超细聚酯合成革颜料染色新工艺
武达机 上海毛麻科学技术研究所
原载: 上海印染新技术交流研讨会论文集（2009年度）；124-126
稿件来源：sh9-124
为了提高超细聚酯合成革染色后水洗湿处理沾色牢度，选用水不溶性颜料进行染色，其中出现的主要问题如颜料增溶溶解，颜料悬浮颗粒对超细聚酯的渗透性、悬浮颗粒的稳定性等问题与羊毛用还原隐色酸染色情况相类似，可参照羊毛还原染料染色情况予以解决。本文列出不溶性颜料悬浮粒对超细聚酯和聚氨酯底板组成的超细合成革染色时显现出的专门问题，如合成革染色“白芯”、“白点”问题，消泡硅烷的硅斑问题，超细聚酯与聚氨酯上色不平的问题，及其解决策略予以叙述。
1. 合成革颜料染色“白芯”、“白点”问题
超细合成革用不溶性颜料染色所呈现的“白芯”、“白点”问题，说到底也是颜料悬浮粒的渗透性问题，与羊毛相比由于超细合成革非常紧密，单位重量也大，渗透问题比羊毛纤维的严重得多。国内外采取的方法是:
1.1 提高染色温度
当选用分散染料染超细聚酯纤维， 日本的 KODAYASHI 提出将染色温度从130℃ 提升到180℃这项措施对染料的渗透、上色率、色牢度均有帮助，然后本文发现高温引起超细纤维合成革的强力急剧下降，再因耗能更多，此两因素限制了高温染色的方法的采用。本文对超细聚酯和聚氨酯组成的合成革染色，为确保强力将染色最高温度（用不溶性颜料悬浮体染色）限制在125℃。
1.2 本文采用添加渗透剂的方法
渗透剂总用量为 4ml-10ml/L，组分如下：(%)
月桂基氮酮
0.01-0.004
N辛烷基吡咯烷酮 0.0001-4.0
磷酸三辛酯 0.001-4.0
十八烷基甜菜碱 0.0005-25
三乙二醇单丁醚 0.005-5.0
3-羟基-2-丁酮
0.0001-4
二甲基亚砜
0.0001-45
α-苎烯
0.0001-20.0
松节油透醇
0.0001-12.0
二甲基乙酰胺
0.3-30.0
二丙二醇乙醚
0.0001-4.0
加水至 100%
上述配方添加到溶液中用量仅5ml/L对标准粗纺毛织物渗透仅需3秒钟，对人造革渗透仅需1-2分钟。由于渗透组分能有效地将人造革疏水部分有效而快速的渗透，因此染色是已彻底消除了“白芯”、“白点”问题。
2. 有机硅消泡剂缺点的克服
由聚二甲基硅氧烷组成的有机硅消泡剂虽然消泡效果非常好，但也有不少缺点，例如在喷射或溢流染机中染超细合成革，由于液流循环速度很大，剪切力大，有机硅消泡剂很容易破乳，分层，漂油使有机硅粘附在机械上，和染色的超细合成革上，影响手感，风格。本文研发了以非硅组分为主体的，有机硅仅以数十P.P.M计的消泡剂，使织物手感柔软，风格质量尚优的消泡剂，也解决了析出硅油，形成硅斑的问题，其主体组分如下：将乙撑双硬脂酰胺先溶于植物油（花生油、菜子油等）然后添加进奇数取代烷基的脲。如丁基脲、戊基脲、甲基脲、乙基脲、丙基脲、庚基脲、一异丙基脲、一异丁基脲、一异戊基脲、
一异辛基脲、三甲基脲、三乙基脲、三丙基脲、三丁基脲、三戊基脲、三已基脲、三庚基脲、三辛基脲、三异丙基脲、三异丁基脲、三异戊基脲、三异辛基脲。从低表面张力、消泡功能性以三异辛基脲。再用癸醇、磷酸三辛酯、N甲基吗啉氧化物为助消泡剂。以二甲苯磺酸为偶联剂用超级分散剂做分散剂，以异辛基脂肪醇醚磷酸酯和萘基聚氧乙烯醚为乳化剂制成微乳液，如果再加上染浴中20PPM至30PPM的聚二甲基硅这类有机硅消泡剂。动态消泡浓度加量为2-4ml/L时消泡时间不会超过5秒钟。这比市面上效果最好的进口消泡剂效果更好，（以乙撑二硬脂酰胺溶于矿物油的那种）若不添加几十PPM浓度的有机硅，则消泡效果两者可相当。
3. 超级分散剂对颜料悬浮体稳定性影响
传统的分散剂如分散剂NNO，分散剂MF，分散剂CNF,木质素磺酸钠，分散剂IW等，由于分子量小，特别是锚固基团及溶剂化链，功能有效性差，所以对微粒子小于8μM粒经水不溶性有机颜料，无机颜料，及纳米级粒径的炭黑等微粒解团聚的再分散性能特差。对上述这些微粒的悬浮稳定性也不好。在悬浮体染色体系中为了染色均匀，不产生色花，为了维持悬浮体分散稳定，使用超级分散剂是一个好的选择，超级分散剂结构主要由锚固基团和溶剂化链组成。锚固基团如-N+R3, -COOH, -COO-, -SO3H, -NR2, -SO3-, -PO43-,多元胺、多元醇、和聚醚等。这些锚固基团通过离子键、氢键及范德华力可紧紧地吸附于颜料表面防止超级分散剂从颜料上解吸另一部分溶剂化链，这部分溶剂化链将直接决定被分散的颜料悬浮体微粒在水中的悬浮稳定性，为此要求溶剂化链对水有较高的亲和力，以确保具有良好的溶剂化作用，同时还具有足够的碳链长链，以资产生有效的空间立体屏障，有效阻止粒子间的相互吸引，常用的溶剂化链有低极性的烷烃链和聚酯链、中等极性的聚酯链或聚丙烯酸酯链、强极性的聚醚链、这三类溶剂化链可分别适用颜料悬浮粒，在低极性、中等极性和强极性溶剂中的分散性。传统分散剂因亲油碳链长度一般不超过18个碳原子，其在颜料表面的吸附层只有2.5μm的厚度，对需要长期分撒稳定的要求是远远不够的。而超级分撒剂可在颜料表面形成5-15μm的吸附层，足以保持长期分散稳定。
超级分散剂结构举例：
3.1 梳型聚合物超级分散剂日本Xerox报导(AKzo公司)的疏型聚合物，平均分子量为20000，以马来酸酐与具有特定长度亲水碳链的聚氧乙烯醚反应，产物再与具有疏水性碳链的α-烯烃反应，如下：
上述聚合物中羟基可与氢氧化钠生成钠盐，商品名DAPRAL GE204NA;若与二甲基乙醇胺生成盐商品名 DAPRAL GE205DMA或DAPRAL GE206DMA；吉林化工学院孙淑珍等人合成了N-(聚羟基月桂酸酯)酰基脂肪胺超分散剂，镇江天龙27000可能与Solsperse27000的极性超级分散剂(HCB15.8-16)同属于亲水性的聚氧乙烯醚类助剂。β萘酚(聚氧乙烯醚)12H。
本文认为应用超级分散剂应该针对颜料、还原染料、炭黑纳米粒采用强极性与弱极性相拼的效果会更好些。举例说：
(1)超级分散剂‘619’(ICI)：Tilo 190(镇江)；其中‘619’为2: ‘190’为1。
(2)BZ205:SRE-4023B:DD8110:WB801A=48.78%:9.75%:2.47%:39%
(3)‘619’为1.0:WB801为1.0
(4)‘619’:CY540A:CY540=36.36%:31.8%：31.8%
(5)BW801A:‘619’=50%:50%
(6)SRE4023B:AM-320=11.12%:88.88%
超级分散剂的用量一般为颜料用量的20%-60%。加少了颜料悬浮体分散稳定性差，加多了上色率明显下降对得色率不利。具体用量必须通过试验。
4. 聚酯超细纤维与聚氨酯染色不平的问题
解决不平本文采取的措施是，碱性前处理及促使超细纤维膨塑，碱处理工艺是：以氢氧化钠调染浴PH 9.5-10.0，60℃预处理30分钟-45分钟。然后将染浴PH调到PH4.2-3.8之间，加入柠檬酸、磷酸二氢钠、醋酸钠、甲酸醋酸等组成的有缓冲作用的释酸剂，以1°/1＇升温至125℃保温45-60分钟染色之。浴中膨塑助剂与染羊毛时的类同，加量为4-10ml/L。
5. 各超细纤维纯纺或混纺的工艺表、各种超细纤维混纺或纯纺时染色(悬浮体)采用的染色温度和时间表
表1 超细纤维纯纺或混纺温/时
|
纯纺或混纺组分 |
染色温时 |
氧化处理 |
还原清洗 |
|
超细聚酯/聚氨酯 |
125℃×45分 |
80℃×15分 |
60℃×15分 |
|
纯聚氨酯 |
98℃×45分 |
60℃×15分 |
50℃×15分 |
|
超细聚酰胺 |
98℃×45分 |
60℃×15分 |
50℃×15分 |
|
半光尼龙66 |
98℃×45分 |
80℃×15分 |
60℃×15分 |
|
无光超细聚酯 |
130℃×45分 |
80℃×15分 |
60℃×15分 |
|
四亚甲基对苯二甲酸酯 |
115℃×45分 |
80℃×15分 |
60℃×15分 |
|
超细聚酯80﹪聚氨酯20﹪ |
125℃×45分 |
80℃×15分 |
60℃×15分 |
|
芳纶530 |
130℃×45分 |
80℃×20分 |
60℃×15分 |
|
三亚甲基对苯二甲酸酯 |
115℃×45分 |
80℃×15分 |
60℃×15分 |
|
纤维素20﹪超细聚酯80﹪ |
115℃×45分 |
80℃×15分 |
60℃×15分 |
注：氧化处理条件：过氧化氢2ml/L 螯合分散剂1g/L PH 5.0
还原处理条件：十二烷基苯磺酸钠 4g/L;二氧化硫脲 2g/L PH 5.0
6. 超细合成革颜料染色后色牢度
超细合成革（84%超细聚酯和16%聚氨酯）用
颜料悬浮体染色后的色牢度见下表。
表2：
|
各纤维湿处理沾牢度 |
羊毛 |
腈纶 |
涤纶 |
锦纶 |
棉 |
醋酯 |
|
咖啡 |
4-5 |
4-5 |
4-5 |
4 |
4-5 |
4-5 |
|
豆绿 |
4-5 |
4-5 |
4-5 |
4-5 |
4-5 |
4-5 |
经测摩擦牢度如下：
咖啡泡干摩擦4-5级/湿摩擦4级 。豆绿色干摩擦4-5级/湿摩擦4级。
7. 结论
1．用水不溶性颜料染超细合成革（聚酯84/聚氨酯16）比用分散染料染染色的，能显著增进湿处理色牢度。
2.本文研制的渗透剂能消灭传统人造革染色的白芯、白点问题，获国家发明专利。
3.本文研制的膨塑助剂能显著改善超细聚酯得色浅的问题，使聚酯/聚氨酯得色基本拉平，视觉目测基本无夹花色。获国家发明专利。
4.本文研制的消泡剂可以取代进口有机硅消泡剂用于溢流人造革染色，效果与进口的乙撑双硬酯酰胺溶于矿物油中的一类效果相当，但更加环保。