定型机、涂层机、地毯机专业生成厂家无锡前洲兴华机械2022年9月4日讯 为了解决PLA纤维染深性差的问题，选取肉桂酸甲酯为载体，分析染色工艺条件对CL分散红73上染PLA纤维的影响，并测试了载体染色对PLA纤维基本性能的影响。实验结果表明，染色pH为4.8，染色温度为100℃，载体用量为3 g/L 时得到较高的得色量；载体染色PLA纤维的日晒、汗渍、皂洗色牢度均能达到3～4级以上；载体染色使PLA纤维玻璃化转变温度有所下降，纱线断裂强力和断裂伸长率影响不大。
作者：曹家辉 王祥荣
苏州大学纺织与服装工程学院
聚乳酸（Polylacticacid fiber，简称PLA）纤维，是一种由谷物、甜菜等天然糖类得到的乳酸为原料，经聚合生成高分子量的聚乳酸酯，再经溶液纺丝或熔融纺丝制得的生态环保型聚酯合成纤维。PLA纤维作为新一代的生态环保型合成聚酯纤维，具有优良的生物可降解性和生物相容性。PLA产品具有良好的抑菌、阻燃、生物相容性和生物可吸收性等特点，已成功应用于服装、家纺和卫生医疗制品等领域，未来PLA纺织纤维的开发潜力非常大。目前PLA纤维染色研究所面临的主要难点是：纤维染深性差，染色牢度较差，纤维在染整加工过程中易水解受损伤等。定型机针对PLA纤维染色的特殊性，一些学者研究了提高PLA纤维染色性能的加工技术。
为了研究提高PLA纤维染深性的途径，本文以肉桂酸甲酯为载体，研究了pH、温度、载体用量等因素对PLA纤维分散染料染色性能以及纤维的基本性能的影响，分析PLA纤维载体染色的可行性。
1.1实验材料与仪器
材料：PLA纤维（2D*64mm，嘉兴爱普纤维科技有限公司）、PLA纤维纱线（48/2 Nm，张家港扬子纺丝有限公司提供）、C.I.分散红73（工业品，嘉兴市新大众印染有限公司提供）、醋酸和醋酸钠（分析纯）、无水碳酸钠（分析纯）、肉桂酸甲酯（分析纯）、皂片（标准品，上海市纺织工业技术监督所）、精练剂（实验室自制）、高温分散匀染剂HS- 300(工业品)、还原清洗剂TF-110BA（工业品）。
仪器：定型机INSTRON 3365型万能材料试验机（美国英斯特朗公司）、UltraScan PRO型分光测色仪（德国Hunt- erI.ah公司）、DSC2500型差示扫描量热仪（美国TA仪器公司）、HG-TC2008型红外染色机、ALC-210.4型电子天平（北京赛多利斯仪器系统有限公司）、DY410C型定温干燥箱、SW-12型水洗牢度测试仪（无锡纺织设备厂）、YC631型汗渍色牢度测色仪（南通宏达实验仪器有限公司）、Atlas Alpha型日晒色牢度测试仪（美同ATLAS公司）。
1.2 PLA纤维及纱线载体染色实验
配制含有C.I.分散红732%(omf)、1g/L高温分散匀染剂、一定量肉桂酸甲酯的染浴,浴比1:30,使用不同pH的醋酸与醋酸钠缓冲溶液调节pHPLA纤维或PLA纤维纱线40℃入染，以1℃/min升温至指定温度,保温染色30min,然后以3℃/min降温至50℃，取出纤维或纱线,进行热水洗、还原清洗(还原清洗剂1g/L,70℃清洗20min),水洗干净，晾干。
1.3测试方法
1.3.1K/S值和颜色特征值
定型机将纤维或纱线梳理平整并固定在平板上， 用分光测色仪在 D 65 光源、10°视角下测定 K/S值以及颜色特征值，测 4次，取平均值。
1.3.2 热力学性能
使用热性能分析仪对PLA纤维进行热力学性能测试，测试条件：在通入氮气氛围下，从20 ℃以 10 ℃/min升温至 200 ℃， 再以 10 ℃/min 降温至 20 ℃， 用 TA 和Origin软件对测试数据进行分析处理。
1.3.3拉伸性能
按照 GB/T 3916—2013《纺织品卷装纱单根纱线断裂强力和断裂伸长率的测定（CRE 法）》进行测试， 设定隔距长度为 250 mm， 预张力为 5 cN/tex， 拉伸速度为 250 mm/min， 每个试样重复 20 次， 取平均值，求标准差。
1.3.4 纤维色牢度测试
耐皂洗牢度参照CB/T 3921-2008《纺织品色牢度试验耐皂洗色牢度》所提供方法(c)测定。
耐汗渍牢度参照GB厂r 3922-2013《纺织品色牢度试验耐汗渍色牢度》测定。
耐晒牢度参照GB/T 8427-2008《纺织品色牢度试验耐人造光色牢度：氙弧》所提供方法测定。
2.1染色工艺对PLA纤维载体染色性能影响
2.1.1染色pH
定型机固定染色温度 100 ℃、载体用量 3 g/L， 研究不同染色 pH 对 PLA 纤维载体染色 K/S值的影响， 结果如图 1 所示。
由图 1 可以看出， 当染浴 pH 在 2.8~7.0 时， pH 的改变对 PLA 纤维的 K/S值总体影响较小；最大 K/S值对应的 pH在4.8 附近。
2.1.2 染色温度
定型机固定染色 pH 4.8、载体用量 3 g/L， 研究不同染色温度对 PLA 纤维载体染色 K/S值的影响， 结果如图 2所示。
由图 2 可以看出， PLA 纤维的载体染色 K/S值总体上随着染色温度的升高而增 大；当染色温度为100 ℃时，PLA纤维染色 K/S值最大。
2.1.3 载体用量
固定染色温度 100 ℃、染色 pH 4.8， 研究载体用量对 PLA 纤维载体染色 K/S值的影响， 结果如图 3 所示。由图 3 可以看出， 随着染浴中载体用量的提高， 分散染料上染 PLA 纤维的 K/S值总体呈上升趋势。因为在纤维染色过程中加入载体， 可以利用载体对纤维的溶胀作用， 降低纤维大分子链段运动难度， 使纤维在染色过程中产生更多的空穴与通道， 有利于染料渗透到纤维内部， 能够在一定程度上提高上染率和染深性 。但K/S值的提升幅度在载体用量大于 3 g/L时减小， 说明染浴中肉桂酸甲 酯用量达到 3 g/L时近乎饱和， 继续提升载体用量对提高 PLA 纤维染色 K/S值无明显帮助。因此，载体用量选择3 g/L。
综上，最佳载体染色工艺为：染色 pH 4.8， 染色温度 100 ℃，载体用量3 g/L。
2.2 PLA纤维载体染色牢度
2.3 载体染色工艺对PLA纤维基本性能的影响
2.3.1 热学性能
采用最佳染色工艺对 PLA 纤维进行染色， 使用差示扫描量热仪测试载体染色前后以及普通高温染色PLA纤维热学性能的变化，如图 4所示。由图 4可知，未染色的 PLA 纤维玻璃化转变温度为 68.74 ℃， 经过100 ℃普通高温染色的 PLA 纤维玻璃化转变温度为66.61 ℃， 而载体染色的 PLA 纤维玻璃化转变温度为61.18 ℃。用肉桂酸甲酯作为载体对 PLA 纤维进行染色后，PLA纤维的玻璃化转变温度降低了 7~8 ℃。
图 4 PLA纤维的 DSC 曲线
2.3.2 力学性能
配制 pH 4.8、载体3 g/L的染浴， 固定染色温度为100 ℃， 对 PLA 纤维纱线进行染色， 用万能材料实验机对纱线进行拉伸，结果列于表2。
由表2可以看出， 经过载体染色的 PLA纤维纱线断裂强力较未染色 PLA 纤维纱线稍低， 断裂伸长率较未染色 PLA 纤维纱线有所增大，但总体变化不大，不会影响纱线或织物的强度。
结论
1、定型机使用肉桂酸甲酯作为载体对 PLA 纤维进行载体染色，当载体用量 3 g/L、染色 pH 4.8、染色温度100 ℃时，PLA纤维的得色量达到最大。
2、载体染色 PLA 纤维的耐日晒、耐汗渍、耐皂洗色牢度均能达到 3~4级或以上；载体染色使PLA纤维玻璃化转变温度有所下降， 对纱线断裂强力和断裂伸长影响不大。
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