第47卷第5期2010年 10月
DYES TUFFS AND COLORATION
Vol 47 No 5
Oct ober 2010
印染与着
李召岭 傅忠君 于鲁汕 宋建芳
(山东理工大学纺织化学品与染整研究中心，淄博 255091)
摘要：在聚乳酸纤维混纺织物的二浴法染中，以表观深K/S值作为衡量染效果的依据，研究了第一浴染工艺曲线、温度、p H值、时间对织物染性能的影响；以染料的上染率K/S值为依据，研究了第二浴活性染料染工艺曲线、温度、时间对织物染性能的影响。提出了较佳的聚乳酸混纺织物深染
配方及工艺流程。
关键词：聚乳酸纤维；混纺；染深
中图分类号:TQ619 2 文献标识码:A 文章编号:1672-1179(2010)05-28-06
影响PLA纤维染的因素很多，如PLA纤维不耐高温，不耐强酸、强碱，易水解等。PLA纤维的染还存在很多需要解决的问题，尽管PLA纤维的反射系数相对其他纤维要小，但难以染得深，其中一关键技术问题就是如何通过改进工艺和选择染料染得深。同样采用分散染料染,PLA纤维获得的光较聚酯纤维而言，波长将有所减小。如涤纶的红、蓝在聚乳酸纤维上分别变成橙、紫[1]。另外，单独使用PLA纤维在面料应用上意义不大，研究混纺面料前处理及染工艺技术尤为重要，因为PLA纤维耐碱性弱，研究PLA/Polynosic/竹纤维混纺织物的前处理及深染条件具有现实意义。本研究目的是探讨PLA/Po lynosic/竹纤维混纺织物染深的最佳工艺技术条件，通过优选试验，探讨了PLA混纺织物所能达到的深工艺条件及其配方。
1混纺织物的二浴法染工艺[2]
PL A纤维属于聚酯纤维，聚酯纤维一般采用分散染料染，而棉纤维可以用活性、直接、还原染料染，故聚酯混纺织物的染可采用分散/活性染料、分散/直接染料、分散/还原染料等染工艺。现有较成熟的聚酯混纺织物分散/活性染的主要工艺是分散/活性二浴法。
在二浴法染中，一般采用分散染料先染涤纶、活性染料后染棉的工艺。为了防止分散染料沾染棉纤维，在PLA纤维染结束后，要进行还原清洗。在70 左右还原剂与碱无法进入PLA纤维内部，所以不会对已上染纤维的染料造成影响。
两步法工艺的优点在于两种染料均能在各自适宜的工艺条件下染，因而可获得各自较优良的上率和牢度。而且由于活性染料是在分散染料后，不用担心分散染料高温弱酸性染条件对活性染料与棉纤维共价键牢度的影响。两步法工艺具有广泛选择分散和活性染料的余地，最终的染效果可由活性染料上效果来调节。但是由于是两种染料分两次上染两种纤维，该工艺最大缺点是工艺时间长、生产效率低、能耗大、用水量及污水处理负担重等。但对于深品种来说，为了提高染料利用率和固率，最好采用两浴法，尤其是对于新型PLA/ Polynosi c/竹纤维混纺织物。
2实验
2 1材料和设备
(1)材料：聚乳酸/丽赛/竹纤维(4/4/2)混纺织物、纱线(淄博齐赛股份有限公司提供)。
(2)实验染料:
表1 实验用染料名称
染料种类染料厂家染 料 名 称
DyS t ar
D ian i x B l ue XF、D i an i x Navy XF、D ian i x
Y ell o w Brown、D i an i x Deep Red、D ian i x
B l ack XF、D ian i x Flavi n e XF
分散染料浙江龙盛
分散橙30100%、分散红HB200%、分
散蓝HGL100%、分散红S-5BL100%
青岛双桃
分散黄3GE200%、分散蓝S-3BG
200%、分散红3B100%、分散红E-
4B60100%
活性染料宁波明州
活性红M Z-HW200%、活性红紫M Z
-BR200%、活性深蓝M Z-BD150%、
活性蓝M Z-RR150%、活性黑M Z-
RR150%
(3)主要化学试剂及助剂：保险粉、L-组氨酸盐酸盐一水合物、磷酸二氢钠二水合物、氢氧化钠、氯化钠、磷酸氢二钠十二水合物、乙醇、元明粉、丙酮、冰醋酸、醋酸钠、磷酸氢二钠、碳酸钠、碳酸氢钠；高温匀染剂2011(非离子型)、高
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染料与染Vol 47 No 5李召岭，等 聚乳酸/丽赛/竹纤维混纺织物深染工艺研究2010年10月
效分散剂JS-N (阴离子型)、非离子表面活性剂524(工业品)。
(4)实验仪器 表2 主要实验仪器
仪器
厂家
RY -1261高温染样机
上海龙灵电子科技LFY-301B 熨烫升华牢度试验仪
山东省纺织科学研究院
LFY-304纺织品耐摩擦牢度试验仪山东省纺织科学研究院S W -8A 耐洗牢度试验机宁波纺织仪器厂LFY-306汗渍牢度试验仪青岛山纺仪器722(N )型分光光度计上海棱光x .
rite8400测配仪
美国
XMTD-8000汗渍牢度烘箱莱州电子仪器公司YG026B 型电子式织物强力仪宁波纺织仪器厂HH -S 型水浴锅
郑州长城科工贸
2 2二浴法染工艺流程及曲线
总流程：染前退浆!酶处理!第一浴染PLA !还原清洗!二浴套染丽赛/竹纤维!染后皂煮。2 2 1
二浴法第一浴染聚乳酸工艺曲线
2 2 2第二浴染丽赛/竹纤维工艺曲线(见图3~4)
2 3 测试方法
2 3 1残液法测上染百分率
采用残液比法测定上染百分率(E %),
测试
液(染液稀释后与丙酮以40/60比例配成测试液)的吸光度采用721型分光光度计测定，用以下公式计算上染百分率:
E %=100%∀(1-A 1/A 0)
式中A 0和A 1分别为染原液和残液的吸光度2 3 2染牢度的测试
耐水洗牢度：本实验按GB /T3921.1-1997纺织品#牢度试验耐洗牢度试验三∃标准执行；耐熨烫升华牢度：按GB /T5718-1997#纺织品耐熨烫升华牢度试验方法∃标准执行；耐摩擦牢度：按GB /T3920-1997#纺织品牢度试验耐摩擦牢度∃标准执行；耐汗渍牢度：按GB /T 3922-1995#纺织品耐汗渍牢度实验方法∃标准执行。
2 3 3K /S 值的测定
将染织物(纤维压扁成团)试样在x .
rite
8400测仪(美国)上测定表观深K /S 值，采用D 65光源,100视场，为减小误差，试样折叠四层，每个试样取不同的位置测定8次，取平均值。
这个关系一般都通过库贝尔卡-蒙克方程式(Kubelka-M unk)方程式得出。库贝尔卡-蒙克方程式为:K /S=(1-R %)2
/2R %
式中:R %为很厚的试样的反射率，再增加厚度，反射率不再增大;K 为吸光系数;S 为散射系数。在染料之间没有相互干扰等条件下，染试样的K 、S 有可加性，并且和染料的浓度成正比
[3]
。
29
Vol 47 No 5染料与染 DYESTUFFS AND COLORATION第47卷第5期3 结果与讨论
3 1混纺面料中PLA的染
3 1 1分散染料的选择
染方法：取混纺纱线每份1g，染料用量1.
5%(o w f )，纱线于40 时入染，按照染工艺
曲线2进行染，染温度为105 ，时间为30分
钟,p H=4，浴比1&30，匀染剂1g/L。取出纱线,
先还原清洗，然后再水洗，晾干。上染率试验结果
见表3。
表3 分散染料的种类及上染率
染料种类上染率
(%)
染料种类
上染率
(%)
分散黄3GE200%82 32分散红S-5BL100%80 47
分散蓝S-3BG200%78 19Dian i x B l ue XF87 25
分散红3B100%81 26Dian i x N avy XF93 26 根据表3的上染百分率数据可以看出，分散染料对聚乳酸纤维染时所用几种染料的上染百分率有较大差别,D ian i x染料的上染百分率都超过85%，比国产染料的上染百分率普遍要高。一方面，说明某些染料的对PLA纤维的亲和力较低，另一方面说明国产染料与国外染料在质量上还存在一定的差距。本实验最终选取DyStar公司的D i a n i x分散染料和部分国产染料。
3 1 2第一浴聚乳酸纤维染工艺曲线实验
染方法：取退浆后织物九块，每块4g，选用的染料为D ian i x B l u e XF、D ianix N avy XF，染料用量(o w f )分别为2%、3%、5%，织物于40 时入染，分别按照不同的染工艺曲线进行染，染温度为105 ，时间为30分钟,pH=4，浴比1 &30，匀染剂1g/L。取出织物，先还原清洗，然后再水洗，晾干后测K/S值。染试验结果见表4。 表4 聚乳酸染工艺曲线选择
曲线1曲线2
K/S3 2523 012
匀染比较较匀较匀
由上表可知，不同升温曲线会对染样品的得量产生不同影响，采用图1染工艺曲线在两种工艺曲线中可以获得最好的得量及染效果。这是由于聚乳酸纤维玻璃化温度在58~72 ，如果染时为了确保匀染性，在85 左右保温5~10分钟，可增进纤维界面移染，促使染料表面均匀吸附，提高匀染性，减少了花或差的形成。另外还须注意的是由于PLA纤维的玻璃化温度(Tg)较低，染过程中应严格控制升温速度，温度在70 以下几乎不上染，但在80 后上染加快，故温度小于80 时可以较快升温染，但达到80 后，升温速率以控制在1 5 /分钟为宜。否则染料上染纤维的速率太快，极易造成花，该类织物最高染温度为125 左右，且在最高温度时的保温时间不宜太长，通常保温30分钟左右即可，以免损伤纤维。
3 1 3温度对PLA染的影响
染温度影响着分散染料对聚酯纤维的可及度、分散染料分子的吸附、解吸、在纤维内部的扩散、染料在染液中溶解和聚集以及分散染料的分散稳定性，它对于染过程和染所要预期达到的效果至关重要[4]。PLA纤维用分散染料染不易染深，提高温度可以促进染料上染，从而提高染深度。在130 染，得深度大大提高，但对纤维强力、延伸性的损伤也很大。100~130 染时，强力几乎呈直线下降,PLA纤维易水解，常规染过程中的高温长时间处理[5-6]，会导致PLA纤维发生降解。在120 的水介质中染，该纤维强力下降近一半，严重影响聚乳酸纤维的实际应用价值。
染方法：取退浆后织物二十块，每块4g，进行染对比实验。本实验我们考察染温度T在100 、105 、110 、115 下分散染料对PLA纤维染的影响。染料用量(o w f )：分散红HB 200%和分散蓝HGL100%用量为2%,D ian i x Na vy XF用量为3%,D ian i x B lue XF用量为2%,D ia nix B lack XF用量为4 5%。织物于40 时入染，按照染工艺曲线1进行染，时间为30分钟,p H =4，浴比1&30。取出织物，先还原清洗，然后再水洗，晾干后测K/S值。结果见图5
。
图5 染温度对PLA染的影响
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染料与染Vol 47 No 5李召岭，等 聚乳酸/丽赛/竹纤维混纺织物深染工艺研究2010年10月
由图5可知，每一种染料的表观深都是随着温度的升高而增大。其中D i a ni x B l u e XF /D ian i x N a vy XF 增加比较明显，其余三种稍有增加。100 分散染料能有效上染纤维,105 一定程度上提高了染料上染程度，但在115 时，上染率才达到最理想状态。就染深度而言115 最好，因为从上图可以看出，织物表观染深度在此刻有个明显的跳跃。这说明高温对于分散染料上染混纺织物有利，温度对深染起着非常关键的作用。所以确定染温度在115 左右。
3 1 4p H 值对PLA 染的影响
染方法：取退浆后织物九块，每块4g ，进行染对比实验。本实验我们考察p H 值=4~5、6、7，三个p H 值下分散染料对PLA 纤维染的影响。染料用量(o w f )：分散红H B 200%和分散蓝HGL 100%用量为2%,D ianix B lue XF 、D ianix N a vy XF 用量为3%,D ian i x B lack XF 用量为4 5%，织物于40 时入染，按照染工艺曲线1进行染，染温度为110 ，时间为30分钟，浴比1&30。取出织物，先还原清洗，然后再水洗，晾干后测K /S 值。结果见图6
。
图6 pH 值对PLA 染的影响
由图6可知，染浴p H 值对织物染深度具有很大影响。四种染料的表观深均是在pH 值为4~5时最高,p H 值为6、7时，四种染料的表观深相差不大，也都不能使上染程度达到最大。因此，实验确定染时p H 值为4~5。3 1 5染时间对PLA 纤维染的影响
染方法：取退浆后织物二十块，每块4g ，实验考察染时间t=20、30、40、50分钟四个染时间下分散染料对PLA 纤维染影响。染料用量(o w f )：分散红H B 和分散蓝HGL 用量为2%,N avy XF 用量为3%,B lack XF 用量为4 5%，织物
于40 入染，按染工艺曲线1进行，温度为110 ,pH =4.9，浴比1&30。染后先还原清洗，然后再水洗，晾干后测K /S 值。结果如下图7
。
图7 染时间对PLA 染的影响
由图7可知，染时间对表观深有一定影响,PLA 纤维在高温湿热状态下加工时间过长，还会引起纤维结晶增长，从而改变纤维的染性能，使最高上染率和表观深下降，所以保温时间不宜太长，而且要严格控制升温速率和时间。当染时间约为40分钟，上染达到平衡，因此染时间以35~40分钟为宜。
3 2二浴染丽赛/竹纤维工艺探讨
丽赛纤维和竹纤维是都是纤维素纤维，适用于纤维素染的染料均可用此混纺织物，即可采用活性染料、硫化染料、还原染料等。由于活性染料在谱范围、泽鲜艳度、染牢度、新品种推出等方面存在明显的优势，因此选用活性染料染。
混纺面料中Polynosic 纤维、竹纤维属∋绿环保(纤维，在染料选择上，应尽量考虑高的牢度，配伍性好的环保型活性染料，满足提高生产力，减小染工艺的难度，减少清洗，提高纤维得量和牢度。针对Po lynosic 纤维低原纤化的这一特性，可采用双活性基的活性染料进行染，在获得染效果的同时，还可以使染料在纤维素分子链之间产生一定的交联，有利于减少原纤化的产生，许多双活性基染料具有防原纤化的作用[7]
。本试验采用双
活性基活性染料。
3 2 1活性染料染工艺曲线选择
染配方：活性红M Z-HW 150%(o w f )2%、平平加O 1g /L 、浴比为1&30、元明粉30(g /L)、碳酸钠20(g /L)，分别按照不同的染工艺曲线进行染后，水洗，皂煮，晾干，观察面料并测试上率K /
S 值。
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Vol 47 No 5染料与染 DYESTUFFS AND COLORATION 第47卷第5期
表5 活性染料染工艺曲线选择
曲线1
曲线2K /S 3 6273 516匀染比较
较匀
较匀
由上表可知，按照图3工艺曲线染后，试样的K /S 值还是匀染性方面都优于按照图4所染的试样。经试验后综合考虑，活性染料采用升温法染比恒温或降温法染，在匀染性和光泽度等方面都是最好，而且可避免折痕、擦伤等病疵的产生[8]
。本试验采用图3染工艺曲线1。3 2 2染温度对染性能的影响
染方法：取退浆后织物15块，每块1g 。本实验考察染温度T =50 、60 、70 、80 、90 5个温度下的染性能。染料用量(o w f )：活性红MZ -HW 、活性深蓝M Z-BD 用量分别为2%、5%。元明粉用量为40g /L,N a 2CO 3用量为15g /L，匀染剂1g /L ，浴比1&30，测其最终的K /S 值和上染率。活性红MZ-RR 150%、活性深蓝M Z -B D 150%对混纺织物的染深度和上染率的影响见图8
。
图8 染料在不同温度下的K /S 值和上染率率曲线
由图8可知：二种染料的染深度受温度的影响都很大。总体而言，在70 ~80 温度下染,
染深度很高，如果染温度为85 以上，则会因为染料的水解而导致染深度降低。据以上试验和分析结果可认为,MZ 型活性染料对PLA /Po l y nosic /竹纤维混纺织物的较佳染温度是70 ~80 。3 2 3上染速率曲线的绘制
染方法：取退浆后织物三块，每块1g ；丽赛纤维和棉纤维各0 6g 。染料用量(o w f )：活性红M Z-H W 150%、活性蓝M Z-RR 150%、活性黑
M Z-RR 150
%，用量分别为2%、5%、8%，元明粉用量为40g /L ,Na 2CO 3用量为15g /L ，匀染剂
1g /L ，浴比1&50。按图3工艺曲线1进行升温法染，温度为70 ，分别于20、40、60、80、100、120分钟时测其上染率并测其最终的K /S 值。
上染率与染时间的关系曲线称为上染速率曲线，反映了上染的染料与纤维的反应程度与染时间的关系，曲线的斜率反映了染料在纤维上的上染速度。由图9上染速率曲线可以看出，三种纤维素纤维在染的初始阶段进行迅速，然后慢下来，最 表6 不同染料上染速率的测定
上染百分率染料(o w f )
纤维0
20
40
60
80
100
120
混纺布
055 1264 9666 3570 5880 3182 60活性红2%
丽赛054 5364 5767 3976 2385 8388 39棉057 0974 6176 9477 3580 9183 25混纺布
042 6648 2550 5653 3258 7459 81活性蓝5%
丽赛034 0335 4345 1253 2169 4670 12棉0
38
40 7944 854 1355 2462 47
混纺布
027 9149 3250 6859 2166 6766 98活性黑8%
丽赛044 7250 9557 3562 5468 0270 21棉
023 3150 6851 9861 567 2168
06
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染料与染Vol 47 No 5李召岭，等 聚乳酸/丽赛/竹纤维混纺织物深染工艺研究2010年10
月
图9 染料对混纺/丽赛/棉的上染速率曲线
终成为水平。染料在Po lynosic纤维的上染百分率较其他两种纤维高，说明Po l y nosic纤维比混纺和棉纤维具有较好的上染性能。从最终染结果看, Po lynosic纤维比混纺和棉纤维具有更大的染深度值，棉纤维深与混纺相当。
由图9可知,M Z型活性染料在混纺织物上具有很高的上染量，上染率较高，这与单活性基活性染料上染纤维素纤维染不同；这说明具有双活性基团的M Z型活性染料用于混纺织物的染效果很好。
4结论 (1)通过选择适当的染料、升温曲线、p H值、温度、时间获得了PLA/Po lynosic/竹纤维混纺织物第一浴染工艺：温度为115 ,pH=4 5，染时间在40分钟左右时，此工艺使混纺织物的表观深K/S值达到最大。
(2)上染速率曲线测试表明混纺织物有较好的上染效果。活性染料采用升温法染与恒温或降温法染相比，在匀染性和光泽度等方面都是最好；具有双活性基团的M Z型活性染料用于混纺织物的染效果很好。
(3)分散染料/活性染料对PLA混纺织物染，各项牢度都在3 5级以上，在本实验条件下有的达到5级。
各项技术指标可满足生产聚乳酸混纺面料环保及经济技术要求，支撑新型纤维产业化发展。
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Research on t he Dark Dyeing Process of Polylactic acid/
R ichcel/Ba mboo F iber B lended Fabric
LI Zhao li n g FU Zhong jun YU Lu shan SONG Jian fang (Eng ineeri n g Research Center ofTex tile
Che m ica ls&Dyeing and F i n ish i n g o f Shandong Un i v ersity o fTechno l ogy,Zi b o255091,Shandong China)
Abstrac t:T he e ffect o f dye i ng was m easured based on the K/S va l ues o f appearance co lour depth i n t w o ba t h dye i ng of PLA b l ended fabr ic.T he effects o f the first bath dye i ng techno l ogy curve,temperature,p H value and ti m e on fabr ic dye i ng behav i our w ere stud i ed. T he effects o f the second bath dyeing techno l ogy curve,te mperature and ti m e on blended fabr ic dyei ng behav iour were st udied based on the K/S va l ues o f exhausti on.The dy ei ng for mu la and process s u itable for PLA blended fabric were offered.
K ey word s:PLA;blended fabric;dark dye i ng
(收稿日期:2010年5月)
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