详解涤纶染色疵点产生原因及预防措施

涤纶自发明至今以它绝对的优势取得了快速的发展，其数量已占世界纺织纤维的1/3，约占我国纺织纤维加工量的一半，成为合成纤维中的佼佼者，是当今理想的纺织材料。它的优越性主要取决于它特定的大分子结构；不仅有刚性的苯环，而且有脂肪族的链节，使其不仅具有可熔融加工性，便于加工成纤维，而且其大分子足够的刚性，赋予纤维高的初始模量。涤纶的综合性能好，强度大、弹性好，加工性能也好，其制成的面料挺括而不易变形，洗后不用熨烫，可纯纺也可和各种天然纤维混纺或交织，广泛用于服装，家用纺织品和产业用纺织品。在服装方面涤棉混纺织物可用于衬衣、床上用品，涤纶长丝可用于外衣、运动衣，也可用以生产仿羊毛、仿丝绸、仿麻等仿天然纤维产品等。由于涤纶可以大批量生产，加工技术不断改进，生产费用降低，所以涤纶的前景一片大好。

而涤纶的染色疵点对涤纶的生产制品带来了很多麻烦，所以我们必须对涤纶染色基础知识以及疵点有一定了解，比如涤纶染色时的色花、色点和色差等，并分析这些涤纶染色时疵点产生的原因有哪些，从而提出控制涤纶染色时疵点的预防措施，解决这些涤纶染色疵点，以减少对涤纶加工和制品带来的生产麻烦。

涤纶和分散染料

1.涤纶

1.1 涤纶的结构

涤纶是聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的商品名称。在一般光学显微镜下观察，普通涤纶的纵向为光滑、均匀、无条痕的圆柱体，横截面为圆形。涤纶大分子链上不含有亲水性基团，且缺乏与染料分子结合的官能团，故吸湿性、染色性差，属于疏水性纤维。涤纶大分子的基本链节中含有苯环，阻碍了大分子的内旋转，使主链刚性增加。但涤纶大分子的基本链节中还含有一定数量的亚甲基，所以又有一定的柔性。刚柔相济的大分子结构使涤纶具有弹性优良、挺括、尺寸稳定性好等优异性质。涤纶大分子为线性分子，没有大的侧基和支链，分子链容易沿着纤维拉伸方向平行排列，因此分子间容易紧密地堆砌在一起，形成结晶，这使纤维具有较高的机械强度和形状稳定性。酯键的存在使涤纶分子具有一定的化学反应能力，但由于苯环和亚甲基的稳定性较好，所以涤纶的化学稳定性较好。

1.2 涤纶的性能

①热性能

涤纶是热塑性纤维，其玻璃化温度为68～81℃，在玻璃化温度以下，大分子链段的活动能力小，涤纶受外力不易变形，有利于正常使用；涤纶的软化点温度为230～240℃，高于此温度，纤维开始解取向，分子链发生运动产生形变，且形变不能回复。在染整加工中，温度要控制在玻璃化温度以上，软化点温度以下。印染厂的热定性温度一般为180～220℃，染色、整理及成衣熨烫的温度均低于热定型温度，否则会因分子链活动加剧而破坏定性效果。在几种主要的合成纤维中也是最好的。涤纶在150℃下加热168小时后，其强度损失不超过3%,而锦纶在150℃受热5小时即变黄，纤维强度大幅度下降。大部分碳链纤维在高于80～90℃下受热要发生变形，其强度损失很难恢复。所以对涤棉混纺织物进行热加工时，应着重考虑棉纤维本身的耐热性。涤纶所允许的使用温度范围较大，可在-70～170℃之间使用，低温时纤维不会发脆。

②机械性能

涤纶的强度和断裂伸长率不仅与其分子结构有关，还与纤维纺丝过程中的拉伸和热处理工艺密切相关。经拉伸后，涤纶大分子链按一定方向排列，取向度提高，使其能均匀承受外力，故强度提高。通常涤纶短纤维的断裂强度约为0.27～0.66N/tex,断裂伸长率在25%～50%之间。在适当的热处理条件下，涤纶在纺丝过程中的拉伸程度越高，则纤维的取向度越高，纤维的断裂强度也越高，而断裂伸长率却较低；反之，则可能获得低强高伸的纤维。即改变拉伸和热处理条件，可制成高强低伸或低强高伸等不同品种的纤维。涤纶具有优良的弹性，在较小的外力作用下不易变形，当受到较大外力作用而产生形变时，取消外力后，其回复原状的能力也较强，其形变回复能力与羊毛相近。

③化学性能

涤纶的化学性能与其分子结构有关。在涤纶大分子中，苯环和亚甲基的稳定性较好，故涤纶的化学稳定性较好，而酯键的存在使分子具有一定的化学反应能力。涤纶的耐酸性较好，对无机酸和有机酸均有很好的稳定性。而涤纶的耐碱性较差。涤纶在浓碱液或热的稀碱液作用下，纤维表面的大分子会发生水解，一层层地剥落下来，并溶解在碱液中，使纤维逐渐变细，这种现象称为“剥皮现象”。利用这一方法处理涤纶织物，可使纤维变得细而柔软，增加了纤维在纱线中的活动性，使涤纶织物获得仿真丝效果。另外，涤纶对氧化和还原剂均具有良好的稳 定性，在印染加工过程中常使用的氧化剂和还原剂对其几乎没有损伤。需要注意的是，在涤棉混纺织物漂白和染色时，应根据纤维的性质来选择适当的漂白和染色工艺及化学试剂。最后，涤纶的耐溶剂性较好。一般的非极性有机溶剂和室温下的极性有机溶剂对涤纶没有影响。

1.3 涤纶的其他性能

涤纶的吸湿性在合成纤维中较差。由涤纶的分子结构可知，大分子链不含亲水基团，且涤纶的结晶度高，分子排列紧密，分子间的空隙小，故吸水性差，在水中的膨化程度也低，因而其织物具有易洗快干的特性。但织物吸湿性差，透气性不好，容易积聚静电而吸附灰尘。涤纶染色困难，一般染料不易着色，除因其吸湿性较差，染料难以随水分子进入涤纶内部外，涤纶大分子上缺少极性基团也是造成染色困难的原因之一。涤纶织物表面容易起球而影响外观。这是因为涤纶表面光滑，纤维之间抱合力差，故纤维尖端容易散露在织物表面形成绒毛，穿着时经摩擦使纤维纠缠在一起结成小球。又由于纤维强度高、弹性好、使小球难以脱落。涤纶由于吸湿性低，导电性差，经摩擦易产生静电。静电使织物易起毛起球，易玷污，并会黏附在皮肤或其他服装上，穿着很不舒服。涤纶靠近火焰时会收缩熔化为黏流状，接触火焰即燃烧，并形成熔珠而滴落，熔珠为硬的黑色小球，燃烧时有芳香气味并产生黑烟。离开火焰后，涤纶能继续燃烧，但易熄灭。涤纶燃烧时会因熔珠而黏附于皮肤上，造成严重灼伤。涤纶与易燃纤维混纺时，燃烧更为剧烈。

分散染料

1.分散染料的结构分类

分散染料是一种分子结构简单，水溶性低的非离子型染料。在染浴中主要以微小颗粒呈分散状态存在，由于染色时必须借助分散剂将染料分散在染液中，因此商品分散染料中往往都含有大量的分散剂。分散染料按结构分类，主要以偶氮型、蒽醌型为主，其次还有苯乙烯型、硝基二苯胺型等。偶氮型分散染料约占分散染料总量的60%，主要以单偶氮型染料，也有双偶氮型染料。蒽醌型分散染料一般为结构比较简单的羟基、氨基蒽醌衍生物。但由于它制造复杂，成本昂贵，而且制造过程中易污染环境，目前产量处于逐步下降的趋势。

2.分散染料的基本性质

①溶解特性

分散染料分子上不含离子性基团（如羧基、磺酸基），则染料的溶解度不大；但含有羟基，偶氮基，氨基等极性基团，则使染料具有微水溶性。染色时染料依靠分散剂的作用均匀分散在染液中。具有羟基等极性基团多的染料溶解度较高，而相对分子质量较大、含极性基团少的染料溶解度较低。增加温度可提高染料的溶解度，而且溶解度大的染料，随温度的增加溶解度提高得多一些。分散剂对分散染料具有增溶作用，染料的溶解度随分散剂浓度的增大而增高。一般阴离子型分散剂可以将染料的溶解度提高好几倍，而非离子型分散剂因为其对温度比较敏感，对染料溶解度提高的程度随温度的升高而下降。

②结晶现象

在染液中直径较小染料颗粒优先溶解，染液达到饱和时，尚未溶解的较大的染料颗粒却能吸附从饱和染液中在结晶出来的染料，结果造成染料晶体逐渐增大。尤其在周期性的升温和冷却过程中，这种现象更加剧烈。除了上述晶体增长现象外，还会发生晶体的变异，形成比较稳定的染料聚集体。聚集体会沉积在织物上，造成织物的耐摩擦牢度下降。分散染料染液的浓度越高，染色时间越长、染色温度越高，这种现象越容易发生。在实际染色过程中，染浴中的染料因为不断上染涤纶而减少，所以晶体增长的现象并不特别严重。染液中加入阴离子型分散剂能起到稳定作用，并抑制染料晶体的增长。而过量的电解质和阳离子型物质会造成染料的聚集。

③染色特性

分散染料主要是相对分子质量较小的偶氮、蒽醌等的衍生物，属于非离子型染料。分散染料的微水溶性十分重要。因为只有溶解了的染料分子（直径约为1～2nm）才能进入涤纶的微隙，并在纤维内部扩散。尽管如此，分散染料在染色时仍需要加入分散剂，以保证染料分子能均匀地分散在染液中。但是分散染料的溶解度不能过大，如果在染液中添加助溶剂，可以起缓染甚至剥色作用。分散染料与涤纶之间主要靠范德华力和氢键结合。涤纶分子为直线形，苯环上没有取代基，与染料分子的芳香环容易靠近，有较大的色散力。涤纶分子结构太紧密，阻碍了染料分子的扩散，造成染色困难，因此要依靠高温条件染色。分散染料分子结构简单，又不含电离性基团，具有一定的蒸气压，有升华现象。升华的速度与温度成正比。利用分散染料的这一特点，可以用热熔染色、转移印花、转移染色等方法对织物进行加工。

3.分散染料结构与性能的关系

①分散染料的分子结构与颜色

偶氮型分散染料的颜色取决于染料分子的共轭系统及染料分子的偶极性。染料分子的极性与重氮组分和偶合组分上的取代基的性质、位置和数目有关。若重氮组分不变，偶氮型分散染料的颜色也随偶合组分上取代基的变化而变化。蒽醌型分散染料的颜色与蒽醌分子上的取代基的性质和位置有很大关系。

②分散染料的分子结构与耐升华牢度

分散染料不仅分子结构较为简单，而且不具备强的电离性基团，所以分子间吸引力不大，具有升华现象。容易升华的染料耐热性能差，染色时大量气化的染料如果来不及被涤纶吸收，容易玷污设备和棉纤维沾色，造成染料的浪费，在使用过程中也往往使熨烫性能下降。因此分散染料的升华牢度是重要的性能指标。升华牢度反映了织物一定条件下高温热处理后的褪色情况。分散染料的耐升华性能与染料的分子结构有关。染料相对分子质量增大，分子间作用力增加，染料不易升华；染料分子的极性增加，染料也不易升华。增加偶氮型分散染料的极性与在偶合组分的氨基引入供电子基，都可使染料的升华牢度提高。对于蒽醌分散染料而言，极性基团对升华牢度的影响比偶氮型分散染料要小的多，但染料的升华牢度也与相对分子质量的大小、分子中极性基团的极性、数量和位置有关。

③分散染料的分子结构与耐光牢度

分散染料的耐光牢度决定于染料的化学结构，与染料的物理聚集状态，染料的浓度等因素有光。在偶氮型分散染料分子中，无论在重氮组分或偶合组分上，引入吸电子基均可提高耐光牢度。蒽醌型分散染料的耐光牢度一般比偶氮型分散染料高。蒽醌型分散染料的耐光牢度与纤维的性质、蒽醌上取代基的性质和位置有关。

染色方法简单介绍

1.分散染料的染色性能

分散染料的结构属非离子型染料，分子结构简单，分子极小，染料难溶于水，借助分散剂的作用，染料以细小颗粒状态均匀地分散在染液中。100℃以上其溶解度明显提高。染料分子越大，分子极性越大，染料的升华牢度越高，移染性越差，扩散性能差；国产分散染料一般分为高温型（S或H）、中温型（SE或M型）和低温型（E型）。

2.高温高压染色法

方法：将涤纶纤维置于盛有染液的密闭容器中，并在120~130℃，2~3kgf/cm2压力的染色条件下进行染色的一种方法。

原理：通过高温、高湿效应提高了涤纶纤维和分散染料的染色性能。

特点：染色产品手感好，匀透性好，色泽鲜艳，色光纯正，染料利用率高（80%~90%），生产效果稳定（正品率80%~90%），生产灵活性大等特点，但对所选用的染料要求有良好的分散性能、移染性和遮盖性。

涤纶的高温高压法染色可分为三个阶段，如图所示

①初染阶段：从染色开始到染液升温到达临界温度T1 。在这一阶段，染料上染速率较小，约有20%的染料上染纤维。

②吸收阶段：在T1～T2的温度范围内，染料上染速率随温度的提高而迅速提高。在这一阶段，约有80%的染料上染到纤维上，这一阶段对匀染影响较大，是染液升温控制的最重要阶段，应缓慢升温，每分钟1～2℃。

③终了阶段：染色渐趋平衡，继续加热至最高温度（一般为120～130℃），最后保温透染。

↑ 分散染料染涤纶时的升温上染曲线示意图（70℃入染，升温1℃/min）

↑ 高温高压绳状染色机

3.载体染色法

方法：将涤纶纤维置于含有载体的染液中，在常压高温下进行染色的一种染色方法。

原理：利用载体效应提高涤纶纤维和分散染料的染色的染色性能。

常用载体：水杨酸甲酯，邻苯基苯酚，苯甲酸，一氯苯，二氯苯等苯的衍生物等。

特点：设备简单，染色条件低，但染色手续麻烦，成本高，载体对人体有害，并易造成环境污染，所以载体染色法应用较少。

4.热熔染色法

方法：涤纶织物在热熔染色机上通过干加热（即焙烘），在高温（170~220℃）的染色条件下进行染料上染的一种染色方法。

原理：利用高温效应提高涤纶纤维和分散染料的染色的染色性能。

特点：具有连续化生产，效率高，但染料利用率低，设备投入大，染品手感较粗糙，色泽鲜艳度一般，染料选用受到限制（E型染料不宜）等特点。

↑ 热熔染色联合机

4.常压高温染色法

涤纶常压高温染色是采用浸轧的方式，将分散染料施加在涤纶织物上，然后烘干，再在常压条件下，采用180℃以上的高温过热蒸汽对织物进行汽蒸，使分散染料扩散到纤维内部，从而使纤维染色。