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1、F单体与常规PAN共混的酸性可染腈纶的染色性能研究 摘要：本文报道了F单体与常规PAN共混制备的酸性可染腈纶对酸性染料的染色性能，讨论了染色温度、染色PH值、染色时间、盐的百分含量对该酸性可染腈纶的上染率的影响，并通过正交实验确定了最佳工艺条件。 关键词：上染率 酸性可染腈纶前言传统的腈纶以阳离子染料染色，当与羊毛，蚕丝或尼龙混纺时只能两浴染色，开发可用酸性染料染色的腈纶（酸性可染腈纶），是在腈纶中引入可用酸性染料染色的第三单体，因而与羊毛，蚕丝或尼龙染色时可实现同浴染色。目前，国内外学者对酸性可染腈纶的制备已有一定的研究1，但对制备出来的酸性可染腈纶的染色性能研究很少。本文主要研究了用一种碱
2、性单体F与常规PAN（聚丙烯腈的二元共聚物）共混制备的酸性可染腈纶的染色性能，并用正交实验优选出了最佳染色工艺条件。1.实验部分：1.1实验材料及药品：F单体（6%）与常规PAN 共混制备的酸性可染腈纶（自制）乙酸钠（分析纯），冰醋酸（分析纯），碳酸钠（分析纯），硫酸（优级纯）。强酸性大红GR， 结构式如下：弱酸性依利尼尔兰，结构式如下：1.2实验仪器及设备：恒温水浴锅（天津泰斯特有限公司），N752型紫外分光光度计，PHS-25型数显酸度计1.3实验内容：1.3.1染色工艺：先将酸性可染腈纶样品用去离子水沸煮30分，烘干备用；然后配染浴，用酸度计调染浴的PH值，称0.5克前面处理好的腈纶样品
3、，当染浴60时投入染浴，达到染色温度时，保温到规定的染色时间，取出样品，水洗数次，烘干。1.3.2上染百分率的测定2：每次染色实验，均从染前和染后的染浴中分别各取1ml残液于50ml容量瓶中稀释，然后用紫外分光光度计测定染前及染后的吸光度，用公式：上染百分率=1（染前吸光度稀释倍数）/（染后吸光度稀释倍数）100%来计算上染百分率。2.结果与讨论：2.1染色温度对上染百分率的影响：其他条件相同，染色时采用不同的染色温度，对酸性可染腈纶分别用酸性大红GR和依利尼尔兰A-R进行染色，测定该样品的上染百分率的结果如图1所示。由图1可以看出，随着染色温度的提高，该样品对两只酸性染料的上染百分率是逐步提
4、高的，而且当染色温度在90100之间，上染百分率有很大的飞跃；这是因为腈纶属于热塑性纤维，随着染浴温度的提高，腈纶大分子链段的运动速度逐步加快，纤维内部形成的孔穴多，使得染料分子易于进入，特别是当染色温度超过腈纶样品的玻璃化温度时，腈纶大分子链段运动更为激烈，染料大分子的运动速度也极大地加快，迅速进入腈纶大分子链段中，完成上染，因此，但染色温度超过玻璃化温度时，上染百分率会有很大的飞跃3。2.2染色PH值对上染百分率的影响：其他条件相同，染色时将染浴的酸碱度调至不同的PH值，对该酸性可染腈纶分别用前述的两种染料进行染色，测定上染百分率的结果如图2所示。由图2可以看出，该样品用两只酸性染料染色均
5、是在酸性浴中的上染率较高，导致这个结果的原因有两方面，一方面是由于F单体的性质1，只有在酸性条件下，由于质子的存在，使得F单体易于离解而带上正电荷，从而易于与阴离子的酸性染料大分子结合；另一方面，酸性染料只有在酸性浴中，才易于电离形成阴离子型的染料大分子，从而易于上染。而且从图2看来，该酸性可染腈纶样品对两只酸性染料的最佳染色PH范围是不同的，对强酸性的酸性大红GR，PH2-PH3是最佳的染色PH值范围，而对弱酸性染料依利尼尔兰A-R，PH3PH5是最佳的染色PH范围，这与两种染料的染色性质是一致的。2.3染色时间对上染百分率的影响： 其他条件相同，采用不同的染色时间用上述两只酸性染料对该酸性
6、可染腈纶进行染色，测定上染百分率的结果如图3所示。该样品对两只酸性染料均是随着染色时间的延长，上染百分率缓缓增加，但增速很慢，说明该样品对酸性染料的D3染色速率很慢。2.4盐对上染百分率的影响：从图4可以看出，当盐的用量（对纤维重）从10%增加到50%时，上染百分率逐渐下降。这是因为盐在水溶液中电离，增加了染浴中的离子浓度，起到了电荷屏蔽作用，使阴离子的染料大分子与阳离子的第三单体的电荷引力减少，起到了缓染的作用，因此使得在相同的染色时间内，加盐染色要比不加盐染色的上染百分率要下降一些4；但从颜色的鲜艳明亮度来看，适量稍加一点盐，可使染色样品的颜色鲜艳纯正，因此建议染浴中稍加一点盐，如加10%
7、，上染百分率略有下降，但不明显，却使染的颜色非常鲜艳明亮。2.5正交实验5：根据对上述各单因素的影响实验分析，确定了各单因素的水平范围，然后对酸性大红GR和依利尼尔兰A-R分别设计了正交实验L9（34）。正交实验中的四个因素分别是A：温度，B：染色PH值，C：染色时间，D：盐的用量（对纤维重），各因素对上染百分率的影响如表1和表2所示。从表1可以看出，该酸性可染腈纶样品用酸性大红GR染色时，各个单因素对上染百分率的影响大小是：ABCD，即在各个影响因素中，染色温度对上染百分率的影响最显著，其次是染浴PH值和染色时间，盐的用量（对纤维重）影响最小；根据各因素的K值，应选择最佳染色工艺条件是A3B
8、1C3D3，但考虑到在染浴中适量少加些盐，可以提高颜色鲜艳度，所以最终确定酸性大红GR的最佳染色工艺条件是A3B1C3D2，即染色温度100，PH3，染色时间60分，10盐（对纤维重）。表1. F单体与常规PAN共混的酸性可染腈纶用酸性大红GR染色的正交实验表L9（34）实验号A（染色温度）B（染浴PH值）C（染色时间min）D(盐的用量)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 60 10 41 8 100 4 2
9、0 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单体与常规PAN共混的酸性可染腈纶用依利尼尔兰A-R染色的正交实验表L9（34）实验号A（染色温度）B（染浴PH值）C（染色时间）D（盐的用量）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 40 20 47 8 100 4 6
10、0 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从表2可以看出，该酸性可染腈纶样品用依利尼尔兰A-R染色时，各个单因素对上染百分率的影响大小是：ACDB，即在各个影响因素中，染色温度对上染百分率的影响最显著，其次是染色时间和盐的用量（对纤维重），染浴的PH值影响最小。根据各因素的K值，应选择最佳染色工艺条件为A3C3D3B1，同样，也是考虑到为提高染色样品的颜色鲜艳度，应适当少加一些盐，故确定依利尼尔兰的最佳染色工艺条件为A
11、3C3D2B1，即100，PH4，60分，10盐（对织物重）。3.结论：对F单体与常规PAN共混的酸性可染腈纶的强酸性染料和弱酸性染料的染色性能分别进行了研究，并通过正交实验确定了该样品用强酸性染料染色的最佳工艺是100，PH3，60分，10盐（对纤维重）；用弱酸性染料染色的最佳工艺是100，PH4，60分，10盐（对纤维重）。参考文献：1 Yuko Sawa and Masanobu Hoten,Acid-dyeable acrylic fibres copolymerized With amino alkyl methacrylates for differential cross-dye
12、ingJColoration Technology,March 2001:171-1752 张兴英，李齐云，高分子科学实验M. 北京.化学工业出版社：88-923王菊生，孙铠，染整工艺原理（第一册）M.1版，中国纺织出版社：233-2504王菊生，孙铠，染整工艺原理（第三册）M.1版，中国纺织出版社：462-4765李云雁，胡传荣，实验设计与数据处理M.北京.化学工业出版社：79-107Study of the dyeing behaviour of acid-dye dyeable polyacrylonitrile prepared by co-mixture with monomer F
13、 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 percent of salt on dye uptake of acid-dye dyeable polyacrylonitrile were discussed;The optimum process codition were determined by orthogonal experimentation.Key words: acid-dyeable polyacrylonitrile dye uptake
