不合理醋酸用量對滌/氨針織布彈性的負面影響

李寬緒

（廣東德潤紡織有限公司，廣東順德 528306）

滌/氨彈力針織布良好的彈性是其重要的品質，彈性不合格會影響織物的使用壽命和性能。彈力針織物彈性的影響因素有很多，本實驗主要討論不合理醋酸使用量導致的不合理染浴pH 在滌/氨彈力針織布染色中對彈性的負面影響。

滌/氨彈力針織布的纖維材料是滌綸和氨綸，滌綸除了大分子兩端各有一個羥基外，分子中不含其他親水性基團，吸濕性差（標準狀態下吸濕率只有0.4%），在水中膨化程度低［1］。染整加工經驗表明，含氨綸的針織物染色所選用的染料和染色方法主要取決于與氨綸搭配的纖維［2］，滌/氨針織物中與氨綸搭配的纖維是滌綸，因此滌/氨彈力針織物染整加工一般采用分散染料在高溫（130 ℃左右）高壓、酸性條件下染色［3］。雖然近些年有開發出耐堿性的分散染料，可以在堿性環境中染色［4］，但是滌/氨針織布因為其中的氨綸纖維高溫耐堿性較差以及耐堿性分散染料的局限性，導致滌綸堿性染色對pH 敏感易產生缸差，同時對分散染料的耐堿性要求較高。分散染料結構中的酯基、酰胺基、氰基等在堿性條件下會發生不同程度的水解［5-7］，目前多數染整工廠還是采用常規分散染料在酸性環境中染色，這里沒有探討堿性環境染色對滌/氨針織物彈性的影響，需要后續研究。

醋酸因為價格便宜和易采購，在染整加工中常用來調節染液pH。生產發現，合理使用醋酸調節染液pH 十分關鍵，醋酸的不規范使用會導致織物彈性變差，影響產品質量。滌綸常用分散染料在130 ℃左右染色，才有好的上染率和提升力，但該條件下氨綸卻容易損傷［2］，尤其是在酸性或者堿性條件下，溫度高、時間長易使氨綸發生脆損，強力下降。因此綜合染料和纖維特性，滌/氨彈力針織物染色溫度及pH 是染整工藝的關鍵［8］；染浴中陰離子表面活性劑的存在能夠加快滌綸纖維對分散染料的吸附速度，載體的存在能使分散染料在纖維上的上染率加快，勻染劑在分散染料上染滌綸時具有緩染作用［9］，染色助劑的挑選也是成功染色的關鍵。本實驗只討論醋酸過量，染浴pH 偏低對織物彈性的影響。

1 實驗

1.1 材料及設備

織物：原材料組合［5.56 tex/24F滌綸長絲（74%）+31.11 tex普通氨綸（26%）］（廣東德潤紡織有限公司）。

染化料：分散染料（亨斯邁廣東代理公司），酸性染料［昂高化工（中國）有限公司］，防皺劑、釋酸劑、勻染劑（廣東德美精細化工股份有限公司），醋酸（佛山市禪城區友銓化工經營部），保險粉、片堿（湖北宜化集團）。

設備：pHS-3C 型pH 計（上海儀電科學儀器股份有限公司），MONFONGS 828 TwinAir8F 拉幅定形機［立信門富士紡織機械（中山）有限公司］，AK-SL300雙液流高壓高速染色機（中國臺灣亞磯工業股份有限公司），Tinius olsen H10KL 雙立柱臺式電子萬能材料試驗機［天氏歐森測試設備（上海）有限公司］，Datacolor 800 型測色分光光度計（美國Datacolor 公司，光源設定主燈D65、副燈TL84）。

1.2 生產流程

平幅水洗→預定形→染色→還原清洗→后定形→測試→品檢。

1.3 實驗分組

固定浴比1∶8，氨綸上色劑0.5 g/L，染料：分散黑2.450%（omf）、分散紅0.195%（omf）、分散藍0.090%（omf）、酸性黑0.200%（omf）。4 組實驗所用染化料及染浴實際pH 如表1 所示，對比實驗中除了染液中酸及用量不同，其他的染化料都是一樣。

表1 染化料用量和pH

1.4 染色工藝

因為是染黑色，所以升溫曲線較簡單。常溫依次加入染化料，以2 ℃/min升溫至80 ℃保溫10 min，繼續以1 ℃/min 升溫至130 ℃保溫45 min，然后以2 ℃/min降溫到60 ℃取樣。

染色工藝流程曲線如下所示：

1.5 還原清洗工藝

染色完成顏色評估合格后進行下道清洗工序。為了保證產品具有良好的水洗牢度，需要還原清洗。常溫加入片堿1.5 g/L（堿的具體用量根據染料用量確定，一般片堿用量盡量少，聚酯大分子鏈中含有酯基，只耐弱堿，在強堿中易水解，溫度越高越易水解），以2 ℃/min 升溫至80 ℃，加入保險粉3%，保溫20 min，再以2 ℃/min 降溫至50 ℃，排殘液，洗水，過酸中和，然后繼續降溫到45 ℃左右出布。還原清洗工藝流程曲線如下所示：

還原清洗完成后，脫水開幅送定形車間后整定形，定形溫度160 ℃，車速30 m/min。因為本次實驗重點是染色酸用量不同對織物彈性的影響，所以4 組實驗的染色升溫、還原清洗和后定形工藝都不變。

2 結果與討論

首先觀察染色酸用量不同對顏色的影響，因為只有黑色或者深色才特別需要多加醋酸促染而達到足夠的顏色深度，所以顏色選擇黑色，用同樣配方進行實驗。對4 組實驗完成后的顏色用測色分光光度計測試色差，結果如表2所示。

表2 對比實驗顏色色差結果

由表2 可以看出，醋酸用量從0.50 g/L 增加到1.50 g/L 時，黑色的深淺變化不是很大，第2 組實驗的DL 為0.02，顏色基本與第1 組實驗一致，而第2 組實驗中醋酸的用量（0.75 g/L）只是第1 組實驗醋酸用量（1.50 g/L）的1/2；第3 組實驗的DL 為0.37，顏色稍微偏淺，醋酸的用量（0.50 g/L）是第1 組實驗的1/3，而顏色的深淺變化卻不是對應醋酸用量變化那樣明顯；第4 組實驗的DL 為0.19，與標樣也比較接近，偏淺少許，目測難以觀察到。

以上分析證明pH 降低到一定程度時，再降低對顏色深淺影響很小。織物彈性測試結果如表3～5 所示。由表3～5 可以看出，醋酸用量增加，染浴pH 降低，氨綸纖維損傷差別較大。由表4 可以看出，第1 組實驗織物的彈性伸長率為縱向87.7%、橫向56.0%，遠小于第2、3、4 組實驗織物的彈性伸長率，說明醋酸用量為1.50 g/L 時，醋酸過量，染色pH 不合理，導致織物彈性下降。

表4 對比實驗彈性ASTM D4964測試結果

為了減少誤差，選用不同測試標準和方法對比測試4 組實驗織物的拉伸彈性，驗證不同酸用量染色對織物彈性的影響。選用的3 種測試標準和方法為：（1）英國彈性織物測試方法BS 4952：1992，定負荷1.50 kg，測試彈性伸長率和彈性模數；（2）美標ASTM D4964（10 LBS），定負荷4.54 kg，重點測試彈性伸長率，彈性模數；（3）歐洲標準方法BS EN 14704-1（20 N），測試數據更加全面，包含彈性伸長率、彈性模數、剩余伸長率、彈性回復率。測試結果發現，第3、4 組彈性損傷程度沒有第1、2 組嚴重。因為第4 組是采用釋酸劑調節染液pH，其特點是常溫中性（也有部分釋酸劑產品常溫是弱堿性，每個廠商的產品有少許差異），隨著溫度的升高，慢慢釋放出酸性，染浴pH 跟隨溫度升高慢慢變低，也就是說在染色過程中，第4組實驗的染色酸性偏低的時長遠遠小于第1、2 組實驗，因此對彈性影響比較小，偏低pH 染色時間越長，對氨綸纖維的損傷越厲害。

第3 組實驗醋酸的用量為0.50 g/L，染浴pH 為4.9（見表1），較合適，所以彈性最好。由表5 可以看出，第3 組實驗的織物彈性伸長率為縱向150.0%、橫向95.7%，彈性明顯優于其他3 組。第1 組實驗的醋酸用量為1.50 g/L，染浴pH 為3.9 左右，彈性損傷最大，第1 組實驗織物的剩余伸長率為縱向32.0%、橫向33.0%，即織物在一定張力拉伸后，有很大一部分難以回復到原來的位置，表明織物彈性纖維的力學性能受到損壞。

表5 對比實驗彈性BS EN 14704-1測試結果

第2 組實驗的醋酸用量為0.75 g/L，染浴pH 為4.3左右（見表1），氨綸損傷程度僅次于第1組。由表3可以看出，第3 組實驗織物的彈性伸長率為縱向98.5%、橫向70.8%，只比第1 組實驗織物好，遠遠差于第3、4 組實驗織物的彈性，驗證了染浴pH 降低程度與織物彈性變差程度有直接關系。彈性最好的是第3 組實驗，采用醋酸0.5 g/L-醋酸鈉0.5 g/L 緩沖溶液，染浴的pH 為4.9，比其他3 組都高。pH 4.9 在理論上是滌/氨彈力針織物常規分散料染色的合適pH。

表3 對比實驗彈性BS 4952：1992測試結果

由表3～5 可以看出，彈性受損與染浴pH 有直接關聯，醋酸用量越大染浴pH 越低，滌/氨針織物彈性越差。目前常規分散染料染色滌/氨彈力針織物還是控制在酸性環境中，常用醋酸-醋酸鈉緩沖溶液調節pH［10-11］，實際生產中由于分散染料種類、生產商以及批次不同，染料的上染pH 有少許差別［12］，分散染料染色的pH 不需要太低，一般pH 4.5 已經滿足促染條件，所以醋酸不需要過量使用，繼續降低pH，對染料的促染意義不大，還會明顯損傷氨綸纖維的力學性能，導致織物彈性回復差、單位面積質量變小、幅寬變寬，嚴重影響織物的質量。

錦/氨彈力針織物也有類似的異常現象［13］，從理論上看，滌/氨針織物用普通分散染料高溫染色時，pH 不合理容易造成色差，pH 大于6.0 時高溫染浴中含羥基的分散染料可能離子化，使染料水溶性增加，上染率下降，而含有酯基、酰胺基、氰基的分散染料則可能發生水解，致使色光變淺。染液pH 為4.0～6.0時，多數普通分散染料的分散穩定性好，上染率和固色率良好。當pH 小于4.0 時，分散染料的穩定性可能受到破壞，當pH 高于6.0 時，分散染料吸收性變差，色澤變化大，染料的上染率和固色率也降低［14］，況且聚酯型氨綸纖維不耐熱堿。

綜合考慮，滌/氨彈力針織物用普通分散染料高溫高壓染色，因含氨綸纖維，染浴pH 不應該設計過低，結合織物纖維特性、顏色和具體的染料分子結構，pH 一般選擇4.5～5.5 比較合適，pH 偏低不但顏色重現性不穩定，而且氨綸彈性受到損傷；pH 偏高普通分散染料和滌綸纖維又有水解的風險。當然染浴pH只是一個影響織物彈性的因素，還有溫度、時間、定形以及不同類型不同細度氨綸纖維的耐酸情況都不一樣，需要后續研究。

3 結論

（1）滌/氨彈力針織布用普通分散染料高溫高壓染色時，染浴pH 設計必須考慮到pH 偏低對氨綸纖維力學性能的損傷，即醋酸的過量使用會損傷氨綸彈性而導致含氨綸針織物彈性變差。

（2）染浴pH 為4.5～5.5 對普通分散染料染色滌/氨彈力針織布比較合適，繼續降低pH 對分散染料的促染作用遠小于因為染浴pH 偏低而導致氨綸纖維彈性受損以及分散染料不穩定導致顏色重現性差的風險；pH 偏高，滌綸和普通分散染料有水解風險。