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1、 天津工业大学毕业论文涤纶环保型载体的染色性能研究 天津工业大学毕业论文任务书 题目涤纶环保型载体的染色性能研究学生姓名学院名称纺织学院专业班级轻化工程课题类型实际课题课题意义目前涤纶染色采用的高温高压法和热熔法染色温度高、能耗大,不适合羊毛、蚕丝、醋纤与涤纶纤维混纺织物的染色;而载体染色法,工艺简单、操作方便、对设备要求低,并能实现涤纶常压低温染色。早期常使用的载体,如冬青油、苯基苯酚、氯苯等,毒性大、气味重、生物降解性差、难脱载,使得染色织物带有一定的异味,在应用上受到很大的限制,因此研究无毒环保的载体是涤纶染色工艺的发展趋势之一。任务与进度要求3.14-3.25 查阅文献，实验方案，拟订
2、准备实验3.26-4.19 环保涤纶低温助剂制备4.20-5.10 载体对染色性能影响的研究5.11-5.20 最佳染色工艺确定及染色性能评价5.20-6.6 整理实验数据并分析结果，撰写论文主要参考文献1祁珍明,何瑾馨.新型涤纶染色载体对常规涤纶织物染色的影响J1.山西纺织,2001(3):30一34.2Nechwatal A.The Carrier Effeet in the m-Anunide Fiber/Cationie Dye/BenzylAleohol SystemJ.Textile Researeh Joumal,1999,69(9):635-641.3杨军,刘拥君,刘方,等.涤
3、纶新型染色载体的开发和应用性能研究J.新工艺新产品,2003(3):34-38.4Moore R.A.F,Weigmann H.D.Dyeability of Nomex Aramid YarnJ.TextileReseareh Joumal,1986,56(4):254-260.5马正升,宋心远.SML染色载体对涤纶微细纤维染色的影响J.印染助剂,2000,7(2):7-10.起止日期2013.3.14-2013.6.6备注院长 教研室主任 指导教师 毕业论文开题报告表 2013 年 3 月 15 日姓名李钊学院纺织学院专业轻化工程班级轻化094题目涤纶环保型载体的染色性能研究指导教师吴赞敏
4、一、与本课题有关的国内外研究情况、课题研究的主要内容、目的和意义：目前的新型助剂都是在绿色环保的基础上进行研究的，研究原理是利用助剂对染料的增溶、助溶作用和对纤维的增塑、膨化作用,降低涤纶纤维的结晶度,增大纤维的自由体积,降低涤纶纤维的玻璃化温度,加快染料的扩散速率,从而达到降低染色温度的目的。我国学者研究了众多酯类化合物或其复配物对涤纶纤维染色性能的影响，如纪晋敏等研制的助剂SJ是酯类有机化合物与醚类等多种有机物的复配物,既对纤维起增塑作用,又对染料有增溶作用,在较低的温度下染色,仍有较高的上染速率,对低温染色有一定的适用性。本课题着重研究丁二酸二丁酯作为染色载体的各项性能，如对分散染料提升
5、性、匀染性；探讨载体染色工艺参数,从而确定载体染色最佳工艺条件；分析载体染色后涤纶纤维物化性能及各项色牢度等染色性能的影响,初步探讨此类载体的作用机理。本课题旨在研究出一种环保的染色助剂，达到节能减排、绿色环保的效果，减轻污染，缓解印染行业的环保压力。二、进度及预期结果：起止日期主要内容预期结果3.14-3.253.26-4.194.20-5.105.11-5.205.20-6.6查阅文献，实验方案，拟订准备实验环保涤纶低温助剂制备载体对染色性能影响的研究最佳染色工艺确定及染色性能评价整理实验数据并分析结果，撰写论文按期完成按期完成按期完成按期完成按期完成完成课题的现有条件通过查阅了相关文献，
6、并进行预备实验，实验室的仪器和设备可以保证课题的顺利完成。审查意见研究了环保型载体对涤纶染色性能的影响，并且得出最佳染色工艺，为现在涤纶低温染色提供了理论依据，论文研究时间安排合理，预计可达到预期目标。指导教师： 年 月 日学院意见主管领导： 年 月 日天津工业大学本科毕业论文评阅表(论文类)题目涤纶低温染色载体染色性能的研究学生姓名李钊学生班级轻化094指导教师姓名吴赞敏评审项目指标满分评分选题能体现本专业培养目标，使学生得到较全面训练。题目大小、难度适中，学生工作量饱满，经努力能完成。10题目与生产、科研等实际问题结合紧密。10课题调研、文献检索能独立查阅文献以及从事其他形式的调研，能较好
7、地理解课题任务并提出实施方案；有分析整理各类信息，从中获取新知识的能力。15论文撰写结构严谨，理论、观点、概念表达准确、清晰。10文字通顺，用语正确，基本无错别字和病句，图表清楚，书写格式符合规范。10外文应用能正确引用外文文献，翻译准确，文字流畅。5论文水平论文论点正确，论点与论据协调一致，论据充分支持论点，论证过程有说服力。15有必要的数据、资料支持，数据、资料翔实可靠，得出的结论有可验性。15论文有独到见解或有一定实用价值。10合计100意见及建议：评阅人签名： 年 月 日天津工业大学毕业论文成绩考核表学生姓名李钊学院名称纺织学院专业班级轻化094题目涤纶低温染色载体染色性能的研究1毕业
8、设计(论文)指导教师评语及成绩：成绩： 指导教师签字： 年 月 日2毕业设计(论文)答辩委员会评语及成绩：成绩：答辩主席(或组长)签字： 年 月 日3毕业设计(论文)总成绩：a.指导教师给定成绩b.评阅教师给定成绩c.毕业答辩成绩总成绩(a0.4+b0.2+c0.4)摘要涤纶纤维是一种疏水性纤维,其结晶度高、结构紧密,结构中缺少可与染料发生结合的活性基团,染色较为困难,通常采用高温高压法、热熔法或载体法等染色方法。高温高压法和热熔法染色温度高、能耗大,不适合羊毛、蚕丝、醋纤与涤纶纤维混纺织物的染色;而载体染色法,工艺简单、操作方便、对设备要求低,并能实现涤纶常压低温染色。早期常使用的载体,如冬
9、青油、苯基苯酚、氯苯等,毒性大、气味重、生物降解性差、难脱载,使得染色织物带有一定的异味,在应用上受到很大的限制,因此研究无毒环保的载体是涤纶染色工艺的发展趋势之一。本文以丁二酸二丁酯与载体，El-40与吐温80质量比l:9混合作为乳化液，载体与非离子表面活性剂质量比为10:7，制备了一种高效、无毒、环保的染色载体。该染色助剂能明显提高涤纶织物的低温染色性, 可以实现载体染色法与高温高压法相近的织物表观深度及颜色特征。其最佳染色工艺为:染色温度105,染色时间50min,分散染料用量为2%(owf)，载体用量4%(owf)。本文还研究了载体对分散染料和涤纶纤维的作用，表明载体对分散染料有明显的
10、增溶作用，还可以降低涤纶纤维的玻璃化转变温度。同时染色结果表明染色后织物具有较好的耐皂洗色牢度、耐摩擦色牢度。关键词：载体；涤纶纤维；分散染料；丁二酸二丁酯；ABSTRACTPolyester fibers are hydrophobic with compact structure,high degree of crystallinity and lack of reactive groups with disperse dyes.So,the dyeing process of PET at regular dyeing temperature is somewhat difficult.
11、Now the usual methods to dye PET include high-temperature-high-pressure dyeing,thermal liquate method and carrier dyeing method.The foremost two methods involve high temperature and considerable amount of energy to heat,which cannt be used to dye fabries as polyester fibre with wool,silk and cellulo
12、seacetate. The carrier dyeing is simple, easy to operate, low requirement on equipment, and can achieve low temperature dyeing of polyester atmospheric pressure.However,the traditional carriers,for example,methyl salicylate,methylnaphthalene,phenylphenol,chlorobenzene,have displeasure odor and are p
13、oisonous,disbiodegradable, whie limit their widely use.So,the study of ecological carriers isbecoming one of developing trends of PET dyeing teehnology.In this paper, the carrier is dibutyl succinate, El-40 and Tween 80 mass ratio of l: 9 as the emulsion mixture, the carrier and the non-ionic surfac
14、tant weight ratio of 10:7, prepared a highly efficient, non-toxic and environmentally friendly dyeing carrier. The dyeing auxiliaries can significantly improve the low-temperature dyeing of polyester fabric, the apparent depth of the fabric and color characteristics of the carrier dyeing e can be si
15、milar to the high temperature high pressure dyeing methods. The optimum dyeing process: dyeing temperature 105 , dyeing time 50min, disperse an amount of 2% (owf), the amount of the carrier 4% (owf). This paper also studied the carrier on the role of disperse dyes and polyester fibers, indicating th
16、at there is significant support for disperse solubilization, polyester fiber can also reduce the glass transition temperature. Meanwhile staining showed that after dyeing fabric has good resistance to soaping fastness, rubbing fastness. Key words：carrier；polyester fiber；disperse dyes；dibutyl succina
17、te目 录第一章 绪论31.1 涤纶纤维的发展31.2 我国分散染料的发展现状及趋势31.2.1 发展现状及特点31.2.2 发展趋势31.3 载体的发展3第二章 理论部分32.1 涤纶纤维的结构特性与性能32.1.1 涤纶纤维的结构特性32.1.2 涤纶纤维的物化性能32.2 分散染料32.2.1 分散染料的概念和特性32.2.2 分散染料分类32.2.3 分散染料上染涤纶机理32.3 涤纶纤维染色方法32.3.1 高温高压染色法32.3.2 热熔染色法32.3.3 载体染色法32.3.4 新型染色方法32.3.5 涤纶染色方法比较32.4 载体的定义、分类及其作用机理32.4.1 载体的定
18、义32.4.2 载体的分类32.4.3 载体的作用机理32.4.4 载体的缺陷3第三章 实验部分33.1 实验材料、药品和仪器33.1.1 实验材料33.1.2 实验药品33.1.3 实验仪器33.2 制备助剂33.3 染色实验33.4 染色效果表征33.4.1 测K/S值33.4.2 上染率的测定33.5 载体对涤纶纤维结构及分散染料的影响33.5.1 涤纶纤维热稳定性的测试33.5.2 涤纶纤维玻璃化转变温度的测试33.5.3 载体对分散染料的增溶性33.6 载体对分散染料染色性能的影响33.6.1 分散染料升温上染速率曲线的测定33.6.2 分散染料恒温上染速率曲线的测定33.6.3 载
19、体的量不同对分散染料上染率的影响33.6.4 分散染料提升性能实验33.6.5 分散染料拼色实验33.7 载体染色最佳工艺的确定33.7.1 染色温度的确定33.7.2 保温时间的确定33.7.3 载体用量的确定33.8 载体对织物染色性能的影响33.8.1 载体对分散染料染深性的影响33.8.2 移染性实验33.8.3 匀染性能实验33.8.4 染色织物表面深度及颜色特征33.8.5 染色织物色牢度3第四章 结果与分析34.1 分散染料吸光度标准曲线的确定34.2 载体对分散染料及涤纶纤维结构的影响34.2.1 载体对涤纶纤维热稳定性的影响34.2.2 载体对涤纶纤维的增塑作用34.2.3
20、助剂对分散染料的增溶性34.3 载体对分散染料上染的影响34.3.1 载体对分散染料升温上染速率的影响34.3.2 载体对分散染料恒温上染速率的影响34.3.3 载体的量不同对分散染料上染率的影响34.3.4 载体对分散染料提升性能的影响34.3.5 载体对分散染料拼色性能的影响34.4 载体染色最佳工艺的确定34.4.1 染色温度的确定34.4.2 保温时间的确定34.4.3 载体用量的确定34.5 载体对织物染色性能的影响34.5.1 载体对分散染料染深性的影响34.5.2 载体对移染性和匀染性的影响34.5.3 载体对染色织物表面深度及颜色特征的影响34.5.4 载体染色涤纶织物的色牢度
21、3第五章 结论3参考文献3附录3谢辞3前 言早在1941年,由英国人Whinifield和Dickson等人研制的涤纶纤维就已问世。近几年聚酯纤维工业发展稳定,我国60年代末开始小批量生产涤纶,1970年产量只有1300吨,1980年突破10万吨,1990年达到100万吨,1996年突破200万吨,涤纶产量位居世界第二位。2008年1月到3月,仅我国年销售收入500万元以上规模纺织企业累计生产涤纶纤维458.29万吨,同比增长8.36%,2008年1-7月,我国累计出口涤纶短纤27.38万吨,同比增长26.44%。到2010 年,纺织纤维原料中棉花比重将下降到 30%,羊毛下降到 2%,而合成
22、纤维尤其是聚酯纤维仍将以较快的速度发展,聚酯在纺织纤维总量中的比重可能继续提高。但是,涤纶对染色的条件要求较高,需采用高温高压法(120-130)或热溶法(180-220)染色,原因在于涤纶纤维是疏水性的合成纤维,涤纶分子结构中缺少像纤维素或蛋白质纤维那样的能和染料发生结合的活性基团,涤纶结晶度高，分子排列得比较紧密,只有在高温条件下,纤维分子链运动加剧,形成较大的空隙,染料分子才能进入到纤维的内部。高温高压染色不仅浪费了能源,增加了成本,也给涤纶混纺纤维的染色带来技术上的困难。 因此,研究如何降低涤纶纤维染色温度和压强就成了印染企业当前迫切需要解决的问题。现在涉及到的是低温染色助剂染色，有机
23、溶剂染色，散染料碱性染色，临界CO2流体染色，超声波染色等方法。本课题从低温染色助剂方向进行研究,着重研究丁二酸二甲酯作为染色载体的各项性能。本文将探讨载体染色工艺参数,从而确定载体染色最佳工艺条件;研究载体对分散染料升温上染速率曲线、恒温上染速率曲线、提升性、匀染性及各项色牢度等染色性能的影响,考察载体的应用性能,测定载体对分散染料增溶作用,分析载体染色后涤纶纤维物化性能,初步探讨此类载体的作用机理。天津工业大学2013届本科生毕业论文第一章 绪论1.1 涤纶纤维的发展早在1941年,由英国人Whinifield和Dickson等人研制的涤纶纤维就已问世。1949、1953年分别在英国、美国
24、相续实现工业化生产。涤纶纤维上市后,凭借其优异的性能,产量急剧上升。1996年,世界纺织纤维产量为4200万吨,其中合成纤维产量为1900万吨,超过棉纤维的产量,涤纶纤维超过1200万吨1,占世界合成纤维的总产量的2/3,涤纶纤维成为纺织工业中极为重要的原材料。近几年世界聚酯纤维工业稳定发展,1998年产量达到1605.8万吨。虽然涤纶纤维是大品种合成纤维中发展较晚的一种产品,但其发展速度很快,在化学纤维中居遥遥领先的地位。半个世纪以来,石油化工和高分子合成技术的发展,为合成纤维的大规模工作生产奠定了基础。合成纤维物美价廉,受到人们的青睐,尤其是涤纶纤维制品在市场上经久不衰。但随着人们生活水平
25、和对穿着服饰要求的提高,涤纶纤维不足之处也日益显露,如涤纶纤维制品不如羊毛织物柔软、丰满、富有弹性,又不如丝绸那样柔美、华丽、飘逸,还不具备棉纤维织物吸湿排汗的特点。人们返璞归真的追求,又重新热衷于羊毛、真丝和棉织品,但天然羊毛、蚕丝的产量远远不能满足市场的需要,因此,涤纶纤维向仿真丝、仿毛、仿麻方向发展,进而达到涤纶仿真、超真的新水平,使涤纶织物给人们一种耳目一新的感觉。涤纶仿真纤维的发展经历了3个阶段。1960-1971年是开始注重纤维截面仿真的时期。模仿蚕丝三角形截面形状,制成异形纤维;模仿羊毛的双侧结构,制成立体卷曲的复合纤维。这些纤维的出现改变了圆形纤维织物平滑、呆板的外观。与此同时
26、,涤纶织物采用碱减量处理工艺,可提高织物的柔软性和悬垂性,使其具有真丝面料的风格。1971-1975年是仿真丝的前期。为了使合纤拥有蚕丝般的纤细感,细旦、超细旦纤维相续面世;异收缩纤维的开发赋予了合纤蓬松性和柔软感。1976年后是仿真丝的后期,为了使涤纶织物外观更自然,改变其特有的均质形态,纤维生产者开发了多沟槽纤维、不定形纤维、花色纤维等新型纤维。同时,织物结构的改进、部分溶解技术的使用使仿真丝织物的光泽、手感、外观等效果更加逼真。80年代后期以来的新合纤时期是仿真发展阶段的高潮时期。这种新合纤将高分子化学改性的最新成果和合纤加工的最新技术结合起来,使合纤产生超天然的优越特征2。近年来，随着
27、中国经济持续快速增长和国内居民消费能力的不断提高，国内涤纶纤维的需求量也不断增长。中国涤纶纤维产能以惊人的速度增长着，使得中国逐渐发展成为世界涤纶类产品的重要加工基地，并成为世界涤纶纤维产量最大的国家，因此涤纶行业还有很大的开发潜力。1.2 我国分散染料的发展现状及趋势1.2.1 发展现状及特点我国分散染料的发展主要呈现如下特点:(1)品种齐全：目前我国生产的分散染料品种类型比较齐全,有高能型、中能型、低能型、含羧酸酯基类型、快速染色型和荧光型等,品种超过150个。国外生产的分散染料主要大吨位品种,我国几乎都有生产,而且分散染料商品剂型多样化,有颗粒状、粉状和液状等;其染料强度则趋向多元化,有
28、100 %、150 %、200 %、300%等。目前年产量超过千吨的分散染料品种已有近30个,超过万吨的分散染料品种有7个,即分散深蓝H-GL、分散蓝EX-SF 300%、分散红玉S-2GFL、分散黄棕S-2RFL、分散红3B/FB、分散蓝2BLN和分散黑EX-SF 300 %。(2)出口发展迅速：在我国出口的染料中,以分散染料的数量最多。2004年出口量达9. 63万吨,占我国染料出口总量的42. 5%;出口创汇接近2. 47亿美元,占我国染料出口创汇的38. 2%,直接出口的国家和地区达75个。2004年出口的分散染料品种超过80个,占我国分散染料生产品种约55 %。所以,分散染料是我国出
29、口量、出口创汇和出口品种最大的染料类别。(3)生产相对集中：我国分散染料的生产企业虽有100多家,但主要集中在浙江省,其中浙江龙盛集团股份有限公司、浙江闰土化工集团公司和杭州吉华化工有限公司3家企业的年产量超过了25万吨,占我国分散染料产量的75 %以上,基本上控制着我国分散染料的市场。1.2.2 发展趋势由于新型纤维(如超细涤纶纤维、玉米纤维、PTT纤维、T400纤维和差别化涤纶纤维等)、混纺交织物(如PES/PA、PES/Elastof、PES/Cell等)、印染工艺和设备性能等发展,要求分散染料不仅在数量上,更重要的是在质量和品种上要有更大的改进。我国分散染料品种和质量的研究和发展重点将
30、集中在下列几个方面：涤纶超细纤维用分散染料的提升力和牢度；织物的牢度性能要求；高耐光牢度的新型分散染料；新型高性能分散染料；适用于PES/PA等混纺织物染色的新型分散染料；研究和开发适用于新型纺织纤维染色的分散染料；研究和开发节能型分散染料；深入研究和完善商品化技术、提高现有分散染料质量；使用高新技术和清洁工艺,提高分散染料的精细化水平。1.3 载体的发展1950年,Waters首次用“载体”来定义在涤纶染色过程中对分散染料具有促进上染率作用的化合物,随后,众多学者陆续对染色载体开始研究。苯酚及苯衍生物类载体是较早出现的一批载体,苯酚衍生物和苯环取代物都是小分子化合物,在染浴中,这些小分子化合
31、物很容易扩散到纤维无定型区,增大纤维的自由体积,起到增塑剂的作用,因此,这类化合物可以用做染色载体。Roberts3等人对不同化学结构载体在高温高压和沸染工艺染色中的作用进行了研究,发现邻苯基苯酚和甲苯在沸染工艺中,可显著提高染料的上染量,但在高温条件下的均染性不好;丁基苯甲酸钠、苯基苯甲酸钠用作染色载体时,对染料上染量提高不大,但是一种较好的高温均染剂;同时他们还发现联苯既是一种良好的高温均染剂又可在载体染色时提高上染量。涤纶纤维的化学结构是聚对苯二甲酸乙二酯,属于典型的酯类化合物。根据相似相溶原理,酯类化合物对涤纶有增塑、膨化作用,有利于分散染料向纤维内部扩散,有较好的促染作用,因此我国学
32、者研究了众多酯类化合物或其复配物对涤纶纤维染色性能的影响,但能将载体具体结构公开的产品较少。纪佩珍4指出酯类化合物助染剂SD,不仅能提高分散染料的上染率,而且织物色泽鲜艳、匀染性、渗透性好、无毒、易于洗除、使用方便,但这种助染剂对染料的选择性强。纪晋敏5等研制的助剂SJ是酯类有机化合物与醚类等多种有机物的复配物,既对纤维起增塑作用,又对染料有增溶作用,在较低的染色温度下,仍有较高的上染速率,对低温染色有一定的适用性。刘玉莉6等人研究了复配的有机羟基化合物和有机酯化物对涤纶微细纤维染色的影响,通过对比,发现酯类载体对涤纶纤维染色效果优于有机羟基类化合物,应用此类载体可在常压100的条件下上染涤纶
33、微细纤维。祁珍明等人7研制了一种酯类化合物DIE,通过研究这种载体对常规涤纶织物分散染料的上染速率曲线、恒温上染速率曲线的影响来看,此载体的促染作用比冬青油缓和,有利于匀染,载体对染料的提升性好,有利于染深色产品,且最佳用量仅为1g/L,但载体DIE分子较大,低温条件下促染作用不明显,只有在较高的温度下载体DIE才能进入纤维,对纤维起增塑作用。杨军8等人以有机羧酸和多元醇为原料合成了一种化合物,将所得的化合物与其它表面活性剂复配得到一种新型载体ZT-ECO,载体ZT-ECO对涤纶的增深、膨化作用好,可能使涤纶在常压、100条件下染色,对染料的各项牢度和色光无不良影响,是一种较好的载体。除酯类载
34、体外,醚类、胺类化合物及其复配物或各种多组分复配型助剂也拥有染色载体的作用,可降低涤纶纤维的染色温度。马正升等人9研制的醚类复配载体SML低毒无味,适合于涤纶超细纤维及其混纺织物的低温染色,且作用温和,利于匀染。曹书梅等人10研制的载体ED-1是聚氧乙烯醚衍生物,是一种较理想的载体,水溶性较高,易水洗去除,能促进分散染料上染,可缩短低温染色时间.李连举等人11发现低分子胺可进入涤纶纤维内部使涤纶氨解,从而减低纤维结晶度,增大其自由体积数,达到低温染色的目的。吴赞敏12研究了匀染剂Palegal SF对涤纶染色性能的影响,结果表明Palegal SF具有载体和表面活性剂的双重作用,可用于涤纶低温
35、染色。虽然染色载体经历了较长的发展历程,但是最初开发的载体如水杨酸甲酯、氯苯、甲基苯、联苯等大多气味难闻、有毒、难以生物降解。此外,该类载体易受热而挥发,导致载体与乳化剂及水的悬浮体系分离,若挥发的载体再度回到染浴中,又易形织物成染斑。染色后残留在织物上的载体,会降低染色产品的日晒牢度和色泽鲜艳度,且残留在织物上的载体对人体有一定的伤害。随后研制的部分产品虽然低毒或无毒,但是低用量时,促染效果差,要达到满意的色泽效果,用量较大,成本较高。鉴于现有载体自身的缺点,使得其使用性受到很大的限制。从而研究开发高效且环保型染色载体成为涤纶染色工艺的一个趋势。环保型载体是在20世纪90年代开始研发的,其优
36、点为:无毒、无味、易生物降解,易乳化且乳液储存稳定性好;易合成,价格低廉,且不会降低载体染色物日晒牢度,对纤维无损害或损害小,不影响织物手感。已研究的新载体有:N-烷基-毗咯烷酮类、二乙烯乙二醇、烷基酞胺类、邻苯二甲酸甲基苯基酯等。第二章 理论部分2.1 涤纶纤维的结构特性与性能2.1.1 涤纶纤维的结构特性我国将聚对苯二甲酸乙二酯(PET)含量大于85%的纤维简称为涤纶,俗称“的确良”。PET是具有对称性苯环结构的线性大分子,没有大的支链,易于沿着纤维拉伸方向取向而平行排列。从而涤纶纤维具有弹性好、弹性恢复率高的特点。涤纶纤维分子链结构具有高度的立体规整性，所有的苯环几乎处在同一个平面,相邻
37、大分子上的凹凸部分便于彼此镶嵌，从而具有紧密敛集能力与结晶倾向。由于PET分子内C-C键的内旋转,故涤纶纤维大分子存在两种空间构象,如图1-1所示：无定形区大分子为顺式构象结晶时转变为反式构象图1-1涤纶纤维大分子的空间构象采用熔体纺丝法制成的聚酯纤维,具有圆形实心的横截面,纵向均匀无条痕。纺丝过程中的拉伸及热处理决定了涤纶纤维大分子的聚集态结构。通常认为,涤纶的基层组织是原纤,原纤之间有较大的缝隙，并由一些排列不规则的分子联系着，而原纤本身则是由高测序度的分子所组成的微原纤堆砌而成。涤纶分子的基本结构单元中虽含有苯环,难以绕单键内旋转,该部分刚性较强,但在基本结构单元中还含有一定数量的亚甲基
38、,亚甲基能够绕单键内旋转,显得比较柔顺,涤纶分子能在该处发生折叠,形成折叠链结晶。因此,涤纶分子是伸直链和折叠链晶体共存的体系，即可用折叠链-缨状微原纤模型来解释。热处理可以提高折叠链的结晶含量，并增大纤维中大分子间的微隙尺寸，有利于染色。另外，涤纶在纺丝成型时也会形成些皮层和芯层结构，但不如黏胶纤维明显，而且皮层结构也稍紧密，对染色有一定影响，但一旦上染之后，皮层中的染料不易剥落。2.1.2 涤纶纤维的物化性能(1)吸湿性。涤纶除了大分子两端各个一个羟基(-OH)外，分子中不含其他亲水性集团，而且其结晶度高，分子链排列很紧密，因此吸湿性差，在标准状态下吸湿率只有0.4(锦纶4，腈纶1一2)，
39、即使在相对湿度为100的条件下吸湿率也仅为0.6-0.8。由于涤纶的吸湿性低，因而具有一些特性，如在水中的溶胀度小，干、湿强度和干、湿伸长率基本相同，导电性差，容易产生静电和沾污现象以及染色困难等。涤纶织物穿着时感觉气闷，但又具有易洗快干的特性。(2)热性能。受热性能：涤纶有良好的热塑性能，在不同的温度下产生不同的变形，是结晶型和非晶型两者混合的高分子物。涤纶有比较清楚的三种受热变形形态，它在玻璃化温度以上、软化点以下时，只有非晶区内某些分子链间作用力小的链段才能活动，分子链间相互作用力大的链段仍难运动，结晶区内的分子链当然不能运动，所以纤维只表现为比较柔韧，但不一定像高弹态那样有很好的弹性。
40、几种主要合成纤维的耐热性，以涤纶为最好。涤纶在l70下短时间受热所引起的强度损失，在温度降低后可以恢复(腈纶在150、锦纶在120下短时间受热，其强度损失可以恢复)。大部分碳链纤维在高于80下受热要发生变形，其强度损失很难恢复。在温度低于150下处理，涤纶的色泽不变；在150下受热168h后，涤纶强度损失不超过3，在150下加热1000h，仍能保持原来强度的50。而在相同条件下，其他纤维如锦纶受热5h即变黄，纤维强度大幅度下降，所有的天然纤维和再生纤维素纤维在70一336h内将完全被破坏。玻璃化温度：玻璃化温度(Tg)是在熔点以下的转变温度。涤纶的Tg随其聚集态结构而变化：完全无定形的Tg为6
41、7，部分结晶的Tg为8l，取向且结晶的Tg为125。涤纶的Tg对于纤维、纱线和织物的力学性能(特别是弹性恢复)有很大影响，是染整工作者必须考虑的。(3)力学性能。涤纶分子属于线型分子链，分子上侧面没有连接大的基团和支链，因此涤纶大分子是分子间紧密结合在一起而形成的结晶，使纤维具有较高的机械强度和形状稳定性。强度和伸长率：涤纶的强度和伸长性能与其生产工艺条件有关，取决于纺丝过程的拉伸程度。由于其吸湿性低，所以干、湿强度基本相等，伸长率相近。弹性和耐磨性：涤纶的弹性比其他的合成纤维都高，这是由于在涤纶的线型分子链中分散着苯环。苯环是平面结构，不易旋转，当受到外力后虽然产生形变，但一旦外力消失，纤维
42、变形便立即恢复。由于涤纶的弹性极佳，强度和伸长率又好，所以耐磨性能也好。“洗可穿”性：涤纶织物的最大特点是优异的抗皱性和保形性，制成的衣服挺括不皱，外形美观，经久耐用。(4)化学稳定性：在涤纶分子链中，苯环和亚甲基均较稳定，结构中存在的酯基是唯一能起化学反应的基团，另外，纤维的物理结构紧密，所以化学稳定性较高。涤纶大分子中存在酯键，可被水解，引起相对分子质量的降低。酸、碱对酯键的水解具有催化作用，以碱更为剧烈，涤纶对碱的稳定性比对酸的差。涤纶对氧化剂和还原剂的稳定性很高，即使在浓度、温度、时间等条件均较高时，纤维强度的损伤也不十分明显。2.2 分散染料2.2.1 分散染料的概念和特性分散染料是
43、一类结构简单、水溶性极低、在染浴中主要以微小颗粒的分散体存在的非离子染料。它在染色时必须借助分散剂将染料均匀地分散在染液中，才能对各类合成纤维进行染色。分散染料与水溶性染料的最大区别是染料水溶性极低。分散染料作为聚酯纤维的专用染料，须具备以下三方面的要求，以适应聚酯纤维染色： (1)由于聚酯纤维分子的线型结构较好，分子上没有大的侧链和支链，而且经过纺丝过程中拉伸和定型作用，分子排列整齐、结晶度高、定向性高、纤维分子间空隙小，染料不易渗入。因此，必须采用分子结构简单、相对分子质量小的染料。通常至多只能是有两个苯环的单偶氮染料，或是比较简中的蒽醌衍生物，杂环结构较少。(2)由于聚酯纤维的高疏水性，
44、大分子链上没有羟基、氨基等亲水性基团，只有极性很小的酯基。因此要求分散染料具有与纤维相应的疏水性。染料分子中往往引入非离子及-OH、-NH2等极性基团。(3)染料应具有良好的耐热性和耐升华牢度。2.2.2 分散染料分类分散染料的化学结构以偶氮和蒽醌类为主，近年来杂环类分散染料的数量也增长很快。分散染料的结构可分为下列几类：1.偶氮类(1)单偶氮型 单偶氮型染料的相对分子质量一般为350-500，约占分散染料总量的50。它们具有生广简便，价格低廉，色谱齐全及牢度较好的优点。这类染料的通式如图2-1所示：图2-1 单偶氮染料结构通式式中：R1多为吸电子基团，如NO2等；R2、R3为H或吸电子基团，
45、如-Cl、-Br、-CN、-CF2、-NO2、-COOCH3等；R4、R6为H或供电子基团，如-CH3、-OCH3、-NHCOCH3等；R6、R7为H或-CH3、-OH 、-CN、OCOCH3、OC2H5等。(2)双偶氮型。双偶氮型染料占整个分散染料的10左右，其结构通式如图2-2所示：图2-2 双偶氮型染料分子通式式中；Ar为苯或萘或它们的衍生物；R为H、-OCH3、-OH、-CH3、-Cl、-NO2等基团。R为H、-CH3、-OCH3、-NH2等基团;m、n为1-2。2.蒽醌类。蒽醌类染料在整个分散染料中的比例在25左右。这类染料色光鲜艳，匀染性能良好，耐日晒牢度优良。鲜艳度良好是蒽醌类染料的一个突出优点。从化学结构来说，它较偶氮类更为耐晒、耐热和耐还原，所以更加稳定。但如果遇到氧化氮、二氧化氮，染料便会产生变色，在梅雨季节更为显著。蒽醌类分散染料按结构可大致分为四类：1-羟基-4-氨基蒽醌及其衍生物、1，4-二氨基蒽醌及其衍生物、1,5-二羟基-4,8-二氨基蒽醌及其衍生物、带杂环蒽醌型分散染料。2.2.3 分散染料上染涤纶机理分散染料属于非离子型染料，溶解度低。染色时，染料是制成以微细颗粒或分散状存在的悬浮体，在染液中，染料是以几种