添加碳纳米管对涤纶染色及服用性能的影响

李春燕

(广州广检纺织服装服饰检测研究院有限公司,广东 广州510000)

涤纶纤维强力高、弹性大、耐磨性好,又具有价格优势,因此成为应用广泛的纺织面料,但涤纶纤维不易吸水,容易产生静电,影响其在服装面料中的使用；随着生活水平的提高,人们对服装的功能性有一定要求,户外运动的服装更需有防紫外功能。本文旨在研究涤纶织物在染色过程中引入碳纳米管添加剂后对涤纶织物防紫外性能和抗静电性能的影响,并测试涤纶染色织物色牢度的变化情况,优化涤纶织物引入碳纳米管添加剂的染色工艺及配方。

1 试验部分

1.1 材料、试剂和仪器

织物：本白梭织布(市售)。

试剂：氢氧化钠、冰醋酸、无水碳酸钠、氯化钠(分析纯,广州化学试剂厂),羧基化高纯多壁碳纳米管5(市售,北京博宇高科新材料技术有限公司),高温匀染剂、精炼渗透剂(市售,塑邦塑化有限公司),分散黑、渗透剂K-9、特效柔软剂MR-7(市售,福州金迪纺织化工有限公司),L-组氨酸盐酸盐(市售,上海伊卡生物技术有限公司)。

仪器：HS-B24高温染色机(鹤山精湛染整设备厂有限公司),FA1004电子天平(上海舜宇恒平科技有限公司),Y5/11染色摩擦色牢度仪(温州方圆仪器有限公司),UF110PLUS汗渍色牢度烘箱(德国 Memmert),CARY50纺织品紫外性能测试仪(美国Varian),YG(B)342E织物感应式静电测定仪(温州大荣纺织仪器有限公司),CAC120标准光源箱(英国Veri V-ide)。

1.2 试验工艺

涤纶用分散染料高温高压染色法,根据分散染料的特性,试验的染色温度选为130℃[1]。

1.2.1 染色工艺[2-3]

涤纶织物引入碳纳米管添加剂的染色工艺处方如表1所示,浴比为1∶40,p H值为4.8～5.4。

表1 染色工艺处方

工艺流程：室温入染→升温(2℃/min)→保温(130℃,40 min)→冷却(2℃/min)→取样→水洗。

1.2.2 清洗工艺

工艺处方

氢氧化钠/g·L-11

保险粉/g·L-13

浴 比 1∶25

工艺流程：放样(室温)→加热(3℃/min)→保温(85℃,20 min)→冷却(2℃/min)→取样→水洗[4-5]。

1.3 性能测试

1.3.1 耐洗色牢度

按照GB/T 3921.1—2008《纺织品 色牢度试验 耐洗色牢度》测定。

1.3.2 耐摩擦色牢度

按照GB/T 3920—2008《纺织品 色牢度试验 耐摩擦色牢度》测定。

1.3.3 耐汗渍色牢度

按照GB/T 3922—2013《纺织品 色牢度试验 耐汗渍色牢度》测定。

1.3.4 防紫外线性能

按照AATCC 183-2014《紫外辐射通过织物的透过或阻挡性能测定》测试,按照AST M D 6603-2012《美国防紫外线织物标签的标准指南》,UPF值介于15和24之间的,应在标签上注明具有良好的防紫外线；UPF值介于25和39之间的,应在标签上注明具有非常好的防紫外线；UPF值大于或等于40的,应在标签上注明具有优异的防紫外线。

1.3.5 防静电性能

按照GB/T 12703.1—2008《纺织品 静电性能的评定 第一部分：静电压半衰期》测定。

2 结果与讨论

2.1 碳纳米管的添加对涤纶织物染色性能的影响

按照表1所示的涤纶织物引入碳纳米管添加剂的染色工艺处方和染色工艺流程进行染色试验,并测试各项色牢度,结果如表2所示。

表2 染色牢度测试结果

由表2可知,当其他条件相同时,加入碳纳米管后所染得试样的耐洗色牢度、耐汗渍色牢度(酸/碱)变化不大,但摩擦色牢度会有较大波动,且大多数情况下摩擦色牢度都会变差。加入碳纳米管后,摩擦色牢度受影响最小的为2#试样,由此优化出添加碳纳米管的染色工艺为浴比1∶40,p H值为4.8～5.4,分散黑3%(omf),碳纳米管0.1 g/L,匀染剂1 g/L,渗透剂1 g/L。

2.2 碳纳米管的添加对涤纶织物防紫外线性能的影响

按照表1所示的涤纶织物引入碳纳米管添加剂的染色工艺处方和染色工艺流程进行染色试验,染色织物按照AATCC 183-2014《紫外辐射通过织物的透过或阻挡性能测定》进行紫外性能测试,结果见表3。

按照AST M D 6603-2012《美国防紫外线织物标签的标准指南》UPF值介于15和24之间的,应在标签上注明具有良好的防紫外线；UPF值介于25和39之间的,应在标签上注明具有非常好的防紫外线；UPF值大于或等于40的,应在标签上注明具有优异的防紫外线。由表3中的1#、2#试样和3#至8#试样对比可知,匀染剂和渗透剂的加入会降低涤纶染色织物的防紫外性能,但通过不添加和添加碳纳米管添加剂对比试验可看出,添加碳纳米管后的涤纶染色织物的防紫外性能均有所上升,具有较好的防紫外线性能。

表3 紫外性能测试结果

2.3 碳纳米管的添加对涤纶织物静电性能的影响

按照表1所示的涤纶织物引入碳纳米管添加剂的染色工艺处方和染色工艺流程进行染色试验,染色织物按照GB/T 12703.1—2008《纺织品 静电性能的评定 第一部分：静电压半衰期》进行抗静电性能测试,结果见表4。

表4 静电性能测试结果(半衰期)

由表4可以看出,加入了碳纳米管后的涤纶染色织物抗静电性能有明显改善。

3 结语

(1)在涤纶染色工艺中加入碳纳米管添加剂后明显改善涤纶织物的抗静电效果,一定程度上提升了涤纶织物的防紫外性能。

(2)加入碳纳米管助剂后的涤纶染色织物摩擦色牢度有所下降,如何能进一步改善这个问题仍需进一步的研究,以期能提高织物的抗紫外性能和防静电性能的持久稳定性。

随着人们对穿着要求的不断提高,对服饰面料的功能性,如便利性(易洗、快干、不掉色、免烫、防缩水等)、舒适性(柔软适体、吸湿排汗、亲肤透气)、防护和保健性(抗紫外线、抗菌、抗静电、防臭、防虫)等提出了更高的要求,因此碳纳米管用于改善涤纶织物抗静电和防紫外的应用前景十分可观。