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    《高溫勻染劑ALS的性質、性能及其相關應用分析》
    添加時間:2017.05.08

      周涼仙 吳圳燚 (桐鄉市雀屏紡織整理有限公司)

      謝偉德 ( 紹興市上虞杜浦化工廠)

      謝文革 (上虞市嘉利盛助劑工業有限公司 )

      鮑國芳 (紹興市質量技術監督局 )

      摘要:本文對化工行業標準的高溫勻染劑ALS,與其他較具類型代表性的高溫勻染劑品種,作了緩染、移染等關鍵性能上的測定和比較,并進一步對高溫高壓染色的特征、特點,及其高溫高壓染色對于勻染問題的要點作了相關分析。

      (注:高溫勻染劑ALS,標準號HG/T3988-2007。實施日期:2008、04、01。國家發改委2007年第60號文件,98項化工建材行業標準,序號第25號。)

      關鍵詞:高溫高壓染色、分散染料、高溫勻染劑ALS、緩染、移染、勻染。

      一、前言

      勻染劑是各種染料都幾乎離不了的一大助劑類別。其中與多數高水溶性和可沸點或以下溫度染色的染料用勻染劑所不同,對于分散染料的高溫高壓染色,其勻染劑必須適應于染料的極低水溶性,及其130℃高溫這二大特征,并也常在前加冠于“高溫”二字以示明確和分類。

      二、分散染料的性質與特點概述

      分散染料是一類分子比較小,結構上不帶水溶性基團的染料。染料在水中溶解度很小,而主要借助分散劑的作用成為均一的水分散液,故名為分散染料。

      分散染料在水中的溶解度很低,在冷水中僅約0.1 ~32毫克/升,水溫升高至沸,或在壓力容器內加熱至130℃溶解度才達200毫克/升以上。染料溶解度受溫度的影響與染料的結構和分子量有很大的關系〔1〕。分散染料在水溶液中對滌綸的染色,主要是以這些微量的游離分子進行的〔2〕。分散染料的化學屬性是非離子型的,但商品染料中常含有陰離子助劑,這是為了保持染料液分散狀態的穩定和獲得良好的染色效果。另外,陰離子分散劑,它對分散染料有明顯的增溶作用.商品染料配制染液時,能溶解于水的大部分是各種分散劑,細小的染料微粒只是被水溶性的分散劑包圍.分散染料的染液,實際上并非真正的溶液〔3〕,商品粉狀分散染料的純染料含量一般為40~60%,其余為填充劑,包括分散劑潤濕劑等等〔4〕。

      三、高溫高壓染色對勻染劑的要求與設計思路

      分散染料對滌綸纖維的染色方法,主要分為熱溶、高溫高壓、與常溫載體法,高溫高壓染色目前仍不失為主要的染色方法,而且某些紡織品種的染色,還非高溫高壓法不可。

      染色的勻染,通常地講,應有緩染和移染等二方面功能的支持.但對于分散染料來說,其染料微粒子在染色工作浴中的均勻懸浮性分布,亦是保證勻染的另一重要條件。為此,染料制造方面,在商品成品分散染料中,擴散劑等填充劑的成份比例,一般都高于染料。依賴擴散劑等助劑的作用,使很大一部分并末呈溶解態的染料微粒子,能夠較穩定均勻地分散懸浮在水浴中。故對商品分散染料的微粒子,還要求它達到直徑在2微米以下.(即使如此,時間久了后,也還是會產生沉淀現象,故它的染色工作浴最好呈不停的運動態。對此,液流、噴射等染色劑倒還是很符合該特點要求.而是緊式的高溫高壓卷染,由于它的布轉動,水基本不動的特征,使它更易發生色點問題〔5〕。)鑒于分散染料的性質特征,與高溫高壓的染色方式,要找出任何一種單體物質的勻染劑來適應其勻染所需,則尚是一件難于能滿意逾越的事。

      要使染料微細顆粒成為穩定的水分散體,水浴中要有足夠濃度和力度的分散劑。染料微粒被分散劑包圍,不使染料彼此靠近,防止相互聚集或結塊成團.陰離子的電荷斥力有助于分散體的穩定〔6〕。擴散劑的結構,應與染料的結構相適應,擴散劑的親油部份最好與染料近似,以形成較強的非極性結合,才可防止因高溫振蕩,與染料脫離而引起凝聚。但也要有一定的極性,以免過多的降低染料的上染率。有研究認為,具有環結構的高分子量表面活性劑,較適合于高溫染色所要求〔7〕。但陰離子表面活性劑對于分散染料染色勻染另一方面所需的緩染、移染能力并不強,隨著染色開始后溫度的上升、染料分子動能的增大,上染速度隨之不斷的作遞增,就十分需要非離子表面活性劑的緩染性與移染協助功能,來控制分散染料的上染速度,及促進染料分子在纖維上作移染。否則,極易因染料的上染速度過快、移染動能不強,而仍會上染不勻。非離子表面活性劑,具有明顯的緩染功能,并還有較強的促進移染的作用。通常亦可作為多種染料 的通用性勻染劑。但在遠高于沸點的分散染料高溫高壓染色時,往往因其濁點溫度遠遠低于染色溫度,而難于符合要求(還要注意在液流噴射類染色機上的起泡性大小問題)。然而,非離子型若與陰離子型表面活性劑以適當比例混合使用時,可以使濁點的溫度提高到沸點以上,某些品種間的合理搭配,甚至可以有更大的提高。因此,二方面的互補不但有益,而且還是至關重要的。

      當然,能符合于分散染料高溫高壓染色勻染要求的,也并非上述一條路可走,另如芳香酚聚氧乙烯醚硫酸酯的銨鹽等親纖維型的二性表面活性劑,某一些分子量較大的非離子表面活性劑和助溶劑、軟水劑等的復配, 以及另還可以加入少量分散型載體,等等。因也都能達到高溫高壓染色的勻染目標,而亦均都可取。

      四、ALS-300的理化指標與性能比

      4、1 高溫勻染劑ALS-300,系基于陰非二類表面活性劑的互補增效作用,產品應用成本竟爭力的思路設計。并考慮到不同紡織半成品形式,需用不同染色設備所引發的差別化,設計開發了低泡型、抗沉淀型、加強滲透型等品種系列,可分別適用于液流噴射類、卷染類、筒子散纖類等染色機所使用。

      4、2 ALS-300的理化指標與各相關性能對比

      4、2、1 理化指標:

      外觀:淺棕色液體

      離子性:陰/非離子

      PH值:  6、5~7

      水溶性: 與水可任意比例相溶

      含固量: 30±1%

      貯存穩定性: 一年

      4、2、2、 緩染性:

    緩染性

    圖片二

    緩染性

      4.2.4濁點:

      不同濃度下的濁點情況

    表格

      注:130℃測定因本廠試驗設備條件所限,采用升溫到130℃后迅速放汽減壓后打開觀察。

      4.2.5起泡性:

      按國家質量監檢驗檢疫總局、國家標準化管理委員會關于“紡織印染助劑消泡劑消泡效果的測定”(國家GB/T標準送審稿),所指定的方法測定,1#、2#均為低泡型,3#因類別問題而未作測定。

      4.2.6助擴散性:

      用濾紙滲圈法檢查,情況比較如下:

    助擴散性

      五、性能比的相關分析

      5.1緩染性:

      對于深蘭HGL,1#在125℃以前較強;3#在120℃后明顯趨弱,130℃附近與1#、2#有較大差距。從整體看,在100~130℃勻染敏感階段,1#的緩染能力相對最大。

      對于蘭2BLN,1#、2#基本相同,在100~130℃勻染敏感階段,3#的緩染性較為最大(但染色結果顯示1#、2#的勻染效應均并無問題)。

      5.2移染性:

      1#、2#對深蘭HGL的移染能力相仿,對蘭2BLN1#則優于2#,3#的移染性能為最強(可能與其含有載體成份有較大的關系)。

      5.3助擴散性:

      該指標三者均處于同一水平。但需注意的是該指標與分散染料的微粒子直徑大小級別及其填充擴散劑的品質更為關系密切(這些指標均是檢測商品分散染料質量的主要項目)。高溫勻染劑的參與,系定位于補充地位。

      5.4品種系列化的要求:

      滌綸纖維各類紡織半成品的高溫高壓染色,分別有織物、紗線、散纖維等三類。占主要染色比重的織物染色,又分成松式浸染和平幅卷染二類方式。

      除了基礎性的緩染和移染功能要求,不同紡織品形式所使用的不同染色設備,對高溫勻染劑還另有各不同要求。所以,高溫勻染劑的品種系列化也是不能缺少的。用于液流、噴射等噴嘴型的松式浸染機,宜為低泡型(最好無泡,但不現實)。對于高溫高壓卷染機,需要強化擴散、抗沉淀功能型。筒子、籠裝絞紗、籠裝散纖的染色,則需要滲透加強型。否則的話,將難于起到滿意的應用針對性要求。

      5.5關于應用和選擇的分析

      高溫高壓的勻染,關鍵在100~130℃階段。因為滌綸纖維的膨化、表面結晶層的松懈、非晶區的擴大,和染料的上染動能與上染速度,都在沸點后明顯地隨著溫度的上升而迅速擴大,故此時緩染功能就顯得極其重要。達到130℃后,染浴中的染料已絕大部分上染到了纖維上了,染料的運動形式,移染轉變成了主要反映(包括滲入到纖維內部的移動)。

      移染可以彌補緩染上的差距,緩染也可以減少對移染的要求。非離子表面活性劑對于二大功能上的反映,實際上并不能絕對清晰的作出劃分,而只是在側重性上的區別而已。3#的移染性能十分強大,應與其含有載體和有機溶劑有關。從現實角度上講,只要能達到勻染目的,任何類型豈非都可。然而,尤其是含有載體成份的移染特強型品種,載體的親纖維特征,染色后即使是經還原清洗,也并不容易徹底。它在纖維上即使是少量的殘存,也會使染色物在熱定型時,提升和促進染料的熱遷移動能,導致染料分子向纖維表面的遷移性擴大,造成染色成品一些色牢度指標不應有的下降。

      高溫勻染劑的使用量,也還應與所染色澤的深淺相關聯。因商品分散染料中的填充劑,必然地隨染料量的多少而成正比增減。故色澤越淺時,高溫勻染劑就成反比調節用量,以確保染色工作浴中勻染所必需的合理濃度。另一方面色澤越淺,對色花的反映敏感性越大;色澤越深,對色花的遮蓋性則越大。故對染料用量最大的黑色時,則高溫勻染劑已無再加入的必要了。經應用比較試驗,ALS-300的用量,宜掌握在0.5~1g/L(最大不必超過1.2g/L)。

      從外觀、性質、性能等特征上來看,1#、2#應屬于同一基礎類型,但并非完全類同成份結構。從性能指數整體上作衡量,1#很適宜大生產常規使用。3#的移染性能很強,從使用成本(其單價遠遠的高于1#、2#)和后續影響角度上來講,宜有控制的針對于發生比較嚴重色花色漬后的回修使用。色花色漬等現象,亦即系纖維上染料的分布不均,回修時需要強大的移染能力,緩染對此并無多大意義。表面活性劑的移染能力,對較輕微的色花尚可應付。而對于在100~130℃時曾經堵過缸的較為嚴重的色花,以及色漬等病疵時,其力度遠嫌不足。此時,無載體的參與,則將難于有效解決,但要重視最終的清洗問題。

      六、影響勻染的其他因素

      6.1升溫速度是工藝方面影響染料上染速度的另一重大因素,它與助劑緩染功能的影響性相比,更為有過之而無不及。因此,單靠助劑并不全面,必須二者并重,缺一不妥。尤在100~130℃的敏感階段,宜嚴格控制升溫速率在1℃/ min或以內為好。

      6.2分散染料的非理想水溶性的特殊性,帶來了化料操作上與活性、酸性等完全水溶性染料的不同要求。染料分子及其微顆粒在染色工作浴中的均勻分布,是勻染的首先條件,染料的化料、加料進缸,是重要的第一步(包括色點疵病的發生,往往也都與化料操作首先有關)。

      6.3高溫高壓液流、噴射等松式浸染機中的染色,堵缸是十分忌諱的運行故障。一旦發生,尤其是在100~130℃的關鍵階段,處理故障既不方便,又不安全,也難于短時間內迅速解決掉。此時,色花現象一般難于避免,堵塞時間越久,色花反映將越越嚴重。造成堵缸的因素比較多,生產計劃上的配缸過量,擋車操作上坯布入機時有絞紐的現象,噴嘴尺寸不匹配或噴嘴壓力調節不當,軸承、花籃盤等機械另件的突發性故障等等,都會導致坯布打結、堵塞等問題的突然發生。

      染色工作浴的泡沫過多,則是與染化料方面關系較大的另一致堵因素。故在半充滿式的液流、噴射等染色機中,消泡劑的使用是很為必要的。

      但需要一提的是消泡劑的使用,雖應該講泡沫應消除得越少越好,但也并不要追求到一點泡沫都沒有。因在液流、噴射等染色劇烈攪動,要求其完全的無泡沫運轉,是不客觀和不現實的,但需控制在一個臨界點以下。消泡劑的使用,于染色并不承擔其他功能和作用,只要達到在染色過程當中不發生堵缸就達到了目的。

      6.4另外,染料的各品種之間,存在著一個染色相容性問題。 染料的上染速率,對于用單只染料進行染色的話,并不影響到色花問題,但在二只染料以上的拼色染色時,則上染速率就明顯地與色花現象有著影響和關聯。因此,拼色染料的具體品種選擇,就需要注意挑選上染速率曲線能基本上一致的品種,上染速率曲線越能夠吻合的,則越有益,這在松式浸染上反映尤為敏感〔8〕。

      七、結語

      滌綸纖維的高溫高壓染色,其染色的密封加壓之特殊性,及其色澤上的高堅牢度,使得對于染色運轉過程中的情況監看,以及一旦發生了色花以后的處理和解決,均相當不便、麻煩和困難,且回修成本高昂。因此,如何保證勻染,妥善合理的選擇和使用適合于130℃高溫及其染色設備特點的高溫勻染劑,將是至關重要的預防內容之一。同時,還必須對各個影響因素都不疏忽和遺漏,才能滿意地得到高效優質的染色結果。

      參考文獻:

      一、《染料應用手冊.分散染料分冊》.紡織工業出版社

      (1) P1

      (3) P21

      (6) P25

      二、孔繁超編《滌綸針織物染整》.紡織工業出版社

      (2) P132

      (4) P134

      (7) P181

      三、吳金石等“松式浸染染色中的勻染問題”.《染整科技》2004年第2期

      (5)

      (8)


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