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PES具有突出的阻燃性能,不添加任何阻燃劑,其阻燃性即可達UL94V20級(0.46mm);其極限氧指數(LOI)為38,具有自熄性;其玻璃化溫度(Tg)為225℃,為無定形聚合物材料,連續(xù)使用溫度為180～200℃[1,2]。

PES最初開發(fā)應用于阻燃、耐熱、耐化學藥品的優(yōu)異特種工程塑料[3];采用熔融紡絲法[4]制得PES纖維,應用于航空航天領域復合材料,效果良好。

將這種高性能纖維推廣到民用紡織品,必須解決其染色問題。雖然PES為無定形聚合物,但其玻璃化轉變溫度較高,且分子鏈上沒有能與染料分子結合的反應性基團,難以用水溶性染料染色。試驗采用分散染料對其進行高溫高壓染色,探討了不同染色條件對上染率的影響。

1　試驗

1.1　材料與藥品

聚醚砜紗線(26tex/24f,自制)Dianix紅玉MF、Dianix黃棕MF、Dianix軍藍MF(德司達公司);磷酸二氫銨(分析純,汕頭市西隴化工廠),丙酮(分析純,北京化工廠),氫氧化鈉(分析純,天津市北方天醫(yī)化學試劑廠),保險粉(分析純,天津市福晨化學試劑廠),洗滌劑(浙江納愛斯集團有限公司)。

1.2　儀器

SDM22122140型高溫高壓染色機(立信染整機械有限公司),722型可見分光光度計(上海欣茂儀器有限公司),ORINTEX電子測色配色系統(tǒng)(意大利ORIN2TEX公司),Y571A摩擦色牢度儀(浙江溫州紡織儀器廠),SDLM228耐洗色牢度測試儀(美國SDLATLAS公司),Q2SUN氙燈實驗箱(Q2PANEL實驗室產品公司),Y172型纖維切片器(常州紡織儀器廠),XPL21偏光顯微鏡(新天精密光學儀器廠),YG021PC型電子單紗強力機(溫州方圓儀器有限公司)。

1.3　試驗方法

1.3.1　紗線前處理

冷水洗→洗滌劑洗滌(洗滌劑4g/L,60℃×10min,浴比1∶50)→熱水洗(60℃×10min)→冷水洗→晾干

1.3.2　染色工

染色處方

染料用量/%(owf)　　　　　　2

pH值(磷酸二氫銨調節(jié))5～6

浴比1∶40

還原清洗處方/(g/L)

保險粉2

氫氧化鈉2

浴比1∶100

溫度/℃70

時間/min10

染色工藝曲線

1.4　測試方法

1.4.1　上染百分率

采用722型可見分光光度計測定染色前后染液的吸光度A,按式(1)計算上染率:

上染率%=(1-AnNn/A0N0)×100(1)

式中:An,Nn———染色殘液的吸光度和稀釋倍數;

A0,N0———染色原液的吸光度和稀釋倍數。

1.4.2　K/S值

將染色紗線纏繞在硬紙板上,緊密排列,用ORIN2TEX電子測色配色系統(tǒng)測定樣品的K/S值,測5次,取平均值。

1.4.3　拉伸性能

單根紗線的斷裂強力和斷裂伸長率按GB/T3916—1997《紡織品卷裝紗單根紗線斷裂強力和斷裂伸長率的測定》,在YG021PC型電子單紗強力機上測定。隔離長度250mm,拉伸速度250mm/min,批次20次,取平均值。

1.4.4　纖維染透性

用Y172型纖維切片器制取染色后纖維的橫截面試樣,在顯微鏡下觀察試樣的染透性。

1.4.5　移染性

試樣采用2%(owf)染料濃度染色,染色后將試樣分成等重的2份,一份作為移染原樣A,一份作為移染試樣B。取與試樣B等重的未染色試樣C,與試樣B一起置于移染浴中進行處理。試驗條件見1.3.2,染色溫度為130℃。按式(2)計算移染率:

移染率/%=(K/S)C/(K/S)B×100(2)

式中:(K/S)B———移染處理后試樣B的K/S值;

(K/S)C———移染處理后試樣C的K/S值。

1.4.6　各項色牢度的測定

耐洗色牢度　參照GB/T3921.3—1997《紡織品色牢度試驗耐洗色牢度:試驗3》測定。

耐摩擦色牢度　參照GB/T3920—1997《紡織品

色牢度試驗耐摩擦色牢度》測定。

耐光色牢度　參照GB/T8427—1998《紡織品色

牢度試驗耐人造光色牢度:氙弧》測定。<

2　結果與討論

2.1　溫度敏感性

聚醚砜紗線分別用Dianix紅玉MF、黃棕MF和軍藍MF在100～130℃下染色,上染率與染色溫度的關系如圖1所示。

從圖1可以看出,隨著染色溫度的提高,染料上染率提高。染色溫度100℃時,三種染料的上染率很低;溫度升至120℃時,Dianix紅玉,黃棕和軍藍的上染率分別達到92.6%,70.6%和59.6%;而130℃時,三種染料的上染率均達到90%以上。這是由于水分子的增塑作用和高溫高壓條件,使得PES分子鏈段運動能力提高,纖維內微隙增大、增多,染料分子更易進入纖維內部。另外,升高溫度可以增大染料在染浴中的溶解度,提高染料的擴散動能,減少染料向纖維內部擴散的阻力,從而提高染色速率,使上染率增加。

2.2　升溫上染特性

測定選用的三種染料的升溫上染速率曲線,60℃起染,升溫速率為1℃/min,結果如圖2所示。

從圖2可看出,溫度低于110℃,上染率較低;而在由110℃升至130℃,三種染料的上染率急劇提高。所以,溫度高于110℃后,應嚴格控制升溫速率,防止出現染色不勻現象。當溫度達到130℃后,隨著時間的延長,三種染料的上染率提高緩慢,基本趨于平衡。從圖2可以看出,三種染料的上染速率曲線一致性較好,表明其相容性較好。

2.3　提升力

選用染料濃度分別為1%,2%,4%,6%和8%(owf),于130℃染色并進行后處理,測定試樣的K/S值,結果如圖3所示。

從圖3可以看出,Dianix紅玉MF的提升力較其它兩種染料好;三種染料在濃度達到4%后,染料濃度增加,而K/S值增幅較小,說明所選染料在聚醚砜纖維上的提升力總體一般。

2.4　移染性

移染性測試結果如表1所示。

表1　三種染料的移染性能

　　由表1知,這三種分散染料的移染率很低,要想通過移染來實現勻染較困難。所以,在聚醚砜纖維染色過程中,應嚴格控制升溫速率,并可通過加入高溫勻染劑和擴大浴比等,以改善纖維的勻染性。

2.5　透染性

圖4為Dianix黃棕MF染色纖維截面圖,可以看出其透染性較好,無環(huán)染和白芯現象。

2.6　染色牢度

測定聚醚砜纖維130℃染色60min后的耐洗、耐摩擦和耐光色牢度,如表2所示。

由表2知,用分散染料染色后,聚醚砜纖維具有良好的耐洗色牢度,除Dianix紅玉MF滌綸沾色為4～5級圖4　Dianix黃棕MF染色纖維截面圖(放大250倍)

表2　聚醚砜纖維各項色牢度

色

外,其余均達到5級;干摩擦牢度為4級,濕摩擦牢度為4～5級;耐光色牢度均達到4級。

2.7　染色對聚醚砜纖維拉伸性能的影響

測定聚醚砜紗線經Dianix軍藍MF于130℃下染色60min,染色前后的拉伸性能變化如表3所示。

表3　聚醚砜纖維染色前后的拉伸性能

　　由表3知,聚醚砜纖維經高溫高壓染色后,斷裂強力有所下降,而斷裂伸長率則明顯增加。這可能是由于染色過程中,纖維發(fā)生了收縮,且纖維內部大分子鏈段取向發(fā)生變化所致[5]。

3　結論

(1)聚醚砜纖維用DianixMF系列染料于130℃染色1h,上染率達90%以上,紗線強力下降9%左右,耐洗、耐摩擦及耐光色牢度均達4級以上。纖維的透染性良好,沒有出現環(huán)染和白芯現象,說明染料已進入纖維內部。

(2)DianixMF三種染料在聚醚砜纖