定型機、涂層機、地毯機專業生成廠家無錫前洲興華機械2022年9月4日訊 為了解決PLA纖維染深性差的問題，選取肉桂酸甲酯為載體，分析染色工藝條件對CL分散紅73上染PLA纖維的影響，并測試了載體染色對PLA纖維基本性能的影響。實驗結果表明，染色pH為4.8，染色溫度為100℃，載體用量為3 g/L 時得到較高的得色量；載體染色PLA纖維的日曬、汗漬、皂洗色牢度均能達到3～4級以上；載體染色使PLA纖維玻璃化轉變溫度有所下降，紗線斷裂強力和斷裂伸長率影響不大。
作者：曹家輝 王祥榮
蘇州大學紡織與服裝工程學院
聚乳酸（Polylacticacid fiber，簡稱PLA）纖維，是一種由谷物、甜菜等天然糖類得到的乳酸為原料，經聚合生成高分子量的聚乳酸酯，再經溶液紡絲或熔融紡絲制得的生態環保型聚酯合成纖維。PLA纖維作為新一代的生態環保型合成聚酯纖維，具有優良的生物可降解性和生物相容性。PLA產品具有良好的抑菌、阻燃、生物相容性和生物可吸收性等特點，已成功應用于服裝、家紡和衛生醫療制品等領域，未來PLA紡織纖維的開發潛力非常大。目前PLA纖維染色研究所面臨的主要難點是：纖維染深性差，染色牢度較差，纖維在染整加工過程中易水解受損傷等。定型機針對PLA纖維染色的特殊性，一些學者研究了提高PLA纖維染色性能的加工技術。
為了研究提高PLA纖維染深性的途徑，本文以肉桂酸甲酯為載體，研究了pH、溫度、載體用量等因素對PLA纖維分散染料染色性能以及纖維的基本性能的影響，分析PLA纖維載體染色的可行性。
1.1實驗材料與儀器
材料：PLA纖維（2D*64mm，嘉興愛普纖維科技有限公司）、PLA纖維紗線（48/2 Nm，張家港揚子紡絲有限公司提供）、C.I.分散紅73（工業品，嘉興市新大眾印染有限公司提供）、醋酸和醋酸鈉（分析純）、無水碳酸鈉（分析純）、肉桂酸甲酯（分析純）、皂片（標準品，上海市紡織工業技術監督所）、精練劑（實驗室自制）、高溫分散勻染劑HS- 300(工業品)、還原清洗劑TF-110BA（工業品）。
儀器：定型機INSTRON 3365型萬能材料試驗機（美國英斯特朗公司）、UltraScan PRO型分光測色儀（德國Hunt- erI.ah公司）、DSC2500型差示掃描量熱儀（美國TA儀器公司）、HG-TC2008型紅外染色機、ALC-210.4型電子天平（北京賽多利斯儀器系統有限公司）、DY410C型定溫干燥箱、SW-12型水洗牢度測試儀（無錫紡織設備廠）、YC631型汗漬色牢度測色儀（南通宏達實驗儀器有限公司）、Atlas Alpha型日曬色牢度測試儀（美同ATLAS公司）。
1.2 PLA纖維及紗線載體染色實驗
配制含有C.I.分散紅732%(omf)、1g/L高溫分散勻染劑、一定量肉桂酸甲酯的染浴,浴比1:30,使用不同pH的醋酸與醋酸鈉緩沖溶液調節pHPLA纖維或PLA纖維紗線40℃入染，以1℃/min升溫至指定溫度,保溫染色30min,然后以3℃/min降溫至50℃，取出纖維或紗線,進行熱水洗、還原清洗(還原清洗劑1g/L,70℃清洗20min),水洗干凈，晾干。
1.3測試方法
1.3.1K/S值和顏色特征值
定型機將纖維或紗線梳理平整并固定在平板上， 用分光測色儀在 D 65 光源、10°視角下測定 K/S值以及顏色特征值，測 4次，取平均值。
1.3.2 熱力學性能
使用熱性能分析儀對PLA纖維進行熱力學性能測試，測試條件：在通入氮氣氛圍下，從20 ℃以 10 ℃/min升溫至 200 ℃， 再以 10 ℃/min 降溫至 20 ℃， 用 TA 和Origin軟件對測試數據進行分析處理。
1.3.3拉伸性能
按照 GB/T 3916—2013《紡織品卷裝紗單根紗線斷裂強力和斷裂伸長率的測定（CRE 法）》進行測試， 設定隔距長度為 250 mm， 預張力為 5 cN/tex， 拉伸速度為 250 mm/min， 每個試樣重復 20 次， 取平均值，求標準差。
1.3.4 纖維色牢度測試
耐皂洗牢度參照CB/T 3921-2008《紡織品色牢度試驗耐皂洗色牢度》所提供方法(c)測定。
耐汗漬牢度參照GB廠r 3922-2013《紡織品色牢度試驗耐汗漬色牢度》測定。
耐曬牢度參照GB/T 8427-2008《紡織品色牢度試驗耐人造光色牢度：氙弧》所提供方法測定。
2.1染色工藝對PLA纖維載體染色性能影響
2.1.1染色pH
定型機固定染色溫度 100 ℃、載體用量 3 g/L， 研究不同染色 pH 對 PLA 纖維載體染色 K/S值的影響， 結果如圖 1 所示。
由圖 1 可以看出， 當染浴 pH 在 2.8~7.0 時， pH 的改變對 PLA 纖維的 K/S值總體影響較小；最大 K/S值對應的 pH在4.8 附近。
2.1.2 染色溫度
定型機固定染色 pH 4.8、載體用量 3 g/L， 研究不同染色溫度對 PLA 纖維載體染色 K/S值的影響， 結果如圖 2所示。
由圖 2 可以看出， PLA 纖維的載體染色 K/S值總體上隨著染色溫度的升高而增 大；當染色溫度為100 ℃時，PLA纖維染色 K/S值最大。
2.1.3 載體用量
固定染色溫度 100 ℃、染色 pH 4.8， 研究載體用量對 PLA 纖維載體染色 K/S值的影響， 結果如圖 3 所示。由圖 3 可以看出， 隨著染浴中載體用量的提高， 分散染料上染 PLA 纖維的 K/S值總體呈上升趨勢。因為在纖維染色過程中加入載體， 可以利用載體對纖維的溶脹作用， 降低纖維大分子鏈段運動難度， 使纖維在染色過程中產生更多的空穴與通道， 有利于染料滲透到纖維內部， 能夠在一定程度上提高上染率和染深性 。但K/S值的提升幅度在載體用量大于 3 g/L時減小， 說明染浴中肉桂酸甲 酯用量達到 3 g/L時近乎飽和， 繼續提升載體用量對提高 PLA 纖維染色 K/S值無明顯幫助。因此，載體用量選擇3 g/L。
綜上，最佳載體染色工藝為：染色 pH 4.8， 染色溫度 100 ℃，載體用量3 g/L。
2.2 PLA纖維載體染色牢度
2.3 載體染色工藝對PLA纖維基本性能的影響
2.3.1 熱學性能
采用最佳染色工藝對 PLA 纖維進行染色， 使用差示掃描量熱儀測試載體染色前后以及普通高溫染色PLA纖維熱學性能的變化，如圖 4所示。由圖 4可知，未染色的 PLA 纖維玻璃化轉變溫度為 68.74 ℃， 經過100 ℃普通高溫染色的 PLA 纖維玻璃化轉變溫度為66.61 ℃， 而載體染色的 PLA 纖維玻璃化轉變溫度為61.18 ℃。用肉桂酸甲酯作為載體對 PLA 纖維進行染色后，PLA纖維的玻璃化轉變溫度降低了 7~8 ℃。
圖 4 PLA纖維的 DSC 曲線
2.3.2 力學性能
配制 pH 4.8、載體3 g/L的染浴， 固定染色溫度為100 ℃， 對 PLA 纖維紗線進行染色， 用萬能材料實驗機對紗線進行拉伸，結果列于表2。
由表2可以看出， 經過載體染色的 PLA纖維紗線斷裂強力較未染色 PLA 纖維紗線稍低， 斷裂伸長率較未染色 PLA 纖維紗線有所增大，但總體變化不大，不會影響紗線或織物的強度。
結論
1、定型機使用肉桂酸甲酯作為載體對 PLA 纖維進行載體染色，當載體用量 3 g/L、染色 pH 4.8、染色溫度100 ℃時，PLA纖維的得色量達到最大。
2、載體染色 PLA 纖維的耐日曬、耐汗漬、耐皂洗色牢度均能達到 3~4級或以上；載體染色使PLA纖維玻璃化轉變溫度有所下降， 對紗線斷裂強力和斷裂伸長影響不大。
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