涤纶及其混纺织物染色

10.8
13溶解度参数（ 4.184J）1/2/cm3/2
9.5
10.4 11.97
涤纶上的溶解度 （g/100g纤维）
7.4
9.7 8.5
3. 分散染料上染的吸附等温线
[D]f =K [D]s
•[D]f
•50
•
•40
3
•31.
•34.
•120℃
•30
3
•89.3 ℃
因此在分散染料的染液中不宜加阳离子助剂，会与 阴离子分散剂结合降低对染料的分散性。其次不能 用非离子表面活性剂，当温度升高时，非离子表面 性剂的溶解度下降，对染料的分散增溶作用也随之 降。
3. 分散染料在溶液中的溶解性与商品染料的晶格结构 颗粒大小有关。一般商品染料的颗粒在0.1~1.0μm 。颗粒小、晶格不稳定的分散染料溶解度较大，而 粒大、晶格稳定的溶解度小。
2. 涤纶纤维的结晶度、取向度与纤维生产时的条件以 测试方法和条件都密切相关，并有很大差异。成品 纶属半结晶高聚物，结晶度在40~60%，取向度高 双折射率可达0.188。
（三）涤纶的玻璃化温度
在涤纶纤维玻璃化温度（Tg）以下，分子主链的链段 活动性低，纤维中自由体积所占比例小，染料向纤维内 部扩散阻力大。实际上在Tg以下，染色速率可以忽略不 计。但是，一旦染色温度上升到Tg以上，染色速率便大 大增加。
6. 温度提高，溶解度有不同程度的提高，且超过100℃ 时作用更明显。
7. 染色开始后随着染液温度的升高，染料分子动能增 ，相互碰撞和聚集的机会增加，染液的分散稳定性 降，染液中电介质的存在，会使染料的分散稳定性 一步下降，因此染色用水的硬度不宜过高。
（二）分散染料的化学稳定性
1. 分散染料的结构中含有酯基、酰胺基、氰基、羟基 ，由于结构的不同，对酸碱的稳定性不同，影响得 深浅，严重的产生色变。一般pH在5~6分散染料最 稳定。
涤纶的玻璃化温度（Tg）随其聚集态结构而变化。完全 无定型的Tg为68 ℃ ，部分结晶的Tg 为81℃，取向且结 晶的Tg为125℃ 。故常温下分散染料很难上染，必须借 助于载体，或在高温高压下（130℃左右），或 180~220 ℃的空气中，增加纤维大分子的热运动，使纤 维溶胀，微隙增大，有利于染料分子的扩散和上染。
② 涤纶纤维在纺制加工过程中曾经受热抽伸，使纤维分子有较高的取向 。
③ 涤纶纤维的分子量比较高、分子量的分布比较集中，导致分子间有较 的作用力。
按强度和伸长度的配合特点，涤纶长丝分高强力涤纶丝与普 通长丝。短纤维分高强低伸型、低强高伸型（普通）以及抗 球型（一般强度较低）。
2. 初始摸量和弹性
① 涤纶纤维分子链刚性较大，结晶度高，所以初始摸量较高 ，纤维在小负荷作用下不易变形。
4. 分散染料的晶体生长。由于颗粒小的染料溶解度大 其饱和溶液对于大颗粒染料即为过饱和溶液，使颗 大的染料自发地发生晶体增长，而影响染料的上染
5. 分散染料的晶型转变。一般一种染料存在几种晶型 几种晶型往往会由不稳定的晶型转变为稳定的晶型 但转变成稳定晶型后，染料的上染速率和平衡上染 分率都会下降。
（七）化学性能
1. 耐酸性：涤纶纤维对酸有一定的稳定性。如对有机 酸、98％甲酸、80%硫酸（室温）等较稳定。但对 浓硫酸、浓硝酸，会因酯键分解而溶解。
2. 耐碱性：涤纶纤维因分子中含有较多酯基，故不耐 碱。在室温下不溶于l0％氢氧化钠溶液，但浓度增 加或温度升高时，分子链会因酯键被碱液皂化或水 解而断裂。涤纶纤维受强碱作用时，从纤维外侧同 心地向内芯溶解，但残余部分纤维的强度和染色性 可保持不变。这是“涤纶仿真丝”工艺的基本原理 。
二、普通涤纶纤维的性能
（一）比重：结晶部分比重为1.455，无定形部分比重为 1.355，一般为1.38~1.40，比锦纶和腈纶高。
（二）力学性能
1. 强度和伸长度。涤纶纤维的强度很高，干强4~7cN/dtex，湿 态下强度不下降。主要是因为：
① 在涤纶纤维的大分子之间，能相互镶嵌结合形成结晶度高达60％左右 的结晶区。
2. 由于分散染料以偶氮型为主，当织物上残留有还原 物质时，如浆料、纤维素纤维、分散剂（含亚硫酸 ）、羊毛的胱氨酸，会使染料被还原为芳胺化合物 不能上染涤纶纤维。
（三）分散染料的热稳定性
1. 分散染料分子量小，分子链短，含极性基团少，与 维的结合力小，在纤维上的固着是借助外界条件溶 于纤维中。染色织物在高温热处理下，染料易升华 导致褪色或沾染白地或其它颜色，以及高温热处理 备。
涤纶及其混纺织物染色
2020年7月19日星期日
第四讲 涤纶及其混纺织物的染色
一、普通涤纶纤维的结构和染色性能 （一）涤纶的分子结构
聚合度n=130，分子量M=20000
1. 由CH2、酯基、苯环、端羟基组成，除分子两端存在两个端 羟基外，无其它极性基团，故涤纶亲水性极差，为疏水性纤 。常用的亲水性极性染料难以与之结合。只能采用分子量较 ，水溶性很小的非极性染料——分散染料染色。
（四）纤维的形态结构
纤维的粗细、表面的孔隙、表面结构与比表面积都会 纤维的染色性能产生一定的影响。一般纤维表面的孔隙 越大、越多，越有利于染料的上染。但是，微隙较多， 会对入射光线产生多次反射，且反射的光线不一致，给 人的感觉是颜色浅而萎暗。与圆形截面纤维相比，异形 截面的纤维染色后也存在着同样的问题。纤维若在拉伸 过程中形成了皮芯层，由于皮层分子链取向度较高，结 构较紧密，染料扩散速度慢，会影响染料的上染速率和 上染率。纤维越细，纤维比表面积越大，染料吸附面越 大，上染速度越快，越容易染透芯，但由于光学因素． 表观颜色深度越浅，染色后要达到较粗纤维的表观色深 度，所需的染料用量也越高。
2. 分子中的脂肪族烃链使 涤纶分子具有一定的柔 曲性；
3. 分子中的苯环由于具有 刚性，使涤纶分子链易 于保持线型。并且分子 上无大的侧基和支链， 而苯核和羰基几乎在同 一平面，具有较高的几 何规整性，分子间容易 借范氏力紧密堆砌在一 起形成结晶。
（二）普通涤纶分子的聚集态结构
1. 涤纶纤维的聚集态结构，一般倾向于采用“折叠链 —缨状原纤”结构模型。它是伸直链和折叠链晶体 存的体系。一定张力条件下的热处理有提高折叠链 晶含量和增大微隙尺寸的作用。
•O •NHC2H4OH
•=
•=
•O •NHCH3
•=
•4.1 •O •NH
③ 分子间各作用力的总和可用内聚能或内聚能密度来 量。内聚能△E为1mol物质汽化成气体所需的能量， 可用溶解度参数δ2来表示。当进行载体染色时，需 择溶解度参数与染料、纤维溶解度参数相近的载体 才有利于染料的上染。
溶解度参数（4.184J ）1/2/cm3/2
涤纶 10.8
分散大红 GF2R
分散红3
； • Dispersol P印花专用。
2. Foron （瑞士Sandoz ）
• Foron S 升华牢度好，匀染性差； • Foron E 升华牢度差，匀染性好； • Foron SE 升华牢度和匀染性介于S和SE之间。
3. 国产分散染料
• 分散 S/H • 分散 SE • 分散 E
三、分散染料染色理论 （一）分散染料染涤纶的染色原理
④ 分散染料在各类合成纤维上的染色饱和值差别极大，一般 在锦纶、腈纶上较低，只能染淡色和中色，在醋纤上饱和 值最高。
涤纶 锦纶66
分散坚牢 地来诺尔
橙G
红2B
4.1
12.0
2.0
4.4
分散紫 2R 0.4
4.9
地来诺尔 牢黄A 7.1
5.0
醋酸纤维
5.1
11.2
8.4
16.0
⑤ 染色饱和值具有可加性，当结构相差较远的染料拼 时混合的染料饱和值接近于拼混染料的染色饱和值 和。但结构相近的染料拼色却出现相反的结果。
1. 溶解的染料分子的上染过程
•胶团中染料
染料晶体
•染料分子
•（溶解状态的单分子） •解 •吸 吸附
2. 染料与纤维的相互作用
① 醋酸纤维、涤纶和锦纶分子钟都含有大量的羰基， 纤和锦纶中还分别存在一定数量的-OH、-NH2，这 些基团都可和染料形成氢键。
② 范氏力是分散染料与纤维结合的主要作用力。醋酸 维由于分子中含有较多的-OOC-CH3，染料主要靠 极力或诱导偶极力。涤纶分子中非极性的碳氢部分 例较大，染料与纤维主要依靠色散力。
0
•100 ℃
•20
•10
•0
0.05
0.1
0.15
•[D]s
① 吸附等温线为斜率为K的一条直线，和一种物质溶解在两 互不相溶的溶剂中的分配关系相似，服从能斯特（Nern ）分配关系。
② 染料对纤维的染色亲和力与染料和纤维的结构和性质相关 ，结构相近的相容性好，亲和力高。
③ 染色温度对染料与纤维的亲和力和染色饱和值有较大的影 响。染色温度升高，染色饱和值增高，但是吸附等温线的 斜率却是下降的，即亲和力随温度升高而下降。这是因为 随温度增加分散染料在水中的溶解度增加比在纤维上快。
（五）耐光性：耐光性极好，仅次于腈纶。涤纶织 物经过2800h暴晒，强度为原来的30~40%。
（六）电性能及静电现象
涤纶的表面十分光滑，但纤维与纤维或纤维与 金属之间的摩擦系数很大（0.26 ~ 0.58），在 纺织纤维中属较高的。涤纶体积比电阻为 2×1015~1019Ω•cm，电绝缘性高，再加上吸 湿性差，故极易产生静电，影响纺织加工顺利 进行，或造成织疵、染斑。同时，穿着时也会 因摩擦产生的静电使织物易于粘灰、易脏、易 于起球。
（三）热性能及热收缩性
1. 涤纶的玻璃化温度(Tg)为68~81℃，软化温度(Tf)为 230~240℃。熔点(Tm)为255~260℃。结晶始于81℃，在 181℃时结晶速度达到最高点。涤纶纤维的耐热性与热稳定 性均很好。因为涤纶有较高的结晶度与分子结构中存在苯 结构。涤纶在150℃的热空气中加热168h，强度损失很小 在200℃热空气中也不发生分解。因而热定形温度为 220~230℃，熨烫温度宜采用135℃。