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关键词： 非水介质染色   污水零排放   无盐染色   活性染料   棉纤维  

摘要： 为实现活性染料对棉纺织品等亲水性纤维的无盐、高固色率和污水零排放染色加工,首先分析了传统水浴染色体系亟需解决的问题;其次对现有少水/无水染色加工技术进行总结,认为现有的活性染料新型染色加工技术没有从根本上解决耗水量大、污水排放量大的问题;在此基础上,分析了硅基非水介质染色关键技术体系的原理和发展现状,并进一步介绍了非水介质染色及其适用性和介质的基本要求,棉纤维在非水介质染色体系中的染色性能、产业化推广等;最后,对非水介质染色技术进行总结和展望,认为非水介质染色关键技术不仅解决了棉纺织品染色高污染、高排放的问题,且染色的能耗及成本得到了进一步降低。

关键词： 高温高压染色   液体分散染料   免还原清洗   涤纶  

摘要： 采用液体分散染料对涤纶进行染色,优化了染色工艺,并考察了不同水洗工序对染色织物色牢度的影响。结果表明,液体分散染料蓝79在添加适量匀染剂、弱酸条件下,130℃保温染色10~40 min,可获得较好的染色性能。与粉状分散染料染色相比,液体分散染料的染色保温时间短;染色后的染色残液COD值低;即使染深色织物(染料质量分数5.0%),也可以不经还原清洗,其染色织物耐摩擦色牢度达4~5级,实现节能减排的目的。

关键词： 棉纤维改性   3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵   聚乙烯亚胺   扩散   活性染料  

摘要： 棉织物因其独特的性能备受人们青睐,随着人们生活水平的提高,传统棉织物已经越来越不能满足人们日益增长的需求,研究者们致力于对棉织物改性从而得到优异的性能。在染整加工过程中用于棉织物改性的物质多为小分子改性剂或聚合物,由于棉纤维分级孔隙结构使改性剂与棉纤维之间相互作用较复杂,改性剂在棉织物上的分布对后续染色产品的应用性能起着重要的作用。因此,研究改性剂在棉织物上的分布状态,阐明其结构和浓度对其在棉织物上扩散的影响,并将其应用于活性染料中对实现无盐染色具有重要意义。 目前用于棉织物改性的改性剂主要分为两类,一类是小分子改性剂,另一类是聚合物。小分子改性剂因其分子量小很容易扩散至纤维内部,但在改性过程中对纤维的直接性较低、用量较大使其不能工业化生产;聚合物与纤维的直接性高,但关于聚合物在棉纤维上的分布情况研究较少,已有研究都致力于研究聚合物在纸浆纤维上的吸附和扩散,关于聚合物在棉纤维内部的扩散研究几乎没有报道。因此,本论文以小分子改性剂3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、聚合物聚乙烯亚胺为模型研究了不同结构、不同浓度的改性剂在棉纤维上的分布情况并将其应用在活性染料染色过程,以丰富聚合物在棉织物上的扩散理论,为阳离子棉织物工业化应用奠定基础,为活性染料无盐染色新工艺提供新思路。论文主要内容及结论如下: 首先研究了3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵的浓度(0 g/L、10 g/L、30 g/L、50 g/L)对其阳离子化程度的影响,然后将改性后的棉织物用C.I.活性红24、C.I.活性红195、C.I.活性红111进行染色,探讨CHPTAC浓度对染色性能和染料在织物上渗透性的影响并将其与传统有盐染色工艺进行对比。研究结果表明,棉纤维的阳离子化程度会随着3-氯-2-羟基丙基三甲基氯化铵(CHPTAC)用量的增加而提高,导致染料上染率和K/S值的增强。然而,当阳离子化程度较高时,染色后纤维上有许多未被占用的阳离子位点,会出现明显的环染现象。织物上的环染会导致湿摩擦牢度降低,但皂洗牢度随着阳离子化程度的提高而提高。此外,不同活性染料的最佳阳离子化程度不同,在最佳浓度下,染色阳离子化织物的耐摩擦牢度和耐洗牢度均高于或等于传统染色的结果。 其次,采用荧光标记技术、SEM-EDS和染色法三种表征方法,研究了不同分子量PEI(1800,5000,10000,70000)在不同浓度下在棉纤维上的扩散行为。结果表明,在本研究范围内荧光标记技术是研究聚合物在棉纤维上扩散行为的最有效、最直观的表征方法。聚合物的分子量对聚合物在棉纤维上的扩散行为起着决定性作用,在相同浓度下,聚合物在棉纤维上的扩散性能会随着分子量的增加而降低。增加聚合物浓度可以促进PEI向纤维细胞壁的扩散。 同时将聚乙烯亚胺改性棉织物用于活性染料染色,并与传统染色工艺进行了比较。研究发现活性染料在改性棉织物上的吸附量会随着聚合物浓度的增加而增加,但染色中聚乙烯亚胺与棉织物结合力较弱。进而提出了将棉织物先氧化再吸附聚乙烯亚胺的方法,增强了聚乙烯亚胺与棉织物上的作用力从而实现活性染料无盐染色工艺。

关键词： 棉针织物   鼠李糖脂   精练剂   润湿剂   活性染料染色  

摘要： 生物基表面活性剂是由微生物通过细胞内各种酶的作用合成而来,应用范围广。鼠李糖脂是一种环境友好的生物基表面活性剂,能够被微生物所解降,具有很好的应用价值。本论文通过对生物基表面活性剂鼠李糖脂的一些理化性能的测定,包括乳化性、临界胶束浓度(CMC)、表面张力、渗透性以及对酸、碱、盐、温度的耐受性,研究了其在染整领域的应用的可能性。在研究鼠李糖脂作为纯棉针织物精练剂中,通过对温度、时间、用量、浴比等单因素的探讨以及正交实验对最佳工艺的优化,探究出鼠李糖脂作为精练剂的最佳工艺,并与商用精练剂729-100%的精练效果进行了比较。在棉坯布活性染料染色中,通过测试鼠李糖脂对棉坯布的润湿性及染色中各因素的变化,探究鼠李糖脂作为棉坯布活性染料染色的润湿剂、促染剂的可行性。首先探究了鼠李糖脂的理化性能,鼠李糖脂具有较低的临界胶束浓度,CMC值仅为40mg/L,可将水的表面张力降低至40m N/m,优于SDBS、JFC等化学表面活性剂;在渗透性方面,鼠李糖脂的性能明显高于精练剂729-100%、SDS及SDBS,在浓度为1.5g/L时,鼠李糖脂渗透性与JFC较为接近,鼠李糖脂沉降时间为114s,JFC为89s,而精练剂729-100%为154s,SDS及SDBS沉降时间30min以上;浓度为0.5g/L的鼠李糖脂能将油水混合体系的稳定性维持5min以上,浓度为2.5g/L的鼠李糖脂更能将油水混合体系的稳定性保持在8min以上;鼠李糖脂对温度及盐具有良好的耐受性,使其能够适用于活性染料染色中的染浴环境;鼠李糖脂对p H较为敏感,在p H值5-8范围内,其性能较为稳定,进一步提高或降低p H值,其性能发生较大改变。在探究鼠李糖脂作为前处理精练剂的应用工艺中,最佳工艺为1.5g/L鼠李糖脂,煮练温度80℃,保温时间30min,浴比1:10。与工厂工艺精练效果对比,鼠李糖脂精练后毛效为13.5cm,蜡质去除率为61.47%,顶破强力为400N,均好于工厂商用精炼剂工艺的12.3cm、59.36%和364N。经鼠李糖脂精练后的织物进行活性染料染色,活性黑ED-H的上染率为63.3%,活性藏青ST-RH的上染率为61.23%;活性黑ED-H及活性藏青ST-RH的上染速率曲线基本与精练剂729-100%精练后的上染速率曲线一致,染色后耐摩擦色牢度及耐水洗色牢度测试中,虽然牢度没有提升,但各项牢度均能达到精练剂729-100%精练后的染色牢度。虽然鼠李糖脂精练后白度不如商用精练剂工艺,但经过漂白工艺后白度能够达到76与工厂标样一致,在随后的活性黄3RS、活性红3BS、活性艳蓝RSP染色中,三只染料的上染率分别为79.39%,67.25%,78.78%,总色差测试DE均在0-1范围内。最后探究了鼠李糖脂作为润湿剂在棉坯布活性染料染色的应用,其最佳应用工艺为鼠李糖脂0.3g/L,染色温度40℃,染色时间20min,固色温度60℃,固色时间60min,不同染料浓度所需的元明粉及碳酸钠用量不同,1%的染料对应用量为30%和10%,3%的染料浓度对应的用量为60%和20%,5%的染料浓度对应的用量为80%和25%。通过与常规染色工艺对比,K/S值稍差,因而染色色差超过最大误差,但匀染性、干摩擦牢度、湿摩擦牢度均较好,能够满足染色要求。虽然在同等染料浓度下,鼠李糖脂染色工艺所染织物的K/S值不如常规染色工艺,但可以通过适当提升染料浓度的方法解决染色偏浅的问题。

关键词： 活性染料   轧染-非水介质固色体系   固色剂   耐摩擦色牢度   耐水洗色牢度  

摘要： 活性染料在传统水浴中对棉纺织品的染色存在耗能高,废水排放量大等缺点,因此,控制染色过程中污水的排放是当今纺织印染行业绿色、可持续发展的主要研究方向。近些年,活性染料的少水/无水染色技术取得了一定的研究进展,其中非水介质染色体系中活性染料对棉纺织品的染色是一种较为成熟的新型染色技术。非水介质染色体系采用一种非极性介质(如十甲基环五硅氧烷,简称“D5”)代替传统染色体系中物质传送和能量传导的绝大部分水,保留用以溶胀纤维、溶解染料、促进染料与纤维反应的极少量水(纤维重的10%)。由于染色体系中所用的水量极少,在上染阶段,溶解了染料和助剂的水能完全被纤维吸收,因此可以获得几乎100%的上染率和90%以上的固色率。在前期研究中,活性染料在不用盐促染的情况下可以获得很好的染色效果,但是在染色后的棉织物依然需要3～4道水洗工序,产生一定量的有色污水(纤维重的20倍),增加了企业污水处理成本。为了免除染色后的清洗工艺,本论文基于非水介质染色体系,采用轧染-非水介质固色工艺研究是否能够实现活性染料染色后免水洗,从染色工艺、固色剂固着工艺和机理、染料结构优化这三个方面来探究活性染料染色免水洗的机制,为实现活性染料对棉纺织品染色后的免水洗提供重要理论依据。研究的主要内容如下: (1)轧染-非水介质染色体系中活性染料免水洗的可行性研究 通过比较乙烯砜型染料和一氯均三嗪型染料在轧染-非水介质固色体系中的固色率可知,乙烯砜型染料比一氯均三嗪型染料所得到的固色率更高,更适合应用于活性染料免水洗的研究。研究发现活性染料的固色率随着分子结构中活性基团数量的增加而提高。另外,随着浸轧后织物上的带液率降低,活性染料的固色率也会随之增加。当织物的带液率低至50%时,活性染料的固色率达到91%,这主要是因为带液率的降低减少了织物的含水率,进一步降低了活性染料在固色过程中的水解,从而提高了活性染料的固色率。另外,研究发现染料用量是影响染色后织物色牢度的一个重要因素,当染液浓度不高于15g/L时,带液率为50%时,染色后的棉织物无需水洗工序,其耐摩擦牢度和水洗牢度便可达到3级以上,满足国家标准的要求,实现了活性染料免水洗效果。当染料浓度为30g/L,织物带液率为50%时,经过固色剂处理后,织物的耐摩擦和水洗牢度依然能达到3级或以上,实现了活性染料染色免水洗。相比活性染料/D5浸染工艺,在获得相同染色质量的前提下,轧染-非水介质的固色工艺可以实现连续化的生产,其生产效率得到提高。 (2)固色剂类型对活性染料固色效果的影响 选取市场上两类常见的固色剂:成膜型聚氨酯固色剂和聚阳离子型固色剂,研究固色剂对染料和纤维的影响。结果表明季铵盐型固色剂具有较高的正电荷性,可以与阴离子型活性染料形成明显的色淀以减少染料在水中的溶解度;聚氨酯型固色剂可以在纤维表面发生交联或形成薄膜,减少染料与外力的直接摩擦。当聚氨酯型固色剂浓度为0～40g/L,织物轧液率为70%时,随着固色剂用量的增加,织物的耐湿摩擦牢度逐步提高。与聚氨酯型固色剂相比,聚阳离子型固色剂可以明显提高织物的耐水洗色牢度,当固色剂用量为30g/L时,活性黑5染色后织物的耐水洗色牢度为4级,且耐湿摩擦牢度也有一定的提升效果。另外,研究发现棉织物在非水介质中固色后,其表面存在固色介质(D5),影响了固色剂在纤维表面的交联性和成膜性,且固色剂与染料形成色淀的能力也受到影响,降低了固色剂的整理效果。 (3)三乙烯砜型活性染料的免水洗研究 制备分子结构中含有三个乙烯砜反应基团的活性染料,通过红外光谱仪(FTIR)和高效液相色谱仪(HPLC)分析了染料的结构和纯度,研究染料在轧染-非水介质固色体系中对棉织物的染色性能。结果表明:制备的三乙烯砜型染料在该固色体系中具有很好的染色性能,当染料用量为1%o.w.f.时,可以获得接近99%的固色率;当织物上的染料量低于3%o.w.f.时,染料的匀染性也较好(△E小于0.5),且织物的耐摩擦/水洗牢度依然达到3级。通过观察染料在纤维的截面的分布可以得出,即使染料缺少水溶性基团(制备的染料含有1个磺酸基和1个羧基),染料也可以很好地扩散到纤维内部,无白芯现象。织物的强力和手感的测试结果表明:随着固色剂用量的增加,织物的径向、纬向的强力都有所下降,织物的柔软度稍微下降,硬挺度增加,但不影响织物的服用性能,基本保留了织物的原有风格。

关键词： 生物基PA56   Ca2+络合   结构与性能   染色性能  

摘要： 生物基PA56纤维作为一种近年来发展起来的新型绿色纤维材料,在各个领域具有广阔的应用前景。但是目前有关金属离子络合作用对生物基PA56结构性能的影响研究还未见报道。另外,针对锦纶纤维用活性染料染色时普遍存在染色提升性较差、染料利用率低的问题,本项目首先研究Ca2+络合作用对生物基PA56纤维结构、性能的影响;在此基础上,探讨Ca2+络合作用对生物基PA56纤维染色性能、尤其是对活性染料上染性能的影响,为进一步提高生物基PA56纤维和纺织品的应用性能提供依据。通过试验探究,得到以下结论:（1）采用氯化钙为络合剂,通过在不同溶剂（水和无水乙醇）中处理生物基PA56纤维和PA6纤维,并对样品的结构和性能进行测试和表征,试验结果表明:经氯化钙溶液处理后,生物基PA56和PA6纤维的N—H和C═O的伸缩振动峰位置发生红移,C—N伸缩振动峰位置发生蓝移;纤维的熔点下降,结晶度和结晶能力下降,但晶型未发生变化;纤维与水的接触角减小、纤维强伸性能有所下降,纤维表面变得凹糙不平;样品纤维经氯化钙乙醇溶液处理后,其结构和性能的变化程度大于氯化钙水溶液处理,说明乙醇溶剂有助于Ca2+与PA纤维聚酰胺基团之间形成络合配位作用;经氯化钙溶液处理后,生物基PA56纤维的结构、性能变化程度大于PA6纤维,这与生物基PA56纤维本身内部结构较不规整有关。（2）将经氯化钙无水乙醇溶液络合处理后的PA56-Ⅰ纤维进行活性染料染色,上染率约为65%左右;将氯化钙直接加入到染液中的得到的PA56-Ⅱ纤维上染率约为90%左右;无络合作用的PA56-Ⅲ纤维的上染率约为25%。可见,氯化钙络合作用有利于提高生物基PA56纤维上染率,且将氯化钙直接加入染液中,纤维的上染率提高更明显。活性红K-2G染料对生物基PA56纤维吸附的染色动力学符合准二级动力学方程,染液中加入氯化钙后,大幅提高了活性染料在聚酰胺纤维上的平衡吸附量,染色速率和扩散系数也明显提升,半染时间缩短。氯化钙在80℃染色条件下与生物基PA56纤维发生络合反应,对生物基PA56纤维性能与结构影响较小,仍能够达到后续生产加工和服用的标准。（3）基于络合作用染色的生物基PA56纤维活性染料染色优化工艺条件为:染料质量分数3%（owf）、染色温度75℃、染浴pH=6、染色时间40 min、无水氯化钙质量分数2%、浴比1﹕20。加入氯化钙染色后,活性染料上染生物基PA56织物具有优良的耐皂洗色牢度、良好的耐摩擦色牢度。

关键词： 涤纶   低聚物   分散染料   高效液相色谱   溶解度  

摘要： 聚酯（PET）纤维作为合成纤维中应用最广的一种,耐腐蚀性、耐摩擦性好,强度较高,在服用、家居等领域有着广泛的应用。在纺织工业中,涤纶传统的水浴染色工艺不仅耗水量大,还需使用大量分散剂等化学品,且染色后还需还原清洗,导致生产中排放大量处理难度很高的污水,这与纺织行业可持续发展的理念背道而驰。随着环境保护政策的日趋严格,一些新型可持续染色技术被开发出来。在我们以前的研究中,聚酯纤维被成功地用分散染料在有机硅无水染色系统中染色。在传统水浴染色系统中,还原清洗通常用于洗涤纤维表面的浮色和低聚物。然而,在该染色体系中,对聚酯低聚物结构、性能和对染色性能影响的研究却鲜有报道,这将阻碍该生态染色技术的发展。本文着眼于分析低聚物的结构、测定低聚物在硅基介质等染色介质中的溶解度、探索涤纶硅基介质染色工艺中可行的低聚物问题解决方案进行研究。 本论文的主要研究内容如下: （1）在本研究中,选取了市场上常用的几种不同规格聚酯纱线,分析其在低压无水染色体系中低聚物的差异。首先使用四氯乙烷溶液提取不同聚酯纱线的低聚物,并使用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、核磁共振氢谱（1H-NMR）、热重分析（TGA）、高效液相色谱（HPLC）和液相色谱-质谱（LCMS）进行分析,研究发现低聚物在各纱线中的含量范围为1.83%至4.07%（以纱线重量计）,并且超过80%的组分为环状低聚物。低聚物的热重曲线表明,与聚酯（473℃）纤维相比,低聚物在183℃和470℃下的失重更快。HPLC和LC-MS分析进一步表明,在染色过程中沉淀和结晶的低聚物中99%为环状三聚体。此外,溶剂去除涤纶纱线的低聚物后,C.I.分散红177对纱线的染色深度提高了近20%,而进行碱性预处理对此提升很小。这也说明传统的碱性还原清洗并不能有效去除低聚物。 （2）乙二醇等醇类被广泛应用于PET的化学回收,在现有研究发现反应后难以醇解的固体部分中含有PET的低聚物。在催化剂对比经Zn系催化剂醇解环状三聚体能回收98.4%以上。在本研究中,选择了Zn系催化剂醇解PET,溶解反应残余的固相,基于高效液相色谱对低聚物的分析方法,得到残余样品中的低聚物（主要是环状三聚体）含量,从而检测涤纶中总体低聚物含量。 研究了低聚物在几种溶剂介质中的溶解度,不同温度下的溶解度可以使用溶解度方程很好地关联,并得到了溶解过程中的热力学参数。PET的环状三聚体在四种溶剂介质中的溶解度顺序为液体石蜡>乙二醇>硅基介质>水。对比3种模型的关联结果,改进的Apelblat方程的关联效果最佳（R2≥0.974）。从所得热力学数据可以看出,ΔHsol°（溶解焓计算值）和ΔGsol°（溶解吉布斯自由能计算值）均为正值,这表明环状三聚体在选定纯溶剂中的溶解是吸热的自发过程。且在环状三聚体溶解过程中,%ξH（溶解中焓变相对贡献）在60.81-69.44之间,%ξTS（溶解中熵变相对贡献）则仅在30.56-39.19,说明这一溶解过程是由焓变驱动的。 （3）研究低聚物提取前后,涤纶在硅基低压无水染色中染色性能。低聚物会加剧染料在染浴中的聚集。对于C.I.分散蓝366在低压无水染色体系对涤纶的染色,低聚物提取后,织物中低聚物含量减少了22.56%,染料上染率提高了3.25%-3.71%,染色样品的染色深度提高了6%-13%。此外,染色后织物的摩擦色牢度有一定的提高。通过差示扫描量热法（DSC）、动态力学分析（DMA）和X射线衍射分析（XRD）测试了聚酯的热性能和结晶性能的变化。结果表明,四氯乙烷常温处理后涤纶结晶度降低了2.54%,Tg（玻璃化转变温度）、Tm（熔融温度）仅有细微的变化,这说明织物内部结晶区和无定形区并未被破坏。

关键词： 无水染色   分散染料   溶解度   化学结构-染色性能关系   分子动力学模拟  

摘要： 涤纶传统水浴染色工艺存在高耗水、高排放、高耗能的问题,而无水染色技术成为了解决此类问题的有效措施。目前,广泛研究的超临界二氧化碳染色技术因具有超高压、操作危险等问题,难以进行大规模化生产。硅基无水染色技术近年来取得快速发展,目前已实现投产,其所用介质-十甲基环五硅氧烷（D5）是一种无色无味无毒的、以硅氧（Si-O）键为主链的有机硅化合物,该体系可以实现分散染料对涤纶的无水染色,同时可以避免还原清洗。染色后,D5可以重新回收利用,可实现污水零排放,具备广泛的应用前景。但是,分散染料在D5中的溶解度较高,导致染料上染率低,不仅造成染料浪费、也增加D5介质的回收难度。本课题从分子构效关系出发,在染料分子结构重氮组分或偶合组分上引入不同数量的氰基等极性基团,通过调控染料分子空间构型及聚集形态,有效降低分散染料在D5中的溶解度,提高无水染色体系中分散染料对涤纶织物的上染率。具体研究内容如下: （1）以邻氰基对硝基苯胺为重氮组分,N,N-二氰乙基苯胺、N-氰乙基-N-乙酰氧乙基苯胺为偶合组分合成两支偶氮型分散染料。以3-氨基-5-硝基苯并异噻唑为重氮组分,以N-氰乙基-N-乙酰氧乙基苯胺为偶合组分合成一支噻唑类偶氮型分散染料。采用红外光谱、核磁共振氢谱、高分辨质谱表征合成染料的结构。研究三支合成的分散染料与C.I.分散橙25、C.I.分散红73、C.I.分散红177在无水染色体系中的染色性能,解析氰基数目和发色结构对分散染料染色性能的影响。结果表明,随着分子结构中氰基数目从1增加到3,染料在D5中的溶解度从0.34 g/L分别降低为0.25 g/L和0.0116 g/L,上染率分别从54%增加到84%和92%;当染料偶合组分相同时,重氮组分从3-氨基-5-硝基苯并异噻唑变为邻氰基对硝基苯胺,染料在D5中的溶解度从0.1696 g/L降低到0.081 g/L,降低了52%,上染率从83%增加到95%。当分散染料的重氮组分中含有噻唑时,其对促染剂（水）的依赖性比较大,随着促染剂用量增加,含2-氨基-6-硝基苯并噻唑和3-氨基-5-硝基苯并异噻唑的分散染料溶解度分别从0.096 g/L降低到0.035 g/L,0.1696 g/L降低到0.1115 g/L,分别降低了64%和34%,上染率分别提高了11%和13%。此外,分散染料取代基的改变不会降低染色织物的牢度性能。 （2）为了探究染料分子结构中取代基-晶胞堆积-染色性能的关系,分别选择C.I.分散橙25、C.I.分散红73和以邻氰基对硝基苯胺为重氮组分,N-氰乙基-N-乙酰氧乙基苯胺为偶合组分合成的分散染料进行单晶培养,解析晶体数据。结果表明,当分散染料重氮组分中引入氰基时,染料分子偶氮基两侧苯环之间的二面角从3.803°增大到17.752°,染料分子的共平面性降低,相对的两染料分子偶合组分苯环所在平面质心距离从9.4245（?）减小到3.7434（?）,相应的单个晶胞所含染料分子从4个增加为6个,染料溶解度从0.34 g/L降低到0.25 g/L,上染率增加了30%;当重氮组分相同,偶合组分中N-乙酰氧乙基取代N-乙基时,染料分子偶氮基两侧苯环之间的二面角略微降低4.3°,相对的两染料分子偶合组分苯环所在平面质心距离从3.7434（?）减小到3.5926（?）,相应的单个晶胞所含染料分子从6个增加为8个,染料溶解度从0.25 g/L降低到0.081 g/L,上染率增加了11%。结果表明,极性基团的引入增强了染料分子的堆积密度,降低了分散染料在D5中的溶解度、提高了分散染料的上染率。 （3）为了进一步揭示染料分子化学结构与染色性能的关系,使用GROMACS2020.4在OPLS-AA全原子力场条件下对C.I.分散橙25、C.I.分散红73和以邻氰基对硝基苯胺为重氮组分,N-氰乙基-N-乙酰氧乙基苯胺为偶合组分合成的分散染料进行分子动力学模拟,模拟计算不同结构染料在无水染色体系中的均方位移、溶剂的可及表面积、染料分子质心之间的径向分布函数、D5-染料分子-纤维之间相互作用能及染料分子聚集形态及其在纤维表面吸附过程。结果表明:当分散染料重氮组分中引入氰基时,染料分子的聚集程度增加,随之染料分子在D5介质中的扩散系数从6.07×10-4/cm-2·s-1降低到3.35×10-4/cm-2·s-1,染料与D5和涤纶纤维之间的相互作用能差值从385 KJ/mol变化至-63 KJ/mol,染料与纤维之间的结合力增大,上染率增加30%;当重氮组分相同,偶合组分中N-乙酰氧乙基取代N-乙基时,染料分子的聚集程度增加,同时染料分子在D5介质中的扩散系数从3.35×10-4/cm-2·s-1降低到0.53×10-4/cm-2·s-1,染料与D5和涤纶纤维之间的相互作用能差值从-63 KJ/mol增大至-

关键词： 液体分散染料   分散剂   复配   稳定性   热熔染色  

摘要： 液体分散染料的应用不仅可从源头降低涤纶染色废水排放,在涤纶织物免还原清洗工艺上也具有潜在的优势,但目前液体分散染料存在储存稳定性差、高温稳定性不佳等缺点。本文利用分散剂复配协同效应原理,采用不同结构和比例的阴离子和非离子型分散剂的混拼物来提高液体分散染料的稳定性,系统研究了液体分散染料制备中的影响因素,并将自制的染料应用于涤纶织物的热熔染色中,以获得高稳定性、应用性能良好的液体分散染料和涤纶织物热熔染色免还原清洗工艺。主要的结论如下: (1)首先研究了分散剂种类、复配比例、盐含量对拼混黑染料粒径、储存稳定性、高温稳定性等性能的影响,探讨了各因素的影响规律及机理。结果表明,6种分散剂(包括阴离子型MF、DN、NN9104、NN8906、NN7718和非离子型CP72L)单独使用时,虽然能达到商品液体染料的粒径要求,但储存稳定性差,易分层;将阴离子分散剂分别与非离子分散剂复配(5:1～2:1)时,发现随复配分散剂中阴离子分散剂占比的增加,染料粒径有所增加,粘度上升,但储存稳定性得到提升。在高温稳定性的研究中,发现当复配比例为3:1和2:1时,除MF/CP72L组合染料耐高温性能较差外,其它4种阴离子分散剂与CP72L复配时染料高温稳定性较好,都能达到A-4级及以上。提高分散剂中盐含量有利于染料储存稳定性的提升,且对染料高温分散稳定性影响不大。同时,研究了黑色拼混染料中的组分C.I.分散橙288液体染料的稳定性能,发现虽然C.I.分散橙288的粒径与黑色拼混染料相近,但常温放置30天后易出现较为粘稠的沉淀,因此黑色拼混染料的储存稳定性总体比橙288好;分散剂为MF/CP72L和NN7718/CP72L时C.I.分散橙288的高温稳定性较好(达A-3级及以上),其他复配组合均较差。 (2)其次,研究了自制的液体分散染料在涤纶织物热熔染色中的应用性能,并与商品液体分散染料和商品粉状染料进行了比较,探讨了免还原清洗的可行性。发现6种分散剂单独用在分散混拼黑染料中时,其染色织物(染料用量20g/L)未经水洗K/S值已达18.7及以上,干摩擦牢度均达到3-4级及以上,湿摩擦牢度均达到3级以上;水洗方式影响织物的K/S值顺序为皂洗>还原洗>热水洗>未水洗,同一水洗方式下自制液体染料的染色织物K/S值均高于商品液体分散黑染料和商品粉状分散黑染料。当阴非离子分散剂复配时,随复配分散剂中非离子分散剂所占比例的增加,K/S值增大,未水洗时干湿摩擦牢度保持在4级及以上;染色织物仅热水洗就能去除表面大部分浮色,并使K/S值得到较明显的提升,但商品液体染料的染色织物需皂洗才能使织物真正的色泽显露出来;阴非离子分散剂复配比例和水洗方式相同时,阴离子的种类对K/S值影响不大;相对于单一分散剂,分散剂复配有利于提升染色织物干湿摩擦牢度。分散剂中盐含量的增加会导致染色织物的K/S值先增加后减小,但摩擦色牢度略降低。在C.I.分散橙288液体染料对涤纶织物的热熔染色研究中也发现,各因素影响染色性能的规律与混拼黑染料基本一致;其染色性能与商品液体分散橙染料相当,优于商品粉状橙染料,且发现不水洗也能达到与商品分散染料接近的摩擦牢度,能够实现免还原清洗的目的。