馮淑芹，呂 品

（蘇州世名科技股份有限公司，江蘇蘇州 215337）

尼龍（聚酰胺）是一種應(yīng)用廣泛的纖維材料，但是由于存在極性酰胺鍵，很容易在光、熱、氧、水以及其他化學(xué)物質(zhì)等因素的綜合作用下表面變黃。常見的黃變主要是由光或者紫外線照射引起，以及由于氧化氮或者酚類化合物的存在導(dǎo)致在使用過程中發(fā)生酚黃變。傳統(tǒng)的抗黃變方法主要是采用耐黃劑進(jìn)行后整理，需要經(jīng)過浸漬、脫水、烘干、回潮等工藝過程，工藝流程長，且能耗較高。另外抗黃變處理會使纖維織物掉色，如果處理不及時造成堆貨，還會導(dǎo)致抗黃變效果下降［1］。

本文通過自制抗酚黃變油劑D-PA100 在尼龍紡絲過程中對PA6 纖維進(jìn)行潤濕抗黃變上油處理，對PA6 纖維的氨基以及酰胺基的活性進(jìn)行抑制，有效改善其染色性、抗酚黃變性及抗紫外黃變性。利用紅外光譜儀、高溫染色機(jī)、測色儀以及染色牢度試驗機(jī)等研究D-PA100 對PA6 纖維結(jié)構(gòu)、染色性能、牢度性能以及抗黃變性能的影響，為制備抗黃變性能優(yōu)異的PA6纖維提供參考依據(jù)。

1 實驗

1.1 材料與儀器

材料：PA6 纖維（特性黏度2.6 dL/g，無錫市恒天電子科技有限公司），C.I.酸性紅、C.I.酸性藍(lán)（浙江閏土化工集團(tuán)有限公司），聚乙二醇（分子質(zhì)量200，上海東大化學(xué)有限公司），耐黃變劑songnox PQ、磷酸類抗氧劑WS（韓國松原產(chǎn)業(yè)株式會社），PA6 的FDY 油劑（日本竹本公司），抗酚黃變劑R-10（巴斯夫股份公司），冰醋酸、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、異氰酸酯、亞磷酸酯（國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）。

儀器：NEXUS-670 型傅里葉紅外光譜儀（Nicolet公司），DHG-9245A 型烘箱（上海一恒科技有限公司），H-120 型高溫高壓染色機(jī)（臺灣臺塑集團(tuán)），DATACOLOR 600 型測色儀（美國德塔顏色公司），YL-3311 型耐摩擦牢度試驗機(jī)（東莞越聯(lián)檢測儀器有限公司）。

1.2 復(fù)合抗酚黃變油劑的制備

將songnox PQ 與抗氧劑WS 按照質(zhì)量比6∶4 投入裝有DMF 溶劑的反應(yīng)器中（配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的溶液），同時加入聚乙二醇0.4%（對溶液總質(zhì)量）與異氰酸酯0.02%（對溶液總質(zhì)量），在80～120 ℃下反應(yīng)1 h，再加入亞磷酸酯1%（對溶液總質(zhì)量）繼續(xù)反應(yīng)1 h，冷卻至室溫后過濾，得到復(fù)合抗黃變劑D-PA。將D-PA 與FDY 油劑按照質(zhì)量比5∶5 混合，然后在80～100 ℃下進(jìn)行脫水、除氧反應(yīng)，得到D-PA100 復(fù)合抗酚黃變油劑。

將抗酚黃變劑R-10 與FDY 油劑按照質(zhì)量比5∶5混合，然后在80～100 ℃下進(jìn)行脫水、除氧反應(yīng)，得到復(fù)合抗酚黃變油劑R-100。

1.3 復(fù)合抗酚黃變油劑對PA 纖維的改性

采用復(fù)合抗酚黃變油劑對從紡絲箱出來的PA6纖維進(jìn)行上油、集束，再經(jīng)過甬道，冷卻、卷繞得到改性PA 纖維。

將常規(guī)尼龍纖維命名為PA-0，按復(fù)合抗酚黃變油劑用量對不同PA 纖維進(jìn)行命名，結(jié)果見表1。

表1 不同PA6 纖維的命名

1.4 染色工藝

分別取C.I.酸性紅、C.I.酸性藍(lán)配制紅、藍(lán)2 種染液，用冰醋酸調(diào)節(jié)pH 為3.5～4.5，將纖維投入染液（浴比1∶200），以2 ℃/min 升溫至120 ℃恒溫染色60 min，清洗、皂洗、烘干［2］。

1.5 測試

紅外光譜：將所制備的纖維剪碎后放入樣品測試盒內(nèi)壓片，于室溫下采用傅里葉紅外光譜儀進(jìn)行掃描測試，掃描范圍為4 000～500 cm-1，分辨率小于0.09 cm-1。

顏色性能：將PA6 纖維卷繞成束，在紫外燈照射下采用測色儀對L*（明亮度）、a*（紅綠度）、b*（黃藍(lán)度）進(jìn)行測試，并計算色差，比較顏色變化。

抗酚黃變性能［3］：按照GB/T 29778—2013《紡織品色牢度試驗潛在酚黃變的評估》進(jìn)行測試。

耐摩擦色牢度［4］：按照GB/T 3920—2008《紡織品色牢度試驗?zāi)湍Σ辽味取愤M(jìn)行測定。分為5 個等級，級數(shù)越高，耐摩擦色牢度越好。

耐皂洗色牢度［5］：按照GB/T 3921—2008《紡織品色牢度試驗?zāi)驮硐瓷味取愤M(jìn)行測試。分為5 個等級，級數(shù)越高，耐皂洗色牢度越高。

2 結(jié)果與討論

2.1 D-PA100對PA6纖維結(jié)構(gòu)的影響

將經(jīng)過D-PA100 處理的PA-D 0.3 纖維及PA-0纖維進(jìn)行清洗、干燥并剪碎后進(jìn)行紅外譜圖分析，圖1 是PA-D 0.3 纖維與PA-0 纖維的紅外譜圖以及經(jīng)過紫外燈照射14 天后（纖維分別命名為PA-D 0.3A、PA-0A）的紅外譜圖。

由圖1c 可以看出，在3 300 cm-1處為PA6 的氨基伸縮振動峰；在2 930、2 850 cm-1處為PA6 的亞甲基C—H 吸收峰；在1 538～1 635 cm-1處為PA6 的酰胺基吸收峰，這些都是PA6 的特征結(jié)構(gòu)。而經(jīng)過D-PA100處理的PA-D 0.3纖維（圖1a）在3 300 cm-1處與1 538～1 635 cm-1處的特征峰明顯減弱，表明D-PA100 處理削弱了PA6 分子間的氫鍵，D-PA100 與PA6 的氨基及酰胺基反應(yīng)，抑制其活性，起到黃變保護(hù)作用，提高了抗黃變性能。PA-D 0.3 纖維在1 750 cm-1附近出現(xiàn)了新的羰基吸收峰，是D-PA100 復(fù)合抗酚黃變油劑中含有的羰基特征峰。

圖1 不同纖維的紅外譜圖

經(jīng)過紫外燈照射后，PA-0A 與PA-D 0.3A 纖維在3 300、2 930、2 867 cm-1處的氨基與亞甲基C—H 的伸縮振動峰均比照射前增強(qiáng)。尤其是PA-0A 纖維峰值最高，表明經(jīng)過紫外燈照射后2 種纖維的氨基與亞甲基活性增強(qiáng)，而未經(jīng)過抗酚黃變油劑處理的PA-0 纖維經(jīng)過照射更易發(fā)生氧化與黃變。在1 458～1 468 cm-1處是—CH2—的剪切振動吸收峰，可以看作是PA6 纖維抗氧化的特征峰［6］，此處PA-0A 纖維峰值也比PA-D 0.3A 纖維峰值高，表明PA-D 0.3 纖維具有更好的抗紫外黃變能力。另外，2 種纖維經(jīng)過紫外燈照射后在1 750 cm-1處出現(xiàn)新的羰基峰，主要是由于形成了老化期間的“初級”氧化產(chǎn)物，紫外燈照射相當(dāng)于氧化加速與氧化降解產(chǎn)物積累［7-8］。

2.2 纖維的性能

2.2.1 抗酚黃變性能

由表2 可以看出，隨著D-PA100 上油量的增多，纖維的抗酚黃變性能提高。當(dāng)D-PA100 的上油量達(dá)到0.2%時，PA-D 0.2 纖維的抗酚黃變等級已經(jīng)達(dá)到4～5 級；當(dāng)上油量達(dá)到0.4%時，PA-D 0.4 纖維的抗酚黃變等級能夠達(dá)到5 級，但是纖維中有油劑滲出，影響PA6 纖維的高速紡絲，因此纖維中D-PA100 上油量最好不要高于0.3%。

表2 抗酚黃變油劑種類及用量對PA6 纖維抗酚黃變性能的影響

數(shù)據(jù)表明D-PA100 對PA 纖維的抗酚黃變性起到了良好的提升作用，主要是由于D-PA100 復(fù)合抗酚黃變油劑中的亞磷酸酯以及有機(jī)酸能夠?qū)A 纖維中的氨基迅速封端，避免高溫氧化，提高抗酚黃變能力。另外復(fù)合抗酚黃變油劑中含有的多元醇能夠提高纖維的潤濕性，降低纖維的界面張力，使油劑在纖維表面均勻鋪展開，避免其在高溫下氧化，提高纖維的抗酚黃變能力［9］。

而當(dāng)R-100 具有同樣的上油量時，纖維的抗酚黃變等級最高達(dá)到3～4 級，不能滿足纖維織物的抗酚黃變要求。主要是由于R-100 中含有大量的硅油，而硅油的支鏈中含有氨基，氨基會發(fā)生高溫氧化反應(yīng)，從而產(chǎn)生黃變。

2.2.2 抗紫外黃變性能

PA6 纖維主要用作民用服裝以及工業(yè)纖維，外界的紫外線照射會引起PA6 纖維黃變，從而導(dǎo)致其顏色、性能發(fā)生較大變化。選取PA-D 0.3、PA-0、PA-R 0.3 纖維，通過自制紫外烘箱，用50 ℃紫外燈加速照射14 天后進(jìn)行顏色性能測試。由表3 可以看出，經(jīng)過14 天紫外燈照射后，PA-D 0.3、PA-0 以及PA-R 0.3的L值與a值（a值越大越紅）變化較小，證明紫外燈照射對L值與a值影響較小。而經(jīng)過紫外燈照射后，3種纖維的b值（b值越大越黃）顯著提升，但是PA-D 0.3 纖維的Δb值小于3，說明PA-D 0.3 對紫外燈的照射具有一定的抗黃變能力。而PA-0 以及PA-R 0.3 纖維經(jīng)過紫外燈照射后，b值大幅提升，說明發(fā)生了較大黃變（見圖2）。

圖2 紫外燈照射前后的纖維照片

表3 不同PA6 纖維經(jīng)過紫外燈照射前后的色值變化

2.2.3 染色性能

經(jīng)過抗酚黃變處理的纖維或者織物，染色性能一般都會受到影響。由圖3 可知，隨著溫度升高，纖維的上染率隨之提高。這主要是由于隨著溫度升高，PA6 纖維分子鏈段運(yùn)動增強(qiáng)，纖維的無定形區(qū)與縫隙變大，染料分子更容易進(jìn)入纖維內(nèi)部，從而提高上染率［10-11］。通過比較3 種纖維的上染率曲線發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過D-PA100 處理的纖維織物上染率與上染速度均高于常規(guī)PA-0 及PA-R 0.3 纖維織物，且上染率在100 ℃達(dá)到最高值。這主要是由于D-PA100 中含有大量親水性基團(tuán)，能夠在纖維表面迅速潤濕，從而使染料更容易進(jìn)入纖維內(nèi)部，大幅度提高纖維的上染率。

圖3 不同PA6 纖維上染率隨染色溫度的變化

2.2.4 色牢度

由表4 可以看出，PA-D 0.3 纖維具有較好的耐摩擦色牢度以及耐皂洗色牢度，耐濕摩擦色牢度與耐皂洗色牢度不降反增。這主要是由于D-PA100 中含有大量的陰離子基團(tuán)，提高了染料對纖維的親和性，從而提高其在染色過程中的色牢度。

表4 不同PA6 纖維的色牢度

3 結(jié)論

（1）經(jīng)過D-PA100 處理的PA6 纖維結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，在3 300 cm-1處的氨基吸收峰與在1 538～1 631 cm-1處的酰胺基吸收峰明顯減弱，對PA 的氨基及酰胺基起到了抑制與包覆作用。

（2）經(jīng)過D-PA100 處理的PA6 纖維抗酚黃變效果達(dá)到4～5級以上。

（3）D-PA100 處理的PA6 纖維經(jīng)過14 天紫外燈照射后，抗紫外黃變Δb值小于3，展現(xiàn)出較好的抗紫外黃變性。

（4）D-PA100 處理的PA6 纖維經(jīng)過酸性紅與酸性藍(lán)染料染色后，具有較高的上染率和較優(yōu)良的耐摩擦色牢度以及耐皂洗色牢度。