湿处理牢度差、工艺不易控制,娇弱多病的氨纶!

http://www.texnet.com.cn/ 2020-01-14 10:08:28 来源:印染de美

  氨纶是大家最熟悉的弹性纤维,有着远优于其他纤维的弹性和伸长率,但氨纶纤维并不“柔软”,甚至比涤纶还硬,而氨纶的弹性也出自于此。

  氨纶的合成

  氨纶的学名是聚氨基甲酸酯弹性纤维,是氨纶主要的化学成分。

  先取过量的二元醇(可以是乙二醇和丙二醇的混合物)与己二酸反应,生成分子量为1000~5000,端基为羟基的聚酯或聚醚;再是聚酯或聚醚与芳香二异氰酸酯反应,生成具有异氰酸酯端基的预聚物;最后预聚物再和具有活泼氢原子的双官能团的扩链剂反应,生成嵌段共聚物。

       多步聚合最终使氨纶形成“软链段”与“硬链段”彼此交替的嵌段结构,也是氨纶超高弹性的秘密。

  弹性的来源

  均聚的聚氨基甲酸酯纤维不但性硬,更不具有良好的弹性。而氨纶的良好弹性首先是由于软链段和硬链段组成的嵌段共聚物组成的网络结构所致,即具有“区段”网络结构。

       ”软链段“是不具结晶性、分子量较大的低熔点(熔点在50℃以下)聚酯或聚醚长链,组成纤维的无定形区段,分子量2000~4000,Tg低(-50~-70℃),常温下处于高弹态,分子链卷曲,应力作用下很容易产生形变,纤维容易被拉长。

  但是只有”软链段“的柔软还是不够的。如同弹簧一般,只拉弹簧的一边并不会伸长,缺少受力点,而需要将弹簧的两边同时向外拉才会伸长并收缩。而这正得益于弹性的根本“硬链段”。

  “硬链段”由能形成氢键、易生成结晶结构或能产生横向交联的芳香族二异氰酸酯和链增长剂组成,具有高度对称性。通过相邻分子链中的氢键构成纤维的结晶区段,硬段长度较短,分子量500~700,熔点和Tg高,软化与熔融范围为230~260℃,应力作用下基本不发生形变,防止了大分子链间发生滑移,为软链段的大幅度伸长和回弹提供了必要的结点条件。

  分子链中的硬链段作用力强相互整齐排列,形成晶区;软链段的分子链未受到外力作用的部分呈松弛状态(弯曲或卷曲)。在受到外力作用后,纤维伸长至200%的状态下,部分软链段分子链被拉伸,也整齐排列,甚至发生结晶;当外力消除后,由于分子链间作用力弱,在结晶状态的硬链段结点作用下,被拉伸的分子链又会自由滑动变成松弛状,回缩到应力最小的状态,表现出高弹性。

  娇弱多病的氨纶

  “硬链段”玻璃化温度为230℃~260℃,远高于涤纶纤维81℃的,在如此稳定的“硬链段”固定下,为何氨纶纤维仍是我们印染加工中“娇弱易生病”的纤维。

  氨纶极少以裸丝形式出现,少量的氨纶掺在面料中便可有明显的弹性提升。在弹性牛仔裤印染加工过程中,洗水做旧工艺必不可少,其中的双氧水、高锰酸钾、臭氧的马骝工艺依靠强氧化性使染料发色基团破坏,从而达到防旧消色。

  而这些强氧化剂易破坏氨纶纤维中连接“软链段”和“硬链段”的—O—CO—NH—聚醚酰胺基,该基团活性较大易断裂水解。从而使“软链段”与“硬链段”分离,失去受力节点弹簧结构无法形成,从而导致氨纶弹性损伤。不仅是强氧化剂易使氨纶损伤,在碱性和高温条件下也易加速该连接基团的水解断裂,所以在氨纶产品的印染加工过程中对温度、pH值、氧化还原剂等因素多加注意。

       氨纶纤维的经柳白丝现象也是印染加工中的痛点。基于氨纶的结构特征,虽然可用酸性染料、中性染料、酸性媒染染料和分散染料染多种染料染色,但分散染料染色仍为最佳选择。

  在分散染料染色过程中,尽管氨纶具有软、硬链段组成的微相结构,使分散染料容易上染,可是也容易解吸。这是由于目前分散染料商品主要适用于涤纶染色,染料的分子结构较小,极性基团较少,因此它较容易扩散进氨纶内部,但与氨纶的软链段分子很难建立较强的结合,因此平衡上染率低,而且在湿热条件下容易解吸出来。在许多情况下,分散染料的这种特性严重影响了含氨纶纺织品的色牢度。

  在日常印染加工过程中氨纶混纺织物,由于氨纶含量低[氨纶一般制成包芯纱形式(芯为氨纶)],一般不对氨纶进行染色。若氨纶裸露,选用分散染料染氨纶时,染色温度不能太高,应低于120℃,织物张力不能过大,否则氨纶的弹力损失会增大。可以利用载体或染色促进剂的作用来降低染色温度。目前氨纶染色主要是湿处理牢度差、工艺不易控制,需要开发和选用专用染料,如一些酸性、金属络合和分散染料等以及新型染色助剂和染色工艺。

文章关键词: 氨纶   
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