郝相帅，沈国峰，傅轶凡，朱 逸，尹翠玉

(1.天津工业大学 天津市先进纤维与储能技术重点实验室，天津 300387; 2.天津市和平区产品质量监督检验所，天津 300052;3.浙江东华纤维有限公司，浙江 义乌 311241)



CDP与ECDP短纤维染色性能的测定与分析

郝相帅1,2，沈国峰3，傅轶凡1，朱 逸3，尹翠玉1

(1.天津工业大学 天津市先进纤维与储能技术重点实验室，天津 300387; 2.天津市和平区产品质量监督检验所，天津 300052;3.浙江东华纤维有限公司，浙江 义乌 311241)

CDP；ECDP；短纤维；染色饱和值；染色性能

阳离子染料可染改性涤纶是采用阳离子染料可染改性PET(CDP和ECDP)纺制的纤维，分为阳离子染料可染改性涤纶(CDP)和阳离子染料易染改性涤纶(ECDP).用阳离子染料进行染色，改性涤纶的染色性能可得到改善，具有色谱齐全、色泽鲜艳、价格低廉、染色工艺简单等优点；还可以与天然纤维(如羊毛)实现一浴染色，使混纺织物的染色工艺大大简化；与其他纤维混纺、交织后一浴染色能获得异色或多色的效果，为纺织品增加花色品种开辟了新途径；所染织物染料吸尽率高，大幅度减少了印染废水的排放，又因染色温度降低节约了大量的能源[2-3].

以FZ/T 50019—2013《阳离子染料可染改性涤纶染色饱和值试验方法》为依据，通过测试阳离子染料可染改性涤纶短纤维染色饱和值来表征和比较CDP和ECDP短纤维的染色性能[4]，探讨了不同染料、不同品种和不同来源对阳离子染料可染改性涤纶短纤维染色饱和值的影响.

1 实验

表1 亚甲基蓝及孔雀绿质量指标Tab.1 The quality indicators of methylene blue and malachite green

1.1 原料与试剂

CDP与ECDP短纤维：1.56 dtex×38 mm,浙江东华纤维有限公司、江苏三房巷集团有限公司、中石化天津分公司生产；

亚甲基蓝：分子式为C16H18ClN3S·3H2O，纯度为98%，天津市染料化学第三厂生产,质量指标见表1；

孔雀绿：分子式为C23H25ClN2，纯度为94.5%，天津市染料化学第三厂生产,质量指标见表1；

冰乙酸、结晶乙酸钠：分析纯，天津市科密欧化学试剂有限公司生产.

1.2 仪器和设备

高温高压染色机：TPC 3001单浴槽，Roaches International生产；分光光度计：UV-1800 双光束紫外可见分光光度计，日本 Shimadzu生产；电子天平：千分之一，天津精诚电子衡器有限公司生产.

1.3 实验方法

1.3.1 纤维的处理

用非离子型洗涤剂去除阳离子染料可染改性纤维表面的油剂，用手挤去水分待用[5].

1.3.2 染色条件

(1)染色浴比为1∶100；

(2)染色处方：染料(owf)为1%～10%，冰乙酸体积分数为1%，结晶乙酸钠体积分数为1%；

(3)染液pH值为4.5～4.8；

(4)染色温度与染色工艺：CDP短纤维染色温度为125 ℃，染色过程总计260 min；ECDP短纤维染色温度为100 ℃，染色过程总计200 min.

图1 染色工艺曲线Fig.1 Curves of dyeing process

阳离子染料可染改性纤维经染前处理、挤水后放入染杯，按图1所示的染色工艺曲线染色.染毕，取出纤维并挤去多余的残液于染杯中，用少量40 ℃温水洗涤1次，再用室温水洗涤直至洗净浮色，洗液全部收集并与染色残液合并，冷却至室温后加水定容至500 mL，用于光密度值的测定[6].

1.4 光密度的测定

将待测残液根据颜色的深浅稀释成适宜的浓度(光密度为0.1～1.0)，配制合适浓度(约为2.5 mg/L)的标准亚甲基蓝染浴，利用分光光度计，在适当的波长(一般为最大吸收波长)下分别测定1.3.2中定容后的残液及标准染液的光密度值.

1.5 数据处理与纤维饱和值的计算

以性能稳定的亚甲基蓝阳离子染料(相对分子质量为320)的精制品(纯度≥98.0%)为测定用染料，按5档不同的浓度在规定条件下对纤维进行染色，以染料对纤维的上染百分率达90%作为饱和界限，计算100 g纤维上染的亚甲基蓝的质量，再换算成相对分子质量为400的阳离子染料孔雀绿的质量，即为该纤维的染色饱和值Sf.

图2 染色残液中染料量与原始染浴中染料量的关系Fig.2 The relationship between the amount of dye residuein the original amount of dye in the dye bath

根据标准亚甲基蓝染浴和各档浓度残液的光密度值，根据式(1)计算残液中染料对阳离子染料可染改性纤维质量的百分比.

(1)

式中：V为染色残液加浮色洗涤液定容的体积,mL；ρ0为标准亚甲基蓝染浴稀释前的质量浓度,mg/L；E0为标准亚甲基蓝染浴稀释后的光密度；n0为标准亚甲基蓝染浴稀释倍数；E为残液稀释后的光密度；n为残液稀释倍数；m为阳离子染料可染改性纤维的质量,mg.

染色残液中染料量与原始染浴中染料量的关系见图2.如图2所示，以残液中染料对阳离子染料可染改性纤维质量(%，owf)为横坐标，以染色前原始染浴中染料对阳离子染料可染改性纤维质量(%，owf)为纵坐标，A线为从原点作斜率为10的直线，在该直线上任意一点的上染百分率均为90%，再根据从配制的不同染浴浓度残液吸光度的测试结果找出直线A两侧相邻的两点作直线为B线.直线A与直线B相交点D的纵坐标Dy即为被测阳离子染料可染改性纤维达到上染百分率为90%时染料对阳离子染料可染改性纤维的质量(%，owf)，即标准规定的染色饱和时染料对阳离子染料可染改性纤维的质量(%，owf).按式(2)计算得阳离子染料可染改性涤纶的染色饱和值Sf：

(2)

2 结果与讨论

2.1 不同染料对阳离子染料可染改性纤维染色饱和值的影响

按图1的曲线升温，分别以亚甲基蓝与孔雀绿为染料进行同一CDP短纤维的饱和值对比实验，结果见表2和图3.

表2 不同染料测试的CDP短纤维染色残液中染料对纤维质量Tab.2 Fiber weight of CDP staple fiber dyeing raffinate with different dyeing tests

图3 不同染料饱和值的对应关系Fig.3 Correspondence between the different dye saturation value

从20世纪90年代开始，国内外学者陆续发现，孔雀绿及其代谢产物无色孔雀绿具有高毒素、高残留、高致癌、高致畸和致突变等副作用.鉴于亚甲基蓝较为常用且稳定、易购、毒性小，所以采用亚甲基蓝为实验染料是合理的选择.

2.2 不同品种短纤维对染料浓度的选择及纤维染色饱和值的影响

2.2.1 CDP短纤维饱和值

在测试纤维饱和值时，选用染料浓度(owf)应为1%～10%，测试CDP短纤维时染料浓度选取了1%，2%，3%，4%，5%，6%和7%.以表3中Ⅰ企业为例，绘制残液中染料质量与原始染浴中染料质量的关系图，如图4所示.其中，直线A与直线B相交点D的纵坐标Dy即为被测纤维达到90%的上染百分率时染料对纤维的质量(%,owf)，即标准规定的染色饱和时染料对纤维的质量(%,owf)，按式(2)计算可得出阳离子染料可染改性涤纶的染色饱和值Sf.

图4 残液中染料量与原始染浴中染料量的关系Fig.4 The relationship between the amount of dye residue and the original amount of dye in the dye bath

表3 CDP(1.56 dtex×38 mm)纤维染色残液中染料对纤维质量Tab.3 Dye fiber weight of CDP (1.56 dtex × 38 mm) fiber dyeing raffinate

2.2.2 ECDP短纤维的饱和值测试

测试ECDP短纤维时，染料浓度(owf)为1%～10%，间隔1%，ECDP短纤维不同染料浓度的染色残液中染料对纤维质量如表4所示.以表4中Ⅰ企业为例，绘制残液中染料质量与原始染浴中染料质量的关系图，如图5所示.同2.2.1的计算方法，可得出阳离子染料可染改性涤纶的染色饱和值Sf.

图5 残液中染料质量与原始染浴中染料质量的关系Fig.5 The relationship between the amount of dye residue and the original amount of dye in the dye bath

表4 ECDP(1.56 dtex×38 mm)纤维染色残液中染料对纤维质量Tab.4 Dye fiber weight of ECDP (1.56 dtex × 38 mm) fiber dyeing raffinate

与2.2.1中CDP短纤维相比，ECDP的染色饱和值显然大很多，这是因为CDP是在常规PET聚合中加入了含有磺酸基团的第三单体共聚改性所得的聚合物，阳离子可染性得到了一定程度的改善；ECDP是在常规PET聚合中，在加入含有磺酸基团的第三单体的同时加入了含有羧酸基团或其他柔顺性基团的第四单体共聚改性所得的聚合物，不仅阳离子的可染性得到了一定程度的改善，而且PET规整的结构被破坏，染料更容易渗透，故ECDP短纤维可以常压沸染，也被称为阳离子易染纤维[7].

2.2.3 染料浓度的选择

在测试纤维饱和值时，染料浓度(owf)原则上为1%～10%.从表3、表4和图4、图5中可以看出，CDP短纤维的A，B两线的交点值Dy较低，而ECDP较高.染料浓度(owf)为1%～4%时，ECDP短纤维残液中染料对纤维质量(owf)基本测不出，也就是说染色性好、上染率很高，染料几乎吸尽.因此，在测试CDP短纤维饱和值时染料浓度选择1%，2%，3%，4%，5%即可，而在测试ECDP短纤维时染料浓度应选择5%，6%，7%，8%，9%[8].

表5 阳离子染料可染改性涤纶的染色饱和值SfTab.5 The dyeing saturation value(Sf) of cationic dyeable modified polyester

2.3 不同企业产品的染色饱和值

依据表3与表4的数据，按式(2)计算可得出不同企业生产CDP和ECDP短纤维的染色饱和值Sf，见表5.从中可以看出，不同企业生产的阳离子染料可染改性涤纶的染色饱和值Sf不同，原因是不同企业生产的阳离子染料可染改性涤纶的生产工艺、装备和共聚单体的加入量都会有所不同.

3 结语

通过对不同染料、不同品种和不同来源的阳离子染料可染改性涤纶短纤维染色饱和值测试结果的分析与比较可知：

(2)阳离子染料可染涤纶(CDP)染色实验时染料的浓度应选择1%，2%，3%，4%，5%，而阳离子染料易染涤纶(ECDP)染色实验时染料的浓度选择5%，6%，7%，8%，9%较为适合.

(3)与CDP短纤维相比，ECDP的染色饱和值大很多，说明其染色性能更好.

(4)不同企业生产的阳离子染料可染改性涤纶的染色饱和值Sf不同.

[1] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.FZ/T 50019—2013阳离子染料可染改性涤纶染色饱和值试验方法[S].北京:中国标准出版社，2013.

[2] 阳段梅,张贵,皮建兵.阳离子染料染改性涤纶的探讨[J].轻纺工业与技术,2015,44(4):38-41.

[3] 孙玉.阳离子染料可染共聚酯的制备及其结构性能的研究[D].天津:天津工业大学,2008．

[4] 李鹏刚,张斌.阳离子染料可染涤纶纤维的染色工艺[J].化纤与纺织技术,2011,40(1):1-5.

[5] 酒泉.阳离子染料可染改性涤纶纤维染色的研究[J].染料与染色,2011,48(6):23-25.

[6] 梁庆忠,杨丽,路硕,等.阳离子染料可染涤纶短纤维染色饱和值的测定[J].合成纤维工业,2015,38(2):71-74.

[7] 郑梦桥,穆万春.影响阳离子染料可染涤纶染色饱和值测定的因素[J].合成纤维,2014,43(5):6-9.

[8] 李艳玲,杨文芳,孟宪献，等.ECDP短纤维染色饱和值的测定[J].合成纤维工业,2013,36(2):67-69.

The measurement and analysis of the dyeing properties of CDP and ECDP staple fibers

HAO Xiangshuai1,2，SHEN Guofeng3，FU Yifan1，ZHU Yi3，YIN Cuiyu1

(1.TianjinMunicipalKeyLaboratoryofAdvancedFiberandEnergyStorage，TianjinPolytechnicUniversity，
Tianjin300387，China;2.Instituteof(Products)QualitySupervisionandInspection，HepingDistrict，Tianjin300052，China;3.ZhejiangDonghuaFiberCo.，Ltd.，Yiwu311241，China)

CDP；ECDP；staple fibers；dyeing saturation value；dyeing properties

2016-06-07

郝相帅(1986-)，男，天津人，助理工程师，主要从事材料测试与检验方面的研究.

尹翠玉(1962-)，女，河南郑州人，教授，博士，主要从事改性与功能纤维方面的研究.E-mail：yincuiyu@tjpu.edu.cn.

TQ342.1

A

1674-330X(2016)04-0005-05