尼龙在非水介质染色体系中染色应用基础研究

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水资源短缺给纺织业等广大应用者带来了巨大压力,亟需采取措施限制大量用水并尽量减少污水排放。自上世纪末以来,无水或非水介质染色受到了广泛研究和关注。我们重点研究了尼龙在非水性介质--十甲基环戊硅氧烷(D5)中染色应用,分别研究了酸性染料或分散染料对尼龙织物在非水介质染色体系中的染色工艺,并对尼龙在非水介质染色体系中的溶胀机制、染色前后的物理性能及抗菌性能进行了研究。具体研究内容如下:(1)尼龙织物在非水介质染色体系中溶胀机制和物理性能的变化基于染色的基本原理:纤维必须溶胀,染料才能扩散到纤维内部。此外,溶剂/液体只有在不改变纤维的化学和物理特性的情况下才能用作染色介质。本文通过共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)和X射线光电子能谱(XPS)分析来分析非水介质对纤维分子链的渗透及其在纤维横截面中的分布;通过FTIR、TGA、DSC和XRD分析评估非水介质对织物化学、热和结晶性能的影响;通过测量染色后织物强度和伸长率的变化来分析非水介质对尼龙力学性能的影响。CLSM和XPS光谱的结果表明:无论是否添加染色促进剂,非水介质都可以扩散到尼龙织物表面。促进剂不影响非水介质在纤维结构内的渗透和分布。研究发现非水介质对尼龙织物物理性能的影响类似于传统水浴染色体系。(2)分散染料和酸性染料在非水介质染色体系中对尼龙染色的应用研究开发了用分散染料和酸性染料在非水性介质中对尼龙染色的基本程序。测量纯分散染料在非水性介质中的溶解度,以检验不使用分散剂进行分散染色工艺的可行性。为了开发尼龙真正的无水染色,尼龙织物在非水介质中用纯分散染料染色后,在非水介质中不加任何助剂进行浮色清洗。与传统水浴染色相比,在非水介质染色体系中,使用偶氮和蒽醌染料对尼龙织物进行染色,染色后织物的K/S值增加了30%和43%。此外,染色后98%(o.w.f)的染色介质可以回收。对于酸性染料的染色过程,酸性染料溶解在少量的水中(120%,o.w.f)中,然后将染料水溶液加入D5非水介质中,研究了在非水介质中染色后织物的颜色强度、颜色特性和色牢度特性,并与传统水浴染色体系进行了比较。为了评估非水介质在尼龙织物染色过程中的循环染色性能,使用相同的非水介质进行5次重复染色循环。通过在非水介质中用酸性染料染色尼龙织物,所采用的三种染料都实现了100%的染料上染率。通过用非水介质代替水作为酸性红249、酸性蓝83和酸性橙67染料的染色介质,颜色强度分别从7.47、19.18和15.48达到11.44、25.24和19.07。此外,在回用的非水介中染色的尼龙织物与在新鲜染浴中染色的织物具有相同的颜色特征。(3)尼龙织物在非水介质染色体系中一浴一步染色和抗菌整理研究为减少水和原料消耗,缩短染色工艺时间,采用十甲基环戊硅氧烷(D5)作为非水染色介质,进行一浴一步染色和抗菌整理。尼龙织物用分散染料(分散橙30)染色,并在非水介质染色体系中用壳聚糖在一浴一步中完成。为了提高壳聚糖的耐用性,将壳聚糖球磨成纳米颗粒。此外,尼龙织物用4%的高染料浓度染色,以评估较高染料浓度下一浴一步染色的可行性。对染色后织物的抗菌活性能、颜色强度和SEM分析,结果表明:尼龙织物可以在非水介质中实现染色和抗菌整理的一浴一步。与传统的水浴染色相比,一浴一步染色和整理的方法,尼龙织物的颜色强度提高了53%。使用1%浓度(o.w.f)的壳聚糖纳米颗粒可实现100%的抗菌性能。然而,2%浓度的未加壳聚糖能够抑菌89%。处理过的织物的颜色强度随着色调百分比的增加而增加。即使经过5次循环染色,用壳聚糖纳米颗粒处理过的织物仍保持长久的抗菌活性。另外采用酸性染料和季铵盐二甲基十八烷基[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]-氯化铵作为整理剂对尼龙织物进行一浴一步染色和抗菌整理。通过测量处理过的样品的颜色特性和色牢度来评估染色性能;通过观察细菌菌落形成单位的减少率来分析抗菌性能。对处理过的样品进行5次耐洗牢度试验仪测试,以评估抗菌整理的持久性。通过使用不同的染料量,研究了用于较深色调的一浴一步染色和整理的可行性。研究结果表明在非水性介质中通过一浴一步染色和整理获得了染色强度高于水浴染色和优异色牢度的均匀染色样品。即使经过五次洗涤循环,处理过的样品也能获得100%的大肠杆菌菌落抑制率。这些结果表明酸性染色和QAS整理过程可以在同一个非水介质染色体系中同时进行。
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