不合理醋酸用量对涤/氨针织布弹性的负面影响

李宽绪

（广东德润纺织有限公司，广东顺德 528306）

涤/氨弹力针织布良好的弹性是其重要的品质，弹性不合格会影响织物的使用寿命和性能。弹力针织物弹性的影响因素有很多，本实验主要讨论不合理醋酸使用量导致的不合理染浴pH 在涤/氨弹力针织布染色中对弹性的负面影响。

涤/氨弹力针织布的纤维材料是涤纶和氨纶，涤纶除了大分子两端各有一个羟基外，分子中不含其他亲水性基团，吸湿性差（标准状态下吸湿率只有0.4%），在水中膨化程度低［1］。染整加工经验表明，含氨纶的针织物染色所选用的染料和染色方法主要取决于与氨纶搭配的纤维［2］，涤/氨针织物中与氨纶搭配的纤维是涤纶，因此涤/氨弹力针织物染整加工一般采用分散染料在高温（130 ℃左右）高压、酸性条件下染色［3］。虽然近些年有开发出耐碱性的分散染料，可以在碱性环境中染色［4］，但是涤/氨针织布因为其中的氨纶纤维高温耐碱性较差以及耐碱性分散染料的局限性，导致涤纶碱性染色对pH 敏感易产生缸差，同时对分散染料的耐碱性要求较高。分散染料结构中的酯基、酰胺基、氰基等在碱性条件下会发生不同程度的水解［5-7］，目前多数染整工厂还是采用常规分散染料在酸性环境中染色，这里没有探讨碱性环境染色对涤/氨针织物弹性的影响，需要后续研究。

醋酸因为价格便宜和易采购，在染整加工中常用来调节染液pH。生产发现，合理使用醋酸调节染液pH 十分关键，醋酸的不规范使用会导致织物弹性变差，影响产品质量。涤纶常用分散染料在130 ℃左右染色，才有好的上染率和提升力，但该条件下氨纶却容易损伤［2］，尤其是在酸性或者碱性条件下，温度高、时间长易使氨纶发生脆损，强力下降。因此综合染料和纤维特性，涤/氨弹力针织物染色温度及pH 是染整工艺的关键［8］；染浴中阴离子表面活性剂的存在能够加快涤纶纤维对分散染料的吸附速度，载体的存在能使分散染料在纤维上的上染率加快，匀染剂在分散染料上染涤纶时具有缓染作用［9］，染色助剂的挑选也是成功染色的关键。本实验只讨论醋酸过量，染浴pH 偏低对织物弹性的影响。

1 实验

1.1 材料及设备

织物：原材料组合［5.56 tex/24F涤纶长丝（74%）+31.11 tex普通氨纶（26%）］（广东德润纺织有限公司）。

染化料：分散染料（亨斯迈广东代理公司），酸性染料［昂高化工（中国）有限公司］，防皱剂、释酸剂、匀染剂（广东德美精细化工股份有限公司），醋酸（佛山市禅城区友铨化工经营部），保险粉、片碱（湖北宜化集团）。

设备：pHS-3C 型pH 计（上海仪电科学仪器股份有限公司），MONFONGS 828 TwinAir8F 拉幅定形机［立信门富士纺织机械（中山）有限公司］，AK-SL300双液流高压高速染色机（中国台湾亚矶工业股份有限公司），Tinius olsen H10KL 双立柱台式电子万能材料试验机［天氏欧森测试设备（上海）有限公司］，Datacolor 800 型测色分光光度计（美国Datacolor 公司，光源设定主灯D65、副灯TL84）。

1.2 生产流程

平幅水洗→预定形→染色→还原清洗→后定形→测试→品检。

1.3 实验分组

固定浴比1∶8，氨纶上色剂0.5 g/L，染料：分散黑2.450%（omf）、分散红0.195%（omf）、分散蓝0.090%（omf）、酸性黑0.200%（omf）。4 组实验所用染化料及染浴实际pH 如表1 所示，对比实验中除了染液中酸及用量不同，其他的染化料都是一样。

表1 染化料用量和pH

1.4 染色工艺

因为是染黑色，所以升温曲线较简单。常温依次加入染化料，以2 ℃/min升温至80 ℃保温10 min，继续以1 ℃/min 升温至130 ℃保温45 min，然后以2 ℃/min降温到60 ℃取样。

染色工艺流程曲线如下所示：

1.5 还原清洗工艺

染色完成颜色评估合格后进行下道清洗工序。为了保证产品具有良好的水洗牢度，需要还原清洗。常温加入片碱1.5 g/L（碱的具体用量根据染料用量确定，一般片碱用量尽量少，聚酯大分子链中含有酯基，只耐弱碱，在强碱中易水解，温度越高越易水解），以2 ℃/min 升温至80 ℃，加入保险粉3%，保温20 min，再以2 ℃/min 降温至50 ℃，排残液，洗水，过酸中和，然后继续降温到45 ℃左右出布。还原清洗工艺流程曲线如下所示：

还原清洗完成后，脱水开幅送定形车间后整定形，定形温度160 ℃，车速30 m/min。因为本次实验重点是染色酸用量不同对织物弹性的影响，所以4 组实验的染色升温、还原清洗和后定形工艺都不变。

2 结果与讨论

首先观察染色酸用量不同对颜色的影响，因为只有黑色或者深色才特别需要多加醋酸促染而达到足够的颜色深度，所以颜色选择黑色，用同样配方进行实验。对4 组实验完成后的颜色用测色分光光度计测试色差，结果如表2所示。

表2 对比实验颜色色差结果

由表2 可以看出，醋酸用量从0.50 g/L 增加到1.50 g/L 时，黑色的深浅变化不是很大，第2 组实验的DL 为0.02，颜色基本与第1 组实验一致，而第2 组实验中醋酸的用量（0.75 g/L）只是第1 组实验醋酸用量（1.50 g/L）的1/2；第3 组实验的DL 为0.37，颜色稍微偏浅，醋酸的用量（0.50 g/L）是第1 组实验的1/3，而颜色的深浅变化却不是对应醋酸用量变化那样明显；第4 组实验的DL 为0.19，与标样也比较接近，偏浅少许，目测难以观察到。

以上分析证明pH 降低到一定程度时，再降低对颜色深浅影响很小。织物弹性测试结果如表3～5 所示。由表3～5 可以看出，醋酸用量增加，染浴pH 降低，氨纶纤维损伤差别较大。由表4 可以看出，第1 组实验织物的弹性伸长率为纵向87.7%、横向56.0%，远小于第2、3、4 组实验织物的弹性伸长率，说明醋酸用量为1.50 g/L 时，醋酸过量，染色pH 不合理，导致织物弹性下降。

表4 对比实验弹性ASTM D4964测试结果

为了减少误差，选用不同测试标准和方法对比测试4 组实验织物的拉伸弹性，验证不同酸用量染色对织物弹性的影响。选用的3 种测试标准和方法为：（1）英国弹性织物测试方法BS 4952：1992，定负荷1.50 kg，测试弹性伸长率和弹性模数；（2）美标ASTM D4964（10 LBS），定负荷4.54 kg，重点测试弹性伸长率，弹性模数；（3）欧洲标准方法BS EN 14704-1（20 N），测试数据更加全面，包含弹性伸长率、弹性模数、剩余伸长率、弹性回复率。测试结果发现，第3、4 组弹性损伤程度没有第1、2 组严重。因为第4 组是采用释酸剂调节染液pH，其特点是常温中性（也有部分释酸剂产品常温是弱碱性，每个厂商的产品有少许差异），随着温度的升高，慢慢释放出酸性，染浴pH 跟随温度升高慢慢变低，也就是说在染色过程中，第4组实验的染色酸性偏低的时长远远小于第1、2 组实验，因此对弹性影响比较小，偏低pH 染色时间越长，对氨纶纤维的损伤越厉害。

第3 组实验醋酸的用量为0.50 g/L，染浴pH 为4.9（见表1），较合适，所以弹性最好。由表5 可以看出，第3 组实验的织物弹性伸长率为纵向150.0%、横向95.7%，弹性明显优于其他3 组。第1 组实验的醋酸用量为1.50 g/L，染浴pH 为3.9 左右，弹性损伤最大，第1 组实验织物的剩余伸长率为纵向32.0%、横向33.0%，即织物在一定张力拉伸后，有很大一部分难以回复到原来的位置，表明织物弹性纤维的力学性能受到损坏。

表5 对比实验弹性BS EN 14704-1测试结果

第2 组实验的醋酸用量为0.75 g/L，染浴pH 为4.3左右（见表1），氨纶损伤程度仅次于第1组。由表3可以看出，第3 组实验织物的弹性伸长率为纵向98.5%、横向70.8%，只比第1 组实验织物好，远远差于第3、4 组实验织物的弹性，验证了染浴pH 降低程度与织物弹性变差程度有直接关系。弹性最好的是第3 组实验，采用醋酸0.5 g/L-醋酸钠0.5 g/L 缓冲溶液，染浴的pH 为4.9，比其他3 组都高。pH 4.9 在理论上是涤/氨弹力针织物常规分散料染色的合适pH。

表3 对比实验弹性BS 4952：1992测试结果

由表3～5 可以看出，弹性受损与染浴pH 有直接关联，醋酸用量越大染浴pH 越低，涤/氨针织物弹性越差。目前常规分散染料染色涤/氨弹力针织物还是控制在酸性环境中，常用醋酸-醋酸钠缓冲溶液调节pH［10-11］，实际生产中由于分散染料种类、生产商以及批次不同，染料的上染pH 有少许差别［12］，分散染料染色的pH 不需要太低，一般pH 4.5 已经满足促染条件，所以醋酸不需要过量使用，继续降低pH，对染料的促染意义不大，还会明显损伤氨纶纤维的力学性能，导致织物弹性回复差、单位面积质量变小、幅宽变宽，严重影响织物的质量。

锦/氨弹力针织物也有类似的异常现象［13］，从理论上看，涤/氨针织物用普通分散染料高温染色时，pH 不合理容易造成色差，pH 大于6.0 时高温染浴中含羟基的分散染料可能离子化，使染料水溶性增加，上染率下降，而含有酯基、酰胺基、氰基的分散染料则可能发生水解，致使色光变浅。染液pH 为4.0～6.0时，多数普通分散染料的分散稳定性好，上染率和固色率良好。当pH 小于4.0 时，分散染料的稳定性可能受到破坏，当pH 高于6.0 时，分散染料吸收性变差，色泽变化大，染料的上染率和固色率也降低［14］，况且聚酯型氨纶纤维不耐热碱。

综合考虑，涤/氨弹力针织物用普通分散染料高温高压染色，因含氨纶纤维，染浴pH 不应该设计过低，结合织物纤维特性、颜色和具体的染料分子结构，pH 一般选择4.5～5.5 比较合适，pH 偏低不但颜色重现性不稳定，而且氨纶弹性受到损伤；pH 偏高普通分散染料和涤纶纤维又有水解的风险。当然染浴pH只是一个影响织物弹性的因素，还有温度、时间、定形以及不同类型不同细度氨纶纤维的耐酸情况都不一样，需要后续研究。

3 结论

（1）涤/氨弹力针织布用普通分散染料高温高压染色时，染浴pH 设计必须考虑到pH 偏低对氨纶纤维力学性能的损伤，即醋酸的过量使用会损伤氨纶弹性而导致含氨纶针织物弹性变差。

（2）染浴pH 为4.5～5.5 对普通分散染料染色涤/氨弹力针织布比较合适，继续降低pH 对分散染料的促染作用远小于因为染浴pH 偏低而导致氨纶纤维弹性受损以及分散染料不稳定导致颜色重现性差的风险；pH 偏高，涤纶和普通分散染料有水解风险。