（紡織化學(xué)與染整工程專業(yè)論文）聚乳酸織物的印梁加工工藝研究.pdf

聚乳酸織物的印染加工工藝研究 摘要 本課題研究了聚乳酸織物載體染色的染色工藝及染色性能，同時(shí)對(duì)聚乳酸織物涂料印 花進(jìn)行了研究。 聚乳酸織物載體染色方面：聚乳酸織物分散染料載體d 9 2 2 染色優(yōu)化工藝為：染色溫 度9 5 ，染色時(shí)間6 0 m i n ，載體d - 9 2 2 濃度1 5 9 l i 聚乳酸織物分散染料載體c w p 9 3 1 染色優(yōu)化工藝為：染色溫度9 5 ，染色時(shí)間6 0 r a i n ，載體濃度0 8 9 l 。兩種載體染色相比： 載體1 ) - 9 2 2 染色得色稍深，而載體c w p 9 31 染色牢度較好并且載體用量較少。亞邦紅玉， 亞邦黃，亞邦上青上染聚乳酸織物都具有良好的相容性及勻染性。提升性方面，除了亞邦 上青不是很明顯外，分散染料亞邦紅玉，亞邦黃提升性優(yōu)良。在最佳工藝條件下染色，三 種染料均能獲得較好的染色深度，并且斷裂強(qiáng)力幾乎沒有下降。牢度方面，三種染料染色 皂洗牢度以及濕摩擦色牢度均為5 級(jí)，干摩擦牢度相對(duì)于濕摩擦牢度較差，但都在3 級(jí)以 上；亞邦紅玉和亞邦黃的耐光色牢度較好，均達(dá)到4 級(jí)，而亞邦上青的耐光色牢度較差， 僅達(dá)到2 級(jí)。 聚乳酸織物涂料印花方面：手工平網(wǎng)印花主要從涂料印花粘合劑的篩選、粘合劑的用 量、焙烘的溫度和時(shí)間、架橋劑用量、柔軟后整理以及等離子處理等方面進(jìn)行研究，并對(duì) 織物進(jìn)行性能測(cè)試，優(yōu)化涂料印花的工藝。得到最佳工藝條件為：涂料2 ，粘合劑k g 1 0 1 4 0 ，增稠劑k g 1 0 22 ，架橋劑1 ；印花后經(jīng)過8 0 ，5 m i n 烘干，1 3 0 焙烘5 m i n ， 最后進(jìn)行柔軟后整理。在以上條件下印花，印花效果為：可以獲得較深的k s 值，干濕摩 擦分別為3 4 級(jí)、4 級(jí)左右，刷洗牢度3 , - , 4 級(jí)左右，手感4 級(jí)。冷等離子處理聚乳酸織物 后印花，可以提高印花牢度g 干濕摩擦分別為4 級(jí)、4 5 級(jí)左右，刷洗牢度4 級(jí)以上。數(shù)碼 印花得到的最佳工藝條件：織物等離子體前處理( 2 0 0 w ，3 0 p a ，3 m i n ，0 2 氛圍) - - - , s p r a y ( 用量1 5 ) _ 印制_ 烘干( 8 0 ，5 m i n ) _ 焙烘( 1 3 0 x 1 0 m i n ) ，印花結(jié)果與手工平網(wǎng) 印花比較，有較好的手感，但是牢度沒有手工平網(wǎng)印花牢度好。 關(guān)鍵詞；聚乳酸織物；載體染色；涂料印花；等離子體處理；色牢度； s t u d yo nt h ec a r r i e rd y e i n ga n dp i g m 匣n tp r i n t i n g o fp l af a b i u c a b s t r a c t t h ec a r r i e l rd y e i n gp r o g r e s sa n dp r o p e r t i e so f d i s p e r s ed y e 峭e t op l af a b r i cw a ss t u d i e di n t h i sp a p e r a l s o ，t h ep i g m e n tp r i n t i n gt e c h n o l o g yo ft h ef a b r i cw a sd i s c u s s e d e x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o w e dt h a tt h eo p t i m a lp r o c e d u r ea n dc o n d i t i o n so f t h ec l l r l i e rd y i n g p r o c e s s 、歷md 一9 2 2w 盯e ：t e m p e r a t u r e9 51 2 ，6 0m i n u t e s ，c a l t i c rd 9 2 2c o n c e n t r a t i o n1 s g l d y e i n ga t9 51 2f o r6 0m i n u t e s 、砘t h0 8 嘰c a r r i e rc w p - 9 3 1h a sh i 曲d y eu p t a k ea n dg o o dk $ v a l u eo i lp l af a b r i c e x c e p tf o rt h ey a b a n gb l u e ，t h eb u i l dl l po f d i s p e r s ed y e s t u f f sy a b a n gr e d a n dy a b a n gy e l l o w 玳e x c e l l e n ta tt h es a m et i m e , y a b a n gr c 粗t , y a b a n gy e l l o wa n db l u eh a v c g o o dc o m p a t i b i l i t ya n dg o o dl e v e l n e s so nt h ep l a f a b r i cd y i n g , d y i n ga tt h eo p t i m a lp r o c e s $ ， t h ef a b r i cc a r lo b t a i ng o o dk j $ v a l u oa n dt h eb r e a k a g es t r e n g t ho fp l af a b r i cw 弱n o td e c l i n e a f t e rd y i n g d y e df a b r i c sh a dg o o dr e s i s t a n c et ow a s h i n gf a s t n e s s ，t h r e ed y e s t u f f sw a s h i n g f a s t n e s sw a su pt ol e v e lf i v e , c o l o rf a s t n e s sa b o v e3t od r yr u b b i n g , a n d5t ow e t t h eb e t t e rl i g h t f a s t n e s s4t oy a b a n gr e da n dy a b a n gy e l l o w , t h ep o o l l i g h tf a s t n e s so n l y2t oy a b a n gb l u e d u r i n gp i g m e n tp r i n t i n g , w es t u d i e dt h es e l e c t i o no fb o u n d e r , t h ea m o u n to fa d h e s i v e , c u r i n g t i m ea n dt e m p e r a t u r e , t h ec h o i c eo fe r o s s l i n k e ra n ds o f t e n e r , p l a s m ap r o c e s s i n ga n do t h e ra s p e c t s b e s i d e s ，t h ep r o p e r t i e so fp i g m e n tp r i n t i n gf a b r i c sw e r et e s t e d a n d 雛o p t i m a lt e c h n i c a lp r o c e s s h a sb e e no b t a i n e d t h eo p t i m a lp r o c e d u r ea n dc o n d i t i o n so ft h ep i g m e n tp r i n t i n gp r o c e s sw e l e ： p i g m e n t2 ，b i n d e rk g 1 0 14 0 ，t h i c k e n e rk g 一1 0 22 ，e r o s s l i n k e r1 ；t h ef a b r i c sw e r ed r i e d a t8 0 1 2 ，5 r a i n , a n dt h e nb a k e d5 r a i na tt h e1 3 0 ( 2 a tl a s t ，t h es o i lf i n i s h i n gw a st a k e n w ec a l l f o u n dt h ef a b r i c sa t t a i n e dr e l a t i v e l yg o o dk j s t h ep r o p e r t i e so fp r i n t e df a b r i c sw c l e c o l o r f a s t n e s s3t od r yr u b b i n g ，a n d4t ow e t , b r u s h i n gf a s t n e s s4 5 ，f a b r i ch a n d4 p l a s m ap r e t r e a t e d c 1 1 1 1i m p r o v ec o l o rf a s t n e s s ：3 - 4t od r yr u b b i n g , a n d4 - 5t ow e t ，b r u s h i n gf a s t n e s s4 - 5 t h e o p t i m a lp r o c e d u r ea n dc o n d i t i o n so f t h ei n kj e tp r i n t i n gp r o c e s sw c l e t h ef a b r i cw a sp r c t r e a t e d b yp l a s m a , t h e ns p r a y 15 b i n d e ra n dp r i n t e d ，a f t e rt h a tb a k e dlo m i na tt h e13 0 ( 2 c o m p a r e dt o t h em a n u a lf l a ts o l t e np r i n t i n g , i tc 1 1 1 1o b t a i nb e t t e rf a b r i ch a n d ，b u ti t sf a s t n e s sw e r er i ob e t t e r i i t h a nt h ef i a ts c r e e np r i m i n g , k e yw o d s ：p l af a b f i e ；c a r d e rd y e i n g ；p i g m e n tp f i n t i n g ；p l a s m ap r o e e s s i n g ；c o l o rf a s t n e s s i ! i 目錄 摘要i a b s t r a c t i i 1 i 言1 第1 章文獻(xiàn)綜述2 1 1 聚乳酸纖維概述。2 1 1 1 聚乳酸纖維的問世2 1 1 2 聚乳酸纖維的生產(chǎn)2 1 1 3 聚乳酸纖維的結(jié)構(gòu)與性能3 1 1 4 聚乳酸纖維的應(yīng)用。5 1 2 聚乳酸織物染色。7 1 2 1 聚乳酸常規(guī)高溫高壓染色工藝曲線7 1 2 2 分散染料的選擇7 1 2 3 染色中各個(gè)因素影響9 1 2 4 聚乳酸織物染色改進(jìn)1 l 1 2 5 載體染色l l 1 3 涂料印花1 2 1 3 1 涂料色漿的組成1 3 1 3 2 影響涂料印花的因素1 3 1 3 3 改善涂料印花效果1 6 1 4 數(shù)碼印花概述17 1 4 1 數(shù)碼印花原理1 8 1 4 2 數(shù)碼印花的發(fā)展前景1 8 1 4 3 成衣數(shù)碼印花。l8 1 5 本課題研究的目的、意義及方向。l9 第2 章實(shí)驗(yàn)部分2 0 2 1 實(shí)驗(yàn)材料2 0 2 2 實(shí)驗(yàn)藥品及助劑2 0 2 3 實(shí)驗(yàn)儀器。2l 2 4 實(shí)驗(yàn)方法2l l 2 4 1 染色實(shí)驗(yàn)方法2 l 2 4 2 涂料印花實(shí)驗(yàn)方法2 3 2 5 測(cè)試方法2 3 2 5 1 上染百分率的測(cè)定2 3 2 5 2 表觀深度值的測(cè)定2 4 2 5 3 斷裂強(qiáng)力的測(cè)定2 4 2 5 4 上染速率曲線的測(cè)定2 4 2 5 5 提升性的測(cè)定2 4 2 5 6 勻染性的測(cè)定。2 4 2 5 7 各項(xiàng)色牢度的測(cè)定2 4 2 5 8 柔軟性的測(cè)定2 5 2 5 9 相對(duì)粘度的測(cè)定2 5 2 5 1 0 結(jié)晶度的測(cè)定2 5 第3 章聚乳酸織物的載體染色2 6 3 1 載體的篩選2 6 3 2 載體濃度對(duì)染色的影響2 6 3 2 1 載體d 9 2 2 濃度對(duì)染色的影響2 7 3 2 2 載體c w p 9 31 濃度對(duì)染色的影響2 7 3 3 溫度對(duì)染色的影響2 7 3 3 1 載體d 9 2 2 染色溫度對(duì)染色效果的影響。2 8 3 3 2 載體c w p 9 3 1 染色溫度對(duì)染色效果的影響2 8 3 4 時(shí)間對(duì)染色的影響2 9 3 4 1 載體d 9 2 2 染色時(shí)間對(duì)染色效果的影響2 9 3 4 2 載體c w p 9 3 1 染色時(shí)間對(duì)染色效果的影響2 9 3 5 染色工藝優(yōu)化3 0 3 5 1 載體d 9 2 2 染色工藝優(yōu)化結(jié)果3 0 3 5 2 載體c w p 9 31 染色工藝優(yōu)化結(jié)果3 4 3 5 3 載體染色與高溫高壓染色結(jié)果比較。3 7 3 6 染料的相容性3 8 3 6 1 載體d 9 2 2 染色染料的相容性3 8 n 3 6 2 載體c w p 9 3 1 染色染料的相容性3 8 3 7 提升性實(shí)驗(yàn)3 9 3 7 1 載體d 9 2 2 染色提升性實(shí)驗(yàn)。3 9 3 7 2 載體c w p 9 31 染色提升性實(shí)驗(yàn)4 0 3 8 勻染性測(cè)定。4 0 3 8 1 載體d 9 2 2 染色勻染性測(cè)定。4 0 3 8 2 載體c w p 9 3 1 染色勻染性測(cè)定。4 l 3 9 相對(duì)粘度和結(jié)晶度的測(cè)定4 l 第4 章聚乳酸織物的涂料印花4 3 4 1 手工平網(wǎng)印花研究4 3 4 1 1 印花粘合劑的篩選4 3 4 1 2 粘合劑用量對(duì)印花效果的影響4 5 4 1 3 焙烘溫度對(duì)印花效果的影響4 6 4 1 4 焙烘時(shí)間對(duì)印花效果的影響4 8 4 1 5 架橋劑對(duì)印花效果的影響5 0 4 1 6 柔軟后整理印花效果的影響。5 l 4 1 7 冷等離子處理對(duì)印花效果的影響5 2 4 1 8 涂料用量對(duì)印花效果的影響5 3 4 1 9 涂料拼色的印花效果5 4 4 1 1 0 相對(duì)粘度和結(jié)晶度的測(cè)定。5 5 4 2 ( 成衣) 數(shù)碼印花工藝研究5 5 4 2 1 焙烘溫度對(duì)數(shù)碼印花效果的影響5 6 4 2 2 焙烘時(shí)間對(duì)數(shù)碼印花效果的影響5 7 4 2 3s p r a y 用量對(duì)數(shù)碼印花效果的影響5 9 4 2 4 等離子體處理對(duì)數(shù)碼印花效果的影響6 0 4 2 5 色卡印制6 2 1 目i 論6 i 參考文獻(xiàn)6 5 附錄6 8 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文7 3 i i ! j 1 5 【謝7 z i i v 北京服裝學(xué)院碩士學(xué)位論文 上一 刖吾 隨著科技的進(jìn)步和人們生活水平的日益提高，綠色環(huán)保纖維的產(chǎn)品開發(fā)越來越受到廣 泛關(guān)注。聚乳酸纖維由天然的可再生的碳水化合物合成。并可生物降解。獨(dú)特的物理機(jī)械 性能和功能性，將使其在紡織服裝行業(yè)獲得更廣范的應(yīng)用。若使聚乳酸織物在民用紡織品 中得到廣泛的應(yīng)用，滿足消費(fèi)者需求，聚乳酸織物的染色和印花研究很有必要。 目前聚乳酸的染色工藝一般采用高溫高壓分散染料染色，但由于聚乳酸熔點(diǎn)低，高溫 下染色，聚乳酸纖維的強(qiáng)力和伸長(zhǎng)率損失顯著。所以探究新的染色方法對(duì)聚乳酸織物投入 生產(chǎn)具有很重要的意義。考慮到載體對(duì)染料的促染作用，可以降低染色溫度，能夠?qū)崿F(xiàn)常 壓條件下的上染，而且不增加染色工序，使用方便。載體對(duì)纖維可以起到增塑作用和增溶 作用。增塑作用能夠降低聚乳酸纖維的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，增溶作用使大量染料吸附在纖維 表面，增加纖維內(nèi)外的染料濃度差，有利于染料向纖維內(nèi)部擴(kuò)散，染色中表現(xiàn)出較高的上 染百分率。本文將討論采用加入載體的聚乳酸染色工藝，以期得到具有良好的染色效果織 物。 聚乳酸織物一般用分散染料在較低溫度下染色，由于結(jié)構(gòu)原因，耐熱性差，常規(guī)的分 散染料印花方法不適用于聚乳酸印花，并且聚乳酸大分子上無活性基團(tuán)，一般的染料印花 很難與聚乳酸織物緊密結(jié)合。涂料印花是用高分子粘合劑把涂料( 著色劑) 印到織物上， 經(jīng)高溫處理，形成具有一定彈性和耐磨性的透明薄膜，把涂料固著于纖維上的印花方法。 而且涂料印花具有工藝簡(jiǎn)單，無需水洗，并且不存在涂料對(duì)纖維的直接性問題，印制織物 時(shí)依靠粘合劑機(jī)械性地固著于纖維的表面，對(duì)于大分子上無活性基團(tuán)的聚乳酸織物的印 花，涂料印花是一種較好的印花方式的選擇。而對(duì)于聚乳酸的印花工藝研究尚處于初步階 段，該方面的研究工作國(guó)內(nèi)尚未見文獻(xiàn)報(bào)道。 第l 章文獻(xiàn)綜述 1 1 聚乳酸纖維概述 第1 章文獻(xiàn)綜述 1 1 1 聚乳酸纖維的問世 1 9 3 2 年，美國(guó)杜邦公司c a r o t h e r s 首次用乳酸以真空加熱方式生產(chǎn)出一種低分子量的 玉米聚乳酸，后因未能進(jìn)一步提高聚乳酸的分子量而放棄了對(duì)其研究；1 9 4 8 年美國(guó)維吉尼 亞卡羅來納化學(xué)公司利用玉米殘?jiān)崛∮衩状既鄣鞍踪|(zhì)，生產(chǎn)出v i c a r a 纖維；1 9 5 4 年 d u p o n t 公司采用新的聚合方法制備出了高分子量的聚乳酸。1 9 6 2 年美國(guó)c y a n a m i d 公司利 用聚乳酸制成性能優(yōu)異的醫(yī)用級(jí)縫合線等由于受早期科技水平的制約，上述研制出的各 種聚乳酸酯【1 】纖維因強(qiáng)度低、物理機(jī)械性能差、達(dá)不到紡織纖維的基本要求，均未能實(shí)現(xiàn) 工業(yè)化生產(chǎn)。2 0 世紀(jì)9 0 年代，美國(guó)卡吉爾道( c a r g i l ld o w ) 公司與日本鐘紡纖維公司共 同向世人推出了一種新型的環(huán)保型纖維由玉米制成的聚乳酸纖維( p l a 纖維) ，又稱 作玉米纖維，從此開創(chuàng)了聚乳酸纖維工業(yè)化發(fā)展階段。 聚乳酸纖維【2 l 是采用玉米、小麥等自然資源為原料發(fā)酵成為乳酸，聚合之后，通過溶 液紡絲或者熔融紡絲所制成的。p l a 纖維之所以受到眾多纖維公司和消費(fèi)者關(guān)注，并顯示 強(qiáng)大的生命力，關(guān)鍵在于它具有很好的生物降解性和生物相容性 3 - s l ，這種由谷物為原料制 備出來的纖維是一種性能較好的可生物降解纖維，其燃燒值低，幾乎與紙相同，燃燒后不 會(huì)生成氮的氧化物等氣體，其廢棄物埋在地下，通過微生物的作用可分解成對(duì)空氣無害的 二氧化碳和水，它們?cè)诠夂妥饔孟?，又能重新生產(chǎn)聚乳酸的原材料，因此可以取之不盡用 之不竭的循環(huán)利用。 隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)以及國(guó)家節(jié)能減排政策的提出，這種綠色環(huán)保的聚乳酸纖維 會(huì)越來越受人們的親睞。 1 1 2 聚乳酸纖維的生產(chǎn) 1 1 2 1 聚乳酸樹脂的合成 聚乳酸樹脂【叫可以由乳酸經(jīng)二步法間接合成，或乳酸直接一步法聚合而得到。圖l 為 聚乳酸合成的兩種途徑。 2 北京服裝學(xué)院碩十學(xué)位論文 0 乳酸 0 h h 2 0 h 2 0 i l 一多o h 廠。囂 嘶未 。 乳酸酐 圖1 - 1 合成p l a 的兩種途徑 因乳酸中含有一個(gè)手性碳原子【l 】，具有旋光性，因此其聚合物有右旋聚乳酸( p d l a ) 、 左旋聚乳酸( p l l a ) 、外消旋聚乳酸( p d l l a ) 、非旋光性聚乳酸( m e s o - p l a ) 等幾種不 同旋光性聚合物，用于制備纖維的聚乳酸一般是左旋聚乳酸 目前聚乳酸樹脂的合成多用二步法【3 1 。二步法工藝流程為：乳酸、氧化鋅一常壓蒸餾 一減壓蒸餾一丙交酯粗品一重結(jié)晶提純一真空干燥一熔融一開環(huán)聚合一提純一干燥一純 品。二步法生產(chǎn)工藝流程長(zhǎng)，而且中間體聚丙酯易吸水，不易長(zhǎng)時(shí)間保存，因此雖然通過 丙交酯開環(huán)聚合的二步法聚合，易于獲得高分子量的聚乳酸，但生產(chǎn)成本高，影響了聚乳 酸產(chǎn)品的商品化推廣。 1 1 2 2 聚乳酸纖維的紡絲方法 聚乳酸纖維的紡絲方法主要有兩種【3 】：溶液紡絲和熔融紡絲兩種。由于熔融紡絲法的工 藝相對(duì)簡(jiǎn)單，并且其工藝和設(shè)備仍在不斷改進(jìn)和完善，因此采用熔融紡絲法生產(chǎn)聚乳酸纖 維，目前已進(jìn)入商業(yè)化生產(chǎn)階段。 聚乳酸纖維( p l l a ) 是熱塑性聚合物，采用熔融紡絲并不困難【引。各種現(xiàn)有用于生產(chǎn) 滌綸的熔融紡絲工藝，如高速紡絲一步法，和熔融紡絲一拉伸二步法。都可以采用。高速 紡絲一步法工藝一般為：封閉末端的o h 基團(tuán)的聚乳酸一高真空下干燥( 2 6 6 1 0 3 p a 下 3 h ) 一熔融紡絲( 溫度1 8 5 2 0 0 ，紡絲速度2 0 0 0 3 5 0 0 m mi n ) 。對(duì)于熔融紡絲一拉伸二 步法，不僅先需要進(jìn)行封端、抽真空等預(yù)處理，而且熔融擠出和熱拉伸的全過程，還需要 氮?dú)獗Ｗo(hù)，其一般工藝為：預(yù)處理一螺桿擠出機(jī)紡絲( 溫度2 0 0 2 4 0 ) 。 1 1 3 聚乳酸纖維的結(jié)構(gòu)與性能 聚乳酸纖維分子結(jié)構(gòu)【9 】如下所示： 3 第1 章文獻(xiàn)綜述 士。 c ：, h 3 0 叢士 1 聚乳酸纖維的分子結(jié)構(gòu)與滌綸有所不同，它是一種脂肪族的高聚物，具有線性的螺旋 型的大分子結(jié)構(gòu)。 針對(duì)聚乳酸纖維的性能，要從聚乳酸纖維的微觀結(jié)構(gòu)入手，郭申【1 伽等人對(duì)聚乳酸纖維 的縱向及纖維面料末端切面做掃描電鏡，如下圖所示。 纖維縱面纖維面料末端切截面 圖1 2 聚乳酸纖維掃描電鏡圖 聚乳酸纖維的縱面電鏡顯示其表面光滑且呈均勻柱狀；切截面呈扁平圓狀，中間近似 圓。同時(shí)聚乳酸纖維中有細(xì)長(zhǎng)的縫隙以及表面的溝槽，這使其具有優(yōu)良的吸濕性和導(dǎo)濕性。 其橫截面的表層和內(nèi)層具有不同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，表層較為緊密，切片表面光滑，而內(nèi)層結(jié)構(gòu) 疏松、有空隙，具有皮芯結(jié)構(gòu)。該形態(tài)結(jié)構(gòu)的形成與纖維的成形過程和工藝條件有關(guān)。 p l a 纖維的物理性能接近p e t 纖維( 滌綸) ，故將兩者的物理性能列表進(jìn)行比較，結(jié) 果如下表所示【7 9 1 1 1 。 表i - i 聚乳酸與滌綸纖維主要性能對(duì)比 比重g 鋤d 熔點(diǎn) t 折射率 標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)潮率 楊氏模量i 【g - l y l m 2 彈性恢復(fù)( 5 應(yīng)變下) 燃燒熱j g 1 斷裂強(qiáng)度c n t e x d 斷裂伸長(zhǎng)肱 染色主要適用染料 染色溫度 4 m拋加糯m：合一蝴一黼m ， x ) i ；謄 協(xié)l呈卯m帖一蚰一一刪m 4 分 北京服裝學(xué)院碩士學(xué)位論文 聚乳酸纖維與滌綸纖維的主要物理及化學(xué)性質(zhì)相比，比重較滌綸織物小，可以做出輕 盈手感織物；p l a 纖維擁有較小的反射系數(shù)，對(duì)于織物染色而言，可染深色，并且染色牢 度高：斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)與滌綸纖維基本相同，但其模量較低，僅為滌綸纖維的1 2 ， 比p e t 纖維軟，說明其有很好的手感：同時(shí)，聚乳酸纖維彈性回復(fù)率很高，說明其定型性 很好；玻璃化轉(zhuǎn)變溫度較低，說明其環(huán)保性能較好。用聚乳酸纖維制成的服裝比滌綸懸垂 性和抗皺性好。外表更加華麗美觀，因此聚乳酸纖維是制造服裝的理想原料。 聚乳酸纖維除物理機(jī)械性能和加工性能好之外，還有很多優(yōu)點(diǎn)【7 1 0 1 】： ( 1 ) 原料豐富資源和能原消耗少。 p e t 等合成纖維主要是以石油為原料進(jìn)行生產(chǎn)，然而p l a 纖維是以糧食等自然界的可 再生資源為原料制成的，所以取之不盡，用之不竭。不僅綠色環(huán)保，同時(shí)其產(chǎn)品綜合能耗 是目前大類化學(xué)纖維生產(chǎn)中最低的。 ( 2 ) 可生物降解 p e t 等以石油為原料的合成纖維廢棄物不能生物降解，而p l a 纖維埋藏在土壤里。在 微生物的作用下，1 2 年的時(shí)間即可完全降解，分解成二氧化碳和水。是一種理想的可生 物降解纖維。同時(shí)，相對(duì)于其它已開發(fā)成功的生物降解材料而言，其熔點(diǎn)和玻璃化溫度已 是較高的，在通常使用情況下，不至于影響其使用性能。 ( 3 ) 舒適性和安全性 模擬人體的干燥和出汗皮膚狀態(tài)下的對(duì)比測(cè)試實(shí)驗(yàn)。p l a 混紡織物和同規(guī)格的p e t 混紡織物對(duì)比有更大的舒適感。特別是其生物兼容性好，不刺激皮膚，穿著時(shí)較為舒適 聚乳酸纖維植入體內(nèi)無毒副作用，因此安全性好，不但可用作可吸收的手術(shù)縫合線和組織 工程材料，而且很適于室外應(yīng)用領(lǐng)域和室內(nèi)裝飾織物。并且具有一定的阻燃性能，易自熄， 火災(zāi)危險(xiǎn)性小。 p l a 纖維融合天然纖維和合成纖維為一體，具有很多優(yōu)良的性能，但是p l a 纖維自 身也存在其缺點(diǎn)。例如熔點(diǎn)較低，大約為1 7 5 ，不適合在高溫下使用纖維，限制了其在 高溫特殊環(huán)境下的應(yīng)用，同樣也限制了其高溫加工特性。另外，p l a 纖維的耐磨性較差， 于是限制了其在高性能服裝領(lǐng)域中的應(yīng)用。 1 1 4 聚乳酸纖維的應(yīng)用 目前，p l a 纖維已制成復(fù)絲、單絲、短纖維、假捻變形絲、針織物和非織造布等，它 具有較好的可染性和生物相容性，主要用于服裝、醫(yī)藥和產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域1 3 ，7 1 2 州】。 在服裝領(lǐng)域，聚乳酸纖維模量較低，手感柔軟，懸垂性好，光澤較強(qiáng)，且具有較好的彈 s 第1 章文獻(xiàn)綜述 性回復(fù)能力與抗皺性，適用于制做各種類型的服裝面料。制成的織物有絲綢般的光澤和舒 適的手感，皮膚接觸感覺良好，不刺激皮膚，具有抗菌和防腐性能，有益人體健康，有優(yōu) 異的懸垂性和很好的滑爽性，穿著舒適，而且抗菌、無臭、防霉，所以尤其適用于婦女服 裝。聚乳酸纖維雖然吸濕性不高，但卻有很好的芯吸效果，導(dǎo)濕能力較強(qiáng)，再加上具有較好 的彈性與抗紫外光性能，十分適合用于制造運(yùn)動(dòng)服裝面料。p l a 纖維還適于制做一次性服 裝和野外作業(yè)服等。聚乳酸纖維與其它纖維有良好的混紡性能，可與棉、羊毛、粘膠等各 類生物降解纖維混紡，也可與聚酯、聚酰胺等合成纖維混紡，生產(chǎn)出具有絲質(zhì)手感與外觀 的t 恤、夾克、禮服、婚紗等。p l a 纖維對(duì)許多溶劑包括干洗劑有很好的穩(wěn)定性，對(duì)堿( n a o h 等) 的水溶液很敏感，而對(duì)酸( h c i 等) 則相當(dāng)穩(wěn)定，但是p l a 纖維的耐磨損性比較差，熔點(diǎn) 較低，這可能限制它在高性能服裝方面的應(yīng)用。 在醫(yī)用材料領(lǐng)域，p l a 纖維在衛(wèi)生醫(yī)療領(lǐng)域主要作尿布、一次性失禁用品、婦女保健 用品、抗紫外線織物、手術(shù)縫合線、骨內(nèi)固定裝置、組織工程支架、繃帶、一次性工作服、 載藥材料、人工管道、人工韌帶和人工肌腱等。用聚乳酸纖維做手術(shù)縫合線，既滿足縫扎 強(qiáng)度的需要，又能被人體緩慢分解吸收，免除了病人拆線的麻煩和痛苦。經(jīng)過拉伸的高分 子量聚乳酸材料，或聚乳酸纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料，不僅可以作為骨結(jié)合部固定材料，而且 可以作為組織缺損部的補(bǔ)強(qiáng)材料。 在產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，p l a 纖維主要是在土木工程中做網(wǎng)、墊子、沙袋和制土壤流失材料等， 在農(nóng)業(yè)、林業(yè)中做播種織物、薄膜、防蟲防獸害蓋布、防草袋和養(yǎng)護(hù)薄膜等，在漁業(yè)中做 魚網(wǎng)、魚線等，在家用器具中做垃圾網(wǎng)、手巾、濾器、擦布等，在戶外器具中做蓬布、覆 蓋布和帳篷等。聚乳酸纖維還可以應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、漁業(yè)、土木、建筑和造紙等領(lǐng)域， 如漁網(wǎng)、漁具、釣魚線、建筑用繩索、防草袋( 網(wǎng)) 、包裝材料、野外旅行用品、沙漠綠 化保水材料、紙代用品和造紙包裝材料。 聚乳酸纖維作為裝飾用紡織品的原料也具有一定的優(yōu)勢(shì)。聚乳酸纖維的彈性回復(fù)能力 很好，可以制成十分蓬松柔軟的紡織品，如床上用品、地毯等。該纖維良好的懸垂性和耐 紫外線性能。也使其成為制造窗簾的合適材料。聚乳酸纖維的燃燒性能也是它適用于裝飾 用品的原因之一。該纖維屬于難燃纖維，相對(duì)于其它可燃或易燃纖維，它在燃燒時(shí)只釋放 出很少的可見煙霧，而且煙霧的毒性較低，從而降低因煙霧造成可見度下降或中毒的危 險(xiǎn)。而且，它燃燒時(shí)釋放的熱量只相當(dāng)于p e t 的6 0 ，不易將火焰?zhèn)鬟f到相鄰的材料上。此 外，聚乳酸纖維遇熱時(shí)將產(chǎn)生較大的收縮，使織物遠(yuǎn)離火焰，從而避免燃燒。 6 北京服裝學(xué)院碩+ 學(xué)位論文 1 2 聚乳酸織物染色 聚乳酸纖維是脂肪族聚酯纖維，大分子上無活性基團(tuán)，一般的染料染色很難與聚乳酸 織物緊密結(jié)合。所以用分子中帶有適當(dāng)極性的分散染料染色，對(duì)聚乳酸纖維具有一定的親 和力。目前大部分對(duì)聚乳酸織物的染色研究均采用分散染料染色。張偉等 i s , 1 6 用還原染料 和硫化染料對(duì)聚乳酸纖維進(jìn)行染色，結(jié)果顯示染料對(duì)聚乳酸纖維的染色、提升效果不是很 明顯，這可能是由于染料與聚乳酸纖維之間的親和力不高所致故以下討論分散染料對(duì)聚 乳酸纖維染色研究。 1 2 1 聚乳酸常規(guī)高溫高壓染色工藝曲線 d y s t a r 公司和c a r g i l ld o wp o l y m e r s 公司認(rèn)為合理的染色方法如下圖l - 2 所示【1 7 l 1 1 0 8 0 7 0 柏 圖1 - 2d y s t a r 公司推薦分散染料染聚乳酸工藝曲線 上圖顯示，4 0 入染，并以2 3 m i n 的速度升溫至7 0 ，再以1 - 2 c m i n 的速度緩 慢升溫至1 1 0 1 2 ，根據(jù)染色深淺，保持溫度2 0 6 0 m i n 染色，繼而以1 2 m i n 的速度逐步 降溫到8 0 再保持15 m i n ，最后降溫，染色完畢。聚乳酸纖維在7 0 ( 2 下幾乎不上染，故可 以盡量快的升溫至7 0 0 ，但7 0 1 1 0 是染色的關(guān)鍵時(shí)期，故想提高勻染，后面升溫速度需 嚴(yán)格控制以達(dá)到勻染的要求。 部分研究人員【1 8 , 1 9 】染色后進(jìn)行還原清洗，染色后逐步降溫，6 0 - 6 5 1 2 左右還原清洗( 保 險(xiǎn)粉2 9 ，l 、純堿2 9 l 、凈洗劑s c o u r o l2 9 l ) 以便洗去纖維上的浮色，提高染色濕牢度。 1 2 2 分散染料的選擇 由于p l a 纖維的折射率較低，能夠得到高的表觀染色濃度；從化學(xué)結(jié)構(gòu)上看其屬于脂 肪族聚酯，是疏水性纖維，因此首選用分散染料進(jìn)行染色。但不是所有的分散染料都適用， 7 第1 章文獻(xiàn)綜述 選用時(shí)要注意以下幾個(gè)因剝2 0 】： ( 1 ) 當(dāng)其結(jié)晶度較高時(shí)，應(yīng)選擇那些具有擴(kuò)散性好，分子成直線型和共面性較強(qiáng)的 染料。相反，當(dāng)p l a 纖維具有低結(jié)晶度時(shí)，應(yīng)選擇親和力較小、易移染的單偶氮和雙偶氮 結(jié)構(gòu)染料為佳。 ( 2 ) p l a 纖維熔點(diǎn)較滌綸纖維低得多，不耐高溫，因此要選擇在1 1 0 左右有較高染 色效果的分散染料。 ( 3 ) 由于用于滌綸纖維的分散染料染得的色相，在p l a 纖維上的色相則移向短波側(cè)， 例如：在滌綸纖維上染得的紅色，在p l a 纖維上變成橙色，藍(lán)調(diào)的暗紅色變?yōu)樯詼\的紅 色，藍(lán)色變?yōu)樽仙? 0 1 ，為此，染料混配的協(xié)合效果不能用傳統(tǒng)理論來解釋，也難以用計(jì)算 機(jī)來配色，所以一般用人工染色試驗(yàn)來配色。 ( 4 ) 據(jù)以上所述，染料選擇的原則為：低至中溫型分散染料，染料配伍性好，上染 性一致，移染性、滲透性好。 錢紅飛等【2 1 】通過對(duì)p l a 纖維的差熱分析及對(duì)3 種不同結(jié)構(gòu)的分散染料作了升溫上染 速率曲線的測(cè)定，提出最佳染色溫度為1 1 0 。發(fā)現(xiàn)染料分子體積過小或分子中極性基團(tuán) 過多對(duì)p l a 纖維上染不利，對(duì)于葸醌型分散染料而言，極性基團(tuán)在分子中所占的比例越大， 聚乳酸纖維上染率越低，對(duì)聚乳酸纖維的親和力越小。這可能是因?yàn)闃O性基團(tuán)增加，增加 了染料的親水傾向，不利于對(duì)疏水性較強(qiáng)的聚乳酸纖維上染。對(duì)于偶氮類分散染料，醋酸 酯基的存在能提高分散染料對(duì)p l a 纖維的親和力，具有較高的上染率。 美國(guó)n e b r a s k a 大學(xué)的y i q iy a n g 和s h a hh u d a 矧測(cè)定了十只分散染料對(duì)p l a 纖維的上 染率，織物重1 0 9 ，染料用量2 o w f , 染色溫度l l o ，用h a c n a a c 緩沖溶液調(diào)節(jié)p h 為 5 ，浴比l ：1 5 。選用的是不同能量型和結(jié)構(gòu)的染料，低能型染料：藍(lán)5 6 ( 葸醌) 、黃“ ( 喹啉酞酮) 和黃8 6 ( 硝基二苯胺) ，中溫型：藍(lán)6 0 ( 葸醌) 、藍(lán)7 3 ( 葸醌) 和黃2 1 1 ( 單偶氮) ，中高溫型：橙2 9 ( 雙偶氮) ，高溫型：藍(lán)7 9 ( 單偶氮) 、紅8 2 ( 單偶氮) 和紅1 6 7 ( 單偶氮) 。在十只染料中，紅1 6 7 上染率達(dá)到9 8 ，黃8 6 染料的上染率接近 9 0 ，藍(lán)5 6 、藍(lán)7 3 、黃“、橙2 9 和黃2 l l 五只染料的上染率均低于5 0 ，同樣的十只染 料對(duì)滌綸染色，上染率均比p l a 纖維高。但是他們沒有得出具體結(jié)論，哪種能量型染料或 者哪種結(jié)構(gòu)對(duì)p l a 纖維能夠產(chǎn)生較高的上染率。 蘇州大學(xué)的薛麗，唐人成f 2 3 】分析了分散染料結(jié)構(gòu)與聚乳酸纖維染色性能的關(guān)系，染料 用量為2 o w l , 染色溫度1 1 0 c ，勻染劑e g a n a lr a pl g l ，p h 值為5 ，浴比為l ：1 0 0 。 研究結(jié)果表明：蒽醌類染料上染速度不如偶氮苯類染料，偶氮苯染料大多數(shù)在8 0 - 1 0 5 1 2 北京服裝學(xué)院碩士學(xué)位論文 完成吸附過程；分子尺寸小的染料的移染性能好；偶氮苯染料的提升性明顯好于葸醌染料； 與滌綸色光比較而言，偶氮苯染料在p l a 纖維上呈明顯的淺色效應(yīng)。 除此之外，美國(guó)n e b r a s k a 大學(xué)d a v i dk a r s t 和y i q iy a n g _ f 2 4 j 用溶解度參數(shù)解釋不同類型 分散染料對(duì)p l a 纖維上染的情況。染料的溶解度參數(shù)在2 5 o ( j 餉3 ) o j 以下時(shí)，并且與p l a 纖維的溶解度參數(shù)( 2 0 2 ( j c m 3 ) 0 5 ) 相似的染料上染時(shí)有較高的上染率。根據(jù)d a v i dk a r s t 和v i q iy a n g 的研究，蘇州大學(xué)的薛麗，唐人成【捌利用有機(jī)概念圖有機(jī)值和無機(jī)值的比解 釋不同分散染料對(duì)p l a 纖維上染的情況。他們得出結(jié)論，一些i o 值與p l a 纖維相近的 染料不是都對(duì)p l a 纖維有著較高的上染率，如低溫型分散紅5 ，而一些i o 值低于o 8 的 染料卻有較高的上染率。從染料的上染百分率講，i o 值與p l a 纖維相近的染料是否對(duì)纖 維有較高的上染率不能一概而論。但是就染料的提升性而言，i o 與p l a 纖維相近染料總 體具有良好的提升性能。 通過上述例子我們可以得出如下幾個(gè)重要結(jié)論： ( 1 ) 分散染料對(duì)p l a 纖維只具有中等的親和力，染料結(jié)構(gòu)與染色性能之間沒有較好 的關(guān)系。但是與纖維溶解度參數(shù)和i o 值相似的染料，部分有較好的上染率和提升性。 ( 2 ) 分散染料結(jié)構(gòu)上多個(gè)羰基，對(duì)高結(jié)晶度聚乳酸纖維的上染率不會(huì)高，但對(duì)低結(jié) 晶度聚乳酸纖維的上染率會(huì)顯著增加，而且如果染料的化學(xué)結(jié)構(gòu)呈平面線狀，則上染率會(huì) 比較高。 ( 3 ) 對(duì)于偶氮結(jié)構(gòu)的染料，對(duì)纖維都有較高的上染百分率，其原因可能是與染料化 學(xué)結(jié)構(gòu)呈線型有關(guān)如分散紅5 4 ，分子的平面性好，分子中共軛體系較長(zhǎng)，與p l a 纖維的 接觸面大，因而有較高的直接性，所以能獲得較高的上染百分率。 ( 4 ) 上染百分率的高低還與染料分子中的極性基團(tuán)有關(guān)，p l a 分子中含有大量極性 基團(tuán)，因此當(dāng)染料分子中也有較多極性基團(tuán)如o h 、- n h 2 、- n h n o r 、c n 、c n 、b r 、- n 0 2 、 s 0 2 n h 3 等基團(tuán)時(shí)，染料的結(jié)構(gòu)性質(zhì)與纖維的結(jié)構(gòu)性質(zhì)相接近，兩者容易相親，染色親和 力較高，如分散藍(lán)7 9 。 1 2 3 染色中各個(gè)因素影響 染色過程中染色的溫度，時(shí)間，升溫速率，p h 值和助劑對(duì)上染率都有一定的影響，所 以在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)嚴(yán)格控制好以上因素，以便達(dá)到較好的染色效果。 1 2 。3 1 染色溫度的影響【1 9 2 l 】 用分散染料染色要在纖維的玻璃化溫度以上，當(dāng)溫度高于纖維的玻璃化溫度，纖維產(chǎn) 生瞬時(shí)空穴，自由體積增加，有利于染料的上染。聚乳酸纖維的玻璃化溫度大約在6 0 左 9 第1 章文獻(xiàn)綜述 右，故在6 0 以下基本不上染，隨著溫度的升高，纖維的大分子運(yùn)動(dòng)加劇，大分子鏈發(fā)生 劇烈轉(zhuǎn)動(dòng)，纖維的自由體積增大，染料通過自由體積擴(kuò)散進(jìn)入纖維內(nèi)部，達(dá)到上染的目的。 由于聚乳酸纖維熔點(diǎn)較低，經(jīng)過大多數(shù)人實(shí)驗(yàn)，將溫度控制在1 1 0 為最佳的染色溫度， 可以達(dá)到最高的上染率，如果繼續(xù)升溫，上染率不會(huì)繼續(xù)升高，有的反而下降，并且加速 纖維降解。所以最佳染色溫度控制在1 1 0 1 2 ，但是目前聚乳酸織物