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随着国际社会能源日益短缺,工业节能降耗的要求越加迫切。因而,分散染料低温染色技术具有广阔的工业应用前景和良好的经济社会效益。
当前对分散染料低温染色技术的研究较多,其中工业应用较为成熟的是通过添加低温助剂来提高低温染色效果。但现有的常用低温助剂存在较多问题,通常不符合环保和高效等要求。另一方面,常规分散染料染液稳定性差,低温染色助剂的加入会进一步降低分散染料的分散稳定性,不利于染液的放置和低温染色品质的保证。
为方便工业应用、节省成本,更好地实现节能降耗,本课题尝试制备一种新型分散染料体系,该体系(1)已含所需高效低温助剂;(2)可长时间稳定贮存;(3)经简单加水稀释后即可直接应用于涤纶的低温染色。
为此,本课题分别从(1)新型低温助剂在涤纶分散染料低温染色中的作用;(2)低温染色用浆状分散染料的制备及其稳定性研究;(3)浆状分散染料在涤纶低温染色中的应用等三个方面着手,对涤纶低温染色技术进行研究。
首先,进行了高效低温助剂的优选,研究了实验室自制新型低温助剂BEA在涤纶低温染色中的作用。通过考察BEA对分散染料(分散蓝HGL)在水中溶解性和对涤纶纤维玻璃化转变温度(Tg)的影响,探讨了BEA对分散染料的增溶助溶作用和对涤纶纤维的膨化增塑作用;通过考察BEA对分散染料低温上染涤纶纤维上染速率及上染百分率的影响,研究了BEA在其中的促染作用。结果表明:当体系中分散染料浓度为6%(o.w.f)、染色温度为108℃时,促进剂BEA的最佳用量为0.8g/L。在这个浓度附近,低温助剂BEA的加入可使低温染色效果有了较大的提高。该研究为后期浆状分散体系的制备提供了一种环保且高效的新型低温助剂。
其次,以分散染料滤饼为原材料,添加分散剂、促进剂BEA及其配套乳化剂溶液,通过研磨和分散制备得到一种含低温促进剂的分散染料体系。通过考察该体系中分散染料粒径及其静置沉淀率,研究了分散剂、低温助剂、配制工艺等因素对该分散染料体系稳定性的影响,并试图通过调节体系的酸碱度、温度及电解质浓度等条件来提高体系的稳定性。结果发现:分散剂的增多对提高体系的分散稳定性的作用有限,而促进剂的加入进一步降低了体系的分散稳定性。通过系统研究发现,单纯依靠调节该体系各组分的量及所处条件,不能有效提高该分散染料体系的稳定性,不能达到工业应用的要求,因而认为需要在现有体系基础上添加适当的高效胶体稳定剂。
再次,通过一系列胶体稳定剂的试验,发现胶体稳定剂-S1和胶体稳定剂-S2(表面活性剂系列)以及胶体稳定剂-P1和胶体稳定剂-P2(聚合物系列)可以有效提高已包含低温助剂的分散染料体系的分散稳定性。在以上工作基础上,经过工艺及配方的优化,配制得到了一种包括分散染料、低温助剂、胶体稳定剂等助剂的低温染色用浆状分散染料。实验结果表明,该浆状染料稳定性较好,在夏季室温下放置70天不发生沉降和分层,加水简单稀释即可配制得到分散染料染液,染液的稳定性优于常规粉状分散染料染液,可直接应用于涤纶的低温染色。
最后,考察了多种浆状分散染料(高、低温型三原色)在涤纶低温染色中的应用。通过染色实验发现:对比于相应的现配现用型低温染浴,由浆状分散染料经简单稀释后得到的低温染浴对涤纶具有更好的染色效果,其优良的染色效果甚至已接近高温高压染色。可见胶体稳定剂除了可提高分散染料的稳定性,而且还具有一定的促染作用。实验进一步发现:这种促染作用对于高温型三原色分散染料最为明显。
可见,本课题所开发的低温染色用浆状分散染料具有环保、稳定、高效、应用方便等优点,有利于染整业的“节能降耗”和高品质含涤多元纤维织物的开发,因而具有较好的工业应用前景。