纺织导报-纤维素纤维原液着色技术的研究进展.pdf

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1、纤维素纤维原液着色技术的研究进展 D e v e I O p m e n tO fD O p eD y e i n gT e c h n O I O g y f o rC e | | u 1 0 s eF b e r 立，付少海张凯孙责生杜长森 组维素原液着色技术实现丁纤维素制品纺和染的一体化生产解挟了染料染色中存在日晒牢 ；l 廑差色泽不匀等弊病，省略了下游产品的染色环节减少了水和能源的消耗是一项值 得推广和发展的纤维染色技术。本文阐述和分析了纤维素纤维厚液着色技术中着色剂溶解纤 维素纤维的溶剂咀及着色剂与纺丝原液相窖性基础问题的最新研究进展，认为超细颤料或超细 包覆颜料是纤维素纤维原液着色

2、着色剂的主要发展方向。 D t l 肚d y 。gl e c h n n I o ；y “”c c 】I u m cI l r 1 ld c V c l c n ln ，r 吣c ) 、【c c l c n 。，u n l l t ) r m l l ) ( ) lc o m r a t l a 叫u p o r l t c f ) 1 n r h K I T j e e p 。c 】t l J l 、m TI t uc r 、。u l n lc n c 。豇c 洲s u m 阱I o n I nm m p a p e rl d “e I o D m c n lo rc ( m T a m 、

3、x H v c n f o | | l o 兀dI h co u I T l p m I h l | 1 l v 【) rc t r a n n 1 n d 、p l n 哗。u 0 md l cL I c da 1 1 da n a 【y ，c db h x 甜【 nt l a l e m 、c - l f 讣c I l lc a l lb cc m “u d c dt h m l h cn a n o l c t l l 。p 1 # ”1 c - I n I ，ca | c 一u I a l c dp 】g n K l l l “1 ) u m m ul n nc 汕蝴n Im c c

4、l 】u l o K e 1 b “ d t 畔口、c 1 哗1 nm ef u 【L I r e 1 引言 纤维秦纤维是最士璺的纤维品种之一，在纺0 I 、生物腻 药、垒通、建筑和航空等领域有着广眨的应用。近年来，随 着 “ l 生活水平的提高纤维素纤维的需求赞R 盐增大。据 相关文献统i 十，自2 0 0 0 年以来，我国纤维素纤维产品的年产 罱一直以1 5 2 0 的速廑增加，估计2 0 0 9 f # 我回牯腔短 纤的产量在1 3 0 巾左右。若对这些纤维染色势必需要消 耗大最的水和能源。 纤维原液着色技术实现丁纤维制品纺和染的一体化生 产谈拄术起始于1 9 3 6 年英国的 内门公司

5、兵基本原理是 将着色剂先均匀分敝到纤维橐纺丝原液中，然后直接纺出 有色纤维。传统的纤维染色方法相比，脒液着色技术解决 了染料染色中存住的日晒牢睦和水冼牢度差、色泽不二J 等弊 病。更重要的是，该技术省略r 下游产品的垫色环节，极大 地降低了纤维素色丝的生产成车，减少r 水和能潦的消耗 不存在因印染带米的环境污船问题，有效解决了印染厂的 污水问髓。 纤维素原液着色主要有两种方拄，是在纺筵溶液中 加入着色剂，经过充分的馄台、溶解和过滤后，纺制成有邑 纤维，二是在纺丝原液进 喷丝头之前定量注入着色剂或 有色原液，经静志混和器混台后纺制成有色纾维素。前者 园纺丝管线比着色剂对设备沾色严重，换色要进行大

6、量的 清洗一而后者换色方便不沾污主要设备，是目前纤维素原 液着色的主要方法。可见，实现纤维桌原液着色除了对设 备有要求外，还应当充分r 解掺杂着色荆的纺丝原液的性 质，研究溶解纤维素用溶剂的性质以厦纤维柰着色用的着 色剂。 2 纤维素纤维的溶剂 实现纤维索原液着色首先要光分r 懈溶解纤维素纤 维的溶剂。c s ，N a 0 H 组成的溶剂体系是传统再生纤维素 纤维( 牯胶纤维) 的主要溶解方挂。但由于谈法在生产中使 用了c s ，因此会对环境造成极大的危害。为了解决纤维寨 纤维生产过程中的环境污染问题近年来，开发r 多种溶解 纤维素的溶剂体系如N甲甚吗啉一氧化物( N M M 0 ) ， L

7、I c l 二甲基己酰胺离于液体氧基甲醅酯等咀厦N a 0 H ， 屎素或N a 0 H ，硫脲溶剂体系。其中，以N M M o 为纤维素溶 剂，制备的纤维技称为L y o c c | l 纤维该纤维园制造工艺简 单，溶剂无毒、可以目敉，无环境污絷且纤维性能卫优于 普通牯胶纤维，因此破称为。绿色纤维，具有良好的发展 前萧。另外张俐邶教授以N a o H 悚妻为溶剂在一1 2 的 条件下对纤维粜进行溶解后纺丝同样捍到了力学性能良 好的再生纤维素丝键。这个新开发的溶荆体蒹啦本低廉、对 镕4 * c h 啪n “bL e 粕r2 “0 N 0 5 黼 撇 似 呲 一 讹 蝴 眷嚣毓麟觏器 万方数据

8、PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 鏖恩蒸意，圆 一 环境圬染小且有很好的发艇前景。 3 颜料色浆在纤维素原液着色技术中的应用 纤维素原液着色的颜料主要分尤机和有机颇辩两种， 有H L 蕊料颧色鲜艳，色谱齐垒毒摊低，是纤维素原i 戎着色 的丰要物质。制备聿盘径小粒f 分布窄以厦稳定性高的颇料 色浆足实现纤维素原液着色的前提。般情况下，颜料颗粒 越小、f Z 子分* ，越窄其着色力毡高颜色也越鲜艳，同时 埘纤维的微观结掏，表而彤睨和力学性能影响也越小。 在分敲剂的

9、协助F ，直接对颧料甜散加工足制备性能 优良的颤抖分散体的常见方法，谈往的技术关键在f ：分胜 荆和j 散设备的选择。此外制备具有核壳结构的包攫 颇料是提高额榉 分散稳定性的兄一个重要方沾。这种颜料 的”散体巾由十壳妊聚台物和怯层鞔料接触面祝大相互 作用强，聚台物不舍在颜丰年表面发乍脱吸附现象可解决颜 料征分数体巾的分散稳定忡。当前制备具卉核一壳结构乜 疆颜料的方弛有很多如细乳披聚合法、原早转移聚舟盐 相分离法，B B 组装法溶脏凝胶浩以肢原拉聚合法等。 纤维素f 维原液着色巾，除r 要求颜料住束中具有良 好的分散稳定性外，还要求其在纺朦液中具有良好的分 敞稳定性。由下纤维毒纺牲原液的组成比较

10、复杂，含靠纤维 紊大分早，颜抖颗粒、分敬剂，溶解和电解艟等因此颜料 分敝体虽然住水中只有良好的分散稳定性但在纤维素纬 缝昧液中z 4 能盒发十聚沉。特别是在分散剂体勘下H 救的 颜料体系这种现象尤其明显。原因可能是往这个体系中， 顾料与分散剂闻仅靠范德o 山吸附在一起，存高温、强电解 厩强碱或强醢的作用h 分散 4 耪从颜料裘面脱落，瘦生 脱吸附。目前这种颤料色浆在性能要求不高的枯腔短纤中 勉强可咀应用，但住要求较高的牯胶长丝中无法应用。目直 接分散币同在包覆颇抖中，这种脱吸附现象很少发生。 图J 屉在娃微镜下拍摄的乜覆炭黑颜料( a ) 和分散发 黑颤料 b ) 在粘胶纺丝原棱中的升敬情况。

11、 E Hb ) * t 4 s # 目t 寰8 纤4 镕# i H 中# t E ( & 20 镕) 从目I 可以看出包疆嵌黑颜料与纺丝原液的相容性 删垃优千分敝嵌黑颜事斗。此外拷杂颇抖后纤维素纺丝愿滩 的涟变性变化也需0 l 起广泛关注。郭利伟等 的研究表明， 纳米收黑掺杂到纤维素，N M M 0 纺丝原液后其黏度随纳 米墩黑 番加量的增加呈先减小后 大的变f t 规律。笔者存 研究中发现，将颜料掺杂到牯腔纤维纺丝原液中后，出现T 3 种情况：一是颤料发生团聚，纺丝原液黏鹰急剧增太；二 是颜料在纤维素纺趣原液中分散不均匀纺丝原液黏度明 显增大一i 是颜孝 在纤维素纺丝原液中均匀分散，纺丝原液

12、 黏鹰变化不明显。娃然，这些变化恰好显纺丝原渡中纤维素 人分子形态以厦纤维崇大分r 、颜料分散剂和分散介质问 相珏作用变化的出现表现。 另外颜料颗托在纤维桌纤维中的分 拄稳定性也足保 证纤维素具杆良好i 甄色性能和力学性能的重要因素。考啦 到纤维素大H 子上含有很多羟基分于问作用力大，陶此在 时顾抖表卣改性时麻尽量在颧串 表面引入可与纤维形成 氧键的幕团，增强颜料与纤维的相互作用，减少因k 时自J 放 髓发生颜料在纤维素山部珏移的现象避免丽颜料颗粒增 夫出现颜料胜色性低力学性能摩 察牢度和水洗牢度严重 l i 降的问题。嘲2 星包攫炭黑芷牯肢纤维原液着色抒维巾 的分布情况从崩巾可以发现颤料已经

13、均匀分散到纤维内 部表现出了良好的颜色特 和力学性能。 縻I 越 目2 自& & 料* # # # K * ai * t H ”目l ik E # t 4 还原染料在纤维素原液着色技术中的应用 水溶性染料尢法应用F 纤维素纤维的原液着邑一矗 而由千在凝同浴成纤过程中，水i 吝性染料金向凝固崭扩散， 另外a 强碱或强醵坏境下，染幸 结_ I 句会披破坏从而造成染 料浪贽和颜色不鲜艳等弊病。与# 它水溶性染抖午同还原 垫抖可以经过颜料化后获得与颜车年特性相似的还原颜料， H I 干纤维素纤维的原液着色。 还原絷料颤抖化的方法主要有合成过程中的颜料化 隐邑津氧化法颜料化、研磨处理颧料化瞎剂处理颜聿

14、化 以厦醢处理颧 化等。迁原染料颜料化后制备的原液着色 纺鳃 mc hn a 虬e 利e r2 0 1 0 N o5 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 色浆共要求与前面所述颜料也紫的要求一样印鞍小的聿立 径，鞍窄的杜度分布和良好的分敝稳定性。 5 结束语 纤维素纤维原液着色虽然有报喜悦点且牯肷纤维原 液着色技术已有7 0 多年的发展艘但到目前为止牯腔纤维 的疑色方式还是咀后染为丰分析其原因七要有以下几十方 面：( ”着色丝降低丁后期染色整理的最活性；

15、( 2 ) 纺丝过 程中喷丝板堵孔率比普通牯胶纤维高，( 3 ) 着色纤维会产生 疵点纤度不均匀、变异系数较大，纤维强力和仲长率F 降t H ) 加入色浆后会减缓纤维的成形成纤速度。 经查，发现近年来关于纤维素纤维朦液着色技术的相 * 文献和报道较扯事实上，随着纤维素溶剂和盼体分散 技术的变化和提高，现在的扦维素纤维纺丝糠液的环境和 颜辩色浆的性能已经发生了根本性的变化，因此笔者认为 冉必要对纤维素纤维腺液着色拄术的蔫础问题展开研究和 计论I n 】颇抖与纤维素纺丝原液的槲客性是原液着色技术 的是踺采用超细颜抖或超细包覆颜料对纤维粜纤维进行 原浊着色将成为原液着色技术的主要发展方向之一。皿 考

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