滌綸纖維環(huán)保型染色載體苯甲酸芐酯的應用性能

賈夢莉，王春梅

(南通大學 紡織服裝學院，江蘇 南通 226019)

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滌綸纖維環(huán)保型染色載體苯甲酸芐酯的應用性能

賈夢莉，王春梅

(南通大學 紡織服裝學院，江蘇 南通 226019)

摘要:采用苯甲酸芐酯作為載體對滌綸纖維染色以降低其染色溫度，探討了苯甲酸芐酯對滌綸纖維的結構及染色性能的影響。結果表明：載體苯甲酸芐酯對滌綸纖維有增塑作用，且不會對纖維造成損傷；苯甲酸芐酯的加入可以提高分散染料的平衡上染百分率及上染速率，縮短半染時間，且對分散染料雅特隆藍AQE的移染性能有較大影響。載體苯甲酸芐酯染色效果與高溫高壓法染色效果相近，但對皂洗牢度之沾色牢度及升華牢度之沾色牢度有一定的負面影響。

關鍵詞:苯甲酸芐酯；滌綸；載體染色；分散染料；染色性能

滌綸纖維性能優(yōu)良，應用廣泛，但其結構緊密，結晶度高，染色困難，常采用高溫高壓法染色。高溫高壓法染色溫度較高，不利于滌/毛、滌/氨等混紡織物染色[1-3]。載體法染色時加入的載體可以降低滌綸纖維的玻璃化轉變溫度(Tg)，從而降低其染色溫度，對滌綸纖維的結構及染色性能均有著較大的影響，載體法染色滌綸纖維已備受許多染整工作者的關注[4-5]。早期使用的載體不僅有毒、氣味重，且難從織物上去除[6]，不符合建設環(huán)保節(jié)約型社會的要求。近幾年，許多科研工作者開發(fā)出了環(huán)保型染色載體，唐杰[1]研制的載體丁二酸二丁酯、尚潤玲[7]研制的酯類載體AB及于艷娥[8]研制的載體cwp-8809等均可以降低滌綸纖維的染色溫度，雖然這些新型載體具有較好的應用前景，但仍然處于實驗室研究階段，未投入工業(yè)化生產。

苯甲酸芐酯是一種無毒，有微弱杏仁氣味的化工原料，常用于化妝品、食品及醫(yī)藥等領域[9-10]，符合環(huán)保型染色載體的要求。本文采用苯甲酸芐酯作為載體，通過差熱分析法得到經苯甲酸芐酯處理后滌綸纖維的DSC曲線以證明其對滌綸纖維的增塑作用，分析苯甲酸芐酯對滌綸纖維染色性能的影響，并將其染色效果與高溫高壓法染色效果進行比較。

1　試　驗

1.1材料及儀器

材料：滌絲紡，8.3 tex×8.3 tex，門幅147 cm。雅特隆黃AQE、雅特隆藍AQE、雅特隆紅AQE(上海雅運紡織化工有限公司)，苯甲酸芐酯(分析純，南京化學試劑股份有限公司)，芐酯乳化劑(復配型乳化劑，杭州綠典化工有限公司)，無水碳酸鈉(分析純，江蘇強盛化工有限公司)，丙酮(分析純，國藥集團化學試劑有限公司)，中性皂片(上海制皂廠)，冰醋酸、氫氧化鈉、連二亞硫酸鈉(分析純，西隴化工股份有限公司)等。

儀器：EL303電子天平(梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司)，IR-12SM紅外線試色機(廈門瑞比公司)，101AB-1電熱恒溫鼓風干燥機(海門市恒昌儀器廠)，Datacolor SF650測色配色儀(德塔顏色商貿(上海)有限公司)，723可見分光光度計(上海光譜儀器有限公司)，DSC214差示掃描量熱儀(德國Netzsch公司)，YG(B)026H-250型織物強力儀(溫州大榮紡織儀器有限公司)。

1.2載體的制備

芐酯乳化劑與苯甲酸芐酯(質量比1:9)混合攪拌均勻，配制成淡黃色透明液體備用，取適當混合液體加水開稀配成苯甲酸芐酯質量濃度為5 g/L備用。

1.3染色工藝

1)工藝流程：染色→水洗→還原清洗→水洗→烘干。

2)染色處方：分散染料相對織物質量分數(shù)3%(o.w.f)，載體(苯甲酸芐酯)相對織物質量分數(shù)5%(o.w.f)，不調節(jié)染浴pH值，浴比1:20。

3)染色工藝曲線：高溫高壓法(T=130 ℃，t=40 min)；載體法(T=100 ℃，t=40 min)。

4)還原清洗工藝：連二亞硫酸鈉2 g/L，氫氧化鈉2 g/L，溫度80 ℃，時間20 min，浴比1:50。

1.4測試方法

1.4.1顏色特征

采用Datacolor SF650測色配色儀測試，測試光源為D65，10°角，用K/S值表征染色織物的染色深度，K/S值越大表示染色織物顏色越深。

1.4.2DSC曲線

分別取相對織物質量分數(shù)為5%(o.w.f)的苯甲酸芐酯及蒸餾水處理(100 ℃，40 min，浴比1:20)滌綸，參照GB/T 17594—1998《紡織材料熱轉變溫度試驗方法 差示掃描量熱法》，測定滌綸的Tg。測試條件為N2氛圍，溫度0～500 ℃，升溫速率20 ℃/min。

1.4.3拉伸強力

分別取相對織物質量分數(shù)為5%(o.w.f)的苯甲酸芐酯及蒸餾水處理(100 ℃，40 min，浴比1:20)滌綸，參照GB/T 3923.1—1997《紡織品 織物拉伸性能第1部分：斷裂強力和斷裂伸長率的測定條樣法》測試，經、緯向拉伸強力各測試3次，結果取平均值。

1.4.4上染率

采用殘液比色法，先將染色原液及殘液分別收集在500 mL容量瓶中，定容；再從500 mL容量瓶中移取6 mL于10 mL容量瓶中，并加入4 mL丙酮(已證明水與丙酮比例為3:2時染料可完全溶解)，在最大吸收波長下測其吸光度，并按下式計算上染百分率：

(1)

式中：E為上染百分率，A1為殘液吸光度，A0為原液吸光度。

1.4.5分散染料升溫上染速率曲線

參照1.3(2)節(jié)染色處方，采用雅特隆藍AQE對滌綸纖維進行染色，40 ℃入染，以1 ℃/min升溫至100 ℃，恒溫染色40 min，每隔10 min取一個樣，直至染色結束，收集染色殘夜，按照1.4.4節(jié)方法測定染料上染率，繪制升溫上染速率曲線。

1.4.6分散染料恒溫上染速率曲線

參照1.3(2)節(jié)染色處方，采用雅特隆藍AQE對滌綸纖維進行染色，100 ℃恒溫染色80 min，每隔10 min取一個樣，直至染色結束，收集染色殘液，按照1.4.4節(jié)方法測定染料上染率，繪制恒溫上染速率曲線。

1.4.7移染率

取采用雅特隆藍AQE、參照1.3節(jié)中載體法染色的滌綸織物，將其分成若干塊等質量大小的布樣，再將這些布樣與相同規(guī)格等質量的未染色織物縫合，同置于分別加入不等量的苯甲酸芐酯的空白浴液中處理(參照1.3(3)工藝曲線)，測定未染色織物處理后的K/S值，按下式計算移染率：

(2)

式中：M0為染色織物移染前的K/S值，M1為未染色織物移染后的K/S值。

移染率越高說明染料移染性越好。

1.4.8染色牢度

參照GB/T 3921—2008《紡織品色牢度試驗 耐皂洗色牢度》中D(4)方法測定耐皂洗色牢度，參照GB/T 5718—1997《紡織品色牢度試驗 耐干熱(熱壓除外)色牢度》測定耐升華色牢度，參照GB/T 3920—2008《紡織品色牢度試驗 耐摩擦色牢度》測定耐摩擦色牢度。

2　結果與分析

2.1苯甲酸芐酯對滌綸纖維結構性能的影響

2.1.1滌綸纖維的DSC曲線分析

分別經過蒸餾水及載體苯甲酸芐酯處理后滌綸纖維的DSC曲線如圖1所示。

圖1　DSC曲線Fig.1　DSC curves

由圖1可以看出，分別經過蒸餾水及苯甲酸芐酯處理后滌綸纖維的DSC曲線趨勢大致相同，熔融峰分別為252.21 ℃和255.02 ℃，分解溫度分別為439.09 ℃和450.82 ℃。測試溫度在0～100 ℃內，兩條曲線出現(xiàn)明顯差異，經載體苯甲酸芐酯處理后的滌綸纖維可以通過ab段曲線得到纖維的Tg為51.82 ℃，而經蒸餾水處理后的滌綸纖維在0～100 ℃內不能明顯地得到其Tg，因此，可以判斷載體苯甲酸芐酯對滌綸纖維有增塑作用。

2.1.2苯甲酸芐酯對滌綸織物拉伸性能的影響

載體苯甲酸芐酯對滌綸織物拉伸性能的影響如表1所示。

表1　載體苯甲酸芐酯對滌綸織物拉伸性能的影響

由表1可以看出，經蒸餾水及載體苯甲酸芐酯兩種方法處理后的滌綸織物斷裂強力及斷裂伸長率相差不大，經載體苯甲酸芐酯處理后的滌綸織物斷裂強力及斷裂伸長率均略高于經蒸餾水處理的滌綸織物。說明苯甲酸芐酯不會損傷滌綸纖維。

2.2苯甲酸芐酯對滌綸織物分散染料染色性能的影響

2.2.1苯甲酸芐酯對分散染料升溫上染速率的影響

苯甲酸芐酯對分散染料雅特隆藍AQE升溫上染速率的影響如圖2所示。

圖2　升溫上染速率曲線Fig.2　Dye up-taking rate curves at rising temperature

由圖2可以看出，對于兩種染色方法，染色溫度低于100 ℃時，分散染料的上染率均較低，上染速率較快；染色溫度達到100 ℃且恒溫染色10 min之后，上染速率明顯降低。對于加載體(苯甲酸芐酯)染色的試樣，染色溫度達到100 ℃之后，上染率明顯高于未加載體染色試樣。這是因為，載體對分散染料有增溶作用，分散染料在載體中的溶解度可以達到其在水中溶解度的幾十倍[11-12]，溶解在纖維表面載體吸附層的染料量遠遠高于染浴中溶解的染料量，從而增大纖維內外染料濃度差，加快染料向滌綸纖維內部擴散。不僅如此，載體對滌綸纖維有增塑作用，可以降低滌綸纖維的Tg，在相對較低的溫度下，滌綸纖維無定型區(qū)大分子鏈段便可運動，纖維內微隙增大，空穴增多，從而增加滌綸纖維對分散染料的上染率。

2.2.2苯甲酸芐酯對分散染料恒溫上染速率的影響

苯甲酸芐酯對分散染料雅特隆藍AQE恒溫上染速率的影響如圖3所示。

圖3　恒溫上染速率曲線Fig.3　Dye up-taking rate curves at constant temperature

由圖3可以看出，在染色初期，分散染料上染率增加較快，隨著染色時間的延長，上染率增加緩慢，最后不再隨染色時間的延長而增加，達到染色平衡。對于加載體染色的試樣，其平衡上染百分率為78.88%，遠高于不加載體試樣的平衡上染百分率49.69%；從圖3還可以明顯地看出，加載體染色試樣的t1/2(半染時間：衡量染色達到平衡的快慢)為10.9 min，小于不加載體染色試樣的t1/2為21.6 min，說明載體可以減少染色平衡時間，加快染色平衡。

2.2.3苯甲酸芐酯對分散染料移染性能的影響

苯甲酸芐酯的質量濃度對分散染料雅特隆藍AQE移染性能的影響如圖4所示。

圖4　苯甲酸芐酯的質量濃度對分散染料雅特隆藍AQE的移染率Fig.4　Impact of mass concentrations of carrier benzyl benzoate on the migration rate of Artelon blue AQE

由圖4可以看出，分散染料雅特隆藍AQE的移染率隨著苯甲酸芐酯質量濃度的增加而不斷提高，當苯甲酸芐酯的質量濃度達到16 g/L以后，移染率迅速降低。這是因為苯甲酸芐酯對分散染料及滌綸纖維均具有親和力，當載體質量濃度較高時，易在水中形成第三相，較多的染料會溶解在第三相中，從而導致移染率降低。

2.3苯甲酸芐酯對滌綸織物分散染料染色效果的影響

苯甲酸芐酯載體染色與高溫高壓法染色效果比較如表2所示。

表2　載體法與高溫高壓法的染色效果比較

由表2可以看出，苯甲酸芐酯作為載體時，其染色效果與高溫高壓法染色效果相近。載體法染色織物的K/S值略低于高溫高壓法染色織物的K/S值。兩種方法染色織物的干、濕摩擦牢度很好，均可達到5級；但載體苯甲酸芐酯染色對皂洗牢度之沾色牢度及升華牢度之沾色牢度有一定的負面影響。載體法染色織物的皂洗牢度大于等于3級，高溫高壓法染色織物的皂洗牢度大于等于3～4級；兩種方法染色織物的升華牢度較低，均大于等于2～3級。

3　結　論

1)載體苯甲酸芐酯對滌綸纖維有增塑作用，經載體苯甲酸芐酯處理后的滌綸纖維Tg為51.82 ℃；且苯甲酸芐酯的加入不會對滌綸纖維造成損傷。

2)載體苯甲酸芐酯可以增加滌綸纖維對分散染料雅特隆藍AQE的上染率，并可以減少半染時間，加快染色平衡；載體苯甲酸芐酯對分散染料雅特隆藍AQE的移染性能有較大影響，移染率隨著載體質量濃度的增加先提高后降低。

3)苯甲酸芐酯載體法染色的織物K/S值及各項色牢度略低于高溫高壓法染色織物，但差異不大。

參考文獻：

[1]唐杰,吳贊敏.新型環(huán)保載體對滌綸染色動力學影響及其機理研究[J].印染助劑,2014,31(5):20-23.

TANG Jie, WU Zanmin.Effect of new environmental friendly carrier on kinetics of polyester fiber dyeing and its mechanism[J].Textile Auxiliaries,2014,31(5):20-23.

[2]宋慧君,盛杰偵,湯克勇.環(huán)保染色載體OE在滌綸常溫染色中的作用及應用[J].紡織學報,2011,32(5):86-90.

SONG Huijun, SHENG Jiezhen, TANG Keyong.Role and application of environmental friendly dyeing carrier OE in atmospheric temperature dyeing of polyester fibers[J].Journal of Textile Research,2011,32(5):86-90.

[3]孔令紅.環(huán)保型酞酰亞胺類染色載體的制備及應用性能研究[D].上海:東華大學,2009:1-12.

KONG Linghong.The Synthesis and Practical Research of Ecological Phthalimide Dyeing Carrier[D].Shanghai:Donghua University,2009:1-12.

[4]LIU Y, KIM H C, CHUNG Y S.Basic study on the two tone color dyeing of PET and PVC wig fibers by carrier dyeing method[J].Fibers and Polymers, 2007,8(4):363-371.

[5]HARIFI T, MONTAZER M.Free carrier dyeing of polyester fabric using nano TiO2[J].Dyes and Pigments,2013,97(3):440-445.

[6]祁珍明.新型滌綸染色載體的合成及其應用性能研究[D].上海:東華大學,2002:3.

QI Zhenming.Thesynthesis of a New Carrier for Dyeing Polyester and the Research of Its Application Properties[D].Shanghai:Donghua University,2002:3.

[7]尚潤玲,邢昆.新型染色載體對滌綸織物染色的影響[J].染整技術,2012,34(9):23-26.

SHANG Runling, XING Kun.Effects of new carrier on dyeing of polyester fabrics[J].Textile Dyeing and Finishing Journal,2012,34(9):23-26.

[8]于艷娥,季洪引.環(huán)保載體cwp-8809在毛/滌混紡織物上的染色工藝研究[J].毛紡科技,2015,43(3):37-39.

YU Yan’e, JI Hongyin.Dyeing technology for wool/polyester blended fabric with ecological carrier cwp-8809[J].Wool Textile Journal,2015,43(3):37-39.

[9]袁欣.無催化酯化合成苯甲酸芐酯的動力學研究及其在苯甲酸精制過程中的應用[D].天津:天津大學,2010:3-4.

YUAN Xin.Study on the Kinetic of Non-catalytic Esterification to Produce Benzyl Benzoate and the Application in Benzoic Acid Purification[D].Tianjin:Tianjin University,2010:3-4.

[10]左秀.微波輻射合成苯甲酸芐酯及動力學研究[D].湘潭:湘潭大學,2011:7.

ZUO Xiu.Study on Synthesis of Benzyl Benzoate and Dynamics by Microwave Radiation[D].Xiangtan:Xiangtan University,2011:7.

[11]肖佩佩.聚醚砜纖維的染色性能研究[D].北京:北京服裝學院,2008:11-15.

XIAO Peipei.Study on the Dyeing Behavior of Polyether Sulfone Fiber[D].Beijing:Beijing Institute of Fashion Technology,2008:11-15.

[12]陳榮圻.新合成纖維與分散染料染色[J].印染助劑,2012,29(6):1-9.

CHEN Rongqi.Novel synthetic fibers and disperse dye dyeing[J].Textile Auxiliaries,2012,29(6):1-9.

DOI:10.3969/j.issn.1001-7003.2016.04.003

收稿日期:2015-12-09; 修回日期:2016-03-10

基金項目:江蘇省產學研前瞻性聯(lián)合研究項目(BY2014081-02)；南通大學紡織服裝學院研究生自主創(chuàng)新項目(FZ201505)

作者簡介:賈夢莉(1991—)，女，碩士研究生，研究方向為生態(tài)染整技術。通信作者：王春梅，教授，w.cmei@ntu.edu.cn。

中圖分類號:TS193.57

文獻標志碼:A

文章編號:1001-7003(2016)04-0013-05引用頁碼:041103

Application properties of benzyl benzoate:environmental-friendly dyeing carrier of polyester fiber

JIA Mengli, WANG Chunmei

(College of Textile and Clothing, Nantong University, Nantong 226019, China)

Abstract:This paper uses benzyl benzoate as dyeing carrier to decrease dyeing temperature of polyester fiber and studied the impact of benzyl benzoate on the structure and dyeing properties of polyester fiber.The results show that benzyl benzoate as carrier has a plasticizing effect on polyester fiber without damages to the polyester fiber.Adding benzyl benzoate can improve equilibrium dye uptake and dye rate of disperse dye, reducing half-dyeing time, and has big effect on the migration of Artelon blue AQE.The dyeing effects of benzyl benzoate are similar to these with high temperature and high pressure process, however, it has some negative impact on the staining fastness of soaping fastness and sublimation fastness.

Key words:benzyl benzoate; polyester; carrier dyeing; disperse dye; dyeing properties