芳砜纶织物分散染料载体法染色及其机理研究

摘要

芳砜纶(PSA)纤维是我国具有自主知识产权并已实现产业化生产的芳香族聚酰胺有机耐高温纤维，主要应用于防护制品、过滤材料和绝缘领域。芳砜纶纤维在常规条件下较难染色并且其染色产品在使用过程中长期暴露在高温或者日晒环境下容易褪色。近年来国外对芳砜纶纤维染色方面的研究鲜有报道，国内一些研究者仅对芳砜纶的染色性能有所研究，但是耐日晒色牢度和耐高温牢度差的问题一直尚未得到解决。因此，研究芳砜纶染色及提高染色牢度具有重要的意义。
　　本论文以芳砜纶针织物为主要研究对象，主要研究工作如下：
　　1.芳砜纶适用染料、载体及染色工艺研究。筛选了性能优异尤其是耐日晒色牢度和耐升华色牢度好的大爱尼可司AM型分散染料和环保型载体C-50；通过单因素实验和正交实验分析确定了芳砜纶织物分散染料载体法染色的最佳工艺为：染料浓度3％(o.w.f)、载体浓度30g/L、pH值5.5、浴比30:1、染色温度135℃、保温时间80min。与芳砜纶织物分散染料高温高压染色法相比，载体法染色织物的K/S值明显增大，并且能保证优异的色牢度，其中耐日晒色牢度≥4级，耐热压色牢度≥3级。
　　2.抗紫外线整理提高芳砜纶织物耐日晒色牢度的研究。通过抗紫外线剂与染色同浴、浸轧法两种工艺对芳砜纶染色织物进行抗紫外线整理，探讨了抗紫外线整理对芳砜纶染色织物耐日晒色牢度的影响。结果表明：抗紫外线整理可以将芳砜纶染色织物的耐日晒色牢度提高0.5~1级。
　　3.载体C-50对分散染料和芳砜纶纤维的作用和性能的影响研究。采用现代分析测试手段分析载体C-50对分散染料的色光、溶解性、粒度以及对芳砜纶纤维超分子结构和形态结构的影响，以研究载体C-50对分散染料和芳砜纶纤维的作用。结果表明：载体C-50不会影响分散染料的色光，且能增加分散染料在水中的溶解度、减小分散染料的粒径；载体C-50增大了芳砜纶纤维的直径和横截面积，对芳砜纶纤维具有溶胀作用；载体C-50不改变芳砜纶纤维的化学结构，载体C-50的化学结构与芳砜纶纤维的化学结构相似，很容易进入纤维的内部，起到溶胀的作用；载体C-50对芳砜纶纤维的表面形态、热性能、阻燃性能和物理机械性能几乎没有影响，不会影响其使用性能。
　　4.载体C-50对芳砜纶织物分散染料染色过程的作用机理研究。以分散黄AM-2R为例，通过对芳砜纶纤维分散染料染色动力学和热力学分析，研究了载体C-50对芳砜纶织物分散染料染色过程的作用机理。染色动力学分析结果表明：载体C-50能增大分散染料在芳砜纶纤维上的染色速率常数和扩散系数，缩短半染时间。染色热力学分析结果表明：在低浓度下，载体C-50不影响分散染料上染芳砜纶纤维的吸附等温线类型，基本符合能斯特（Nernst）型；载体C-50能增大分散染料在芳砜纶纤维上和染浴中的分配系数、染色亲和力和染色热，降低染色熵。

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第一章 绪 论

1.1 芳砜纶纤维简介

1.1.1 芳砜纶纤维的结构

1.1.2 芳砜纶纤维的性能

1.1.3 芳砜纶纤维的应用

1.2 芳砜纶纤维染色技术现状

1.2.1 载体及其作用

1.2.2 染色技术现状

1.3 提高染色织物耐日晒色牢度的途径

1.3.1 影响染色织物耐日晒色牢度的因素

1.3.2 提高染色织物耐日晒色牢度的方法

1.4 本课题研究的意义与内容

1.4.1 研究背景及意义

1.4.2 研究内容

第二章 实验部分

2.1 实验材料

2.2实验设备及测试仪器

2.3 实验药品

2.4 实验方法

2.4.1 前处理工艺

2.4.2 染色处方及工艺条件

2.4.3 分散染料的提纯

2.4.4 标准工作曲线的绘制

2.4.5 上染速率曲线的绘制

2.4.6 染色速率常数及半染时间的计算

2.4.7 扩散系数的计算

2.4.8 吸附等温线的绘制

2.4.9 热力学参数的计算

2.5测试方法

2.5.1上染百分率的测定

2.5.2 K/S值的测定

2.5.3各项色牢度的测定

2.5.4 分散染料色光及溶解度的测定

2.5.5 分散染料粒度的测定

2.5.6 芳砜纶纤维表面形态的测定

2.5.7 芳砜纶纤维直径及横截面面积的测定

2.5.9 芳砜纶纤维结晶度和取向度的测定

2.5.10 芳砜纶纤维热性能的测定

2.5.11 芳砜纶纤维阻燃性能的测定

2.5.12 芳砜纶纤维物理机械性能的测定

第三章 结果与讨论

3.1 芳砜纶织物分散染料载体法染色工艺研究

3.1.1 载体的筛选

3.1.2 染料的筛选

3.1.3 单因素实验

3.1.4 正交实验

3.1.5 分散染料载体法染色与高温高压法染色的对比

3.2抗紫外线整理提高芳砜纶织物的耐日晒色牢度的研究

3.2.1 抗紫外线剂与染色同浴整理

3.2.2 浸轧法整理

3.3 载体C-50对分散染料和芳砜纶纤维的作用研究

3.3.1 载体C-50对分散染料色光及溶解度的影响

3.3.2 载体C-50对分散染料粒径的影响

3.3.3载体C-50对芳砜纶纤维表面形态的影响

3.3.4 载体C-50对芳砜纶纤直径、横截面面积的影响

3.3.5 载体C-50对芳砜纶纤维化学结构的影响

3.3.6 载体C-50对芳砜纶纤维结晶度和取向度的影响

3.3.7 载体C-50对芳砜纶织物阻燃性能的影响

3.3.8 载体C-50对芳砜纶纤维热性能的影响

3.3.9载体C-50对芳砜纶织物物理机械性能的影响

3.4载体C-50对芳砜纶织物分散染料染色的机理研究

3.4.1 标准工作曲线

3.4.2 染色动力学

3.4.3 染色热力学

第四章 结 论

4.1结论

4.2 建议与展望

参考文献

致谢