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《高温勻染劑ALS的性质、性能及其相关应用分析》
添加時間:2017.05.08

  周凉仙 吴圳燚 (桐乡市雀屏纺织整理有限公司)

  谢伟德 ( 绍兴市必发88化工厂)

  谢文革 (上虞市嘉利盛助剂工业有限公司 )

  鲍国芳 (绍兴市质量技术监督局 )

  摘要:本文对化工行业标准的高温勻染劑ALS,与其他较具类型代表性的高温勻染劑品种,作了缓染、移染等关键性能上的测定和比较,并进一步对高温高压染色的特征、特点,及其高温高压染色对于匀染问题的要点作了相关分析。

  (注:高温勻染劑ALS,标准号HG/T3988-2007。实施日期:2008、04、01。国家发改委2007年第60号文件,98项化工建材行业标准,序号第25号。)

  关键词:高温高压染色、分散染料、高温勻染劑ALS、缓染、移染、匀染。

  一、前言

  勻染劑是各种染料都几乎离不了的一大助剂类别。其中与多数高水溶性和可沸点或以下温度染色的染料用勻染劑所不同,对于分散染料的高温高压染色,其勻染劑必須適應于染料的極低水溶性,及其130℃高溫這二大特征,並也常在前加冠于“高溫”二字以示明確和分類。

  二、分散染料的性質與特點概述

  分散染料是一類分子比較小,結構上不帶水溶性基團的染料。染料在水中溶解度很小,而主要借助分散劑的作用成爲均一的水分散液,故名爲分散染料。

  分散染料在水中的溶解度很低,在冷水中僅約0.1 ~32毫克/升,水溫升高至沸,或在壓力容器內加熱至130℃溶解度才達200毫克/升以上。染料溶解度受溫度的影響與染料的結構和分子量有很大的關系〔1〕。分散染料在水溶液中對滌綸的染色,主要是以這些微量的遊離分子進行的〔2〕。分散染料的化學屬性是非離子型的,但商品染料中常含有陰離子助劑,這是爲了保持染料液分散狀態的穩定和獲得良好的染色效果。另外,陰離子分散劑,它對分散染料有明顯的增溶作用.商品染料配制染液時,能溶解于水的大部分是各種分散劑,細小的染料微粒只是被水溶性的分散劑包圍.分散染料的染液,實際上並非真正的溶液〔3〕,商品粉狀分散染料的純染料含量一般爲40~60%,其余爲填充劑,包括分散劑潤濕劑等等〔4〕。

  三、高温高压染色对勻染劑的要求与设计思路

  分散染料對滌綸纖維的染色方法,主要分爲熱溶、高溫高壓、與常溫載體法,高溫高壓染色目前仍不失爲主要的染色方法,而且某些紡織品種的染色,還非高溫高壓法不可。

  染色的匀染,通常地讲,应有缓染和移染等二方面功能的支持.但对于分散染料来说,其染料微粒子在染色工作浴中的均匀悬浮性分布,亦是保证匀染的另一重要条件。为此,染料制造方面,在商品成品分散染料中,扩散剂等填充剂的成份比例,一般都高于染料。依赖扩散剂等助剂的作用,使很大一部分并末呈溶解态的染料微粒子,能够较稳定均匀地分散悬浮在水浴中。故对商品分散染料的微粒子,还要求它达到直径在2微米以下.(即使如此,时间久了后,也还是会产生沉淀现象,故它的染色工作浴最好呈不停的运動態。对此,液流、喷射等染色剂倒还是很符合该特点要求.而是紧式的高温高压卷染,由于它的布转动,水基本不动的特征,使它更易发生色点问题〔5〕。)鉴于分散染料的性质特征,与高温高压的染色方式,要找出任何一种单体物质的勻染劑来适应其匀染所需,则尚是一件难于能满意逾越的事。

  要使染料微细颗粒成为稳定的水分散体,水浴中要有足够浓度和力度的分散剂。染料微粒被分散剂包围,不使染料彼此靠近,防止相互聚集或结块成团.阴离子的电荷斥力有助于分散体的稳定〔6〕。扩散剂的结构,应与染料的结构相适应,扩散剂的亲油部份最好与染料近似,以形成较强的非极性结合,才可防止因高温振荡,与染料脱离而引起凝聚。但也要有一定的极性,以免过多的降低染料的上染率。有研究认为,具有环结构的高分子量表面活性剂,较适合于高温染色所要求〔7〕。但阴离子表面活性剂对于分散染料染色匀染另一方面所需的缓染、移染能力并不强,随着染色开始后温度的上升、染料分子动能的增大,上染速度随之不断的作递增,就十分需要非离子表面活性剂的缓染性与移染协助功能,来控制分散染料的上染速度,及促进染料分子在纤维上作移染。否则,极易因染料的上染速度过快、移染动能不强,而仍会上染不匀。非离子表面活性剂,具有明显的缓染功能,并还有较强的促进移染的作用。通常亦可作为多种染料 的通用性勻染劑。但在远高于沸点的分散染料高温高压染色时,往往因其浊点温度远远低于染色温度,而难于符合要求(还要注意在液流喷射类染色机上的起泡性大小问题)。然而,非离子型若与阴离子型表面活性剂以适当比例混合使用时,可以使浊点的温度提高到沸点以上,某些品种间的合理搭配,甚至可以有更大的提高。因此,二方面的互补不但有益,而且还是至关重要的。

  当然,能符合于分散染料高温高压染色匀染要求的,也并非上述一条路可走,另如芳香酚聚氧乙烯醚硫酸酯的铵盐等亲纤维型的二性表面活性剂,某一些分子量较大的非离子表面活性剂和助溶剂、软水剂等的复配, 以及另还可以加入少量分散型载体,等等。因也都能达到高温高压染色的匀染目标,而亦均都可取。

  四、ALS-300的理化指標與性能比

  4、1 高温勻染劑ALS-300,系基于陰非二類表面活性劑的互補增效作用,産品應用成本竟爭力的思路設計。並考慮到不同紡織半成品形式,需用不同染色設備所引發的差別化,設計開發了低泡型、抗沈澱型、加強滲透型等品種系列,可分別適用于液流噴射類、卷染類、筒子散纖類等染色機所使用。

  4、2 ALS-300的理化指标与各相关性能对比

  4、2、1 理化指标:

  外觀:淺棕色液體

  離子性:陰/非離子

  PH值:  6、5~7

  水溶性: 與水可任意比例相溶

  含固量: 30±1%

  貯存穩定性: 一年

  4、2、2、 缓染性:

缓染性

图片二

缓染性

  4.2.4濁點:

  不同濃度下的濁點情況

表格

  注:130℃測定因本廠試驗設備條件所限,采用升溫到130℃後迅速放汽減壓後打開觀察。

  4.2.5起泡性:

  按國家質量監檢驗檢疫總局、國家標准化管理委員會關于“紡織印染助劑消泡劑消泡效果的測定”(國家GB/T標准送審稿),所指定的方法測定,1#、2#均爲低泡型,3#因類別問題而未作測定。

  4.2.6助擴散性:

  用濾紙滲圈法檢查,情況比較如下:

助扩散性

  五、性能比的相關分析

  5.1緩染性:

  對于深蘭HGL,1#在125℃以前較強;3#在120℃後明顯趨弱,130℃附近與1#、2#有較大差距。從整體看,在100~130℃勻染敏感階段,1#的緩染能力相對最大。

  對于蘭2BLN,1#、2#基本相同,在100~130℃勻染敏感階段,3#的緩染性較爲最大(但染色結果顯示1#、2#的勻染效應均並無問題)。

  5.2移染性:

  1#、2#對深蘭HGL的移染能力相仿,對蘭2BLN1#則優于2#,3#的移染性能爲最強(可能與其含有載體成份有較大的關系)。

  5.3助擴散性:

  该指标三者均处于同一水平。但需注意的是该指标与分散染料的微粒子直径大小级别及其填充扩散剂的品质更为关系密切(这些指标均是检测商品分散染料质量的主要项目)。高温勻染劑的参与,系定位于补充地位。

  5.4品種系列化的要求:

  滌綸纖維各類紡織半成品的高溫高壓染色,分別有織物、紗線、散纖維等三類。占主要染色比重的織物染色,又分成松式浸染和平幅卷染二類方式。

  除了基础性的缓染和移染功能要求,不同纺织品形式所使用的不同染色设备,对高温勻染劑还另有各不同要求。所以,高温勻染劑的品种系列化也是不能缺少的。用于液流、喷射等喷嘴型的松式浸染机,宜为低泡型(最好无泡,但不现实)。对于高温高压卷染机,需要强化扩散、抗沉淀功能型。筒子、笼装绞纱、笼装散纤的染色,则需要渗透加强型。否则的话,将难于起到满意的应用针对性要求。

  5.5關于應用和選擇的分析

  高溫高壓的勻染,關鍵在100~130℃階段。因爲滌綸纖維的膨化、表面結晶層的松懈、非晶區的擴大,和染料的上染動能與上染速度,都在沸點後明顯地隨著溫度的上升而迅速擴大,故此時緩染功能就顯得極其重要。達到130℃後,染浴中的染料已絕大部分上染到了纖維上了,染料的運動形式,移染轉變成了主要反映(包括滲入到纖維內部的移動)。

  移染可以彌補緩染上的差距,緩染也可以減少對移染的要求。非離子表面活性劑對于二大功能上的反映,實際上並不能絕對清晰的作出劃分,而只是在側重性上的區別而已。3#的移染性能十分強大,應與其含有載體和有機溶劑有關。從現實角度上講,只要能達到勻染目的,任何類型豈非都可。然而,尤其是含有載體成份的移染特強型品種,載體的親纖維特征,染色後即使是經還原清洗,也並不容易徹底。它在纖維上即使是少量的殘存,也會使染色物在熱定型時,提升和促進染料的熱遷移動能,導致染料分子向纖維表面的遷移性擴大,造成染色成品一些色牢度指標不應有的下降。

  高温勻染劑的使用量,也还应与所染色泽的深浅相关联。因商品分散染料中的填充剂,必然地随染料量的多少而成正比增减。故色泽越浅时,高温勻染劑就成反比调节用量,以确保染色工作浴中匀染所必需的合理浓度。另一方面色泽越浅,对色花的反映敏感性越大;色泽越深,对色花的遮盖性则越大。故对染料用量最大的黑色时,则高温勻染劑已无再加入的必要了。经应用比较试验,ALS-300的用量,宜掌握在0.5~1g/L(最大不必超过1.2g/L)。

  從外觀、性質、性能等特征上來看,1#、2#應屬于同一基礎類型,但並非完全類同成份結構。從性能指數整體上作衡量,1#很適宜大生産常規使用。3#的移染性能很強,從使用成本(其單價遠遠的高于1#、2#)和後續影響角度上來講,宜有控制的針對于發生比較嚴重色花色漬後的回修使用。色花色漬等現象,亦即系纖維上染料的分布不均,回修時需要強大的移染能力,緩染對此並無多大意義。表面活性劑的移染能力,對較輕微的色花尚可應付。而對于在100~130℃時曾經堵過缸的較爲嚴重的色花,以及色漬等病疵時,其力度遠嫌不足。此時,無載體的參與,則將難于有效解決,但要重視最終的清洗問題。

  六、影響勻染的其他因素

  6.1升温速度是工艺方面影响染料上染速度的另一重大因素,它与助剂缓染功能的影响性相比,更为有过之而无不及。因此,单靠助剂并不全面,必须二者并重,缺一不妥。尤在100~130℃的敏感阶段,宜严格控制升温速率在1℃/ min或以内为好。

  6.2分散染料的非理想水溶性的特殊性,帶來了化料操作上與活性、酸性等完全水溶性染料的不同要求。染料分子及其微顆粒在染色工作浴中的均勻分布,是勻染的首先條件,染料的化料、加料進缸,是重要的第一步(包括色點疵病的發生,往往也都與化料操作首先有關)。

  6.3高溫高壓液流、噴射等松式浸染機中的染色,堵缸是十分忌諱的運行故障。一旦發生,尤其是在100~130℃的關鍵階段,處理故障既不方便,又不安全,也難于短時間內迅速解決掉。此時,色花現象一般難于避免,堵塞時間越久,色花反映將越越嚴重。造成堵缸的因素比較多,生産計劃上的配缸過量,擋車操作上坯布入機時有絞紐的現象,噴嘴尺寸不匹配或噴嘴壓力調節不當,軸承、花籃盤等機械另件的突發性故障等等,都會導致坯布打結、堵塞等問題的突然發生。

  染色工作浴的泡沫過多,則是與染化料方面關系較大的另一致堵因素。故在半充滿式的液流、噴射等染色機中,消泡劑的使用是很爲必要的。

  但需要一提的是消泡劑的使用,雖應該講泡沫應消除得越少越好,但也並不要追求到一點泡沫都沒有。因在液流、噴射等染色劇烈攪動,要求其完全的無泡沫運轉,是不客觀和不現實的,但需控制在一個臨界點以下。消泡劑的使用,于染色並不承擔其他功能和作用,只要達到在染色過程當中不發生堵缸就達到了目的。

  6.4另外,染料的各品种之间,存在着一个染色相容性问题。 染料的上染速率,对于用单只染料进行染色的话,并不影响到色花问题,但在二只染料以上的拼色染色时,则上染速率就明显地与色花现象有着影响和关联。因此,拼色染料的具体品种选择,就需要注意挑选上染速率曲线能基本上一致的品种,上染速率曲线越能够吻合的,则越有益,这在松式浸染上反映尤为敏感〔8〕。

  七、結語

  涤纶纤维的高温高压染色,其染色的密封加压之特殊性,及其色泽上的高坚牢度,使得对于染色运转过程中的情况监看,以及一旦发生了色花以后的处理和解决,均相当不便、麻烦和困难,且回修成本高昂。因此,如何保证匀染,妥善合理的选择和使用适合于130℃高温及其染色设备特点的高温勻染劑,将是至关重要的预防内容之一。同时,还必须对各个影响因素都不疏忽和遗漏,才能满意地得到高效优质的染色结果。

  參考文獻:

  一、《染料應用手冊.分散染料分冊》.紡織工業出版社

  (1) P1

  (3) P21

  (6) P25

  二、孔繁超編《滌綸針織物染整》.紡織工業出版社

  (2) P132

  (4) P134

  (7) P181

  三、吳金石等“松式浸染染色中的勻染問題”.《染整科技》2004年第2期

  (5)

  (8)