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高分子聚磷腈共混阻燃粘胶纤维的染色

                                  高分子聚磷腈共混阻燃粘胶纤维的染色
                                       陈媛,李超,何永峰,郑庆康
                        (四川大学轻纺与食品学院,四川成都610065)
    摘要:对聚磷腈共混改性阻燃粘胶纤维进行活性染料染色,考察了高分子聚磷腈阻燃剂对粘胶纤维染色性能的影响,以及染色加工对阻燃粘胶纤维阻燃性能的影响。结果表明,聚磷腈阻燃剂对粘胶纤维染色性能的影响很小,染料的固色率随阻燃剂含量的提高略有下降,染色后阻燃粘胶纤维的断裂强度和断裂伸长率有所下降,阻燃性能保持较好。
    关键词:活性染料;染色;阻燃粘胶纤维;改性
    中图分类号:TS193.632 文献标识码:B 文章编号:1000-4017(2015)02-0027-03
    0· 前言
    粘胶纤维因良好的可纺性、舒适性和吸湿透气性,被广泛用于纺织服装等行业。将粘胶纤维阻燃改性后,可进一步扩大其应用范围[1-3]。聚磷腈无卤且磷-氮比例高,玻璃化转变温度低,具有极高的热稳定性,是一种低毒、低污染的环保多功能阻燃剂[4]。
    试验以聚二乙二醇甲醚磷腈(PMEP)(黏均分子质量M=22 127.46)阻燃粘胶纤维为染色对象,采用K型活性染料对其进行染色,考察了高分子聚磷腈阻燃剂对粘胶纤维的染色性能,以及染色工艺对阻燃粘胶纤维阻燃性的影响,以期为高分子聚磷腈共混改性阻燃粘胶纤维的应用提供参考。
    1 ·试验
    1.1 材料、试剂与仪器
    材料阻燃粘胶纤维(自制)
    试剂聚二乙二醇甲醚磷腈(PMEP)高分子阻燃剂(自制),活性黄K-RN(上海染料化工八厂),活性深蓝K-GN、活性艳红K-2G(上海染料有限公司),精练剂HB-101(分析纯,成都化学试剂厂),氯化钠(分析纯,成都科龙化工试剂厂),碳酸钠,皂粉仪器DHG-9070A电热恒温鼓风干燥箱(上海齐欣科学仪器有限公司),电子恒温水浴锅(常州国华仪器有限公司),721型分光光度计(四川仪表九厂),HC-2C型氧指数测定仪(南京上元分析仪器有限公司),YG001A-1纤维电子强力仪(太仓纺织仪器厂),JN-B型精密扭力天平(上海精密科学仪器有限公司)
    1.2 阻燃粘胶纤维的染色
    阻燃粘胶纤维采用常规的纤维素纤维活性染料染色工艺。
    染色配方
    染料/%(omf)     1.0
    氯化钠(/ g·L-1)     50
    碳酸钠(/ g·L-1)     15
    浴比          1∶20
    染色工艺曲线
    
    1.3 上染率和固色率的测定
    利用721 型分光光度计测定染液吸光度,并按式(1)和式(2)计算上染率和固色率:
    
    1.4 阻燃粘胶纤维燃烧性能测试
    用HC-2C型氧指数测定仪测定阻燃纤维的LOI值,LOI ≥28 为阻燃纤维。按照日本工业标准JISL1091—1999《纤维产品燃烧性试验方法》,采用45°倾斜法测试纤维的燃烧性能,以接火次数表示纤维阻燃级数,接火次数达到3次以上,即认为是阻燃纤维。
    1.5 染色阻燃粘胶纤维的力学性能
    采用YG-001A型纤维电子强力仪测定粘胶纤维的强力,测试20次,取平均值。
    2· 结果与讨论
    2.1 阻燃粘胶纤维染色性能
    图1为不同阻燃剂添加量(1#0%,2#5%,3#10%,4#15%,5#20%,下同)的粘胶纤维,采用活性艳红K-2G、活性深蓝K-GN和活性黄K-RN上染曲线(其中前32 min是上染阶段,32~60 min是固色阶段)。
    
    由图1(a)可知,活性红K-2G在10 min内对粘胶纤维基本达到吸附平衡;开始固色后,在20 min内达到固色平衡,活性红K-2G在粘胶纤维上的固色率为60%~67%。活性蓝K-GN在粘胶纤维上的固色率为61%~72%。活性黄K-RN在粘胶纤维上的固色率为56%~62%。
    K型活性染料在阻燃粘胶纤维上的固色率随阻燃剂添加量的增大而下降,其中活性蓝K-GN受阻燃剂添加量的影响较明显。当纤维中阻燃剂添加量达到20%时,活性红K-2G、活性蓝K-GR和活性黄K-RN 对纤维的固色率较原纤维分别降低了6.60%、9.92%和5.76%。阻燃剂对活性染料上染粘胶纤维的上染速率影响不大。
    在固色阶段,加碱前染料的吸附值为S 值,表示染料的直接性;加入碱剂后染料的吸尽值为E值。阻燃粘胶纤维的染色S 值和E 值见表1。
    
    表1中,阻燃剂添加量不同的粘胶纤维,活性红K-2G染料的S 值为38%,固色后的E 值达到65%以上;活性蓝K-GN的S 值为55%,E 值为76%;活性黄K-RN的S 值和E 值分别为78%和80%左右。
    综上,三只染料对纤维的直接性为:活性黄KRN>活性蓝K-GN>活性艳红K-2G。活性艳红K-2G由于直接性低,故匀染性较好,但其S 值太低,最终导致E 值也低。活性黄K-RN直接性高,故匀染性较差,E 值与S 值相差不大。活性蓝K-GN介于两只染料间,匀染性适中。
    随着阻燃剂添加量的提高,染料S 值变化很小,说明阻燃剂的添加对染料的直接性影响很小。含有阻燃剂的粘胶纤维染色E 值有所下降,但下降不明显,说明阻燃剂的添加对染料的竭染性有一定影响。其主要原因是阻燃剂分子与纤维素分子产生氢键结合,阻碍或延缓了染料分子与纤维素分子中—OH的反应,使固色速率降低,影响了阻燃粘胶纤维的固色率。
    2.2 染色后粘胶纤维的燃烧性能
    以活性红K-2G染色阻燃粘胶纤维为例,测试样品的燃烧性能,结果见表2。
    
    由表2可知,添加阻燃剂的纤维在染色后,LOI值均有不同程度的下降,说明染色后,纤维的阻燃性能有所下降。但当阻燃剂含量大于10%后,染色后纤维的LOI 值均超过27,点燃次数均超过3次,仍属于阻燃纤维;从燃烧现象来看,阻燃剂的添加可以抑制粘胶纤维的阴燃,促进纤维炭化并减少烟气的产生。
    2.3 染色对纤维力学性能的影响
    从表3~表5可知,随着阻燃剂添加量的提高,粘胶纤维的强度有所下降。染色后的粘胶纤维,其线密度明显提高,而断裂伸长率和断裂强度有所下降。这可能是由于添加阻燃剂后纤维的结晶度较低,无定形区含量大,在固色阶段,粘胶纤维在碱性溶液中膨胀收缩,同时阻燃剂在90 ℃的染浴中发生相分离,分子间相互聚集收缩,导致阻燃粘胶纤维无定形区含量进一步增大,从而使得纤维的线密度提高,而断裂伸长率和断裂强度下降(下降幅度仍在可接受范围内)。
    
    3· 小结
    采用活性黄K-RN、活性深蓝K-GN和活性艳红K-2G三只染料对聚磷腈阻燃粘胶纤维进行染色。结果表明,阻燃剂的添加对粘胶纤维的染色性能影响很小,染料固色率随阻燃剂添加量的提高略有下降。染色后阻燃粘胶纤维的线密度略提高,而断裂伸长率和断裂强度有所下降,染色阻燃粘胶纤维保持了较好的阻燃性。
参考文献:
[1]李国春,沈勇,王黎明. 芳砜纶/粘胶混纺织物的阻燃/亲水复合整理[J]. 印染,2013,39(3):5-9.
[2]王芳,董朝红,吕洲. 棉织物低甲醛柔软阻燃整理[J]. 印染,2012,38(24):24-26.
[3]张悦,严欣宁,陶忠华.纯棉织物无甲醛耐久阻燃整理[J]. 印染,2012,38(23):20-22.
[4]陈胜,郑庆康,管宇.阻燃粘胶纤维的染色性能.印染,2006,32(4):4-6.
[5]狄原淞.阻燃纤维检验方法介绍[J].纤维标准与检验,1990,(1):15,24.
[6]宋心远,沈煜如.活性染料染色的理论和实践[M].北京:纺织工业出版社,1991:272-289.


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