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反應型水性聚氨酯固色劑的固色工藝研究

集萃印花網 2011-08-11 00:00:00

【集萃網觀察】摘要：使用自制的反應型水性聚氨酯固色劑，用浸軋法對活性染料染色后的純棉織物進行了固色整理.通過選用不同的固色劑用量、焙烘溫度、焙烘時間、軋液率，探討了影響該反應型水性聚氨酯固色劑固色效果的因素，得到了最佳的固色工藝，即二浸二軋（固色劑用量為8Og/L，整理液pH控制在6—7，軋液率8O%）.—烘干—焙烘（150℃×3min）.該固色荊能明顯提高染色織物的耐摩擦色牢度和耐水洗色牢度，其固色效果與市售固色劑基本相當，且不影響染色織物的色光.

　　經過活性染料染色后的深濃色織物，必須有一定等級的皂洗、水洗、耐摩擦等牢度，所以要經過固色處理.固色用的固色劑要求不含甲醛且無毒、不影響織物手感和無色變等，然而提高耐濕摩擦和耐水洗色牢度是固色整理中的難題，尤其是耐濕摩擦牢度要達到3級以上，仍缺乏有效辦法J.由于水性聚氨酯具有不燃、無毒、無污染環(huán)境等優(yōu)點，近年來，在水性聚氨酯中引入功能性基團，或對水性聚氨酯進行改性，并將其用于織物整理，取得了較好的效果.根據(jù)文獻報道]，連接有叔胺類化合物的水性聚氨酯固色劑通過與陰離子水溶性染料作用，得到了較為理想的固色效果.

　　本文通過選用叔胺類的擴鏈劑，在聚氨酯上引入了叔胺基團，反應結束后將聚氨酯大分子兩端的一NCO基團進行封端處理.封閉的異氰酸酯基可在一定的溫度下進行解封，與纖維、染料分子或者固色劑大分子中的活潑氫反應，起到一定的“橋梁”作用，達到固色目的.本文著重探討了該反應型水性聚氨酯固色劑的最佳應用工藝，確定了固色劑的最佳用量、焙烘溫度、焙烘時間及其軋液率.在最佳應用工藝下與市售活性染料固色劑C和蒙特萊濕摩擦牢度提升劑的固色效果進行了對比，并探討了固色后織物色光的變化.

　　1實驗

　　1.1材料與試劑

　　（1）材料 122cm，29.5texx29.5tex，236根/10cm×236根/lOcm漂白全棉織物.

　�。�2）染料活性艷紅K-2BP，活性艷藍B—RV（工業(yè)品，上海萬德）.

　　（3）試劑聚L--醇、聚丙二醇、聚酯型多元醇Jw218（sE業(yè)品，江蘇海安石油化工廠），異佛爾酮二異氰酸酯（工業(yè)品，拜爾公司），N，N一二羥甲基丙酸（分析純，巴斯夫公司），N-甲基二乙醇胺（工業(yè)品，武進太湖化工廠），二丁基二月桂酸錫（分析純，北京化工三廠），三乙胺（分析純，天津市福晨化學試劑廠），亞硫酸氫鈉（分析純，天津市四通化工廠），氯化鈉、無水碳酸鈉（分析純，天津市博迪化工有限公司），活性染料固色劑c（工業(yè)品，廣州健地化工廠），濕摩擦牢度提升劑（工業(yè)品，蒙特萊）.

　�。�4）儀器遠紅外烘干箱（中國武漢大江電器儀表廠）、HH—s4數(shù)顯恒溫水浴鍋（常州國華電器有限公司）、電子分析天平（上海精密科學儀器有限公司）、SW一12A耐洗色牢度測試儀（無錫紡織儀器廠）、sF-300思維士電腦測色儀（思維士科技公司）、Mu5057型軋車（北京紡織器材研究所）.

　　1.2染色工藝

　　選用活性染料對純棉織物進行染色，其中浴比為1：30，染料濃度為5%（O.w.f），氯化鈉用量為4Og/L，無水碳酸鈉用量為10g/L;皂洗時浴比為1：30，皂粉用量為2g/L，無水碳酸鈉用量為2g/L。染色工藝曲線如圖1所示.

　　1.3固色工藝流程

　　反應型水性聚氨酯固色劑的固色工藝流程為：浸軋固色劑整理液_+烘干一焙烘.

　　1.4色牢度的測試

　　摩擦牢度按GB/T3920--1997紡織品耐摩擦牢度實驗方法;按GB/51一l995沾色用灰色樣卡評定;皂洗牢度按GB/T3921.1—1997紡織品耐洗色牢度實驗方法評定.

　　1.5色差的測定

　　采用SF-300思維士電腦測色儀測定織物的△L、△c、△H，根據(jù)公式△E=（△L2+△C2+△H2）0.5計算織物的總色差△E.

　　2結果與討論

　　自制了反應型水性聚氨酯固色劑.將聚醚多元醇聚乙二醇（PEG）和聚丙二醇（PPG）與聚酯多元醇（JW218）按一定的比例混合后，與異佛爾酮二異氰酸酯（IPDI）進行預聚反應，依次經N一甲基二乙醇胺（MDEA）和N，N一二羥甲基丙酸（DMPA）擴連，將剩余的一NcO基團封閉，最后加水乳化分散，得到一種反應型水性聚氨酯固色劑.

　　在合成了反應型水性聚氨酯固色劑之后，對該固色劑的固色整理工藝進行了研究，實驗了其對活性艷紅K一2BP的固色效果。探討了固色劑的用量、焙烘溫度、焙烘時問及其軋液率對固色效果的影響.

　　2.1固色劑用量

　　固色劑的用量對染色牢度的影響如表1所示.從表1可以看出，當反應型水性聚氨酯固色劑的用量達到80g/L時，染色后織物的耐干摩擦色牢度從未固色的3～4級提升到4—5級，耐濕摩擦色牢度從未固色的2—3級提高到4級，隨著反應型水性聚氨酯固色劑用量的加大，染色棉織物的耐摩擦色牢度和耐洗色牢度有明顯的提高，但在固色劑用量達到一定程度后，耐摩擦色牢度不再增加.這可能是由于當固色劑用量較少時，解封后釋放出反應基團的固色劑未能充分與染料及纖維上的活潑氫反應.隨著固色劑用量加大，固色劑能在纖維與染料之間起到充分的“橋梁”作用，提升固色效果.綜上所述，選擇反應型水性聚氨酯固色劑的用量為80g/L.

　　2.2焙烘溫度

　　焙烘溫度對染色牢度的影響如表2所示.從表2可以看出，隨著焙烘溫度的升高，織物的耐摩擦色牢度有較大程度的提高，達到一定溫度時，耐摩擦色牢度達到最大值;繼續(xù)升高溫度，織物的耐摩擦色牢度和耐洗色牢度均不再變化.這是因為反應型水性聚氨酯固色劑在一定的溫度條件下才具有反應活性，升高溫度，其和纖維的反應活性增加.在110℃時，染色織物耐摩擦色牢度較差，說明固色劑在低溫條件下不具有良好的反應活性.在溫度達到150℃時，反應型水性聚氨酯固色劑分子中的反應性基團與染料分子、纖維素分子上的活潑氫反應，形成高度多元化交聯(lián)系統(tǒng)，使染料、纖維更為緊密牢固地結合在一起，防止染料從纖維上脫落，耐摩擦色牢度較好.當溫度達到170℃時，耐摩擦色牢度不再變化，并且焙烘溫度過高，考慮織物的強力損傷較大和耗能大成本增加，可能也會對織物的色光造成不良影響.所以選擇焙烘溫度為15O℃.

　　2.3焙烘時間

　　焙烘時間對染色牢度的影響如表3所示.從表3可以看出，隨著焙烘時間的增加，耐摩擦色牢度先增加，達到一定值后變化不大.這是因為反應型水性聚氨酯固色劑只有在一定的焙烘溫度條件下焙烘一定的時間，固色劑大分子才能進入纖維內和纖維上的羥基以及染料中的陰離子基團等發(fā)生反應，達到固色的目的.在達到一定的時間后，反應型水性聚氨酯固色劑已經與纖維和染料上的活潑氫結合充分，再延長時間，整理效果增加不再明顯.由于反應型水性聚氨酯固色劑一直處在高溫條件下，時間太長，可能會破壞分子結構甚至使大分子鏈斷裂，而且延長時間還會增加能源消耗，導致成本增加，生產效率下降.故選擇焙烘時間為3min.

2.4軋液率

　　軋液率對染色牢度的影響如表4所示.從表4可以看出，隨著軋液率的增加，經固色過的織物耐干、濕摩擦色牢度增加到一定程度后，耐摩擦色牢度增加不明顯甚至下降.這可能是因為軋液率太低，染物上所攜帶的反應型水性聚氨酯固色劑的量較少，未能充分地與纖維上、染料分子和固色劑分子上活潑的氫反應，導致其耐摩擦色牢度較低.隨著軋液率的增加，固色劑分子含量增加，能夠充分地和纖維及染料上的活性基團反應.而軋液率在大于80%時，染物的耐摩擦色牢度增加不明顯，尤其是耐濕摩擦色牢度還出現(xiàn)了下降.所以將軋液率控制在80%較為合適.綜上所述，反應型水性聚氨酯固色劑的最佳工藝為：二浸二軋（固色劑用量為80g/L，整理液pH控制在6～7，軋液率80%）一烘干一焙烘（150℃X3min）.

　　2.5固色劑的固色效果

　　為了檢驗自制的反應型水性聚氨酯固色劑的固色效果，用市售活性染料固色劑C和蒙特萊濕摩擦牢度提升劑（在推薦的應用條件下）整理的織物進行了對比實驗，結果如表5所示.從表5的結果可以看出，自制的反應型水性聚氨酯固色劑對經過活性染料染色的棉織物有較好的固色效果，耐摩擦色牢度可提高0.5—1.0級左右.其固色效果與市售活性染料固色劑c和蒙特萊濕摩擦牢度提升劑基本相當，有相對較理想的固色效果.同時探討活性艷藍B.RV的固色工藝條件，并且與用市售活性染料固色劑C和蒙特萊濕摩擦牢度提升劑（在推薦的應用條件下）整理的織物進行了對比實驗，其結果與活性艷紅K-2BP基本相當，故不再贅述.