聚乳酸纤维织物染色性能研究

论文摘要

通过研究聚乳酸纤维织物染色性能,探讨染色机理,提出染料在纤维上形成坏柱式染料扩散浓度梯度假设,应用菲克第二定律推出染色动力学数学模型及具有物理意义的K和M参数,可直观地反映染料亲和力和扩散系数;研究影响染料上染速率温度、pH值、电解质浓度、助剂等因素影响。研究了分散染料的溶解度,测定了染液吸光度变化,对照标准曲线测出待测样品染料溶液浓度,计算了染料C.I.分散红74等16种染料染液的上染百分率。对分散染料的分散稳定因素作了系列化研究。测定了染料颗粒重量平均粒径Dw,重量比表面积Sw。通过研究加入助剂前后染料分散稳定性,证明助剂对分散染料染色具有增溶稳定作用。通过研究聚乳酸纤维/棉混纺漂白处理工艺技术,制定了分散染料染聚乳酸纤维及混纺面料染色工艺曲线,确定并优化了染色前处理、染色及还原清洗工艺。研究了退煮漂一浴一步法对聚乳酸/棉混纺织物进行染前处理工艺条件。应用JL9200激光粒度仪,测试进口Dytar Dianix嫩黄XF染料平均粒径约为0.85μm,染料颗粒粒径分布服从正态分布,粒径平均小于0.98μm的染料颗粒约占85%。对比三种国产染料的粒径测试发现都在1.6μm以上,累积平均粒径基本在Dav=8-10μm之间,是进口染料9倍,且分布不均匀。通过研究分散染料粒径与染色性能关系,选取了球磨工艺条件:得到均匀稳定分散染料液体。用研磨改进细度后染料染色,上色率平均提高10%以上。通过DSC分析,经过实验测试所选聚乳酸纤维玻璃化转变温度为71.30℃左右,在161.21℃与168.68℃处分别存在较大吸收峰,说明在纤维内部存在两种结晶状态。所选C.I.分散蓝56对聚乳酸纤维的上色率最低,C.I.分散红74上色出现了上色率先降低后上升,再降低的过程。差热分析显示聚乳酸纤维耐热性较差,温度接近158℃时发生熔融,在染色后加工时需避免高温处理,以防纤维性能损伤。通过研究C.I.分散红74对PLA纤维染色上染百分率、半染时间、表观扩散系数影响,验证了用Hill公式计算与试验结果一致性;研究PLA纤维在助剂影响下染色热力学和动力学;测定了染料对聚乳酸在不同染色时间下的扩散系数D,绘制了染色速率曲线和吸附等温线;在不同染色条件下研究PLA纤维染色热力学参数,测得了PLA纤维的有效吸附体积,计算了染色亲和力、染色热和染色熵。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2.聚乳酸纤维织物染色技术研究背景
• 1.3 聚乳酸纤维型态、物理化学性质及特殊优势性能
• 1.3.1 聚乳酸纤维分子结构与物理化学性能
• 1.3.2 聚乳酸纤维服装性能及其它功能性应用
• 1.3.3 聚乳酸纤维织物主要用途
• 1.4 聚乳酸纤维制备方法及其亟待解决的应用技术问题
• 1.4.1 国内外聚乳酸纤维染整专利与技术文献情况
• 1.4.2 聚乳酸纤维材料的制备及染色问题
• 1.5 聚乳酸纤维染色理论与工艺技术
• 1.5.1 聚乳酸纤维染色染料与助剂选择
• 1.5.2 聚乳酸纤维性能与染色牢度
• 1.5.3 聚乳酸纤维染前处理及染色工艺条件
• 1.6 聚乳酸纤维织物染色存在的问题和研究思路
• 1.6.1 聚乳酸纤维织物染色纤维性能问题
• 1.6.2 聚乳酸纤维染色研究理论与研究思路
• 1.7 本课题研究意义及主要内容
• 第二章 聚乳酸纤维用分散染料染色特性研究
• 2.1 分散染料上染聚乳酸纤维过程与分配原理
• 2.1.1 分散染料染色过程上染原理
• 2.1.2 分散染料染色染料分子在纤维与染浴吸附分配原理
• 2.2.聚乳酸纤维染色用分散染料的结构与染色特性
• 2.2.1 分散染料的染色特性
• 2.2.2 分散染料与聚乳酸纤维分子间的相互作用机理
• 2.2.3 分散染料晶体的破碎机理
• 2.3 实验部分
• 2.3.1 实验材料及药剂
• 2.3.2 实验仪器及设备
• 2.3.3 试验方法
• 2.3.3.1 分散染料的精制与光谱测试
• 2.3.3.2 绘制染料浓度标准工作曲线
• 2.4 实验结果与讨论
• 2.4.1 分散染料分散稳定性工艺技术研究
• 2.4.2 染料粒径性能对聚乳酸纤维染色性能影响分析
• 2.4.3 助剂对分散染料溶解性能的影响
• 2.5 本章小结
• 第三章 聚乳酸纤维混纺织物前处理及工艺研究
• 3.1 聚乳酸纤维织物前处理及染色工艺
• 3.1.1 聚乳酸纤维性能
• 3.1.2 前处理工艺流程
• 3.1.3 染浴的配置
• 3.1.4 染色工艺与配方
• 3.1.5 染色后还原清洗工艺
• 3.2 聚乳酸纤维前处理及染色性能测试方法
• 3.2.1 减量率与弯曲长度测定
• 3.2.2 白度值与K/S测定
• 3.3 聚乳酸纤维混纺织物前处理工艺与性能因素研究
• 3.3.1 退浆酶A-2用量对织物处理效果的影响
• 3.3.2 双氧水用量对聚乳酸纤维织物性能处理效果的影响
• 3.3.3 温度对织物处理效果的影响
• 3.3.4 处理时间对织物处理效果的影响
• 3.3.5 pH值对织物处理效果的影响
• 3.4.聚乳酸纤维混纺织物染色工艺与性能初步研究
• 3.4.1 温度对聚乳酸纤维混纺织物染色性能影响
• 3.4.2 pH值对聚乳酸纤维混纺织物染色影响
• 3.4.3 染色时间对聚乳酸纤维混纺织物性能的影响
• 3.4.4 浴比对聚乳酸纤维混纺织物染色性能影响
• 3.5 聚乳酸纤维热性能及染色影响分析
• 3.5.1 聚乳酸纤维的DSC分析仪器及条件
• 3.5.2 聚乳酸纤维织物染色前后试样差热分析比较
• 3.5.3 聚乳酸纤维高上染率试样差热分析比较
• 3.6 聚乳酸纤维染色前后微观结构形态测试分析
• 3.7 本章小结
• 第四章 聚乳酸纤维织物染色工艺优化与牢度测试
• 4.1 实验材料
• 4.1.1 实验材料和仪器
• 4.1.1.1 实验织物
• 4.1.1.2 实验染料
• 4.1.1.3 主要化学试剂及助剂
• 4.1.1.4 实验仪器
• 4.1.2 聚乳酸纤维染色各项色牢度测试方法与分析
• 4.2 聚乳酸纤维织物（K/S）及物理化学性能分析
• 4.2.1 织物染色表观深度值（K/S）与甲醛含量测定
• 4.2.2 织物失重率与断裂强力测试
• 4.3.实验结果与讨论
• 4.3.1 C.I.分散红74在染液中染料饱和溶解度测定
• 4.3.2 聚乳酸纤维染色工艺优化实验研究
• 4.3.3 染色温度对聚乳酸纤维的影响
• 4.3.4 恒温上染速率的测定
• 4.3.5 分散染料染色提升性测试
• 4.4 聚乳酸纤维织物在优化工艺条件下染色性能研究
• 4.4.1 优化工艺条件下染料的上染百分率与甲醛残留量测试
• 4.4.2.实验测定染料的各种色牢度数据
• 4.4.3 分散染料分子结构对染色性能的影响
• 4.5 聚乳酸纤维混纺织物面料染色性能研究
• 4.5.1 二浴法聚乳酸纤维深色染色工艺研究
• 4.5.2 二浴套染混纺聚乳酸纤维织物活性染料实验研究
• 4.5.3 活性染料在聚乳酸纤维混纺织物上染率测定
• 4.5.5 一浴法染聚乳酸/竹/丽赛混纺面料染色工艺初探
• 4.6 本章小结
• 第五章 聚乳酸纤维染色动力学与热力学
• 5.1 PLA纤维染色动力学初步研究
• 5.1.1 染色过程染料分子经典吸附扩散数学模型
• 5.1.2 扩散系数研究计算与测定
• 5.1.3 聚乳酸纤维直径的理论求算与电镜测试分析
• 5.2 聚乳酸纤维染色动力学模型探讨
• 5.2.1 经典菲克扩散定律与动力学方程
• 5.2.2 聚乳酸纤维染色动力学数学模型初步研究
• 5.3 染色动力学扩散系数和半染时间计算
• 5.3.1 染色半染时间的其它求解方法
• 5.3.2 平衡染着量的近似求法
• 5.3.3 不同助剂存在条件下扩散系数与半染时间测定
• 5.4 聚乳酸纤维等温吸附染色热力学初步研究
• 5.4.1 分散染料未加助剂染色时的吸附等温线绘制
• 5.4.2 分散染料在PLA纤维面料上亲和力和染色热
• 5.4.3 阴离子表面活性剂JS-N对染色热力学影响
• 5.4.5 非离子表活剂524对PLA纤维染色热力学的影响
• 5.4.6 助剂2011对PLA纤维染色的热力学影响
• 5.5 助剂对比染色速率常数K'的影响
• 5.6 本章小结
• 第六章 总结
• 参考文献
• 致谢
• 博士期间发表学术论文和申请专利情况
• 附录