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環(huán)狀三聚物是對苯二甲酸二甲酯(PET)中的一種環(huán)狀低聚物,聚合度(DP)為3,含量約1.5%,占總低聚物含量的70%以上。環(huán)狀三聚物由于化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性高,易聚集和結(jié)晶,因此其含量超過其他低聚物。PET中低聚物的熔點約為310℃,這表明環(huán)狀三聚物穩(wěn)定性較高。在130℃的染色溫度下,環(huán)狀三聚物在水中的溶解度小于2mg/l,因此環(huán)狀三聚物在預(yù)處理、染色或其他傳統(tǒng)濕處理過程中不易洗去。

雖然人們在聚合物合成和纖維生產(chǎn)過程中對減少PET中環(huán)狀三聚物及其他低聚物含量方面在工業(yè)生產(chǎn)中作了許多努力,但由于合成中小分子和大分子之間的平衡性,不可能完全消除三聚物,在工業(yè)生產(chǎn)中不可能將三聚物含量降低到0.5%及總低聚物含量降低到1%。

雖然如此,但也沒有證據(jù)表明紡織品后加工中新的環(huán)狀三聚物生成,這可能是因為固態(tài)下環(huán)狀三聚物生成的機會很小。

不像其他低聚物,環(huán)狀三聚物在纖維表面結(jié)晶后很難洗去,從而給后面的加工帶來麻煩,一般來說當(dāng)纖維表面環(huán)狀三聚物含量超過纖維重量的0.1%時就會給染色和后加工帶來麻煩。在熱定型和染色前,表面環(huán)狀三聚物含量約0.05%～0.1%,熱定型和高溫染色后大約為2%甚至更多,因此給染色及后加工造成許多困難。

在紡織加工中三聚物帶來的問題有:

·在染液循環(huán)的地方沉積在染色機的不同部位,降低機器工作效率;重新沉積在紡織品上,影響色光和后面的加工;

·低聚物沉積或泳移到織物表面,影響織物特性,如外觀和手感;

·紗線間增大的摩擦使機器磨損增加,并導(dǎo)致織物成形過程中張力發(fā)生變化;

·染色后加工過程中,三聚物的沉積干擾靈敏元件及其功能元件導(dǎo)致產(chǎn)生疵點及停機。

自從H.Zahn首次研究低聚物以來,人們一直在努力尋求如何減少紡織加工中低聚物的影響。據(jù)已有文獻報道,減少三聚物在紡織加工中的干擾的方法主要有以下七種:

·經(jīng)常而有效地清洗染色機;

·高溫排液;·避免采用易導(dǎo)致三聚物沉積在纖維表面的化學(xué)物質(zhì);

·選用適當(dāng)化學(xué)助劑提高三聚物在水中的分散性或溶解性;

·堿性還原洗滌;

·染色后紗線回繞;

·堿性染色。

但是,上述低聚物問題的解決方法往往伴隨著投資、環(huán)境、產(chǎn)品質(zhì)量等的負面影響,而且即便如此,目前也尚無一種有效的方法可完全消除環(huán)狀三聚物給聚酯纖維染色及后加工造成的影響,尤其是卷裝染色和經(jīng)軸染色。

本文報道了一種堿處理法,對聚酯纖維分散染料染色中三聚物的去除率達90%。該法采用1g/l～3g/l的燒堿在分散染料染色前對纖維預(yù)洗或者在pH值為9的堿性浴液中同時進行染色和三聚物的去除。

1材料

聚酯紗:噴氣變型紗2200d,2-ply,3d長絲組成。

染料:CI分散藍56,低能染料,該染料在聚酯染色中應(yīng)用很廣,日曬牢度高,堿穩(wěn)定性強。

堿:NaOH,調(diào)整pH值在11～12;Na2CO3-NaHCO3,調(diào)整pH值在9～10;Na2HPO4-NaH2PO4,調(diào)整pH值在6～8。

緩沖液:NaAc-HAc,調(diào)整pH值在5。

工業(yè)堿性染色工藝用來與一步染色和三聚物去除工藝作比較。

2方法

紗線的處理和染色均在耐洗牢度試驗儀中進行,浴比10∶1,研究了兩種三聚物處理方案——預(yù)洗法和一步法。預(yù)洗法是指在染色前用堿液處理紗線,一步法是指三聚物的去除與染色同時進行。前一種方法中,紗線首先用堿處理,然后在130℃,pH值為5的條件下染色30min。一步法的溫度控制在130℃～140℃,pH值為5～10,染色時間15min～60min,染色中染料濃度為2%owf。堿處理或染色后,紗線在空氣中冷至50℃取出,在浴比為500∶1的溫水中攪拌5min,離心脫水,重復(fù)兩次,取出并空氣干燥。

3三聚物分析

在索氏萃取器中用四氯乙烯萃取表面三聚物。萃取的低聚物基本上來自纖維表面。溶劑回收,萃取物溶于二氧六環(huán)中作含量分析。對表面低聚物作液相色譜分析。色譜柱250×4.6mm,硅膠固定相(100的球形孔隙)直徑5mm。移動相為己烷/二氧六環(huán)980/20(V/V),流速為1ml/min。在238nm波長下觀察三聚物,在620nm波長下觀察分散藍56。純?nèi)畚镒鳂藴是€。峰面積和三聚物濃度之間呈線性關(guān)系,相關(guān)系數(shù)大于0.999。三聚物和染料被基線分開,染料不干擾三聚物的含量分析。

4結(jié)果

4.1預(yù)洗法

4.1.1堿

圖1表明,用2g/lNaOH或Na2CO3-NaH-CO3預(yù)洗后再染色,都能顯著減少表面三聚物。

但比較而言,NaOH比Na2CO3-NaHCO3效果更好。這可能因為NaOH堿性較強,能更有效地加速三聚物的水解。2g/lNaOH的pH值是12,而相應(yīng)的Na2CO3-NaHCO3的pH是9.4。

圖1也表明三聚物在纖維內(nèi)外呈動態(tài)平衡,雖然堿處理能很大程度減少表面三聚物,但染色后另外的三聚物又從纖維內(nèi)部移出。染色后表面三聚物的增加意味著原始平衡被打破,這表明染色條件有利于三聚物從纖維內(nèi)部移出到表面。染色中染料和表面活性劑的使用也可能促進三聚物的移出。

雖然2g/lNaOH在pH12的條件下比相應(yīng)的Na2CO3-NaHCO3在pH9.4的條件下能更有效地去除三聚物,但增加NaOH濃度似乎并不能進一步去除三聚物(圖2)。從圖中也可看出1g/l的NaOH不足以去除三聚物,0.05%以上的三聚物仍殘留在纖維表面,當(dāng)NaOH濃度從1g/l增至2g/l時,表面三聚物能進一步減少50%。