无锑涤纶织物的染色性能

无锑涤纶织物的染色性能

张建国，陈威

(盛虹集团有限公司，江苏苏州215228)

摘要：对锑催化体系和非锑催化体系生产的涤纶，在不同前处理条件和不同染色配方组合的条件下加工， 对织物物理性能和染色性能进行对比。结果表明，含锑涤纶在生产过程中会在水中产生较多锑残留,且随着 碱浓度的提高，废水COD逐渐增大;无锑涤纶在接缝滑移、撕破性能和断裂性能上与有锑涤纶无差异，且部分 性能优于有锑涤纶;无铺涤纶的色彩重现性与有锑涤纶一样。关键词：染色；催化剂；锑；涤纶中图分类号：TS193.8

文献标志码：B

文章编号：1000-4017(2019)20-0029-05

Dyeing properties of antimony-free polyester fabric

ZHANG Jian-guo, CHEN Wei

(Jinngsu Shenghong Group Co； Ud； Suzhou 215228, China)

Abstract: Polyester produced by antimony catalytic system or non-antimony catalytic system is treated

under different pretreatment conditions and different dyeing formula combinations, and the physical properties and dyeing properties of fabrics are compared. The results show that antimony-containing polyester fiber will produce more antimony residue in the water during the production process, and COD of wastewater will gradually increase with the increase of alkali concentration. Antimony-free poly­ester has no difference with antimony-containing polyester in seam slip, tear and fracture properties, and some properties are better than antimony-containing polyester. The color reproducibility of antimo­ny-free polyester is the same as that of antimony-free polyester.

Key words: dyeing; catalyst; antimony; polyester

〇前言

完成缩聚反应，进而使分子链不断增长，生成聚酯涤纶的合成反应一般可分为两步:第一步为酯 大分子【2-5】。

交换或酯化反应，第二步为缩聚反应。这两步反应 目前，可作为缩聚反应的催化金属离子主要有 都要在催化剂的存在下进行，因此催化剂在聚酯的 锑、钛、锗、锡、硅等。其中，锗系催化剂虽然具有良 生产过程中起着重要的作用％研究表明，在缩聚 好的催化活性，制得的聚酯色相好，但资源稀少且 反应中,对苯二甲酸乙二醇酯中羟乙酯基的羟基氢 价格昂贵。钛系催化剂也具有较高的催化活性，且 原子和羰基氧很容易形成氢键，构成环状络合物。 满足无毒环保的要求，成为国内外聚酯催化剂的研 而在金属催化剂存在的条件下，络合物中形成分子 究热点，但钛系催化剂副反应多,产物色相发黄，加 内氢键的氢原子可被催化剂的金属离子置换，金属 之催化剂本身稳定性低，易于水解等问题,也限制 离子提供空轨道与羰基氧的孤对电子配位，从而增 了其应用[^。

加了羰基碳的正电性，此时另一个羟乙酯基上的羟 国内外大部分聚酯生产企业仍以锑系催化剂 基氧进攻络合物中的羰基碳，进行羰基加成消除，

为主—°1。在锑系催化剂中，使用较多的是三氧化 二锑、醋酸锑和乙二醇锑。三氧化二锑是最早的聚 收稿日期酯催化剂，之后是醋酸锑。乙二醇锑[Sb2(OCH2 :2019-07-08

作者简介:张建国（1978—），男，高级工程师，长期从事纺织助剂的 CH20)3]在19%年才逐渐引人中国市场，该催化剂 应用和功能纺织面料染整工艺的开发。E-mail: zhangjg66666@

1994年由法国埃尔夫阿托化学品公司在杜邦公司 163.com。

的聚酯工厂推出，性能优于传统的三氧化二铺〜131。

29

印染(2019NO.20)

锑系催化剂具有优异的性能，因此市场占有率较 高，其在聚酯缩聚反应中，能大大促进缩聚反应而 不是促进热降解反应，是缩聚过程中的良好催化 剂\"4_161。尽管锑系催化剂工艺比较成熟，催化活性 适中，副反应较少，价格低廉，但锑属于重金属，对

人体有伤害，而且与有毒物砷伴生，对肝脏不好 国外DOPP^221等人的一些研究也佐证了类似观 点。因此开发无锞催化剂，源头上减少涤纶中锑含 量，符合聚酯行业绿色发展的要求。

本试验通过选用无锑催化体系生产的涤纶(以 下简称“无铺涤纶”）,对其进行一系列前处理、染色 等加工，与常规锑催化体系生产的涤纶（以下简称 “有锑涤纶”)作对比，进而探究其在产生废水、物理 性能、染色性能等方面差异。

1生产加工

1.1织物、染化料与仪器

织物无锑涤纶布（75 D/48 F,530根/10 cmx

320根/10cm，75g/m2)，有锑涤纶布（75D/48F，530

根/10 cm x320根/10 cm，75 g/m2)

染化料分散黄棕S-2RFL、分散黑ECT、分散 红玉SE-2GF、分散黄E-GL、分散深蓝H-GL (浙江 龙盛），分散蓝2BLN、分散红3B、分散翠蓝S-GL(浙 江德欧化工）,分散艳蓝B、分散荧光黄10G(德司达 有限公司），分散黄棕DRDW(安诺其），32-离子膜 碱（江苏苏化集团有限公司），退浆剂TF-127HA、 分散螯合剂TF-133F、涤纶超细纤维高温匀染剂 TF-212K(浙江传化股份有限公司），50%冰醋酸 (吴江同普化工有限公司）

仪器Asia-SF-2-500高温高压染色机(海宁 亚东机械有限公司）.Datacolor计算机测色配色仪 (Datacolor公司），H5KS单臂强力试验机(天氏欧森 测试设备有限公司），Elmendorf织物撕破强力测试 仪(美国锡莱亚太拉斯有限公司）,GT-TCS-2000电 脑系统拉力试验机(高特威尔检测仪器有限公司）1.2测试方法

1.2.1碱减量率

碱减量率='^^11^><1〇〇%

m0

(1)

式中:----碱减量前织物质量

m,---碱减量后织物质量

30

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1.2.2化学需氧量

按照HJ 828—2017《水质化学需氧量的测定 重铬酸盐法》测定化学需氧量(COD)。1.2.3水中的锑含量

按照HJ 694—2014《水质汞、砷、砸、铋和锑的 测定原子炎光法》测定。1.2.4织物的銻含量

按照US EPA3052:1996《硅酸和有机基体的微 波辅助酸消解》测定，采用ICP-0ES进行分析，检出 限为小于10 mg/mL。1.2.5接缝纱线滑移性

按照GB/T 13772.2—2018《纺织品机织物接缝 处纱线抗滑移的测定第2部分:定负荷法》，定负荷 量为100 N。

1.2.6撕破性能

按照GBAT 3917.2—2009《纺织品织物撕破性 能第1部分:冲击摆锤法撕破强力的测定》测定。1.2.7撕裂强力

按照GBJ 3923.1—2013《纺织品织物拉伸性 能第1部分:断裂强力和断裂伸长率的测定(条样法)》测定。

1.2.8色差

在Datacolor测配色仪上测试。1.3加工方法1.3.1前处理

对有锑和无锑涤纶织物在高温高压溢流染色 机中进行退浆精练一步法前处理，工艺处方如下。

p(退浆剂 TF-127HAV(g.L-') 1P(分散螯合剂TF-USFMg.L—1) 2 {p(32-离子膜碱Mg*!/1)

10 ,温度/V

110时间/min 30浴比 1:20

1.3.2染色

对经过前处理的有锑涤纶和无锑涤纶在高温 高压溢流染色机中进行7种配方染色加工,其染色 配方如表1所示。

无锑涤纶织物的染色性能表1染色配方

Table 1

Dyeing formula

颜色

染料质量分数

浅粉

灰色翠绿

咖啡

卡其

藏青黑色

分散蓝2BLN/%-1-1.250.03--分散红3B/%0.5-0.50.350.050.15-分散黄棕S-2RFU%

-1-0.85-0.80.8分散艳蓝B/%--1.5----分散翠蓝S-GL/%--0.8----分散荧光黄10G/%-

-0.12

-

-

--分散黑ECT/%4.0分散红玉SE-2GF/%-0.1----0.2分散黄E-GL/%----0.1--分散深蓝H-GL/%

-----3.0-

50%

冰醋酸

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

注：涤纶超细纤维高温匀染剂TF-212K质量浓度为0.8 g/L,浴比 1:15。

染色工艺曲线

130 °C,40 min

2结果与讨论

2.1前处理对坯布的影响

对坯布进行退浆精练一步法处理，结果如表2

所示。

表2

前处理对坯布含锑量的影响

Table 2 Effect of pretreatment on antimony content of fabric

〇>(铺)/(mg-kg_l)

类别

有锑涤纶

无锑涤纶处理前174未检出(<10)处理后

169

未检出(<10)

由表2可知，无锑涤纶前处理前后均未检出 锑；而经前处理的涤纶含锑坯布，含锑量降低了 5 mg/kg,即织物经过退浆及碱减量处理，可一定程 度上降低坯布上的锑含量。值得注意的是，碱剥蚀 只能将表面部分的涤纶溶解形成坑洼^251，增加比

印染（2019NO.20)

表面积，有利于后续染整加工，但不能改变主体结 构，坯布上仍有很多锑残留。因此替代以及降低含 锑催化剂在聚酯合成中的应用，对控制坯布中重金

属的含量十分重要。理论上，无铺涤纶在聚合纺丝 过程中由于未使用含锑催化剂，纤维经过织造后坯 布应不含有锑元素，但考虑到纺丝设备清洗不净引 起的沾污、整经上浆时的浆料及织造时油剂的使用

等其他外部因素的影响，可能会含有少量锑元素， 但经过退浆精练后会有一定程度的下降。

2.2前处理碱浓度对废水的影响

按照1.3.1节前处理工艺，保持其他条件不变， 改变碱液浓度对坯布进行加工，其前处理废水的化 学需氧量(COD)和含锑量如表3所示。

表3

碱浓度对COD和含锑量的影响

Table 3 Effect of NaOH concentration on COD and anti­mony content

减质量碱减量率/%

p(C0D)/(mg-L')

(梯 V(|xg.L—’）

浓度

/(g-L')

有锑涤纶无锑涤纶有锑涤纶无锑涤纶有锑涤纶无锑涤纶

101.981.661 7301 8501 19315.9204.273.922 1102 2601 31018.4307.697.462 8502 8001 49120.54010.2611.293 7203 6801 57024.850

14.53

15.13

4 690

4 080

1 690

29.1

由表3可看出，随着碱质量浓度的提高，有锑

涤纶和无锑涤纶的碱减量率、前处理废水的COD 和废水中的含锑量都逐渐升高。碱减量率方面，织 物的失重和碱液浓度呈正相关，当碱液质量浓度达 到50 g/L时，有锑涤纶布的碱减量率为14.53%,无 锑布的为15.13%,二者均达到最高值，但整体变化 过程的差异较小。当碱质量浓度在40 g/L以下时， 有锑涤纶和无锑涤纶的前处理废水COD相差不 大,50 g/L以上时才出现较大的差别。考虑到对织 物强力等的影响，工厂对涤纶坯布的前处理操作， 碱液质量浓度通常在30 g/L以下，因此可认为有锑 涤纶和无锑涤纶对前处理废水的COD影响具有一 致性。随着碱浓度的提高，有锑涤纶前处理废水中 的锑含量逐渐增大，这与上述的碱减量率有直接关 系，也即溶解的涤纶上的杂质及浆料逐渐增多所 致，而无锑涤纶前处理废水中锑含量较少且波动 小。

31

印染(2019NO.20)

2.3前处理碱浓度对接缝滑移的影响

对不同碱浓度处理的织物进行接缝滑移的测 试，结果如表4所示。

表4碱浓度对接缝滑移的影响

Table 4 Effect of NaOH concentration on seam slip

碱质量浓

有锑涤纶/cm无锑涤纶/cm度

经向

纬向

经向

纬向

200.20.20.20.2300.30.20.30.2400.30.30.30.350

0.3

0.3

0.3

0.3

由表4可看出，在定负荷为100 N条件下，不同 碱浓度对有锑涤纶和无锑涤纶经纬向接缝滑移无 影响，即织物具有较好抗纰裂效果|261。2.4前处理碱浓度对撕裂性能的影响

对不同碱浓度处理的织物进行撕裂性能的测 试，结果如表5所7K。

表5碱浓度对撕裂性能的影响

Table 5 Effect of NaOH concentration on tear properties

碱质量浓有锑涤纶/N无锑涤纶/N度〜_匕-丨）

经向

纬向

经向

纬向

20118.2119.1309.47.2108.2408.96.89.57.750

6.6

4.3

9.1

7.4

由表5可看出，随着碱浓度的提高，织物经纬 向的撕裂强力逐渐降低，这是由于氢氧化钠对涤纶 的分解，进而造成强力下降。2.5前处理碱浓度对断裂性能的影响

对不同碱浓度处理的织物进行断裂性能测试， 结果如表6所示。

表6碱浓度对断裂性能的影响

Table 6 Effect of NaOH concentration on breaking properties

断裂强力/N

碱质量浓

有锑涤纶无锑涤纶经向

纬向

经向

纬向

20720450720540306104106604604059037066042050

580

330

610

350

32

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由表6可看出，断裂性能表现出和撕裂性能同 样的变化规律，即随着碱液浓度的提高，织物的经 纬向断裂强力逐渐下降。2.6锑对颜色的影响

对有锑涤纶和无锑涤纶按照1.3.2节进行染色 加工，将染色有锑涤纶作为标准样,无锑布作为试 样，测试色差，结果如表7所示。

表7

锑对色差的影响

Table 7 Effect of antimony on color aberration

颜色ALAaAibAE白坯-0.38-0.530.230.69浅粉0.17-0.98-1.261.61灰色0.050.010.02

0.05翠绿

-0.480.34一 1.01

1.16咖啡0.11-0.40-0.280.54卡其-0.13-0.180.100.25藏W0.300.010.320.44黑色

-0.43

-0.02

-0.08

0.44

由表7可看出，待染色的无锑涤纶较有锑涤纶 偏黄绿;灰色、卡其、黑色、藏青和咖啡其总色差八£ 值，在视觉范围内感觉差异不明显，具有较好的色 彩重现性;浅粉、翠绿色差有差异，总体偏绿。综合 上述结果表明，无锑布较有锑布偏黄绿，对部分颜 色有偏绿的影响，在实际生产中可以通过配方来调 整。

对以上染色后的废水,测试其COD和锑含量， 结果如表8所7K。

表8染色废水的COD和含锑量

Table 8 COD and antimony content of dyeing wastewater

pCCODVCmg-L-1)

p(#)/(jig-L')

颜色

有锑涤纶

无锑涤纶

柯锑涤纶

无锑涤纶

灰色1 2101 3701 3207.9浅粉

1 2301 3201 2906.2咖啡2 5302 2401 6307.4卡其1 4901 3701 5808.6丈青3 0602 8801 7906.4黑色34103 2201 6608.4翠绿

1 790

1 750

1 460

7.6

无锑涤纶织物的染色性能印染(2019NO.20)

以上结果表明，有锑涤纶和无锑涤纶染色后的 污水COD除咖啡、藏青、黑色以外，其他颜色相差 不大。但有锑涤纶染色后的污水存在较多的锑残 留，其结果进一步表明，有锑涤纶在印染加工过程 中，会对外界环境产生一定的影响,且印染废水有 较大的含锑量，会增加污水处理的成本。

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3结论

(1 )有锑涤纶布在前处理和染色加工过程中，

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均会在废水里有锑残留，且随着碱浓度的增加，废 水的COD和锑含量均呈上升趋势,增加了污水除 锑处理的成本。

(2)

性能、织物撕破性能和断裂性能方面和传统的有锑 涤纶无差别，且在纬向撕破强力和断裂强力性能方 面，优于有锑涤纶。

(3)

现性方面与传统有锑涤纶无差异，可替代传统锑催 化涤纶应用于市场。

(4)

法做到理论上的无锑，但含量很少，不会对环境产 生负面影响。00

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