納卡纖維的結(jié)構(gòu)有別于常規(guī)腈綸纖維，因而染色性能和常規(guī)纖維相比有很大的不同。目前國內(nèi)已開始采用納卡纖維進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)，而針對納卡纖維染色性能的研究國內(nèi)尚未見有相關(guān)報道。為了更具體準(zhǔn)確地了解這種新型纖維的染色性能，本文對其陽離子染料染色飽和值、染色速率、上染速率和色牢度進(jìn)行了測試與分析，為紡織品加工和產(chǎn)品開發(fā)提供參考。

　　1 實驗部分

　　1.1 材料及儀器

　　1.1.1材料

　　納卡纖維（0.167tex×38mm）：品德實業(yè)（太原）有限公司；腈綸纖維（0.167tex×38mm）：吉林化纖；Astrazon藍(lán) FRR（德國拜耳）；醋酸（市售）；醋酸鈉（市售）；元明粉（市售）；緩染劑A。

　　1.1.2 實驗儀器

　　染色小樣機(jī)（靖江市新旺染整設(shè)備廠）；721型光電分光光度計（上海第三分析儀器廠）；恒溫烘箱（天津市泰斯儀器有限公司）；TP電子天平（上海天平儀器廠）；酸度計（上海雷磁儀器廠）；Y571B型摩擦牢度儀（溫州市大榮紡織標(biāo)準(zhǔn)儀器廠）；SW12型皂洗牢度儀（萊州市電子儀器有限公司）。

　　1.2 實驗方法

　　1.2.1 納卡纖維染色飽和值Sf的測定

　　Sf是100克纖維在一定條件下所能吸附分子質(zhì)量為400的染料（孔雀綠）的最大克數(shù)。采用721型光電分光光度儀測定染色殘液的吸光度來計算納卡纖維染色的飽和值。

　　配方: Astrazon藍(lán) FRR 10%；元明粉 5%；醋酸 4%（pH4.5）；醋酸鈉 1%；浴比 1:100。配制300mL染液，取100mL作標(biāo)準(zhǔn)液（比色用），200mL放入小樣機(jī)用于染色，將2g納卡纖維樣用蒸餾水浸透，放入樣機(jī)染色。

　　染色工藝：70℃入染，1℃/min升溫至沸，染4h。染后將染色殘液倒在200mL的容量瓶中，用蒸餾水補足至200mL，使用分光光度計進(jìn)行比色。

　　染料的最大吸收波長為630nm，取此附近6個波長測光密度和透光率，結(jié)果取平均值。Sf按下式計算：

　　×10%×1.25

　　式中： ——為染后殘液光密度的平均值；

　　——為標(biāo)液的光密度平均值；

　　10%——標(biāo)液的濃度；

　　1.25——Astrazon藍(lán)換算為標(biāo)準(zhǔn)染料分子量的換算比值。

　　1.2.2 染色速率V的測定

　　用已知染色速率的吉化腈綸纖維和納卡纖維樣品做染色對比測驗，兩種纖維的線密度相同。采用如下配方及工藝:

　　Astrazon藍(lán)FRR 2.0%；醋酸（60%）1.5%；在浴比1:30、溫度95℃、pH=4.5條件下，進(jìn)行同浴染色，直至染料吸盡。用目光觀測，纖維色澤相同，則兩者染色速率相同。差別大于20%，另選一種已知染色速率的腈綸纖維重復(fù)試驗后，即可確定。

　　1.2.3上染百分率的測定

　　用一缸殘液比色法進(jìn)行測定，按染料1%、醋酸3%調(diào)pH值為4.5、元明粉10%、緩染劑A 0.5%配制染液500mL，取100mL作標(biāo)準(zhǔn)液，余者放在一只染缸內(nèi)升溫至40℃，投入8×1g散纖樣（浴比1：50），按升溫速率1℃/min染色，染色時間120min，每隔15min取出一份樣品及一份供比色用的染液，依次取8個樣。要注意保持染色過程中的浴比。用目光觀測纖維的染色深度，同時按下式計算：

　　×100%

　　式中： 　　　　　　 ——殘液的光密度； ——標(biāo)液的光密度。

　　1.2.4 染色牢度的測試

　　耐摩擦牢度：按GB/T 3921—1997（ISO105-X12:1993）《紡織品 色牢度試驗 耐皂洗色牢度》試驗方法分別對腈綸纖維絨線織片和納卡纖維絨線織片進(jìn)行測試；耐洗牢度：按GB/T 3921—1997（ISO105-C03:1989）試驗方法分別對腈綸纖維絨線織片和納卡纖維絨線織片進(jìn)行測試。

　　2 分析與討論

　　2.1 染色飽和值Sf

　　纖維染色飽和值表示纖維吸附染料最大能力，等于纖維上所有吸附位置都吸附了等量染料時的吸附量。吸附位置數(shù)量決定于纖維中酸性基團(tuán)的含量。

　　按照1.2.1實驗方法進(jìn)行測試，測得納卡纖維的Sf值為1.9，與改性前的Sf值2.3相比下降了20%。原因有二：①腈綸纖維染色，是通過庫侖引力吸附陽離子染料，發(fā)生定位吸附，納卡纖維由于引入了兩性型活性基團(tuán)，占據(jù)了部分染座，染料分子不能與纖維中的所有酸性基團(tuán)結(jié)合；②納卡纖維表面存在納米晶化層，使得纖維中的有些酸性基團(tuán)染料不可及。

　　根據(jù)Sf值，可以制定合理的染色處方，用染料與緩染劑的f 值分別與該染料及緩染劑用量相乘，用它們的乘積之和與納卡纖維的Sf相比較，若小于Sf值，該處方是經(jīng)濟(jì)合理的。

　　2.2染色速率V

　　按照1.2.2實驗方法進(jìn)行測試，測得納卡纖維的V值為2.2，與腈綸纖維的3.2相比，有了很大的降低。V值表示纖維吸附染料速率的高低。它決定于纖維的微結(jié)構(gòu)，形態(tài)結(jié)構(gòu)，比表面積等，和酸性基團(tuán)的數(shù)量也有很大關(guān)系。染料的上染可分為染料向纖維表面吸附和染料向纖維內(nèi)部擴(kuò)散兩個階段，納卡纖維由于引入了兩性型活性基團(tuán)，Zeta電位差下降，吸附速率降低，使得纖維表面和內(nèi)部的染料濃度差減小，擴(kuò)散速率也相應(yīng)降低。纖維表面形成的晶化結(jié)構(gòu)對染料擴(kuò)散也有一定的阻礙作用，從而使得納卡纖維的V值較腈綸有所下降。

　　腈綸染色的最大問題是如何獲得勻染，V值是影響勻染的重要因素。V值按數(shù)值大小可劃分為三個區(qū)域，2.0以下為慢速，2.0~5.0之間為中速，5.0以上為快速。V值高的纖維，上色迅速，得色量較高，易染花。V值低的纖維，上色緩慢，得色量低。納卡纖維的V值屬中速。

　　2.3上染速率曲線圖

　　通過1.2.3實驗可得到，納卡纖維和腈綸纖維的陽離子染色上染率曲線圖，見圖1：

　　圖1 上染速率曲線圖

　　從圖1可以看出，溫度對納卡纖維上染速率影響很大，在50℃時纖維已有一定的上染，這可能和它大的比表面積有很大的關(guān)系，在染色溫度高于90℃時，上染速率迅速增加，這是因為：

　　對于合成纖維而言，只有在玻璃化溫度Tg以上，才有高分子鏈段運動，由于這種鏈段運動所提供的空間，才使得染料分子有可能在纖維內(nèi)部滲透、擴(kuò)散并固著，完成染色。

　　對于納卡纖維而言，正是其高分子劇烈的鏈段運動及分子內(nèi)酸性基團(tuán)與染料中陽離子基團(tuán)間強烈的庫侖力，造成了在一個狹窄的溫度空間內(nèi)大量集中上色的現(xiàn)象。和腈綸相比，納卡纖維的上染速率轉(zhuǎn)變溫度要高10℃左右，如前文所說，這和它的化學(xué)結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化有關(guān)。

　　提高染色效果的途徑有兩種，即控制上染均勻吸附和增進(jìn)移染[5]。對納卡纖維陽離子染料染色來說，移染是非常緩慢的，可以不予考慮，原因是染料和纖維之間屬離子鍵結(jié)合，結(jié)合力非常強，一旦結(jié)合，很能發(fā)生移染，因而只能從控制上染均勻吸附著手。染色溫度的良好控制對提高納卡纖維染色質(zhì)量顯得至關(guān)重要，尤其在85℃-100℃這個狹窄溫度區(qū)間內(nèi)，應(yīng)嚴(yán)格地讓溫度按工藝要求升降，誤差不得大于1℃，使染料均勻上染。

　　從圖1還可看出，染色時間增加，上染百分率增加，所用染料基本都在90℃以后的30min內(nèi)被吸收完。因而將納卡纖維的染色時間確定為45min-60min。

　　升溫曲線為：40℃入染，以1℃/min升溫至85℃，進(jìn)入集中上染區(qū)，減緩速度，升溫至95℃-100℃，保溫染色45min之后以1℃/min的速度降至常溫。

　　2.3 耐摩擦牢度和耐洗牢度

　　對兩種纖維染色后的絨線織片的耐摩擦牢度和耐洗牢度的檢測結(jié)果見表1。

　　表1　兩種纖維耐摩擦牢度和耐洗牢度檢測結(jié)果

　　從表1可看出，納卡纖維的干、濕摩擦牢度都在4級以上，均達(dá)到服用要求，經(jīng)過皂洗后原樣褪色、沾色情況也均良好。

　　3 結(jié)論

　　納卡纖維的染色飽和值為1.9g染料/100g纖維，據(jù)此可制定經(jīng)濟(jì)合理的染色工藝處方；納卡纖維的染色速率為2.2，屬中速；納卡纖維染色時，上染速率轉(zhuǎn)變溫度為90℃，染色時溫度高于90℃后，要嚴(yán)格控制升溫速率，以提高勻染效果；納卡纖維的耐摩擦牢度和耐洗牢度都在4級以上，均達(dá)到服用要求。

來源: 文/狄友波 李忠 王欣 品德實業(yè)（太原）有限公司