专用染料及助剂对海藻酸纤维染色性能的研究.pdf

摘 要 海藻酸纤维作为一种新型的“绿色”生物质型合成纤维，具有可再生、可降解、 各项性能优良的特点，但由于其难以进行染色，限制了该类型纤维在纺织服装领域的 应用。本文针对海藻酸纤维的结构特点和性能，提出采用羧酸型染料对其进行“络合 染色”来提升纤维的染色性能。海藻酸纤维内部含有或引入的金属离子，能够分别与 羧酸型染料以及纤维之间以络合键的形式结合在一起，从而实现染料在纤维上的吸附 和固着。本文采用多羧酸型大分子染料 PMA-D1 、PMA-D2 以及分子量相对较小的羧 酸型小分子染料 D1~D10 对海藻酸纤维进行染色研究，探究染料的染色机理和性能， 并考察其最佳染色工艺和条件。 采用“两浴两步法”的染色工艺，对PMA-D1 、PMA-D2 两种染料进行染色工艺 研究。通过单因素法确定了其最佳染色工艺：预处理工艺中加入的 Al3+ 的量为海藻酸 纤维上钙离子含量的 15% （mol% ），预处理pH 为 6 ，预处理温度40 ℃，预处理时 间 60 min，染色色度2% o.w.f ，浴比 1:30，染色温度70 ℃，时间 60 min 。染色结果 说明，染料能够与纤维形成牢固的络合键结合，从而有效提高其上染率及染色牢度。 在最佳的染色条件下，两种染料的上染率达到了 75% 以上，断裂强力损失小于7% ， 染色牢度达到 3 级以上。通过 SEM 测试表明纤维表面的形貌保存较完整。 以对硝基苯胺、苯胺、2,4-二硝基苯胺、对氨基苯磺酸等为原料合成染料的重氮 组分；以苯胺、氯乙酸、丙烯酸等为原料合成含有羧基的染料中间体并作为偶合组分， 通过重氮偶合反应合成了偶氮结构羧酸型染料 D1~D9 。以2-氨基蒽醌、溴乙酸乙酯 等为原料通过取代反应合成了蒽醌结构羧酸型染料 D10 。通过NMR 等对 10 支染料 的结构进行了表征。通过紫外-可见吸收光谱测试确定了 10 支染料的最大吸收波长。 采用 “两浴两步法”的染色工艺，对 10 支多羧酸型小分子染料在海藻酸纤维上 的染色行为和机理进行了研究。选取D1 、D2 、D6 、D10 考察该类型染料在海藻酸纤 维的染色性能，并确定了最佳染色工艺：预处理染液中的 Al3+ 的含量为2g/L ，染色色 度 2% o.w.f ，染色pH 为 6 ，浴比 1:20，染色温度 80℃, 染色时间 70min 。在最佳染 色条件下，偶氮型的含双羧甲基及双羧乙基的 D2 、D6 染料的上染率能够达到 85% 以 上，蒽醌型双羧甲基 D10 染料的上染率能够达到 60% 以上。结果表明，羧酸型小分 子染料可以通过“络合染色”的方式达到对纤维上染的目的。相比于多羧酸型大分子 染料，小分子染料由于溶解度更高，更加容易渗透进纤维内部，络合效果提升，染料 的染色性能更加突出。染色后纤维的强力损失在 5% 以内，SEM 测试亦表明纤维表面 的形貌保存完整。 I 通过对两类染料的构效关系及染色性能的研究，表明两类含多羧酸型结构的染料 均能够较好的实现对海藻酸纤维的染色，各项性能优良，具有很好地应用前景。 关键词：海藻酸纤维；络合；羧酸型染料；染色性能；合成 II Abstract As a new type of green biomass synthetic fiber, alginate fiber is renewable, degradable and has excellent properties. However, it is subject to the problem of low dyeability, which seriously restricts it from becoming an promising textile fiber. Based on the structure and properties of alginate fibers, we propose that the carboxylic acid dyes