孫紅玉 ，閆英山 ，賈榮霞 ，于 琦 ，薛建成，時(shí)靜媛 ，趙 倩

（1.山東省短流程印染新技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東濱州 256600；2.濱州華紡工程技術(shù)研究院有限公司，山東濱州 256600；3.華紡股份有限公司國(guó)家級(jí)企業(yè)技術(shù)中心，山東濱州 256617）

聚乳酸纖維（PLA纖維）是以玉米、小麥等淀粉為原料，經(jīng)發(fā)酵轉(zhuǎn)化成乳酸，再經(jīng)聚合、紡絲而制成的合成纖維，屬于完全降解型綠色纖維，在環(huán)境中可被微生物分解［1］，是新世紀(jì)具有發(fā)展前景的紡織材料。聚乳酸纖維因優(yōu)越的性能被廣泛應(yīng)用于紡織服裝領(lǐng)域，可被織成各種紡織品。但聚乳酸纖維對(duì)溫度及堿很敏感，如染色溫度超過(guò)110℃，聚乳酸纖維手感明顯變硬，降強(qiáng)嚴(yán)重；染色過(guò)程中加入強(qiáng)堿，會(huì)使聚乳酸降解［2］。為此，聚乳酸纖維整個(gè)染整過(guò)程的溫度等工藝條件必須控制適當(dāng)，只可在110℃下染色；但聚乳酸纖維是聚合體的一種，需用分散染料染色?，F(xiàn)在，聚乳酸纖維的染色工藝大多控制在染淺色100℃，中深色110℃左右，染色時(shí)間40～60 min，可以獲得較理想的染色深度。

本實(shí)驗(yàn)采用卷染機(jī)前處理，無(wú)需定形，約克夏染料溢流染色，在染色溫度95℃、染色時(shí)間30 min時(shí)染料即可達(dá)到理想的染色深度，并且色牢度滿足指標(biāo)要求，耐皂洗色牢度基本能達(dá)到4級(jí)左右。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料

織物：PLA纖維，75D×85D，136×86。染料：約克夏紅、約克夏橙、約克夏黃、約克夏藍(lán)、約克夏黑。

1.2 實(shí)驗(yàn)流程

坯布→卷染機(jī)前處理（90℃×20 min）→冷水洗→熱水洗（95℃×10 min）→溫水洗（65℃×15 min）→冷水洗→烘干→溢流機(jī)染色（95℃×30 min）→水洗→還原清洗（60℃×15 min）→皂洗→水洗→烘干。

2 結(jié)果與討論

2.1 前處理

聚乳酸纖維前處理主要是去除纖維上的油劑與漿料。固定除油劑106BA 2 g，精練劑JL8 6 g/L，90℃處理20 min，堿用量對(duì)聚乳酸纖維的影響見(jiàn)表1。

表1 前處理工藝中堿種類和用量對(duì)聚乳酸纖維的影響

由表1可知，前處理工藝使用燒堿時(shí)，纖維斷裂強(qiáng)力較差，且隨著燒堿用量的增加，布面柔軟程度有所下降；使用純堿時(shí)，纖維斷裂強(qiáng)力較好。綜合斷裂強(qiáng)力及布面情況，前處理選用純堿，用量為10 g/L。

2.2 染色工藝

2.2.1 染料的選擇

由表2、3可以看出，在染料用量相同、染色工藝相同的條件下，低溫型染料對(duì)聚乳酸纖維的得色量更高。因此，實(shí)驗(yàn)選擇約克夏低溫型分散染料。

表2 低溫型與中溫型、高溫型染料的染色工藝

表3 約克夏藍(lán)與拼色藍(lán)染色效果的對(duì)比

2.2.2 染色溫度的選擇

探討不同染色溫度對(duì)聚乳酸纖維染色效果的影響。聚乳酸纖維的玻璃化溫度（Tg）為55～65℃，溫度高于玻璃化溫度時(shí)，纖維的結(jié)晶區(qū)打開(kāi)，染液才能夠進(jìn)入纖維內(nèi)部；聚乳酸纖維不耐高溫，在溫度達(dá)到130℃時(shí)纖維會(huì)發(fā)生熔融現(xiàn)象，因此實(shí)驗(yàn)溫度選擇75～125℃。約克夏藍(lán)不同溫度染色效果的對(duì)比見(jiàn)表4。

表4 約克夏藍(lán)不同溫度染色效果對(duì)比

由表4可以看出，在80～110℃對(duì)聚乳酸纖維進(jìn)行染色時(shí)，隨著溫度的升高，分散染料對(duì)聚乳酸纖維的上染率提高，溫度達(dá)到110℃時(shí)，上染率最高；95～110℃時(shí)，力份較高。由于聚乳酸纖維不耐熱，溫度不僅影響染料的上染，還會(huì)影響纖維的其他性能［3］，如手感、斷裂強(qiáng)力等。綜合能源消耗和聚乳酸纖維的手感、斷裂強(qiáng)力等因素，實(shí)驗(yàn)選擇染色溫度為95℃。

2.2.3 染色時(shí)間的選擇

上染時(shí)間長(zhǎng)短對(duì)聚乳酸纖維的染色尤為重要，上染時(shí)間短，染料上染不充分，上染率低；上染時(shí)間長(zhǎng)，容易造成聚乳酸纖維水解。因此，選擇合適的染色時(shí)間，對(duì)于提高纖維的染色質(zhì)量和確保纖維性能具有重要意義。對(duì)聚乳酸纖維的染色時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化，具體見(jiàn)表5。

表5 約克夏藍(lán)不同時(shí)間染色效果對(duì)比

由表5可以看出，在染色時(shí)間為30～50 min時(shí)，得色量達(dá)到較高值。綜合能耗及效率因素，染色時(shí)間選擇30 min。

2.2.4 染色pH及升溫速率的選擇

聚乳酸纖維的染色在偏酸性條件下進(jìn)行，不僅有利于纖維的染色，而且能夠減少對(duì)纖維的損傷。染液選擇醋酸用量0.4 g/L，調(diào)節(jié)pH為5。由于分散染料對(duì)聚乳酸纖維的勻染性略差，升溫速率應(yīng)緩慢，以1℃/min為宜。

2.3 還原清洗

染色完成后，需通過(guò)堿性還原清洗來(lái)去除聚集在纖維表面上的分散染料，從而提高染色織物的色牢度。由于聚乳酸纖維的不耐堿性，因此選用堿性相對(duì)溫和的純堿作為堿劑［4］。聚乳酸纖維的Tg為55～65℃，還原清洗溫度高于玻璃化溫度時(shí)，纖維結(jié)晶區(qū)打開(kāi)，自由體積增大，水和堿劑更容易進(jìn)入纖維內(nèi)部，導(dǎo)致被還原清洗的染料增多。因此，還原清洗優(yōu)化工藝為：純堿2 g/L，保險(xiǎn)粉2 g/L，60℃清洗15 min。

2.4 物理指標(biāo)

聚乳酸纖維染色工藝為：染料用量1.0%～6.9%（omf），浴比1∶50，pH 5，95 ℃染色30 min，測(cè)試?yán)w維的色牢度，結(jié)果如表6所示。由表6可以看出，用分散染料染色的聚乳酸纖維具有優(yōu)異的耐皂洗色牢度，染料拼色工藝的耐皂洗色牢度較好。

表6 約克夏染料染色聚乳酸纖維的耐皂洗色牢度

3 結(jié)論

影響聚乳酸纖維染色的因素有很多，如聚乳酸纖維不耐高溫，易水解等，以致染色過(guò)程中易受染色溫度、pH、染色時(shí)間等的影響。對(duì)現(xiàn)有聚乳酸纖維染色工藝進(jìn)一步優(yōu)化，結(jié)果表明，優(yōu)化染色工藝為：染色溫度95℃、染色時(shí)間30 min，均低于現(xiàn)有聚乳酸纖維染色工藝；在保證染色深度的前提下，耐皂洗色牢度符合應(yīng)用要求。