锦纶染色工艺探讨.docx
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锦纶染色工艺探讨
浙江纺织服装学院
ZHEJIANGTEXTILE&FASHIONCOLLEGE
毕业设计（论文）
锦纶染色工艺探讨
专业名称：
精细化学品加工工艺
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班级：
10精细化工班
学号：
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2013年04月28日
摘要
聚酰胺俗称尼龙（Nylon），英文名称Polyamide（简称PA），是分子主链上含有重复酰胺基团—[NHCO]—的热塑性树脂总称。
包括脂肪族PA，脂肪—芳香族PA和芳香族PA。
其中，脂肪族PA品种多，产量大，应用广泛，其命名由合成单体具体的碳原子数而定。
是美国著名化学家卡罗瑟斯和他的科研小组发明的。
锦纶是聚酰胺纤维在我国的商品名称，用作纺织纤维的品种有锦纶6（［NH（CH2）5CO］n）和锦纶66（［HN（CH2）6NHCO（CH2）4CO］n）两种，它们的染色机理是相同的。
锦纶染色时,初始染浴pH值宜选在6～7;锦纶66可在40℃始染,而锦纶6可在15℃始染;酸性染料染色时,若要染得深浓色泽,应采用两只或两只以上染料拼染;助剂的选用应与染料配套。
关键词：
聚酰胺纤维酸性染料色牢度低温染色
引言（4）
1染色的基本常识（4）
1.1染色的定义（4）
1.2染色加工的目的（4）
1.3染色的过程（4）
2聚酰胺纤维（锦纶）结构（4）
2.1.聚酰胺纤维的结构的特点（4）
2.2.锦纶及其几种混纺织物（5）
2.3.锦纶与其他织物的辨别（5）
3酸性染料的染色机理（5）
3.1酸性染料的性质（5）
3.2.酸性染料的染色机理（5）
3.3影响酸性染料的主要因素（6）
3.4锦纶染色的工艺（7）
3.5锦纶染色采用低温染色（8）
4锦纶染色出现的预防及补救措施疵病（9）
4.1竞染造成的色花和色样的不符（10）
4.2充分考虑染料的配伍性（10）
4.3工艺部合理造成的疵病（10）
4.4注意染料匀染性的选用及用量（10）
5结论以及尚存在的问题（10）
6参考文献（11）
致谢
引言
锦纶因其具有洗可穿、免烫、尺寸稳定性好、缩水率小和耐气候性好等特点,而被广泛应用。
然而在酸性染料对锦纶染色后,由于锦纶末端氨基少的这一结构特点,使得酸性染料的上染大部分依靠染料分子与织物之间的范德华力和氢键,从而导致色牢度差等问题。
。
由于锦纶织物存在吸湿性差、穿着时汗水不易排出、手感粗糙等缺陷,利用织物后整理技术对锦纶纤维织物进行后整理加工,使织物具有吸湿排汗以及柔软的效果就成为一种必然。
然而后整理处理时,所使用的助剂对于固色剂的固色效果有一定的影响。
在此,本文使用DM-3740吸湿排汗剂、DM-3741特软吸湿排汗剂和SilyouwetT6160有机硅柔软剂分别来处理以上两种固色剂的整理试样（最佳固色工艺条件下）,并对其毛细管效应、吸水率、水滴扩散时间、水分蒸发速率、柔软性能及耐洗性分别进行测试,研究其整理剂对织物各项性能的影响。
通过分析后整理助剂对固色后锦纶织物色牢度的影响,研究了固色剂和后整理助剂的特性与共性：
吸湿排汗剂DM-3740整理两类固色剂固色后织物都能大幅提高织物的吸湿排汗性,但对色牢度影响较大,色牢度等级分别下降了0.5-1级；吸湿排汗剂DM-3741整理两类固色剂固色后织物都能大幅提高织物的吸湿排汗效果,也导致色牢度出现不同程度下降,但对比DM-3740其对色牢度影响较小；SilyouwetT6160柔软剂整理两类固色剂固色后织物都能提高织物的手感等级,并且对色牢度影响相对较小。
1.染色的基本常识
1.1染色的定义
用染料或颜料将纤维着色称为染色，广义上的染色是在纤维品上呈现色，包括呈现白色的漂白、荧光增白、呈现色的全面的全面染色的染色及部分染色的印染
1.2染色加工的目的
改变纤维（纱、布等）增高纤维制品的价值
其价值包括：
感觉价值：
包括色、花样之美丽、视觉、触觉。
使用价值：
包括耐久性、染色坚牢度、舒适性、健康性
1.3染色过程
染料在染浴中纤维表面扩散，吸附于纤维表面上，由纤维表面向内部扩散，染着平衡。
2聚酰胺纤维（锦纶）结构
2.1聚酰胺纤维的结构特点
聚酰胺纤维的组成和结构比蛋白质纤维简单，仅在分子链的末端才具有羧基和氨基、在分子链的中间存在大量的碳链和酰胺基，无侧链。
聚酰胺纤维的氨基含量低，锦纶66和锦纶6的氨基含量分别为0.4mol/kg纤维和0.098mol/kg纤维，为羊毛的1/20和1/10左右。
锦纶用酸性染料染色只能染得中等浓度的色泽，锦纶6的得色量比锦纶66高些。
聚酰胺纤维的羧基含量高于氨基，在等电点时氨基全部以铵根离子的形式存在，而羧基只是以部分—COO-离子的形式存在。
锦纶66的等电点PH值为6~7.
聚酰胺纤维的热塑性纤维，其吸湿溶胀性比羊毛低的多。
当温度高于70°C上染速率才迅速加快。
纤维纺丝时的拉伸比大小，对锦纶的染色性能也有影响，拉伸比增大，其结晶度和取向度提高，使染料分子渗透的可及区减小，因而染色时染料的平衡吸附量和扩散系数都有减少。
聚酰胺纤维的染色性能还随染色前所受的热处理条件而变化，经干热定型的纤维上染速率下降，经蒸汽定型的纤维上染速率提高。
2.2聚酰胺纤维及其几种混纺形式
锦纶是一种疏水性纤维。
它是世界上最早的合成纤维品种，由于性能优良，原料资源丰富，一直被广泛应用。
最大的优点是结实耐磨。
密度小弹性好，耐疲劳破坏，化学稳定性好，耐酸不耐碱。
最大的缺点是久晒变黄，强度下降，吸湿也不好，但比涤纶、晴纶好。
多用于针织和丝绸工业。
锦纶一般多与氨纶、涤纶、人造丝混纺。
以提高它的弹性、及织物的强力。
补充它的不足之处。
锦纶染色用酸性染料，与其混纺的织物则分别用酸性染料、酸性染料+分散染料（一般为阳离子染料）、酸性染料+活性染料（有牢度）、酸性染料+直接染料（无牢度）。
染色时一定要先分析其材质，然后根据不同的材质选用不同的燃料。
。
2.3锦纶与其它纤维的辨别方式
取一小块坯布点燃，吹熄后观察其冒烟情况，冒白烟为锦纶材质，冒黑烟为涤纶材质。
有烧纸味的为人造丝。
将坯布放置于适量的冰醋酸中加热30分钟，可熔为锦纶材质，不熔为涤纶材质。
3.酸性染料的染色机理
3.1酸性染料的性质
聚酰胺纤维染色使用最多的是弱酸性染料，可在弱酸性染浴或中性染浴中进行染色，而且最好采用分子量为400~500的单磺化偶氮染料，或分子量为800左右的二磺化偶氮染料。
分子量过大，匀染性差，分子量过小，则湿处理牢度下降。
与羊毛染色比较，酸性染料对聚酰胺纤维的亲和力比较高，匀染性较差，湿处理牢度也比较好。
染色时需要使用匀染剂。
3.2酸性染料的染色机理
酸性染料对聚酰胺纤维的染色机理基本上与羊毛染色相同。
在弱酸浴染色时，有部分染料与纤维以离子键结合，但氢键和范德华力也起重要的作用，在中性浴中，后者起主导作用。
在锦纶66的等电点以下染色时，染料主要以离子键形式固着在纤维的端氨基上且酸性染料在锦纶66上的饱和值与端氨基的含量基本相符。
当PH值降至2.5以下时，纤维的酰胺基开始吸附质子，产生超当量吸附。
在PH值低的条件下染色，会促使锦纶纤维降解。
在锦纶66的等电点PH值以上染色时，染料靠范德华力、氢键等分子间吸引力吸附在纤维上，它的耐碱性比羊毛和蚕丝要高的多
由于聚酰胺纤维的氨基含量低，其染色饱和值很低，用酸性染料染色时只能染得浅中色。
要染深浓色，需要采用两只或两只以上的染料拼染。
在拼染时必须选用上染速率和亲和力相近的染料，否则不同染料间竟染现象突出，在整个染色过程中，前后色泽不一致。
一组染料的拼染性好坏，可以用染液的光谱曲线图加以验证。
要求在整个染色过程中，织物与染液的色泽一致，光谱曲线的形状相似，其最大吸收波长一致。
3.3影响锦纶染色的主要因素
3.3.1染料
染料配伍性佳产生以下优点：
a.可以降低不均染得危险。
b.可以有效缩短实际染色所需时间。
c.使染色的再现性增强，减少二次加色的时间
d.对于织物的横竖条有较优良的覆盖效
3.3.2PH值
在锦纶染色中，染浴PH值是影响其上染速率和上染率的重要工艺参数。
弱酸性染料染锦纶时，染浴的PH值有不断升高的趋势，为了获得较高的上染率和易染性，宜在PH值为6~7的初始浴中进行染色。
对亲和力较小、染浴PH值较敏感的染料，初始染浴的PH值应在5一6以下，如能使用缓冲溶液，则效果更好。
与羊毛染色相比，酸性染料对聚酰胺纤维的亲和力较高，更易发生超当量吸附，因此酸性染料对染色PH值要求较高
3.3.3温度
锦纶66的玻璃化温度是47~50°C,一般可在40°C始染，由于锦纶66的吸湿性溶胀性不太高，温度高于70°C以后，上染速率才迅速加快，在此后的升温阶段需要控制升温速率，这对亲和力大、移染性差的染料更为重要。
保温阶段的主要作用在于使染料获得一定的迁移性，因此染浴保温的温度变化对于匀染性和盖染性的影响比较显著。
从常温沸染提高到120°C加压染色，盖染性可提高1级左右。
锦纶6分子间氢键较锦纶66少，染料在锦纶6中扩散较快。
锦纶6的玻璃化温度较低，为35~50°C,且端氨基含量较锦纶66多，温度较低时锦纶6的上染率较高，故始染温度一般控制在15°C左右。
温度升至120°C时，其上染率逐步接近甚至超过锦纶66。
3.3.4助剂
弱酸性染料与锦纶纤维之间的亲和力高、湿处理牢度好、上染率高，但染料在纤维上缺乏迁移性，容易导致色花和柳条等疵病，尤其是染蓝、灰、棕等色泽时暴露得更为明显，助剂的主要作用在于减少染料与纤维之间的作用力，降低染料的上染速率、并使染料在纤维上增大迁移性。
但用量过多，会阻滞染料在纤维上的吸附，或使染料解吸而影响吸尽率。
按其作用机制不同、助剂可分为纤维亲和性和染料亲和性两大类。
按助剂的离子形式分为阴离子型、弱阳离子型、。
非离子型或两性离子助剂。
研究表明，阴离子助剂在升温阶段有较好的缓染作用，非；离子助剂在保温阶段有较好的移染作用，要注意助剂和染料的配伍性，分子较大的助剂适用于分子较大得弱酸性染料，移染能力较强，具有较好的盖染作用。
有时将纤维亲和性助剂和染料亲和性助剂拼混使用，也可获得较好的匀染和盖染效果。
3.4锦纶染色的工艺
3.4.1染料的选择
染料的选择主要取决于被染物的种类、色相。
色深及坚牢度等因素。
所选用的染料要有合理的配伍性。
（所谓配伍性就是指所用的染料在染色过程中，它们的吸收不一致的，而不会有快慢的不同，这样可降低不匀染的危险性，缩短染色时间，提高重现性，对于织物横条有较好的覆盖性）。
3.4.2助剂的用量
酸性匀染剂作为锦纶匀染剂可增进染料的配伍性，改善染色性能。
属于染料亲和型助剂，用量有一定的限制，太少作用不强，太多则起阻染作用，影响吸尽率及重现性。
3.4.3染料的起始温度
温度是控制上染的重要因素。
温度的高低,会影响纤维的膨化程度、染料的性能（溶解性、分散性、上染率、色光等）以及助剂性能的发挥。
锦纶是热塑性纤维,温度低时上染速率很慢，温度超过50℃，纤维的溶涨随温度升高而不断增加。
温度对染料上染速率的影响还因染料的不同而有所不同，匀染性染料的上染速率随温度升高而逐渐增加；耐缩绒染料的上染率要在染浴温度高于60℃以后才开始随温度的升高而迅速增加。
特别在65～85℃的温度范围内，控制升温速率是锦纶染色成败的关键，若控制不当，就会造成上色快、移染性差，易花难回修的问题。
若采用耐缩绒染料染锦纶时，始染温度应为室温，在65～85℃温度段，严格控制升温速率1℃/ｍｉｎ左右，并加入匀染剂，采取阶梯升温办法；然后升温至95～98℃，保温45～60ｍｉｎ。
另外，这种纤维的染色性能还随染色前所受到的热处理条件而变化，经干热定形后的纤维上染速率显著下降。
3.4.4染色时的染色方法：
一浴法：
适用于锦纶、锦纶+人造丝（酸性染料+直接染料）、锦纶+涤纶（酸性染料+阳离子染料/改性涤纶）、锦纶+涤纶+人造丝（酸性染料+阳离子染料/改性涤纶+直接染料）.
二浴法：
适用于锦纶+人造丝（酸性染料+活性染料）
三浴法：
适用于锦纶+涤纶+人造丝（性染料+阳离子染料/改性涤纶+活性染料）.
3.4.5酸性染料染锦纶染色工艺：
30℃起染（1℃/min）→100℃（保温30min）→降至70℃（2℃/min）→热水洗→皂洗→热水洗→水洗→出布
染色处方：
酸性染料（o.w.f）X
匀染剂（g/l）y
浴比1：
20
3.5锦纶染色采用低温染色
锦纶纤维由于具有良好的强度和韧性，优良的耐磨性和回弹性，因此广泛用作袜子、弹力衫等的材料，但是锦纶经过高温染色，尤其是筒子纱染色后，锦纶高弹性纱的弹性会显著下降。
为了避免锦纶高温染色时弹力的损失研究了锦纶高弹纱稀土低温染色新工艺，确定了先中性、后酸性浴的一浴二步法低温染色新工艺。
结果表明，该工艺的染色效果达到或者超过了传统95度左右的染色的效果，从而保证了锦纶高弹纱的弹性，同时有利于节能和减少纤维损伤。
若采用两种染色工艺方法：
1、在80度用苯甲醇处理锦纶纤维10分钟，然后用稀土、醋酸处理15分钟，随后加染料，80度恒温染色40分钟；2、在80度用苯甲醇处理锦纶纤维10分钟，然后用平平加0，稀土处理15分钟，随后加染料，80度恒温染色20分钟，最后加醋酸继续染20分钟。
得出结果如下
改变稀土用量，分别在醋酸染浴和中性染浴中，用2%的NEUTRILAN黄S-GL，80度恒温染锦纶高弹纱40分钟，染毕测试上染率，结果表明，在酸性染浴中，稀土对上染率的提高几乎无作用，而在中性染浴中，随着稀土用量的增加，上染百分率显著增加，说明稀土在中性染色时，有明显的促染作用。
随着平平加0的加入，上染百分率有所下降，表明平平加0有一定的匀染作用；随着苯甲醇的加入，上染百分率有所提高，表明苯甲醇有一定的促染作用。
苯甲醇的加入有利于锦纶纤维的膨胀化，从而使染料在低温下向纤维内扩散的空间阻力减小，改善锦纶纤维的低温染色性能。
在中性染浴中，稀土与苯甲醇复配，有协同效应，更加有利于染料在低温下向纤维内部扩散，但是在稀土、苯甲醇和醋酸共存的染浴中，醋酸很强的促染作用使得稀土的促染作用不能很好地发挥。
可见，当各种促染剂复配后，不一定有很好的协同作用。
如果改变稀土用量，并且分别采用上述两种染色工艺染锦纶纤维，染毕测试上染百分率，结果表明在相同稀土用量的条件下，采用染色工艺2比采用染色工艺1的上染百分率高，即先在中性稀土浴中染色，后在酸性浴中染色的染色工艺，能将稀土、醋酸、苯甲醇的促染效果都发挥出来，从而实现锦纶纤维的低温染色。
稀土用量为0.5%时，上染百分率最高。
稀土用量高于0.55时，会使上染百分率下降或者导致染料聚集沉淀，所以稀土用量的选择在0.4%~0.5%之间为宜。
按照染色工艺2进行染色时，稀土、醋酸、苯甲醇单独使用，上染百分率均提高，其促染效果从大到小的顺序为：
醋酸、稀土、苯甲醇。
当这些助剂两两复配时，上染百分率提高；当三种助剂复配时，上染百分率最大。
说明按照此染色工艺染色，这些助剂有很好的协同效应，从而确定了锦纶纤维的一浴二步法（先中性后弱酸性染色）稀土低温染色工艺。
按照以上确定的锦纶纤维一浴二步法稀土低温染色工艺，用不同染料浓度分别染锦纶纤维，染毕测试上染百分率，并且与不加苯甲醇和稀土的染色工艺进行比较，结果表明在相同的染料浓度下，加稀土工艺比不加苯甲醇和稀土工艺的上染百分率高，并且随着染料用量的增加，上染百分率之差显著增大。
当染料用量达到8%时，加稀土工艺、不加苯甲醇和稀土工艺的上染百分率分别为88.98%和57.83%。
说明加稀土染色工艺可以实现锦纶纤维的低温深浓度染色，而不加苯甲醇和稀土工艺不能实现锦纶纤维的低温深浓色染色。
4.锦纶染色出现的预防及补救措施疵病
4.1竞染造成色花和色不符样
这是由于染化料选择不当引起的。
锦纶的染色饱和值很低,因此在拼染浓色时,不同染料间的竞染就显得很突出。
如果选用的染料在上染率和亲和力方面差异较大时,在不同的染色时间内,纤维染得的色泽就会大不相同,造成大小样色差及重演性差。
预防及补救措施是选择上染曲线及亲和力相似、配伍性好,以及适合生产机台的染化料系列。
要求打样人员要全面掌握各类染料的染色性能,选择染化料时,要综合考虑染料的上染率、上染曲线、匀染性、色牢度性能,以及对温度和匀染剂的敏感性等因
4.2充分考虑染料的配伍性
使用几种染料拼染时,要选用合适的染料,且控制好染料用量。
一般应尽量选择同一公司的同一系列染料,即使不得不选用不同公司的染料相拼,也应尽量选择上染曲线相似、始染温度近似,以及对温度和匀染剂敏感性相似的染料,尽量避免发生竞染。
4.3工艺不合理造成的疵病
锦纶染色对工艺要求极高。
工艺条件是影响染色产品色光和匀染性的重要因素,如温度、浴比、ｐＨ值等,都会影响产品的质量。
不合理的工艺容易产生匀染差、色花、色柳、色差、牢度差等病疵。
4.4注意匀染剂的选用及用量
针对锦纶染色匀染性及覆盖性差的特点,应在染浴中加入少量阴离子或非离子型匀染剂,其中以阴离子型表面活性剂为主。
既可在染色时与染料同浴使用,亦可以用匀染剂对锦纶进行染前处理。
阴离子型匀染剂在染浴中离解成负离子,进入纤维,首先占据锦纶纤维上有限的染座,然后在染色过程中随温度升高逐渐被染料所替代,降低了染料与纤维之间的结合速度,达到匀染的目的;非离子型匀染剂则在染浴中与染料发生氢键结合,然后在染色过程中逐渐分解释放出染料,并被纤维吸附。
5.结论以及尚存在的问题
随着人们对色彩、健康的要求越来越高，锦纶的染色要注意的问题也就越来越重要了。
染料、助剂的选用及用量、染料的使染温度、染色温度、PH值等因素影响着色彩的鲜艳程度、色牢度、耐摩擦牢度等等。
有些有毒的染料我们需要少用或不用。
总之锦纶的染色存在的问题很多，需要解决的问题也很多，这里只是简单的了解了一下染色的含义，更进一步的避免问题的存在需要我们继续研究。
6.参考文献
1、[1]郑光洪冯西宁《染料化学》P114
2、吴冠英《染整工艺学》
3、范雪荣《针织物染整工艺学》
4、针织工程手册编写组针织工程手册（染整分册）
5、沈津清《染整工艺》
6、杨微，杨新违.我国酸性染料的进展[J].
7、陈欣荣《纺织商品》
8、张继彤.杨新违近年我国酸性染料的发展染料工业。
致谢
我的论文是在我的导师郑老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。
他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。
从课题的选择到项目的最终完成，郑老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。
郑老师在论文上给我以精心指导，同时还在思想给我以无微不至的关怀，在此谨向郑老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。
在此，我还要感谢在一起愉快的度过实习生活的工作伙伴们，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。
在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、领导、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!
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