印染新技术yd14028

刘辅庭    原上海市纺织科学研究院 上海 200092

  收稿日期：2011-04-27

作者简介：刘辅庭,留日高工,从事纺织技术情报40年,最近译书和研发静电纺丝机

  原载：染整技术2011/9；1-3

 

【摘要】文章综述最近印染新技术,有关棉纤维的臭氧微泡漂白、微泡的原理及发生装置以及表面氟烷基化和超拒水整理、拔染喷墨。

【关键词】臭氧微泡漂白;表面氟烷基化拒水整理;拔染喷墨

【中图分类号】TS190  文献标识码:B  文章编号:1005-9350(2011)09-0001-O3

 

l   棉纤维的臭氧微泡漂白法[1]

微泡是直径数10µm的气泡,液中上升速度慢,表面积大,从而提升气体向溶液溶解的速度,内压高,反应性与毫泡不同。

臭氧处理在室温下进行,与一般漂白法相比,可抑制二氧化碳排放量。臭氧易被氧化和水分解,无需中和处理,可减少药剂用量。

l.l  臭氧微泡处理

微泡处理槽由送液泵、臭氧发生器、微泡发生器和臭氧浓度计构成。微泡发生器是旋转液流式,吸入的气体被泵送来的水在发生器内加以剪切后,向水槽送去微泡。处理槽为聚丙烯制50L容器,对水量40L进行处理。送液泵的泵压为0.2MPa,水槽温度可调节。

l.2  微泡直径的测定

微泡直径测定时用大气,气体流量为100mL/min。根据测定,平均气泡直径为88µm,50µm以下的气泡存在率为22%。

l.3  微泡促进臭氧溶解于水

醋酸添加量与溶解效率的关系如表1所示。加醋酸后微泡和气石(高温烧结,直径25mm)的溶解效率减少。

表1 醋酸添加量对溶解效率和分解速度的影响

醋酸添加量/mL

微泡

气石

效率/%

分解速度/min

效率/%

分解速度/min

0

44

0.007

21

0.008

40

42

0.003

34

0.002

100

40

0.003

36

0.002

200

50

/

40

/

400

48

0.003

40

0.002

根据测定可知,随温度上升,臭氧的水溶解力降低,为此加工时温度要低。

1.4  漂白处理条件和白度

试验用薄织物100g/m2,经纬纱40/L,经密83根/2.54cm,纬密76根/2.54cm,组织为平纹;厚织物263g/m2,经纱20/3,纬纱20/2,经密83根/2.54cm,纬密76根/2.54cm,组织为方平。

白度是用分光计测定,白度=L*+a*-3b*。测色条件是,测定孔4mm,光源D65,视野角10°。测色时织物折二次,求5次平均值。

表2为煮练前后薄织物经臭氧处理时的白度值及A*、b*值。煮练布白度高。漂白后煮练比煮练后漂白,白度较低。可知煮练在臭氧微泡处理前进行,并在臭氧微泡处理后进行碱净冼,有利于提高白度。对厚织物需要搅拌装置。

表2  漂白条件和白度

处理方法

白度

a*

b*

煮练后微泡漂白2h,20Om1/min

87

-0.2

0.3

未煮练微泡漂白2h,20Om1/min

84

-0.4

0.9

煮练后微泡漂白1h,20Om1/min

87

-0.2

0.3

未煮练微泡漂白1h,20Om1/min

82

-0.4

1.5

添加90%醋酸40OmL,处理温度15℃。

根据试验可知,温度25-30℃,白度差异不大。超过35℃时,白度降低。为提高白度要保持臭氧浓度。

1.5  处理布的拉伸强度试验

煮练后经臭氧微泡漂白1-4h。漂白时臭氧气体浓度50mL/min,添加90%醋酸400mL,处理温度15℃。

根据试验可知,处理2h,白度几乎不变,而强度稍降,3-4h时降低较多。可以说薄织物经2h处理,白度、强度都好。

根据试验可知,煮练处理时强度降低大。过氧化氢漂白和臭氧微泡处理时,强度降低类似。

1.6  处理布的染色试验

染色条件是,Remazo1亮蓝B 2% omf,硫酸钠50g/L,磷酸三钠8g/L,浴比20:1,处理温度60℃,1h,染色后用测色计测定反射率及波长600nm的K/S值。

根据试验结果可知,过氧化氢漂白布染色后的K/S值是3.8,而臭氧微泡处理后煮练布染色的K/S值是4.0,大致相同。波长400-780nm的反射值也类同,可见臭氧微泡处理不影响染色性。

总之,臭氧和微泡组合的漂白技术是: (1)用微泡发生器比气石效率高,臭氧可溶于水中; (2)臭氧微泡处理与过氧化氢漂白,白度相同,但需要煮练处理; (3)可在35℃以下低温漂白; (4)臭氧微泡处理时,强度稍减,如处理时间适当无问题; (5)与过氧化氢漂白相比,染色性相同。

2   微泡的原理及其发生装置[2]

2.1  微泡的基础特性

微泡直径限定为数µm-数百µm。

微泡的特征是,上浮速度很慢,单位体积的表面积大和内外压差大。

2.2  微泡发生装置

微泡发生原理是,细孔法发生气泡,剪切流促使气泡变形和分裂。

微泡发生装置有剪切法、YJ法、旋转式、加压溶解式和文丘里管式以及氢气泡法、超声波法等。根据气体种类、液体及其状况,微泡发生法、气泡直径及其分布、气泡量等因素,把握主要因素以适应各种用途。

3   表面氟烷基化和超拒水整理[3]

表面功能化的拒水拒油整理,与净冼及防污整理有关。一般拒水性是指水滴对纤维的接触角θ为90°以上,最近110-150°称为高拒水性。150°以上为超拒水性。

3.1  氟烷基化拒水拒油整理

用含氟硅烷偶联剂研究表面氟烷基化。氟具有范德华斯半径(1.35Å),氟烷基的氟原子半径为0.72Å。因此氟原子可完全屏蔽碳原子,而氟烷基是刚直而分子间相互作用弱,所以全氟化合物的表面张力(自由能)比烃化合物低,除拒水拒油性外,也可赋予低折射率、非粘合性等。

对聚酯的表面氟烷基化的研究有: (1)氟聚合物的表面覆层; (2)F2气体直接氟化; (3)用含氟气体的等离子体处理; (4)氟单体在表面接枝聚合: (5)用含氟硅烷偶联剂。特别是含氟硅烷偶联剂的无机(金属-陶瓷)及有机的各种表面改质,颇有展望。硅烷偶联剂可用YnSiX4-5(n=1、2、3)表示。X是卤、甲氧基、乙氧基等,可与包括玻璃等基质表面羟基键合(缩聚)。Y有含乙烯基、氨基、巯基、环氧基等反应性基型和烷基等非活性型。

含氟硅烷偶联剂可分:(1)硅烷基(SiX, X=C1,0CH3,OC2H5等); (2)氟烷基。

用氟烷基的偶联剂对玻璃表面改质,拒水拒油性好,并耐药品且耐久。特别是二链型比一链型偶联剂反应性和改质效果高。

含氟烷基硅烷偶联剂对聚酯进行表面改质时,在聚酯Tg80℃以上时,拒水拒油效果高。两型偶联剂的表面自由能降到rsd=9-12mJ/m2,rsp=3-8mJ/磁拒水拒油性好,处理时间仅5min。

根据ESCA分析,基质由来的C=0的C1s峰出现在289eV, 硅烷层厚度小于80Å,形成数分子层的硅氧烷网络。不溶性硅氧烷层不是鞘型表面覆层,经热处理后,硅烷剂的-CH2CH2-锚定在聚酯非晶部,广泛的固体表面氟烷基化剂,有待发展。

3.2  表面的分类和超拒水

固体表面的润湿与表面的化学性质和表面状态(化学均质性及几何学表面的凹凸)有关,特别是表面状态的关键词是平滑、均质和连续。

4   喷墨用功能性印墨H

4.l  喷墨技术

喷墨方式有连续喷墨型和按需喷墨型。按需型根据液滴喷射方法分为热式、压电式和静电式。热式是热发生蒸汽泡来喷射液滴。压电式是由电压变形的压电元件喷射液滴。

喷墨用印墨分为溶剂型和无溶剂型,溶剂印墨又分水性和非水性。通常的喷墨印花机是用水性印墨。喷墨方式是混合蓝C、红M和黄Y三原色进行印花。黑色可混合三原色来表现,但实际上用黑K印墨。为精细表现,可追加亮蓝LC及亮红LM。喷墨技术的特征是: (1)材料利用效率60%以上; (2)按需式; (3)可应对多品种。网印织物所用印墨是色墨,开发功能性印墨是课题。

4.2  纤维用功能性印墨

4.2.1  拔染印墨

网印所用拔染法有还原拔染和碱拔染。还原拔染法是用亚磺基还原剂及锡还原剂分解染料母体,碱拔染法是用氢氧化钠等切断染料和纤维的键合。用还原剂时,还原剂释放的氢基加于偶氮键,最后还原到苯胺状态,由有色变为无色。纤维素纤维键合活性染料染色时,按染料结构染料母体分解不同,纤维上残留的结构变化。

4.2.2  还原剂分解染料

选用亚磺基还原剂和活性染料C.I.活性0range16进行分解实验。添加阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠SDS及阳离子表面活性剂十二烷基三甲基溴化铵DTAB。

根据添加还原剂的染料光谱变化可知,随时间推移,最大吸收波长的吸收减少而消色。根据试验可知,温度越高越易分解,纯水中相差10℃,速度常数相差数倍。pH酸性时易分解。添加表面活性剂后分解速度增加。

4.2.3  印墨制备

制备印墨时,对拔染剂、表面活性剂、保湿剂、有机溶剂、螯合剂、抗菌剂、防锈剂、pH调整剂等需用溶剂进行溶解。条件是: (1)不破坏印花部件; (2)拔染温度不使布烧伤; (3)商品有保存稳定期; (4)危险性低。特别是拔染剂浓度不破坏印花头。

5  功能性印墨研发

功能性印墨的开发项目有: (1)有机发光用印墨(有机EL用印墨、荧光印墨); (2)可食用印墨; (3)导电性、绝缘性印墨(利用纳米碳研发导电性印墨): (4)无机材料用印墨(应用溶胶凝胶法); (5)印刷用印墨。

6   纳米纤维喷涂改质的实验

最近作者编译了静电纺丝技术一书,并研发静电纺丝实验机,进一步将与企业共同试制静电纺丝样品机,在后整理中将静电纺纳米纤维喷涂织物表面而制成防水透湿透气性夹克衫,希望共同协作来推动纳米纤维技术用于纺织产业。

7 参考文献

[1]消林孝行,浅野春香,山本,臭氧微泡的棉纤维漂白法[J]纤维机械学会志(日),2010,63(7);33-37

[2]南川久人,微泡基础及其发生装置[J]纤维机械学会志(日),2010,63(7);22-26

[3]川懒德三.表面氟烷基化和超拒水整理[J]纤维机械学会志(日),2010,63(7);27-32

[4]槟田州博,喷墨印花用功能性印墨的开发[J]纤维机械学会志(日〉2010,63(7);17-21