維混紡染色工藝3.1聚乳酸/滌綸混紡織物染色

滌綸織物堅(jiān)牢耐用、抗皺免燙，但缺乏親水性基團(tuán)，吸濕性差，穿著過(guò)程中易產(chǎn)生悶熱不適感。聚乳酸纖維具有良好生物降解性和生物相容性和一定的導(dǎo)濕透氣性，與滌綸纖維進(jìn)行交織或混紡可以提升織物的導(dǎo)濕透氣性能。因?yàn)榫廴樗岷蜏炀]都屬于聚酯纖維，所以可以采用分散染料對(duì)其染色。圖3-1PLA纖維〔左〕和滌綸纖維〔右〕顯微圖精選ppt3.聚乳酸纖維混紡染色工藝3.2聚乳酸/棉混紡織物染色由于PLA纖維不耐堿應(yīng)在中性條件下染色，所以選擇中性條件下固色的活性染料，如含有新型活性基團(tuán)———季銨型吡啶甲酸的活性染料。該染料反響性高，在中性、高溫(100℃)條件下，便可與棉纖維發(fā)生反響而固著。因此，這類(lèi)染料在染色過(guò)程中，只需提高染色溫度就可實(shí)現(xiàn)固著。圖3-2：聚乳酸纖維/棉混紡一浴法染色工藝精選ppt3.聚乳酸纖維混紡染色工藝3.3聚乳酸/麗賽/竹纖維混紡織物深色染色工藝研究PLA纖維屬于聚酯纖維,聚酯纖維一般采用分散染料染色,麗賽纖維和竹纖維是都是纖維素纖維,即可采用活性染料、硫化染料、復(fù)原染料等。故混紡織物的染色可采用分散/活性染料、分散/硫化染料、分散/復(fù)原染料等染色工藝。針對(duì)麗賽纖維纖維低原纖化的這一特性,可采用雙活性基的活性染料進(jìn)行染色,在獲得染色效果的同時(shí),還可以使染料在纖維素分子鏈之間產(chǎn)生一定的交聯(lián),有利于減少原纖化的產(chǎn)生?，F(xiàn)有較成熟的混紡織物分散/活性染色的主要工藝是分散/活性二浴法。二浴法染色工藝流程及曲線總流程:染前退漿→酶處理→第一浴染PLA→復(fù)原清洗→二浴套染麗賽/竹纖維→染后皂煮。精選ppt3.聚乳酸纖維混紡染色工藝3.3聚乳酸/麗賽/竹纖維混紡織物深色染色工藝研究圖3-3：二浴法第一浴染聚乳酸工藝曲線圖3-4：二浴法第二浴活性染料升溫法精選ppt4.聚乳酸纖維染色新技術(shù)4.1聚乳酸纖維混紡織物的超聲波染色將配制好的染液放入到超聲波清洗器中升溫至60℃,放入織物,開(kāi)啟45kHz超聲波處理30min,再升溫染色。超聲波輔助染色工藝曲線如下:

徐麗娟等試驗(yàn)將超聲波技術(shù)應(yīng)用于分散染料染聚乳酸纖維,在中低溫染色條件下,發(fā)現(xiàn)超聲波處理能提高聚乳酸纖維的上染百分率和織物表觀色深K/S值。精選ppt4.聚乳酸纖維染色新技術(shù)根本原理首先在染浴中,超聲波能產(chǎn)生空穴效應(yīng),即聲空化。它在染浴中極小的范圍內(nèi)增加壓力和溫度,瞬間使分子的動(dòng)能增加,從而有利于染料分子克服擴(kuò)散能阻進(jìn)入纖維內(nèi)部,加快上染速率,提高上染百分率。其次,超聲波能產(chǎn)生類(lèi)似攪拌的作用,使染浴中染料膠束和分子的締合體粉碎,形成均勻較穩(wěn)定的分散體,提高染料的溶解度,有利于染料擴(kuò)散染色。再者,在超聲波作用時(shí),在纖維材料的原始缺陷處即無(wú)定形區(qū)的空隙中產(chǎn)生應(yīng)力、應(yīng)變能的集中,從而使無(wú)定形區(qū)的空隙加大,有利于染料向纖維內(nèi)部擴(kuò)散。精選ppt4.聚乳酸纖維染色新技術(shù)4.2常壓低溫等離子體處理聚乳酸織物的染色方虹天等通過(guò)等離子體技術(shù)，改善聚乳酸(PLA)織物的染色性能，通過(guò)常壓低溫等離子體放電參數(shù)的控制，優(yōu)化最正確技術(shù)參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)聚乳酸(PLA)織物染深性和提高鮮艷度的目的。常規(guī)染色工藝配方：分散染料3%，勻染劑1g/L，滲透劑0.5g/L，pH〔醋酸調(diào)節(jié)〕5～5.5，浴比1:20。染色工藝流程：40℃化料起染，以2℃/min升溫到110℃，保溫30min，再冷卻到60℃，皂洗，水洗。等離子體染色工藝：將PLA織物通過(guò)常壓低溫等離子體處理設(shè)備，按不同的處理工藝參數(shù)〔功率、車(chē)速〕對(duì)PLA織物進(jìn)行等離子體預(yù)處理，而后按常規(guī)染色方法進(jìn)行染色處理。精選ppt4.聚乳酸纖維染色新技術(shù)根本原理

常壓低溫等離子體處理PLA織物能大幅提高織物染色K/S值。由于PLA纖維等離子體處理后，纖維外表出現(xiàn)凹坑和刻痕，纖維外表的粗糙程度增加，染料在纖維外表的吸附量增加，使染料擴(kuò)散到內(nèi)部量增加，進(jìn)而固著量有所增加，所以表現(xiàn)在織物染色深度和色澤都有所提高，并且不影響織物的摩擦色牢度性能。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果上來(lái)看，常壓低溫等離子體處理PLA織物的最正確工藝參數(shù)為：功率60kW～100kW，處理時(shí)間16s～19s。精選ppt4.聚乳酸纖維染色新技術(shù)4.3脂肪酶對(duì)聚乳酸纖維的改性處理江南大學(xué)生態(tài)紡織教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室范雪榮等選取脂肪L3126,通過(guò)系列試驗(yàn)優(yōu)化聚乳酸纖維酶改性處理工藝條件,研究脂肪酶處理不同時(shí)間后的紫外吸光度值以及處理后纖維的染色性能,對(duì)聚乳酸纖維的生物酶改性進(jìn)行探討。試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明,脂肪酶L3126處理聚乳酸纖維的最正確工藝條件為:酶質(zhì)量濃度0.5gL,時(shí)間8h,pH值8.5,溫度45℃;紫外分光光度法分析初步說(shuō)明聚乳酸纖維經(jīng)脂肪酶水解產(chǎn)生了乳酸類(lèi)物質(zhì);脂肪酶處理后纖維用活性黑S-EO、活性藍(lán)HN-GR和陽(yáng)離子翠藍(lán)X-GB染色的KS值明顯高于未處理試樣。精選ppt4.聚乳酸纖維染色新技術(shù)根本原理聚乳酸纖維在脂肪酶的作用下可能會(huì)產(chǎn)生乳酸,而乳酸或乳酸鹽在210nm波長(zhǎng)下會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的特征吸收峰,因此,脂肪酶水解假設(shè)產(chǎn)生此類(lèi)物質(zhì),那么其反響液的紫外吸光度會(huì)在這些波長(zhǎng)下發(fā)生變化。聚乳酸纖維的脂肪酶水解不僅產(chǎn)生乳酸類(lèi)水解產(chǎn)物,還會(huì)使纖維外表的羧基和羥基數(shù)增多,因此,陽(yáng)離子染料與纖維的吸附點(diǎn)和活性染料與纖維的反響位點(diǎn)增多,從而可實(shí)現(xiàn)陽(yáng)離子染料和活性染料對(duì)聚乳酸纖維的染色。脂肪酶的催化水解作用使聚乳酸纖維外表產(chǎn)生了羧基和羥基基團(tuán)。微量的羥基基團(tuán)可以與活性染料中的活性基團(tuán)發(fā)生反響,而羧基結(jié)構(gòu)可以與陽(yáng)離子染料中的陽(yáng)離子基團(tuán)發(fā)生吸附作用,從而到達(dá)使這2種染料上染纖維的目的。精選ppt4.聚乳酸纖維染色新技術(shù)4.4超臨界CO2分散染料染聚乳酸纖維的研究

聚乳酸纖維(簡(jiǎn)稱(chēng)PLA纖維)易水解,常規(guī)染色過(guò)程中的高溫長(zhǎng)時(shí)間處理，會(huì)導(dǎo)致PLA纖維發(fā)生降解。在120℃的水介質(zhì)中染色,該纖維強(qiáng)力下降近一半,嚴(yán)重影響聚乳酸纖維的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。超臨界流體染色技術(shù)作為一種無(wú)水加工工藝,超臨界CO2染色對(duì)纖維強(qiáng)力性能的影響比水介質(zhì)要小得多,其日曬牢度和皂洗牢度可到達(dá)標(biāo)準(zhǔn)要求。精選ppt4.聚乳酸纖維染色新技術(shù)精選ppt5.結(jié)語(yǔ)影響聚乳酸纖維染色的因素很多，主要是由自身的物理化學(xué)屬性影響，如聚乳酸纖維不耐高溫，易水解等，以致染色過(guò)程中易受溫度、酸堿度、染色時(shí)間、浴比、各種助劑以及染料的結(jié)構(gòu)和粒度等因素的影響，聚乳酸新型纖維如不能解決染色技術(shù)問(wèn)題，就不能打通由樹(shù)脂材料、纖維生產(chǎn)、織物和服裝的產(chǎn)品鏈。今后相關(guān)科研工作者們應(yīng)該積極研究聚乳酸纖維織物染色專(zhuān)用環(huán)保型染料、高上色率染料，試驗(yàn)篩選國(guó)內(nèi)外染色性能好的配套助劑，選擇染色牢度好，色澤鮮艷，色譜齊全的染料互相配伍。同時(shí)通過(guò)對(duì)聚乳酸纖維織物染色工藝、染色機(jī)理、染色熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)理論研究，結(jié)合紡織助劑和傳統(tǒng)染整設(shè)備實(shí)際，為聚乳酸纖維產(chǎn)業(yè)化推廣突破染色瓶頸技術(shù)問(wèn)題。研究聚乳酸纖維加工理論與應(yīng)用技術(shù)，滿足綠色環(huán)保要求，研究新型纖維可降解性能，開(kāi)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)和高科技，實(shí)現(xiàn)新材料纖維加工產(chǎn)業(yè)化。精選ppt6.參考文獻(xiàn)[1]郭申.聚乳酸纖維染色性能研究[D].山東理工大學(xué),2007.[2]黨曉楠.聚乳酸纖維分散染料染色促進(jìn)劑及應(yīng)用研究[D].浙江理工大學(xué),2021.[3]蘇柳柳.聚乳酸纖維的生物酶改性[D].江南大學(xué),2021.[4]徐麗娟.聚乳酸/麗賽/竹纖維混紡織物前處理及染色工藝研究[D].山東理工大學(xué),2021.[5]范雪榮,蘇柳柳,王強(qiáng).脂肪酶對(duì)聚乳酸纖維的改性處理[J].紡織學(xué)報(bào),2021,03:58-61+66.[6]徐麗娟,傅忠君,趙巖,于魯汕.聚乳酸纖維混紡織物的超聲波染色[J].印染,2021,09:10-13.[7]宋建芳.聚乳酸/棉混紡織物—浴染色工藝技術(shù)研究[D].山東理工大學(xué),2021.[8]王燕,馬慶霞,郭申.聚乳酸纖維染色技術(shù)的研究動(dòng)態(tài)[J].遼寧絲綢,2007,01:12-14.[9]張偉,吳紅麗.聚乳酸纖維的硫化染料染色研究[J].染料與染色,2007,06:29-32.[10].聚乳酸纖維染色用染料[J].精細(xì)化工原料及中間體