新型纖維的性質及染色

近些年來，服裝面料的發展日新月異，新型面料不斷推出。一方面歸結於科技技術的不斷發展，另一方面，市場的需要是推動面料發展的直接原因。保暖與美觀已不再是消費者的唯一追求，綠色保健已成為人們選擇服裝面料的又一焦點。應此要求，一批批新型的綠色保健面料應運而生。

1、Tencel纖維

Tencel纖維是 天然纖維素纖維，採用NMMO（環狀叔胺氧化物：N--甲基嗎啉氧化物N-methyl-morpholine-Oxide）紡絲工藝生產而成。 Tencel纖維在生產過程中無污染並且性能優良被譽為「21世紀最有希望的綠色環保型纖維」，從而成為國內外紡織企業競相開發的熱點產品。

Tencel纖維的化學結構與棉纖維、粘膠纖維基本相同,但其聚合度高於粘膠纖維。它具有良好的吸濕性,透氣性,服用舒適性；其光澤性，抗靜電性，染色性，成服的尺寸穩定性,廢棄後的生物降解性都很好,其濕強僅比干強降低15%～17%,縮水率不高，Tencel纖維最大的優點是生產工序少而簡單,不需 使用劇毒化工品；所使用的溶劑可以全部回收利用,對環境沒有污染。

1.1 Tencel纖維的染色特點

據大量的資料介紹，Tencel纖維與棉、粘膠同屬於纖維素纖維，可以用棉用染料染色，但實驗表明多數染料對Tencel纖維上染率不高，上染速率慢，難以達到得色濃艷的效果。

Tencel纖維的染色性能與粘膠纖維之所以不同，主要是由於Tencel纖維內部結構不同所致。粘膠纖維有皮層和芯層，而Tencel纖維因皮層很薄，幾乎接近全芯層結構；Tencel纖維結晶度和取向度都很高，結晶度比粘膠纖維高2倍，且結晶區較長，非晶區結構也有所不同。這樣染料在纖維內部的滲透性和擴散性差，染色速率慢，其勻染性差上染率低濃艷程度不及粘膠纖維。

1.2 B型活性染料對Tencel纖維的染色

B型活性染料以一氯均三嗪基團為連接基,在染料母體上引入乙烯碸硫酸酯，使之兼有兩種活性基團的優點。其染色性能穩定，滲透性好，固色率高，勻染性好，對 染色工藝條件的變化有相當強的適應性，染色後色光鮮艷純正，充分體現了Tencel纖維的光澤和亮度，且該染料屬綠色環保染料。

分別採用活性大紅BES，活性金黃B-3RD，活性艷藍BES在某種染色工藝及條件下上染Tencel纖維，結果如下表所示：

由上表可知：B型活性染料用於Tencel纖維染色其得色濃艷，上染率高，有著較高的耐摩擦和皂洗牢度，並且保持了Tencel纖維光澤明亮手感柔軟的特 點；綠色環保B型活性染料的應用，特別是B型特深色活性染料的應用，能夠滿足Tencel纖維的染色加工要求，使Tencel纖維在綠色環保紡織品的開發 中更具有廣闊的市場前景。

1.3 Tencel纖維的原纖化

Tencel纖維由取向度很高的纖維素分子的集合體：微原纖維以及這些集合體的原纖維構成，相鄰的原纖維與原纖維之間是以氫鍵等微弱的結合狀態相聯結的。在潤濕狀態下,原纖維與原纖維之間的結合被切斷，纖維溶脹，與纖維軸相垂直的方向的強度變得非常小。在這種狀態下,若加以機械性摩擦處理,容易發生原纖化現象。

由於Tencel纖維易原纖化,染色時纖維易溶脹,一般採用多活性基團活性染料緩解這一現象。多活性基團活性染料的抗原纖化作用與活性基團在染料分子上的 位置、活性基團間距、發色基團的大小和數目、染料分子橋基的彈性、反應基團活性和染料擴散能等有關,並且上染的能力還直接受染色深淺的影響。

採用合理的化學和物理方法來控制原纖化程度,就可能表現出各種外觀和風格；原纖化狀態不良則會使染色受到很大影響。

雖然的原纖化控制是一個麻煩的問題，然而利用這種原纖維的性質卻可以達到以下各種效果：

(1) 可以最大限度地發揮出桃皮絨風格的觸感。

(2) 通過對原纖化進行巧妙的控制,可以獲得天然捲曲形成的高蓬鬆感。

(3) 可以表現出高回彈性和良好的懸垂性。

(4) 可以獲得適度的防皺性和優良的尺寸穩定性。

(5) 因其具有優良的染色性,故可以得到較高的發色性。

2、聚乳酸(PLA)纖維

聚乳酸(PLA)纖維兼有天然纖維和合成纖維的特點，吸濕排汗均勻、快乾、阻燃性低、煙塵小、熱散發小、無毒性、熔點低、回彈性好、折射指數低、色彩鮮艷、不滋長細菌和氣味保留指數低等。由聚乳酸纖維製成的織物具有良好的懸垂性和手感，所製成的成衣具有穿著舒適，並具耐穿性、抗皺性、抗紫外線和導濕作 用，並能釋放人體氣味等特性，是極佳的高級休閑服飾和優質舒適的運動服面料。

合成纖維的玻璃化溫度是決定染料上染的一個重要因素,當染色溫度低於玻璃化溫度時,纖維內部無定形區的鏈段尚未發生運動,供染料分子擴散的瞬間孔隙相對較 少,所以染料不會有明顯的上染。當染色溫度超過玻璃化溫度後,上染率則隨鏈段運動的加劇明顯提高。不同製備方法及工藝生產的聚乳酸纖維會擁有不同的內部微 結構,因此具有不同的玻璃化轉變溫度。聚乳酸(PAL)纖維染色性能和染色機理的研究對其產品開發及實際染色加工具有重要的指導意義。國內外很多研究人員都研究過PLA纖維的染色性能， 並試圖獲得其與分散染料結構的關係。LEScheyer和YQYang等人測定了多隻不同結構分散染料對PLA纖維的上染率，研究表明，分散染料對PLA 纖維只具有中等的親和力，染料化學結構和能量類型與上染率之間沒有明顯的關係。錢紅飛等人研究了12隻分散染料對PLA纖維的染色性能，發現分散染料分子 過小或分子中極性基團過多，均對PLA纖維染色不利，而乙酸醋基的存在，可能會提高分散染料對PLA纖維的親和力，因而具有較高的上染率。由聚乳酸纖維的 DSC分析可知：PLA纖維的玻璃化溫度為71.30℃,在161.21℃與168.68℃處分別存在較大的吸收峰,可以推斷該纖維用分散染料染色時,當 溫度低於69℃,染料上染不明顯,耐熱性較差,在158℃時發生熔融,染色後加工時應避免高溫處理,以防纖維的損傷。

通過對PAL纖維染色溫度、染色色光、分散染料升溫上染特性、移染性能和提升性能的試驗，試圖總結分散染料結構與PLA纖維染色性能的關係。結果表明：不 論是高溫型還是低溫型染料，不管是偶氮苯還是蕙醒結構的分散染料，它們對PIA纖維的上染率均隨溫度的升高而顯著增大。這可能是由於分散染料在聚醋纖維內 的擴散是按自由體積模型進行的，染色溫度升高引起的染料動能和纖維內自由體積的增加，導致染料在PLA纖維內的擴散速率提高。另外，儘管PLA纖維的玻璃 化溫度較低，但其結晶度高，因此，提高染色溫度對增加染料上染量特別有效。考慮到120℃和130℃高溫染色對纖維降解程度較大，強力明顯降低，故認為 PLA纖維染色時，淡中色宜選用100℃，中濃色宜選用110℃。同時應該注意：PLA纖維對溫度的敏感性和PET纖維有所不同。PET纖維隨溫度的上 升,上染百分率增加很快,而PLA纖維隨著溫度的提高,上染百分率增加較為緩慢,而且上染百分率的增加並不隨染色時間的延長而上升,一旦出現色差現象,很 難像滌綸纖維那樣通過染色時間的延長來糾正,因此在實際的染色過程中必須嚴格控制染色溫度。通過移染達到勻染，是提高PAL纖維勻染性的重要途徑。移染性受諸多因素影響，例如染料結構、染色助劑、染色溫度和時間等。PLA纖維、聚對苯二甲酸丙二 醇醋(PTT)纖維的染色溫度是110℃，滌綸(PET)纖維的染色溫度為130℃。為使分散染料在PLA、PTT、PET纖維的移染性試驗更接近於實際 染色，該試驗三種纖維的移染溫度均與它們相應的染色溫度相同.

由圖可知，分散染料在PAL纖維上的移染性能優於在PTT和PET纖維的移染性能，對提高PLA纖維的勻染性十分有利。從染料來看，藍56的移染性能好於紫31。這是因為前者的分子尺寸小，容易從纖維中擴散出來，解吸到溶液中，並再次在纖維上發生吸附和擴散。

染料的提升力是指纖維或紡織品在染色時，纖維上染料濃度或表面顏色濃度隨著染液中染料用量的增加而相應遞增的性能。選用十餘只不同結構的分散染料，對 PLA纖維在不同染料濃度下染色，然後測定各試樣的K/S值，比較不同染料提升性能的差別。實驗表明：相同的分散染料在PAL和PET纖維上的提升性能差 別較大，其在PLA纖維上的提升性能較差，這對PLA纖維深濃色染色是不利的。因此，PLA纖維在染深時濃色更應該注意染料的選用。分析分散染料在PLA 纖維上的提升性能較差的原因，應該與其結晶度高、自由體積少，以及與染料的親和力不如PET纖維等原因有關。另外，值得注意的是，由於分散染料在PLA纖 維上的上染量普遍低於在PET纖維上的上染量，因此，在染料用量高的情況下，由於上染率不高，勢必會產生因染液中染料濃度高而引起可溶性欠佳或染料未充分增溶的問題，從而影響了染料的進一步上染。

分散染料對PLA纖維的染色,其上染率高低取決於染料上染速率和對纖維親和力的高低。而染料分子大小、極性基團性質和數目多少、分子結構形狀都會影響染料的上染率和親和力,從而影響上染率的高低。分散染料的結構與PLA纖維的上染百分率有關。偶氮結構的染料，對纖維都有較高的上染百分率，其原因可能是與染料化學結構呈線型有關。如C.I.紅54,分子的平面性好，分子中共軛體系較長，與PLA纖維的接觸面大，因而有較高的直接性，所以能獲得較高的上染百分 率。上染百分率的高低還與染料分子中的極性基團有關。PLA分子中含有大量極性基團,因此當染料分子中也有較多極性基團如-OH、-NH2、 -NHNOR、-CN、-Cl、-Br、-NO2、-SO2NH3等基團時，染料的結構性質與纖維的結構性質相接近，兩者容易相親，染色親和力較高，如 C.I.藍79.

由於PLA纖維耐熱性差，染色溫度不宜太高，時間不宜太長；且由於PLA纖維不耐鹼，故分散染料聚乳酸纖維染色的最佳工藝條件是pH=5,溫度110℃,時間30min～40min。嚴格控制染色溫度，否則不能得到良好的染色重現性，即使延長染色時間也無濟於事。

3．竹纖維

竹纖維原料來源廣泛，生產製造中實施綠色生產，適應市場綠色環保的前景。竹纖維的橫截面成不規則的橢圓形，有中腔，業內人士稱其為「會呼吸的纖維」，可在瞬間吸收並蒸發水分，其吸濕性優於棉纖維。竹纖維最突出的獨有的特點是具有天然抗菌性，且不會因為反覆洗滌、日晒而失去抗菌性。其織物具有與其他纖維不同的獨特風格，強力高，耐磨性、吸濕性、懸垂性俱佳，手感柔軟，穿著舒適涼爽，染色性能優良，光澤亮麗，且有較好的天然抗菌效果，是夏季針織和貼身紡織品的首選原料。

竹纖維的水溶速率隨酸的濃度（c≤4g/L）的增加而增大，這可能是因為酸對纖維素分子中甙鍵的水解起催化作用，使纖維聚合度降低。竹纖維在鹼作用下劇烈膨脹以致溶解，使纖維機械性能下降。其在鹼中的溶失率先隨濃度增加而增大，其後出現降低。出現下降的原因可能是纖維素-OH?NaOH可能隨著鹼的濃度增大滲透壓反而減小，氫氧化鈉滲透纖維困難。

竹纖維的吸濕性與粘膠纖維相當，對染料、化學試劑的吸附量較大。在加鹼固色後，上染出現突降點，，這說明加入鹼時，產生的纖維羥基離解成陰離子狀態的數量增多，對染料陰離子斥力增加，而且，PH值過高，水解染料增多。雖然PH值增加可提高染料和纖維素纖維的反應速率，但水解速率增加的更快。隨固色的繼續，上染率增加，且逐漸高於染色時的上染率，說明加入鹼劑後染料與纖維發生鍵合反應，原染色平衡被破壞，染液中的染料繼續上染。

在相同上染百分率下用活性染料上染竹纖維、粘膠纖維，通過對染色K/S值的比較得出：竹纖維、粘膠纖維用活性染料染色後，竹纖維染色的表觀深度大於粘膠纖維的表觀深度，即竹纖維得色深於粘膠纖維。這可能與竹纖維的多孔隙結構有關，其中空式的纖維結構有利於染料的進入。又通過在相同條件下活性染料對竹纖維、粘膠纖維固色率的比較得出：在相同條件下竹纖維的固色率高於粘膠纖維的固色率。耐洗牢度與粘膠纖維幾乎相同。因此，在染色方面，適合棉型粘膠的同樣適用於竹纖維，其與染料分子的親和性好，有優良的可染性，吸色均勻透徹，色牢度強，多次洗滌後仍能保持鮮艷的色彩。

竹纖維取源於成本低廉的自然物質，減少了紡織品對原油的嚴重依賴，有利於資源的合理利用；竹纖維的生產過程清潔衛生，有利於環境保護；竹纖維集天然纖維與人造纖維的優點於一身，且具有獨特服用性能和天然抗菌性能，是安全、舒適、健康、環保的紡織面料；竹纖維的產品開發種類繁多，市場前景廣闊。

4．粘膠基空調纖維

近年來，隨著智能材料的不斷創新，智能纖維、智能紡織品以及智能服裝以異乎尋常的速度發展為時尚產品。目前主要被應用在醫療保健、軍事等各種領域，並逐步向著民用服裝領域普及。空調纖維是一種新型智能纖維，它是一種將相變蓄熱材料技術與纖維製造技術相結合開發出的功能性產品，具有良好的調溫功能。當外界環境溫度升高時，相變材料吸收熱量，從固態變為液態，降低了體表溫度。相反，當外界環境溫度降低時，相變材料放出熱量，從液態變為固態，減少了人體向周圍放出的熱量，保持住人體的正常體溫，使人體處於一種舒適的狀態。針織面料與人體密切接觸，普遍用於製作冬季的內衣和夏季服裝，用空調纖維紡制織成的高檔針織面料非常適合製作貼身穿著的冬暖夏涼的服裝。

粘膠纖維具有吸濕性好、透氣性好、穿著舒適、染色性好等特點，與其他纖維混紡可以生產出各種服裝面料。將粘膠纖維紡絲液中混入微膠囊包裹的相變材料製得的粘膠基空調纖維不僅具有普通空調纖維的特點，而且兼具了智能纖維的調溫性，是一種非常有發展潛力的新型纖維。

空調纖維具有較明顯的光滑平整縱向結構，表面有平行於纖維軸向的條紋，縱向形態呈現不規則的溝槽，有利於纖維的吸濕、導濕和放濕；橫截面外緣具有不規則的鋸齒形，纖維內部有氣泡，即皮芯結構，球狀空泡的存在較為明顯。空調纖維只是在粘膠紡絲液中加入微膠囊包裹的相變材料，工藝無變化，故其截面形狀較普通粘膠無變化。其斷裂強力和斷裂延伸率均高於普通粘膠纖維。空調纖維的摩擦係數較小，在紡紗時表現為纖維之間的抱合力較差，需要對纖維加入一定量的抗滑油劑，以確保成網、成條、成紗的質量。並且在製造過程中注意張力，以防破壞微膠囊，相變材料溢出，造成纖維粘連。

空調纖維的回潮率比常規粘膠的要高，說明空調纖維的吸濕性比較好，比棉纖維的明顯高許多，這是因為粘膠類纖維的結晶度比棉纖維的要低，而吸濕和放濕均發生在無結晶區，同時，纖維大分子中，親水基團的數目和種類均能影響吸濕能力的大小，空調纖維與普通粘膠相同，均含有大量的羥基基團，羥基的親水性很高，吸附大量的水分子，同時纖維表面的縱向溝槽也有利於吸濕和導濕，加入微膠囊後的空調纖維，孔隙增多，吸濕能力有所增強。空調纖維的質量比電阻比普通粘膠的低，說明空調纖維比普通粘膠的導電能力要好，服用性能優良。因此空調纖維織物在使用過程中不會產生靜電干擾現象，尤其是濕度要求不需要像其他合成纖維，比如滌綸那樣，要用其他方法使其具有耐久性抗靜電性能，以免產生過多的靜電影響紡紗的順利進行。

空調纖維最大的特點是它的蓄熱放熱雙向調溫性能。而在染整加工過程中如何保證這種調溫性，這就需要注意各項工藝條件的影響，儘可能採用緩和的工藝進行加工：採用生物複合酶對空調纖維進行前處理比用傳統的鹼處理作用條件要溫和得多，並且效果不錯；漂白工序雙氧水、鹼、高溫都會對空調纖維性能產生影響，這時，我們必須採用低溫低鹼工藝，比如加入雙氧水活化劑，如果漂白任務較重，可以進行復漂，不要一次雙氧水用量太大；染色時採用低溫型活性染料，並注意兼顧低鹼和較高的上染率。

空調纖維較普通粘膠纖維上染率較高，由於加工過程除了添加相變材料外，與普通粘膠纖維並無區別，因此在染色時參考粘膠纖維即可。

現在紡織行業的競爭中，新型纖維是非常重要的一個方面。不斷開發新型纖維、新型面料，必然會開啟一個又一個嶄新的時代。

來源：六六八紡織