F單體與常規(guī)PAN共混的酸性可染腈綸的染色性能研究

1、f單體與常規(guī)pan共混的酸性可染腈綸的染色性能研究 摘要：本文報(bào)道了f單體與常規(guī)pan共混制備的酸性可染腈綸對(duì)酸性染料的染色性能，討論了染色溫度、染色ph值、染色時(shí)間、鹽的百分含量對(duì)該酸性可染腈綸的上染率的影響，并通過正交實(shí)驗(yàn)確定了最佳工藝條件。 關(guān)鍵詞：上染率 酸性可染腈綸前言傳統(tǒng)的腈綸以陽(yáng)離子染料染色，當(dāng)與羊毛，蠶絲或尼龍混紡時(shí)只能兩浴染色，開發(fā)可用酸性染料染色的腈綸（酸性可染腈綸），是在腈綸中引入可用酸性染料染色的第三單體，因而與羊毛，蠶絲或尼龍染色時(shí)可實(shí)現(xiàn)同浴染色。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)酸性可染腈綸的制備已有一定的研究1，但對(duì)制備出來(lái)的酸性可染腈綸的染色性能研究很少。本文主要研究了用一種堿

2、性單體f與常規(guī)pan（聚丙烯腈的二元共聚物）共混制備的酸性可染腈綸的染色性能，并用正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)選出了最佳染色工藝條件。1.實(shí)驗(yàn)部分：1.1實(shí)驗(yàn)材料及藥品：f單體（6%）與常規(guī)pan 共混制備的酸性可染腈綸（自制）乙酸鈉（分析純），冰醋酸（分析純），碳酸鈉（分析純），硫酸（優(yōu)級(jí)純）。強(qiáng)酸性大紅gr， 結(jié)構(gòu)式如下：弱酸性依利尼爾蘭，結(jié)構(gòu)式如下：1.2實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備：恒溫水浴鍋（天津泰斯特有限公司），n752型紫外分光光度計(jì)，phs-25型數(shù)顯酸度計(jì)1.3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1.3.1染色工藝：先將酸性可染腈綸樣品用去離子水沸煮30分，烘干備用；然后配染浴，用酸度計(jì)調(diào)染浴的ph值，稱0.5克前面處理好的腈綸樣品

3、，當(dāng)染浴60時(shí)投入染浴，達(dá)到染色溫度時(shí)，保溫到規(guī)定的染色時(shí)間，取出樣品，水洗數(shù)次，烘干。1.3.2上染百分率的測(cè)定2：每次染色實(shí)驗(yàn)，均從染前和染后的染浴中分別各取1ml殘液于50ml容量瓶中稀釋，然后用紫外分光光度計(jì)測(cè)定染前及染后的吸光度，用公式：上染百分率=1（染前吸光度×稀釋倍數(shù)）/（染后吸光度×稀釋倍數(shù)）×100%來(lái)計(jì)算上染百分率。2.結(jié)果與討論：2.1染色溫度對(duì)上染百分率的影響：其他條件相同，染色時(shí)采用不同的染色溫度，對(duì)酸性可染腈綸分別用酸性大紅gr和依利尼爾蘭a-r進(jìn)行染色，測(cè)定該樣品的上染百分率的結(jié)果如圖1所示。由圖1可以看出，隨著染色溫度的提高，該樣

4、品對(duì)兩只酸性染料的上染百分率是逐步提高的，而且當(dāng)染色溫度在90100之間，上染百分率有很大的飛躍；這是因?yàn)殡婢]屬于熱塑性纖維，隨著染浴溫度的提高，腈綸大分子鏈段的運(yùn)動(dòng)速度逐步加快，纖維內(nèi)部形成的孔穴多，使得染料分子易于進(jìn)入，特別是當(dāng)染色溫度超過腈綸樣品的玻璃化溫度時(shí)，腈綸大分子鏈段運(yùn)動(dòng)更為激烈，染料大分子的運(yùn)動(dòng)速度也極大地加快，迅速進(jìn)入腈綸大分子鏈段中，完成上染，因此，但染色溫度超過玻璃化溫度時(shí)，上染百分率會(huì)有很大的飛躍3。2.2染色ph值對(duì)上染百分率的影響：其他條件相同，染色時(shí)將染浴的酸堿度調(diào)至不同的ph值，對(duì)該酸性可染腈綸分別用前述的兩種染料進(jìn)行染色，測(cè)定上染百分率的結(jié)果如圖2所示。由圖2

5、可以看出，該樣品用兩只酸性染料染色均是在酸性浴中的上染率較高，導(dǎo)致這個(gè)結(jié)果的原因有兩方面，一方面是由于f單體的性質(zhì)1，只有在酸性條件下，由于質(zhì)子的存在，使得f單體易于離解而帶上正電荷，從而易于與陰離子的酸性染料大分子結(jié)合；另一方面，酸性染料只有在酸性浴中，才易于電離形成陰離子型的染料大分子，從而易于上染。而且從圖2看來(lái)，該酸性可染腈綸樣品對(duì)兩只酸性染料的最佳染色ph范圍是不同的，對(duì)強(qiáng)酸性的酸性大紅gr，ph2-ph3是最佳的染色ph值范圍，而對(duì)弱酸性染料依利尼爾蘭a-r，ph3ph5是最佳的染色ph范圍，這與兩種染料的染色性質(zhì)是一致的。2.3染色時(shí)間對(duì)上染百分率的影響： 其他條件相同，采用不同

6、的染色時(shí)間用上述兩只酸性染料對(duì)該酸性可染腈綸進(jìn)行染色，測(cè)定上染百分率的結(jié)果如圖3所示。該樣品對(duì)兩只酸性染料均是隨著染色時(shí)間的延長(zhǎng)，上染百分率緩緩增加，但增速很慢，說明該樣品對(duì)酸性染料的d3染色速率很慢。2.4鹽對(duì)上染百分率的影響：從圖4可以看出，當(dāng)鹽的用量（對(duì)纖維重）從10%增加到50%時(shí)，上染百分率逐漸下降。這是因?yàn)辂}在水溶液中電離，增加了染浴中的離子濃度，起到了電荷屏蔽作用，使陰離子的染料大分子與陽(yáng)離子的第三單體的電荷引力減少，起到了緩染的作用，因此使得在相同的染色時(shí)間內(nèi)，加鹽染色要比不加鹽染色的上染百分率要下降一些4；但從顏色的鮮艷明亮度來(lái)看，適量稍加一點(diǎn)鹽，可使染色樣品的顏色鮮艷純正，

7、因此建議染浴中稍加一點(diǎn)鹽，如加10%，上染百分率略有下降，但不明顯，卻使染的顏色非常鮮艷明亮。2.5正交實(shí)驗(yàn)5：根據(jù)對(duì)上述各單因素的影響實(shí)驗(yàn)分析，確定了各單因素的水平范圍，然后對(duì)酸性大紅gr和依利尼爾蘭a-r分別設(shè)計(jì)了正交實(shí)驗(yàn)l9（34）。正交實(shí)驗(yàn)中的四個(gè)因素分別是a：溫度，b：染色ph值，c：染色時(shí)間，d：鹽的用量（對(duì)纖維重），各因素對(duì)上染百分率的影響如表1和表2所示。從表1可以看出，該酸性可染腈綸樣品用酸性大紅gr染色時(shí)，各個(gè)單因素對(duì)上染百分率的影響大小是：abcd，即在各個(gè)影響因素中，染色溫度對(duì)上染百分率的影響最顯著，其次是染浴ph值和染色時(shí)間，鹽的用量（對(duì)纖維重）影響最??；根據(jù)各因素的

8、k值，應(yīng)選擇最佳染色工藝條件是a3b1c3d3，但考慮到在染浴中適量少加些鹽，可以提高顏色鮮艷度，所以最終確定酸性大紅gr的最佳染色工藝條件是a3b1c3d2，即染色溫度100，ph3，染色時(shí)間60分，10鹽（對(duì)纖維重）。表1. f單體與常規(guī)pan共混的酸性可染腈綸用酸性大紅gr染色的正交實(shí)驗(yàn)表l9（34）實(shí)驗(yàn)號(hào)a（染色溫度）b（染浴ph值）c（染色時(shí)間min）d(鹽的用量)上染百分率 1 80 3 20 20 10.5 2 80 4 40 10 13 3 80 5 60 0 15 4 90 3 40 0 24.5 5 90 4 60 20 20 6 90 5 20 10 6 7 100 3

9、60 10 41 8 100 4 20 0 24 9 100 5 40 20 16 k1 38.5 76 40.5 46.5 k2 50.5 57 53.5 60 k3 81 37 76 63.5 r 42.5 39 35.5 17 表2. f單體與常規(guī)pan共混的酸性可染腈綸用依利尼爾蘭a-r染色的正交實(shí)驗(yàn)表l9（34）實(shí)驗(yàn)號(hào)a（染色溫度）b（染浴ph值）c（染色時(shí)間）d（鹽的用量）上染百分率 180 4202014.3 2 80 5 40 10 16 3 80 6 60 0 28 4 90 5 60 20 42 5 90 6 20 10 30 6 90 4 40 0 45 7 100 6

10、40 20 47 8 100 4 60 10 65 9 100 5 20 0 57 k1 58.3 124.3 101.3 103.3 k2 117 115 108 111 k3 169 105 135 130 r 110.7 19.3 33.7 26.7從表2可以看出，該酸性可染腈綸樣品用依利尼爾蘭a-r染色時(shí)，各個(gè)單因素對(duì)上染百分率的影響大小是：acdb，即在各個(gè)影響因素中，染色溫度對(duì)上染百分率的影響最顯著，其次是染色時(shí)間和鹽的用量（對(duì)纖維重），染浴的ph值影響最小。根據(jù)各因素的k值，應(yīng)選擇最佳染色工藝條件為a3c3d3b1，同樣，也是考慮到為提高染色樣品的顏色鮮艷度，應(yīng)適當(dāng)少加一些鹽，故

11、確定依利尼爾蘭的最佳染色工藝條件為a3c3d2b1，即100，ph4，60分，10鹽（對(duì)織物重）。3.結(jié)論：對(duì)f單體與常規(guī)pan共混的酸性可染腈綸的強(qiáng)酸性染料和弱酸性染料的染色性能分別進(jìn)行了研究，并通過正交實(shí)驗(yàn)確定了該樣品用強(qiáng)酸性染料染色的最佳工藝是100，ph3，60分，10鹽（對(duì)纖維重）；用弱酸性染料染色的最佳工藝是100，ph4，60分，10鹽（對(duì)纖維重）。參考文獻(xiàn)：1 yuko sawa and masanobu hoten,acid-dyeable acrylic fibres copolymerized with amino alkyl methacrylates for diff

12、erential cross-dyeingjcoloration technology,march 2001:171-1752 張興英，李齊云，高分子科學(xué)實(shí)驗(yàn)m. 北京.化學(xué)工業(yè)出版社：88-923王菊生，孫鎧，染整工藝原理（第一冊(cè)）m.1版，中國(guó)紡織出版社：233-2504王菊生，孫鎧，染整工藝原理（第三冊(cè)）m.1版，中國(guó)紡織出版社：462-4765李云雁，胡傳榮，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理m.北京.化學(xué)工業(yè)出版社：79-107study of the dyeing behaviour of acid-dye dyeable polyacrylonitrile prepared by co-mixture with monomer f and common panabstract: this paper have reported the dyeing behaviour of acid-dye dyeable polyacrylonitrile with acid-dye, which is prepared by co-mixture with monomer f and common pan; the effect of dyeing temperature and dying ph, as well as dying time and percen