合成纤维是以煤、石油、天然气为原料合成的高分子化合物,锦纶、涤纶、腈纶是纺织行业中用量较多的合成纤维。
各种合成纤维的表面都不含脂质、蜡质,所以在加工时摩擦力很大,极易产生静电。更致命的缺点是,吸湿能力很差,对加工中产生的静电不能泄漏出去,造成静电积累,带来加工和穿用中的明显缺陷。同时,由于它们的化学结构所决定的共同缺点导致比xx纤维染色困难。所以,在加工中需要施用一些表面活性剂、配制油剂、染料、精练液及染浴液,改善加工性能,提高适用性。
一、匀染剂
1.匀染作用机理
匀染作用涉及到染料在纤维之间和纤维内部的均匀分布。当染料分布xx均匀时,可以认为达到了充分的匀染,一般在纤维各处染料的含量差异不应超过±2%的人眼检测限度。如果应用一种以上的染料染色,染料分布也应均匀。达到染色均匀的先决条件是:①在染色一开始,纤维和染浴应有良好的接触;②纤维表面必须具有均匀的吸附性能。
在纺织物入染以前,通常要先将染浴加热至约50℃。在一定时间内,在染浴和纤维之间不可避免地会出现暂时的温度梯度,其时间长短与染液流过纤维的速度有关。温度梯度又使染料在纤维上的浓度产生差异,在温度较低处,纤维吸附的染料较少。在染浴加热时,由于染浴中各处受热速度不同,因此在沿染浴流动方向上会形成温度梯度。为了增进匀染作用,①降低加热染浴的速度,以便尽量减小温度梯度。②加入适当的化学品,以降低纤维吸附染料的速度。③增大染液的流速。
阳离子表面活性剂主要起匀染和缓染作用,其基本原理都是延缓染料的吸附速度和减慢上染率,染料和表面活性剂对纤维表面上染座的竞争,匀染剂首先占领部分染座。随染色的不断进行,被匀染剂占领的染座又被阳离子染料所代替,从而使染色缓慢进行,获得匀染效果。
阳离子表面活性剂一般用于含负电荷染座的纤维的染色过程,含负电荷染座的纤维一般利用阳离子染料来进行染色。阳离子表面活性剂和阳离子染料与纤维都有亲和作用和扩散性,对染座进行竞争,以获得匀染效果。
用阳离子表面活性剂来延缓上色,而使碱性染料对羊毛和丙烯腈系纤维染色均匀。数据表明:当十八烷基三xxx化铵的浓度为0.02(mol/L)时,此两种纤维使染料吸附速率最慢,缩短烷基链长使上色速率增加。
使用阴离子染料染色时,降低离子型染料“有效”浓度的方法是应用带有与染料相反电荷的阳离子表面活性剂,它和染料生成染料.表面活性剂复合物。为了防止产生沉淀,应加入超过化学计算量的阳离子表面活性剂或加入非离子表面活性剂,使溶解度很小的复合物分散在溶液中。
阴离子染料C.I.直接红l的吸收光谱随着阳离子表面活性剂的加入而不断变化,阳离子表面活性剂一直加到相当于染料的化学计算量,从而生成染料.阳离子表面活性剂复合物的沉淀为止。如继续加入过量的表面活性剂,则由于复合物增溶在胶束之中,使吸收光谱不再变化。
当用阴离子染料染羊毛时,可用阳离子表面活性剂来减少羊毛{jd0}染色较深的问题,因为即使在纤维表面存在不均匀性的情况下,染料.表面活性剂复合物总是先吸附在纤维表面。
2.常用阳离子表面活性剂匀染剂 .
常使用的匀染缓染剂有烷基三甲基卤化铵类,其中烷基链为C12~Cl8(例如十二烷基三xxx化铵),品种有:缓染剂DC、1227表面活性剂、奥斯品(Ospin)TAN、CN、Basacrylsalt AN(BASF),格凡格尔PAN(Levegal PAN)、Lyogen AN,AlkanolTD、Irgasol DAM、扩散剂N等。目前已开发出聚胺类和将其季铵化的聚胺类醋酸盐、甲基化聚乙烯亚胺和聚乙烯亚胺醋酸盐等聚阳离子匀染剂。由于它们的分子量大,不进入纤维内部,只停留在纤维表面,对阳离子染料的上染产生很大的抑制作用,提供了匀染效果。这是一种比较理想的匀染剂。该匀染剂的用量只为织物量的0.15%,而普通阳离子匀染剂的用量则为0.6%。另外,也使用匀染剂CN,它的作用是减弱阳离子染料对纤维的亲合力,从而达到匀染的目的,克服了上染不匀现象。
季铵盐阳离子表面活性剂匀染作用的大小随烷基链长的增大而上升,并取决于与氮原子相连结的各基团的大小和种类。
腈纶染色时主要采用阳离子表面活性剂来达到匀染的目的。
二、合纤油剂
根据加工的需要,合成纤维纺织时需要施用油剂,在其表面上形成一层油膜,改善纤维的平滑性,降低丝束的摩擦系数,增强可纺性,改善成品的质量。
合成纤维所施用的油剂是由能降低纤维之间摩擦系数的平滑柔软剂、xx静电并增强纤维间抱合力的抗静电剂和对油剂起乳化稳定作用的乳化剂组成。其中大量的成分是表面活性剂。在合成纤维用油剂中,平滑柔软剂的用量一般为40%~60%,抗静电剂用量为5%~20%,乳化剂为30%~50%。
1. 平滑柔软剂
平滑柔软剂除使用xx润滑剂外,大量采用合成润滑剂:①磺化油AH,②酯类,③聚醚类等非离子、阴离子表面活性剂。
2.抗静电剂
具有抗静电作用的非离子型、阴离子型、阳离子型和两性型表面活性剂。常用的阳离子型有:脂肪胺、聚氧乙烯脂肪胺、季铵盐、聚氧乙烯季铵盐。主要有抗静电剂SN,它是十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐,国外名称为卡塔纳克SN;抗静电剂TM,它是甲基三羟乙基季铵甲基硫酸酯,国外同类商品名称为泰马斯。
3.乳化剂
用作乳化剂的表面活性剂有阴离子型、阳离子型及两性型表面活性剂。常用的阳离子型乳化剂有:脂肪胺、聚氧乙烯脂肪胺、季铵盐、聚氧乙烯季铵盐。
腈纶油剂中提供抗静电性能的一般为阳离子表面活性剂,毛型腈纶短纤维油剂中常加入阳离子表面活性剂SN或TM,因为腈纶吸湿性能差,匀染色性能差。
三、其他纤维整理剂
1.xx整理剂
纺织物易受xx和xx玷污,在适宜的条件下xx容易繁殖;其害处是使纤维降解,还会加速人体汗液分解,两者都能产生令人讨厌的气味。这些物质能刺激皮肤或引起感染。
为了消灭微生物,可将一些家用纺织物进行煮沸。公用纺织物的xx,需要应用特殊的化合物以消灭微生物。但有些纺织物不宜用煮沸或xx方法进行处理。例如,用于旅馆、学校、公共运输车辆和飞机的室内装饰织物和窗帘,它们在使用时常常频繁地被人接触,因此受微生物污染的几率较大。但家用纺织物则接触的人较少。
阳离子表面活性剂,特别是那些季铵盐化合物已被广泛采用。虽然其水洗牢度很差,但将其用于室内装饰织物或窗帘,则影响不十分大。这些化合物xx谱较广,但对xx则作用不大。阳离子表面活性剂的xx作用,是由于它吸附在xx。水界面蛋白质的负电荷位置上,形成了络合物,从而改变了蛋白质的构造之故。
据文献报道,适用的阳离子表面活性剂是十六烷基三甲基氯化铵。在纺织工业部门以外广泛应用的xx剂如十六烷基溴代吡啶,无疑与碳氢链为Cl2H25的烷基苄基xxx化铵和十二烷基二乙基甘氨酸盐一样,也可用作纺织物的xx剂。(3,4-二氯苄基)二甲基十二烷基氯化铵除可作为有效的阳离子xx整理剂之外,也可以做耐洗整理剂。方法是将棉纤维先进行预处理,赋予带负电荷的吸附位置,使之能强烈吸附阳离子整理剂。
2. 抗静电柔软整理剂
合成纤维和织物由于摩擦而产生静电,故在加工过程中需进行一系列抗静电处理,即使如此,成品形成后,仍不能根除产生静电的原因,所以合成纤维织物还要进行专门的抗静电处理。在纺织工业中所用的抗静电剂分暂时性的和持久性的两类。加工中所用的多为暂时性的,而在织物整理中用的抗静电剂为持久性的。
阳离子型抗静电整理剂用含季铵基的乙烯类聚合物[国外名称为Zelec DX(DuP),Zelec DP(DuP)]和含季铵基的丙烯酰胺。这些整理剂由于它们会影响染料变色,一般只用于织物的后整理。氧化胺的抗静电性、热稳定性、良好的润滑性及乳化增溶能力使其在纺织工业有一定用途。十八烷基聚氧丙基聚氧丁基甲基氧化胺可以作为聚酰胺、聚酯纺丝油剂的抗静电抗磨损剂,十二烷基二甲基氧化胺可以做尼龙-66的染色助剂、丙烯酸碳纤维制造油剂、合成纤维抗静电剂、聚酯多股丝的松开剂等。
使用该油剂上油的涤纶短纤维(上油率0.5%),其比电阻为10×106Ω。较磷酸酯盐油剂的比电阻小一个数量级。
合成纤维及织物的柔软整理剂常用阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂及少量的阴离子表面活性剂。阳离子型的主要是季铵盐型阳离子表面活性剂,如1631表面活性剂,它对合成纤维有较好的柔软和抗静电作用。但它有使染料变色,耐晒牢度降低的缺点。二烷基型季铵盐、三烷基型季铵盐与阴离子表面活性剂的混合物适用于涤纶、锦纶等织物做平滑剂。双十八烷基二甲基氯化铵(DODDMAC)可作工业织物柔软剂。
柔软剂有些是在加工中加入,有些是在织物成形后整理中使用。不仅改善了手感效果,而且经常兼起抗静电作用。
3. 其他
N-甲基氧化吗啉也是一种氧化胺,可以与水形成强烈氢键,并能与纤维素形成牢固的溶剂化层,容易使纤维素的氢键破坏,使之进入溶剂当中,生成一种粘性的纤维素溶液,可用于纺丝、制造人造棉、玻璃纸和食物肠衣。用此法生产人造纤维,过程无污染xx且产品质量高,将使已有百年历史的二硫化碳作溶剂的人造纤维生产过程发生重大革命。国外已有工业装置建成。
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