腈纶纤维改性及其染色性能的探讨

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摘 要：由于腈纶本身的特性所导致的问题，比如回潮率比较低，吸湿性差等，这些会给人类使用腈纶带来一些不利的影响，所以为了解决这些问题就需要将腈纶纤维进行改性，碱性水解法就是一种用于经纶纤维改性的方法，除此以外还需要利用阳离子染料和酸性染料来将改性过后的腈纶纤维进行染色，本文就是以腈纶纤维改性以及其染色性能的情况进行实验的分析来探讨。

关键词：腈纶纤维 改性 染色性能 阳离子染料 酸性染料

一、前言

腈纶是一种非常常见的用于人类衣物制造的纤维，但是由于它有着回潮率低、吸湿性差等问题，会使得人类在穿着腈纶纤维的衣物时很易发生静电等不舒服的现象发生，为了更好的解决这些问题，国内外都采取了各种不通过的方式来进行改进，本文是采用碱性水解法来将腈纶纤维改性，以及使用阳离子和酸性染料来对其进行染色等方式进行实验，然后通过对实验结果的分析对比来探讨腈纶纤维的染色性能的。

二、实验过程

1.腈纶纤维的改性

首先把有一定浓度的NaOH溶液放到恒温的水浴锅里面进行加热，等到恒温时再将一定量的腈纶纤维放置进去，等待一定时间后，再将腈纶纤维拿出来并烤干。

由于聚丙烯腈在碱性水解法中会使得纤维表面变成黄色，所以一般还会加入甲醇和丙三醇来进行腈纶的外观处理，将变色的情况大大减轻。

2.回潮率的测定

将约30g的腈纶加进300ml的NaOH溶液中进行碱性水解，再将其取出烘干后进行称重，接下来还需要将干的腈纶纤维放置在标准的状态下几个小时候进行称重，利用公式来测定其回潮率。（回潮率=干纤维重量-纤维重量）÷纤维重量×100%

三、染色性能的问题探讨

1.阳离子染料染色的工艺

首先需要百分之八的阳离子染料，将乙酸的PH值调整到4～5，以及百分之五的无水硫酸钠和百分之一的醋酸钠。

然后将温度调整到50摄氏度，乙酸、无水硫酸钠和醋酸钠在此温度放置10分钟，阳离子染料为20分钟，接下来调整温度为90摄氏度，平均上升温度为1～1.5摄氏度每分钟，将这几种材料放置40分钟，然后再把温度调回50摄氏度，平均下降温度为1～2摄氏度每分钟。

2.酸性染料染色的工艺

在40摄氏度的温度下，将PH值已经调至5的乙酸放置10分钟，百分之三的弱酸性染料和百分之五的无水硫酸钠放置15分钟，然后将温度调至85摄氏度，以每分钟1～1.5的速度上升，三十分钟后，将温度以每分钟1～2摄氏度的下降速度调至40摄氏度。

四、实验结果分析

1.腈纶纤维回潮率

腈纶在NaOH的作用下，其CN极性基团水解会形成COOH等亲水基团，另一方面，腈纶纤维的表面会形成大量的细孔，这些微孔结构是可以大大提高纤维的吸湿性能的原因所在。通过实验可以发现，腈纶纤维的回潮率会随着NaOH的浓度提高而增大，因为NaOH的浓度越高就会使得纤维表面的水解更加充分，所以水解反应中尤其要以NaOH的浓度控制为重，浓度过高的话则会对腈纶微孔结构的形成造成不利影响，而浓度过低的话则会导致腈纶纤维的水解不充分，实验的结果表明，NaOH的浓度最好是在百分之八到百分之十二之间最为合适。

在实验过程中得到的数据显示，腈纶纤维的回潮率与水解时间的有着十分密切的联系，随着水解时间的增加，纤维的回潮率也会急剧增加，这主要是因为腈纶纤维在水解时是最先通过其表面开始的，时间越长，纤维内部就不断在渗透，然后内部再随之开始水解，如此一来就大大提高了回潮率。但一旦超过十八分钟，则会使得腈纶纤维失去其本身的力学性能，所以最好的水解时间在12分钟到18分钟之间。

另外过高的温度也会使得腈纶纤维失去纤维对白度的要求，因为升高的温度会加快水解的反应速度，加剧了纤维的氧化反应也大大加大了纤维的黄度，使得腈纶纤维由最初的白色逐渐变为淡黄，然后加深为棕黄，最后变成棕红色，所以水解温度最好要控制在80摄氏度到90摄氏度才能得到最佳效果。

2.腈纶改性前后的染色性能

2.1阳离子染料的性能对比

腈纶纤维在改性后会根据时间的不断延长而不断增加阳离子染料染色的百分率，所以可以说阳离子染料的染色速率和染量与染色时间之间有着十分重要的联系。没有改性的腈纶纤维初始的染色速率要低于改性后的腈纶染色速率，这可能是因为改性加强了腈纶的吸附性能。

2.2酸性染料的性能对比

酸性染料的速率会随着时间的延长而下降，而原因可能是腈纶纤维在放入染缸时会吸附大量的染料，但是染料分子却不能很好与纤维分子结合，所以导致了染料的百分率降低，通过实验可以得出染料时间在20分钟左右，温度为85摄氏度左右时能够达到最佳的上染率这样的结论。

五、总结

通过实验可以了解到，第一，腈纶纤维进行水解改性的最好的工艺条件是在90摄氏度的水解温度下，以及18分钟的水解时间。（NaOH的浓度为百分之十）

第二，通过对比可以发现，改性后的腈纶纤维要比改性前的腈纶纤维有着更高的回潮率，虽然其断裂的强度稍微下降，但并不影响使用。

第三，在采用了两种染料进行上色后可以得知阳离子染料更加适用于改性后的腈纶纤维染色，而且不同的阳离子染料的上染速率也各不相同，比如说红色的阳离子染料有着更快的上染速率，不过不论腈纶纤维是否改性都没有影响到阳离子染料的平衡上染百分率。另外酸性染料在对腈纶纤维进行染色时，没有较高的稳定性，并且随着上染时间的延长，会不断降低上染的百分率，所以对于酸性染料而言可以通过缩短染色的时间来提高其上染的百分率，另外利用酸性染料进行腈纶纤维的染色时还需要注意其染色过程中的温度不能过高，最好能够控制在85摄氏度左右。

腈纶纤维的可以在其改性后扩大使用范围，利用现代的化学知识和科技进行研究对于一些物质的运用有着十分重要的作用。

参考文献：

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