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      高分子聚磷腈共混阻燃粘膠纖維的染色

                                        高分子聚磷腈共混阻燃粘膠纖維的染色
                                             陳媛,李超,何永峰,鄭慶康
                              (四川大學輕紡與食品學院,四川成都610065)
          摘要:對聚磷腈共混改性阻燃粘膠纖維進行活性染料染色,考察了高分子聚磷腈阻燃劑對粘膠纖維染色性能的影響,以及染色加工對阻燃粘膠纖維阻燃性能的影響。結果表明,聚磷腈阻燃劑對粘膠纖維染色性能的影響很小,染料的固色率隨阻燃劑含量的提高略有下降,染色后阻燃粘膠纖維的斷裂強度和斷裂伸長率有所下降,阻燃性能保持較好。
          關鍵詞:活性染料;染色;阻燃粘膠纖維;改性
          中圖分類號:TS193.632 文獻標識碼:B 文章編號:1000-4017(2015)02-0027-03
          0· 前言
          粘膠纖維因良好的可紡性、舒適性和吸濕透氣性,被廣泛用于紡織服裝等行業。將粘膠纖維阻燃改性后,可進一步擴大其應用范圍[1-3]。聚磷腈無鹵且磷-氮比例高,玻璃化轉變溫度低,具有極高的熱穩定性,是一種低毒、低污染的環保多功能阻燃劑[4]。
          試驗以聚二乙二醇甲醚磷腈(PMEP)(黏均分子質量M=22 127.46)阻燃粘膠纖維為染色對象,采用K型活性染料對其進行染色,考察了高分子聚磷腈阻燃劑對粘膠纖維的染色性能,以及染色工藝對阻燃粘膠纖維阻燃性的影響,以期為高分子聚磷腈共混改性阻燃粘膠纖維的應用提供參考。
          1 ·試驗
          1.1 材料、試劑與儀器
          材料阻燃粘膠纖維(自制)
          試劑聚二乙二醇甲醚磷腈(PMEP)高分子阻燃劑(自制),活性黃K-RN(上海染料化工八廠),活性深藍K-GN、活性艷紅K-2G(上海染料有限公司),精練劑HB-101(分析純,成都化學試劑廠),氯化鈉(分析純,成都科龍化工試劑廠),碳酸鈉,皂粉儀器DHG-9070A電熱恒溫鼓風干燥箱(上海齊欣科學儀器有限公司),電子恒溫水浴鍋(常州國華儀器有限公司),721型分光光度計(四川儀表九廠),HC-2C型氧指數測定儀(南京上元分析儀器有限公司),YG001A-1纖維電子強力儀(太倉紡織儀器廠),JN-B型精密扭力天平(上海精密科學儀器有限公司)
          1.2 阻燃粘膠纖維的染色
          阻燃粘膠纖維采用常規的纖維素纖維活性染料染色工藝。
          染色配方
          染料/%(omf)     1.0
          氯化鈉(/ g·L-1)     50
          碳酸鈉(/ g·L-1)     15
          浴比          1∶20
          染色工藝曲線
          
          1.3 上染率和固色率的測定
          利用721 型分光光度計測定染液吸光度,并按式(1)和式(2)計算上染率和固色率:
          
          1.4 阻燃粘膠纖維燃燒性能測試
          用HC-2C型氧指數測定儀測定阻燃纖維的LOI值,LOI ≥28 為阻燃纖維。按照日本工業標準JISL1091—1999《纖維產品燃燒性試驗方法》,采用45°傾斜法測試纖維的燃燒性能,以接火次數表示纖維阻燃級數,接火次數達到3次以上,即認為是阻燃纖維。
          1.5 染色阻燃粘膠纖維的力學性能
          采用YG-001A型纖維電子強力儀測定粘膠纖維的強力,測試20次,取平均值。
          2· 結果與討論
          2.1 阻燃粘膠纖維染色性能
          圖1為不同阻燃劑添加量(1#0%,2#5%,3#10%,4#15%,5#20%,下同)的粘膠纖維,采用活性艷紅K-2G、活性深藍K-GN和活性黃K-RN上染曲線(其中前32 min是上染階段,32~60 min是固色階段)。
          
          由圖1(a)可知,活性紅K-2G在10 min內對粘膠纖維基本達到吸附平衡;開始固色后,在20 min內達到固色平衡,活性紅K-2G在粘膠纖維上的固色率為60%~67%;钚运{K-GN在粘膠纖維上的固色率為61%~72%;钚渣SK-RN在粘膠纖維上的固色率為56%~62%。
          K型活性染料在阻燃粘膠纖維上的固色率隨阻燃劑添加量的增大而下降,其中活性藍K-GN受阻燃劑添加量的影響較明顯。當纖維中阻燃劑添加量達到20%時,活性紅K-2G、活性藍K-GR和活性黃K-RN 對纖維的固色率較原纖維分別降低了6.60%、9.92%和5.76%。阻燃劑對活性染料上染粘膠纖維的上染速率影響不大。
          在固色階段,加堿前染料的吸附值為S 值,表示染料的直接性;加入堿劑后染料的吸盡值為E值。阻燃粘膠纖維的染色S 值和E 值見表1。
          
          表1中,阻燃劑添加量不同的粘膠纖維,活性紅K-2G染料的S 值為38%,固色后的E 值達到65%以上;活性藍K-GN的S 值為55%,E 值為76%;活性黃K-RN的S 值和E 值分別為78%和80%左右。
          綜上,三只染料對纖維的直接性為:活性黃KRN>活性藍K-GN>活性艷紅K-2G;钚云G紅K-2G由于直接性低,故勻染性較好,但其S 值太低,最終導致E 值也低;钚渣SK-RN直接性高,故勻染性較差,E 值與S 值相差不大;钚运{K-GN介于兩只染料間,勻染性適中。
          隨著阻燃劑添加量的提高,染料S 值變化很小,說明阻燃劑的添加對染料的直接性影響很小。含有阻燃劑的粘膠纖維染色E 值有所下降,但下降不明顯,說明阻燃劑的添加對染料的竭染性有一定影響。其主要原因是阻燃劑分子與纖維素分子產生氫鍵結合,阻礙或延緩了染料分子與纖維素分子中—OH的反應,使固色速率降低,影響了阻燃粘膠纖維的固色率。
          2.2 染色后粘膠纖維的燃燒性能
          以活性紅K-2G染色阻燃粘膠纖維為例,測試樣品的燃燒性能,結果見表2。
          
          由表2可知,添加阻燃劑的纖維在染色后,LOI值均有不同程度的下降,說明染色后,纖維的阻燃性能有所下降。但當阻燃劑含量大于10%后,染色后纖維的LOI 值均超過27,點燃次數均超過3次,仍屬于阻燃纖維;從燃燒現象來看,阻燃劑的添加可以抑制粘膠纖維的陰燃,促進纖維炭化并減少煙氣的產生。
          2.3 染色對纖維力學性能的影響
          從表3~表5可知,隨著阻燃劑添加量的提高,粘膠纖維的強度有所下降。染色后的粘膠纖維,其線密度明顯提高,而斷裂伸長率和斷裂強度有所下降。這可能是由于添加阻燃劑后纖維的結晶度較低,無定形區含量大,在固色階段,粘膠纖維在堿性溶液中膨脹收縮,同時阻燃劑在90 ℃的染浴中發生相分離,分子間相互聚集收縮,導致阻燃粘膠纖維無定形區含量進一步增大,從而使得纖維的線密度提高,而斷裂伸長率和斷裂強度下降(下降幅度仍在可接受范圍內)。
          
          3· 小結
          采用活性黃K-RN、活性深藍K-GN和活性艷紅K-2G三只染料對聚磷腈阻燃粘膠纖維進行染色。結果表明,阻燃劑的添加對粘膠纖維的染色性能影響很小,染料固色率隨阻燃劑添加量的提高略有下降。染色后阻燃粘膠纖維的線密度略提高,而斷裂伸長率和斷裂強度有所下降,染色阻燃粘膠纖維保持了較好的阻燃性。
      參考文獻:
      [1]李國春,沈勇,王黎明. 芳砜綸/粘膠混紡織物的阻燃/親水復合整理[J]. 印染,2013,39(3):5-9.
      [2]王芳,董朝紅,呂洲. 棉織物低甲醛柔軟阻燃整理[J]. 印染,2012,38(24):24-26.
      [3]張悅,嚴欣寧,陶忠華.純棉織物無甲醛耐久阻燃整理[J]. 印染,2012,38(23):20-22.
      [4]陳勝,鄭慶康,管宇.阻燃粘膠纖維的染色性能.印染,2006,32(4):4-6.
      [5]狄原淞.阻燃纖維檢驗方法介紹[J].纖維標準與檢驗,1990,(1):15,24.
      [6]宋心遠,沈煜如.活性染料染色的理論和實踐[M].北京:紡織工業出版社,1991:272-289.


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