聚乳酸纤维染色

2.聚乳酸纤维传统染色技术
2.7 工艺推荐
国外公司建议的染色产品 加工流程：

使用醋酸/醋酸钠缓冲溶液调 制染浴 H 值为 4 ～ 5，染浴从 40 ℃时加入各种染色助剂开始 程序升温，染液以 2 ～ 3 ℃ /分 钟的升温速率升温至 70 ℃，再 以 1 ～ 2 ℃ /分钟的升温速率升 温至100 ～ 110 ℃ ，保温染色 20 ～ 60 分钟。染色保温后，以 2 ℃ /分钟的降温速率降温至 50 ℃，然后排液，进行还原清洗、 水洗。还原清洗时，一般保险粉 用量为 2g /L，还原清洗温度 60 ～ 65 ℃。
2.聚乳酸纤维传统染色技术
2.4 染色时间
上染时间过短会导致染料没有充分上染，上染率低，影响颜色 深度和色牢度，而时间过长，PLA纤维水解加剧，影响PLA纤维的 强度，因此选择合适的染色时间对提高染色质量和确保纤维性能 具有重要的意义。 胡玲玲等人发现PLA纤维在染色开始后10 min内均已达到较高 的上染百分率，在30-40 min内基本达到最高值。吕景春认为保 温20 min可使PLA纤维获得最大染色深度。 一般情况下，当染色温度为110 ℃左右时，染色时间应控制在 40-60 min。



2.聚乳酸纤维传统染色技术
2.3 染色温度
由于PLA纤维不耐热，温度不仅影响到染料的上染，还会影响 纤维的其他性能，如表面光滑度、手感以及断裂强力等。 在80-110 ℃温度范围内对PLA纤维进行染色时，随着温度的 提高，分散染料对PLA纤维的上染百分率逐渐提高，染色品的表面 深度也出现显著增加。 在80-110℃范围内，几乎温度每提高10 ℃，PLA纤维的上染 百分率提高约5%-10%，而且到达110 ℃后，上染百分率几乎达 到最高；再增加温度对上染百分率影响不大。 Kameoka等人的研究表明，高温导致PLA纤维发生很大程度的 降解，因此PLA纤维的染色温度应控制110 ℃左右。


4.聚乳酸纤维染色新技术
基本原理
常压低温等离子体处理PLA织物能大幅提高织物染色K/S值。 由于PLA纤维等离子体处理后，纤维表面出现凹坑和刻痕，纤维表 面的粗糙程度增加，染料在纤维表面的吸附量增加，使染料扩散 到内部量增加，进而固着量有所增加，所以表现在织物染色深度 和色泽都有所提高，并且不影响织物的摩擦色牢度性能。 从实验结果上来看，常压低温等离子体处理PLA织物的最佳工 艺参数为：功率60k W～100k W，处理时间16s～19s。
2.聚乳酸纤维传统染色技术
2.6 升温速率
由于PLA纤维的熔点(175 ℃)和玻璃化温度(57 ℃)低，因此 在11 ℃和pH为5-6的条件下采用常规分散染料染色工艺时，应特 别注意控制升温速率。 杨国荣及杨文芳等人研究发现PLA纤维在70 ℃以下几乎不上染 ，上染速率极其缓慢；而当温度超过80℃以后上染速率显著加快 ，这表明PLA纤维在80℃-110 ℃温区内上染百分率受温度影响明 显。 由于分散染料对PLA纤维染色匀染性比PET纤维差，所以80℃ 以上应减慢升温速率，一般以1 ℃/min为宜。


徐丽娟等试验将超声波技术应用于分散染料染聚乳酸纤维,在中 低温染色条件下,发现超声波处理能提高聚乳酸纤维的上染百分率 和织物表观色深K/S值。
4.聚乳酸纤维染色新技术
基本原理
首先在染浴中,超声波能产生空穴效应,即声空化。它在染浴中 极小的范围内增加压力和温度,瞬间使分子的动能增加,从而有利于 染料分子克服扩散能阻进入纤维内部,加快上染速率,提高上染百分 率。 其次,超声波能产生类似搅拌的作用,使染浴中染料胶束和分子 的缔合体粉碎,形成均匀较稳定的分散体,提高染料的溶解度,有利 于染料扩散染色。 再者,在超声波作用时,在纤维材料的原始缺陷处即无定形区的 空隙中产生应力、应变能的集中,从而使无定形区的空隙加大,有利 于染料向纤维内部扩散。
图2-2：PLA纤维染色方法
3.聚乳酸纤维混纺染色工艺
3.1聚乳酸/涤纶混纺织物染色


图3-1 PLA纤维（左）和涤纶纤维（右）显微图

涤纶织物坚牢耐用、抗皱免烫，但缺乏亲水性基团，吸湿性差， 穿着过程中易产生闷热不适感。 聚乳酸纤维具有良好生物降解性和 生物相容性和一定的导湿透气性，与涤纶纤维进行交织或混纺可以 提升织物的导湿透气性能。 因为聚乳酸和涤纶都属于聚酯纤维，所 以可以采用分散染料对其染色。
4.聚乳酸纤维染色新技术
4.2常压低温等离子体处理聚乳酸织物的染色
方虹天等通过等离子体技术，改善聚乳酸(PLA)织物的染色性能 ，通过常压低温等离子体放电参数的控制，优化最佳技术参数，以 实现聚乳酸(PLA)织物染深性和提高鲜艳度的目的。 常规染色工艺 配方：分散染料3%，匀染剂1g/L，渗透剂0.5g/L，p H（醋酸 调节）5～5.5，浴比1:20。 染色工艺流程：40℃化料起染，以2℃/min升温到110℃，保温 30min，再冷却到60℃，皂洗，水洗。 等离子体染色工艺：将PLA织物通过常压低温等离子体处理设备 ，按不同的处理工艺参数（功率、车速）对PLA织物进行等离子体预 处理，而后按常规染色方法进行染色处理。
1.聚乳酸纤维结构与染色性能


虽然聚乳酸纤维纺织服装已在美国、欧洲、日本出现，但是由于 分散染料的上色率普遍比较低，致使市场上出现的聚乳酸纤维服 装，浅色多深色少，色彩鲜艳度不高。 为此，如何提高聚乳酸纤维的染料上色率和牢度，降低成本等 是现代材料和染整技术研究人员的主要研究方向之一。
2.聚乳酸纤维传统染色技术
4.聚乳酸纤维染色新技术
基本原理
聚乳酸纤维在脂肪酶的作用下可能会产生乳酸,而乳酸或乳酸盐 在210 nm波长下会产生很强的特征吸收峰,因此,脂肪酶水解若产 生此类物质,则其反应液的紫外吸光度会在这些波长下发生变化。 聚乳酸纤维的脂肪酶水解不仅产生乳酸类水解产物,还会使纤维 表面的羧基和羟基数增多,因此,阳离子染料与纤维的吸附点和活性 染料与纤维的反应位点增多,从而可实现阳离子染料和活性染料对 聚乳酸纤维的染色。 脂肪酶的催化水解作用使聚乳酸纤维表面产生了羧基和羟基基团 。微量的羟基基团可以与活性染料中的活性基团发生反应,而羧基 结构可以与阳离子染料中的阳离子基团发生吸附作用,从而达到使 这2种染料上染纤维的目的。
4.聚乳酸纤维染色新技术
4.3脂肪酶对聚乳酸纤维的改性处理
江南大学生态纺织教育部重点实验室范雪荣等选取脂肪 L3126,通过系列试验优化聚乳酸纤维酶改性处理工艺条件,研究脂 肪酶处理不同时间后的紫外吸光度值以及处理后纤维的染色性能, 对聚乳酸纤维的生物酶改性进行探讨。 试验结果表明,脂肪酶L3126处理聚乳酸纤维的最佳工艺条件为 :酶质量浓度0.5 g L,时间8 h,pH值8.5,温度45℃ ;紫外分光光度 法分析初步表明聚乳酸纤维经脂肪酶水解产生了乳酸类物质;脂肪 酶处理后纤维用活性黑S-EO、活性蓝HN-GR和阳离子翠蓝X-GB 染色的K S值明显高于未处理试样。
4.聚乳酸纤维染色新技术
4.4超临界CO2分散染料染聚乳酸纤维的研 究

聚乳酸纤维(简称PLA纤维)易水解,常规染色过程中的高温长时 间处理，会导致PLA纤维发生降解。在120℃的水介质中染色,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。超临 界流体染色技术作为一种无水加工工艺,超临界CO2染色对纤维强 力性能的影响比水介质要小得多,其日晒牢度和皂洗牢度可达到标 准要求。
1.聚乳酸纤维结构与染色性能
聚乳酸纤维织物染色技术问题，主要表现在染料上色率低，染 色后纤维物理械性能保持性较差，采用浸染的方式很难将纤维染 得深色（尽管聚乳酸纤维的折射系数不高），以致染得的服装浅 色多，深色少，颜色鲜艳亮丽的更少。 制约着聚乳酸纤维材料的广泛推广应用纤维染色中的两个主要 自身障碍为： ①纤维低熔点；②遇碱降解性问题。 其它影响聚乳酸纤维染色的因素很多，如聚乳酸纤维不耐高温 ，染色过程中，易受温度、酸度、各种助剂以及染料结构和粒度 等因素的影响。
2.聚乳酸纤维传统染色技术
2.2 助剂选择
染料在染色时，重要的问题是染料的分散与匀染，匀染则包括 缓染与移染。由于染料本身的质量问题或由于加工时的升温快、 温度高和染液的高速搅动，容易造成染料分子的结晶、凝聚，导 致染色不匀染。 解决措施： 一是加入一种阴离子分散剂，吸附在染料粒子外层形成保护层， 由于负电性的相斥而使染料保持好的分散状态。 二是采用一种非离子表面活性剂以达到缓染与移染的效果。这种 非离子表面活性剂主要是与分散染料起作用，增加染料在染浴中 的溶解度而达到缓染作用。 斯国平研究了几种不同分散助剂对染色的影响，认为对同一种 分散剂而言，分散染料中含分散剂量越多，上染率越低。
2.1 染料选择
由于PLA纤维具有较多的酯基和甲基，没有亲水性的极性基团 和反应性基团，因此目前大多采用分散染料对其进行染色。杨栋 梁等人选用不同结构的分散染料对PLA纤维染色研究，对于高结晶 度的PLA纤维，分子结构比较紧密，纤维大分子链的活性较低，应 该选择扩散性能好、分散稳定且分子成直线型和共面性较强的染 料，染色物的染透性和均匀性较佳；而对于低结晶度的PLA纤维， 应选用容易移染的单偶氮和双偶氮类结构染料为佳。
3.聚乳酸纤维混纺染色工艺
3.2 聚乳酸/棉混 纺织物染色
由于PLA纤维不耐碱应在 中性条件下染色，所以选择 中性条件下固色的活性染料 ，如含有新型活性基团—— —季铵型吡啶甲酸的活性染 料。该染料反应性高，在中 性、高温(100℃)条件下， 便可与棉纤维发生反应而固 着。因此，这类染料在染色 过程中，只需提高染色温度 就可实现固着。
主讲人：Sisyphus
Байду номын сангаас 目录
1.聚乳酸纤维结构与染色性能 2.聚乳酸纤维传统染色技术 3.聚乳酸纤维混纺染色工艺 4.聚乳酸纤维染色新技术 5.结语 6.参考文献