极性溶剂预处理对间位芳纶染色性能和机械性能的影响.pdf

第 32 卷 第 4 期2024 年 4 月现代纺织技术Advanced Textile TechnologyVol.32,No.4Apr.2024DOI:10.19398j.att.202310006极性溶剂预处理对间位芳纶染色性能和机械性能的影响宋吉贤,张思嘉,江 华(浙江理工大学生态染整技术教育部工程研究中心,杭州 310018)摘 要:为提升间位芳纶的可染性,采用极性有机溶剂对间位芳纶进行预处理,使用分散染料进行染色,对预处理及染色工艺条件进行优化,研究极性溶剂预处理对间位芳纶织物染色性能及机械性能的影响。结果表明:最佳的预处理工艺为使用 DMSO 在 55 时处理 30 min,按此条件所得间位芳纶织物的断裂强力为950 N,断裂伸长率为 36%,织物收缩率小于 10%;最佳的染色工艺为使用偶氮型分散染料在 80 时染色60 min,此时,染料上染率达到 80.9%97.6%,染色织物耐皂洗、耐摩擦和耐升华等色牢度可以达到 4 级以上。使用极性溶剂在较低温预处理可有效提升间位芳纶的可染性,并显著降低机械性能损伤。关键词:间位芳纶;预处理;染色性能;分散染料;机械性能中图分类号:TS193.8 文献标志码:A 文章编号:1009-265X(2024)04-0076-08收稿日期:20231008 网络出版日期:20240116基金项目:国家自然科学基金项目(22278377);浙江省自然科学基金项目(LY22B060005)作者简介:宋吉贤(1997),女,宁夏中卫人,硕士研究生,主要从事新型染色技术方面的研究。通信作者:江华,E-mail:jh 间位芳纶是由聚间苯二甲酰间苯二胺纺丝所得的纤维,具有优异的耐热、阻燃、耐腐蚀、抗辐射、高强度等特点,广泛用于制作防火、阻燃或防弹等特种服装,以及高温、腐蚀等特殊场合1-2。间位芳纶通常采用分散染料或阳离子染料进行染色,但染色效果并不理想3-4。这是因为间位芳纶的结晶度很高、结构十分紧密,染料分子难以进入纤维内部,导致间位芳纶染色较为困难5-6。为了提升染色效果,可以使用极性溶剂对间位芳纶进行预处理。极性溶剂预处理染色是指在染色前采用大极性有机溶剂预先处理间位芳纶,使纤维溶胀,从而提升间位芳纶的染色性能7。可用的极性溶剂包括 N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜以及各类有机胺试剂等8-9。这些有机溶剂小分子可以渗入间位芳纶内部,破坏纤维中的氢键,改变纤维形态结构,降低纤维结晶度,从而促进染料上染纤维10-11。然而,极性溶剂预处理间位芳纶后,织物常因受到溶剂作用发生收缩,使其机械性能被损伤,因此严格把控预处理的温度和时长对保障间位芳纶的机械强力极为重要12。已报道的文献大多使用高温长时间处理,虽然染色效果得到显著提升,机械强力却下降明显8,12。为解决极性溶剂预处理染色导致间位芳纶机械性能下降的问题,本文以上染率和色深值为指标,分析预处理温度、预处理时间、染色温度和染色时间对间位芳纶染色效果的影响,并通过测试极性溶剂低温预处理及低温染色间位芳纶织物的断裂强度和伸长率,明确最佳预处理及染色工艺条件,为完善间位芳纶预处理染色技术提供参考。1 实验1.1 实验材料、药品与仪器材料:间位芳纶织物(斜纹,160 g/cm2)。药品:甲醇、乙醇、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、二甲基亚砜(DMSO)、N-甲基甲酰苯胺(MFA)、N,N-二乙基-3-甲基苯甲酰胺(DEET)、N,N-二乙基甲酰胺(DET)、乙酸、乙酸钠均为分析纯,由杭州高晶精细化工有限公司提供。C.I.分散黄 54、C.I.分散黄114、C.I.分散红 60、C.I.分散紫 26、C.I.分散蓝 73、C.I.分散蓝60、C.I.分散红86、C.I.分散蓝77、C.I.分散蓝 148、C.I.分散橙 30、C.I.分散红 54、C.I.分散红 167、C.I.分散红 74、C.I.分散蓝 79、C.I.分散红 7,由浙江龙盛集团股份有限公司提供。仪器:振荡染色机 US560-02(佛山市容桂瑞邦机电设备厂),数显恒温水浴锅 HH-6(常州普天仪器制造有限公司),紫外-可见分光光度仪 UV-2501(日 本 岛 津 公 司),测 色 配 色 仪 SF600X(美 国DataColor 公司),染色摩擦色牢度仪 Y571 L(莱州市电子仪器有限公司),耐洗色牢度实验仪 SW-24A、电子织物强力测试仪 YM065A、熨烫升华色牢度试验仪 YG(B)605 D(温州市大荣纺织仪器有限公司)。1.2 预处理工艺 将织物投入有机溶剂中,浴比 20 1,温度 4090,时间1060 min。结束后先用90 的热水清洗 10 min,再用常温水冲洗 5 min,晾干备用。1.3 染色工艺首先配制染液(染料用量 1%(o.w.f)、浴比30 1、pH 45),放入织物。随后进行染色(入染温度 40、升温速率 1 /min、染色温度 80、保温时间 1 h)。染色完成后,降温至 60,取出织物,进行还原清洗(保险粉 2 g/L、NaOH 1 g/L、浴比 1 50、80、10 min),晾干待测。鉴于 DMSO 等有机溶剂对人体健康存在潜在危害,染色结束后充分清洗织物,测试者需戴手套,以避免皮肤接触残留有机溶剂13。1.4 测试方法1.4.1 表观染色深度测试使用测色配色仪在 D65 光源和 10视角下测试染色间位芳纶织物的色深曲线,记录最大吸收波长处对应的表观染色深度值(K/S)。1.4.2 上染率测试染料上染率采用残液法测试。使用紫外-可见分光光度仪测试并记录,按式(1)计算上染率 E:E/%=1-nAmA0()100(1)式中:m 和 n 分别为染前和染后液使用丙酮稀释的倍数;A0和 A 分别为染色前后染液在染料最大吸收波长处的吸光度。1.4.3 色牢度测试染色芳纶织物按国标 GB/T 39212008纺织品 色牢度试验 耐皂洗色牢度中方法 C(3)测试耐皂洗色牢度;按国标 GB/T 39202008纺织品 色牢度试验 耐摩擦色牢度测试耐摩擦色牢度;按国标 GB/T 57181997纺织品 色牢度试验 耐干热(热压除外)色牢度测试耐升华色牢度。1.4.4 收缩率测试按式(2)计算间位芳纶织物的收缩率 T:T/%=1-S2S1()(2)式中:S1和 S2分别为间位芳纶织物在预处理前后的面积,cm2。1.4.5 机械性能测试按 GB/T 3923.12013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)测试芳纶织物的断裂强力和断裂伸长率。2 结果与讨论2.1极性溶剂预处理对间位芳纶染色性能的影响2.1.1 预处理条件的影响为明确极性溶剂预处理对间位芳纶染色性能的提升作用,以 DMF 为预处理溶剂,C.I.分散红 167为染色用染料,设置了 6 种预处理及染色条件,如表 1 所示。染色间位芳纶试样的上染率和色深值如图 1 所示。试样 1 为未处理间位芳纶经常规高温高压染色法时所得染色样品,其染料上染率为65.3%,K/S 值为 3.8。在该染色体系中添加少量DMF 得到的染色试样 2 和直接使用 DMF 为染色溶剂所得染色试样 3 的上染率和色深值均低于试样 1。当使用 DMF 对间位芳纶织物预处理 10 min后,再进行染色,所得试样 4 的染料上染率大幅提升至 93.6%,染色织物色深值则达到 8.3。试样 5和试样 6 为经过 DMF 预处理的织物,其在染色温度降为 100 时,上染率仍可达 85.8%以上。可见,使用 DMF 进行预处理可有效提升间位芳纶的染色性能。2.1.2 溶剂种类的影响使用醇类、酮类、酰胺类和亚砜类等 9 种极性溶剂对间位芳纶进行预处理,随后采用 C.I.分散红167 对预处理芳纶织物进行染色,考察了溶剂种类对染色芳纶织物色深的影响,结果如图 2 所示,图中77第 4 期宋吉贤 等:极性溶剂预处理对间位芳纶染色性能和机械性能的影响 表 1 间位芳纶的预处理及染色条件Tab.1 Pretreatment and dyeing condition for meta aramid试样编号123456是否预处理a否否否是是是溶剂水水+DMFb100%DMF水水水+DMFb温度/13013080130100100 注:a表示预处理工艺为 DMF,80,10 min;b表示 DMF 含量为 10%。图 1 不同预处理条件对应的 K/S 值和上染率Fig.1 K/S values and dye up-takes under different pretreating conditions各溶剂预处理工艺分别为:甲醇(70,30 min),乙醇/丙酮(55,30 min),DEET/DEF/MFA(100,30 min),DMF/DMAc/DMSO(80,10 min)。由图2 可知,使用甲醇、乙醇和丙酮预处理的间位芳纶织物颜色很浅,所测 K/S 值不超过 1,表明此 3 种溶剂对间位芳纶织物几乎无溶胀作用。经酰胺类和亚砜类极性溶剂预处理的间位芳纶织物更易进行染色。其中,经 DMF、DMAc 和 DMSO 在 80 处理 10 min后,染色间位芳纶织物的 K/S 值分别达到 7.2、9.9和 13.5。可见,在相同条件下,使用 DMSO 作预处理溶剂对间位芳纶染色能力的提升效果最好。图 2 不同溶剂预处理时的染色织物 K/S 值Fig.2 K/S values of dyed fabrics pretreated withdifferent solvents2.2预处理工艺、染色条件、染料结构对染色性能的影响2.2.1 预处理工艺条件的影响以 DMSO 作为预处理溶剂,研究预处理温度和时间对间位芳纶染色性能的影响,结果如图 3 所示。由图 3 可知,在预处理时间均为 10 min 的条件下,染料上染率由预处理温度 40 时的 74.7%大幅提升至 55 时的 94.2%。继续提升预处理温度,染料上染率不再明显增加。另一方面,当预处理温度固定在 40 时,随着预处理时间由 10 min 延长至 30 min,染料上染率由 74.7%提升至 82.3%。继续延长预处理时间至 60 min,染料上染率仅略提升至 83.6%。因此,在较低预处理温度条件下,染料上染率在预处理时间为 30 min 以内时,具有明显的上升趋势。染料上染率在较高预处理温度条件下的变化不明显。由此可见,预处理温度和时间是影响间位芳纶织物染色性能的关键因素。较高温度和较长时间的预处理会显著提高纤维的溶胀程度,从而提升染料上染率。但是,长时间高温处理会导致织物严重收缩,机械性能下降。因此,综合考虑上染效果和织物收缩情况,确定以DMSO 为预处理溶剂时的处理温度为 55,处理时间为 30 min。图 3 不同预处理温度及时间对应的上染率Fig.3 Dye up-takes under different pretreating temperatures and times87现代纺织技术第 32 卷2.2.2 染色工艺条件的影响使用 C.I.分散红 167 对经过 DMSO 在 55 预处理 30 min 后的间位芳纶织物进行染色,研究染色温度和染色时间对上染率的影响,结果如表 2 所示。研究结果表明,当染色温度为 60 时,染料上染率仅为 55.8%。但将染色温度升至 70 时,即可获得91.6%的上染率。当染色温度为 80 时,上染率为95.1%。继续升高染色温度至 100 或 130 时,上染率不再明显提升。因此,经过 DMSO 预处理后的间位芳纶织物无需在130 高温染色。为尽量减少织物损伤,同时降低能耗,将染色温度设定为80 较适宜。表 2 不同染色温度和染色时间对应的上染率Tab.2 Dye up-takes under different dyeing temperatures and times试样编号染色温度/染色时间/min上染率/%1606055.82706091.63806095.141006097.151306097.76803089.27809595.4 染色时间对上染率的影响研究结果表明,经过DMSO 预处理后的间位芳纶织物在染色 30 min 时的上染率即已达到 89.2%。染色 60 min 后,上染率进一步提高至95.1%。继续延长染色时间至90 min时,上染率不再明显提升。因此,将染色时间设定为60 min 较适宜。2.2.3 染料结构的影响以 DMSO 为溶剂,在 55、30 min 条件下处理间位芳纶织物,再选取15 支分散染料在80、60 min条件下进行染色,考察了染料结构对染色性能的影响,结果如表 3 所示。其中,杂环类染料和蒽醌类染料染色间位芳纶的上染率普遍较低,最高仅有72.0%,且染色织物得色量非常低,最高 K/S 值也仅有 3.4(序号 18)。相比之下,偶氮类染料染色间位芳纶的上染率达到 80.9%97.6%。同时,染色织物具有更高的表观色深,最高可达 8.3(序号 915)。该结果表明,偶氮类分散染料更适用于经过 DMSO 预处理的间位芳纶的低温染色。从染料结构分析,所选杂环类和蒽醌类染料结构中含有较多的羟基或伯氨基,例如,上染率最低的 C.I.分散蓝 77 含有两个羟基、C.I.分散紫 26 含有两个氨基、C.I.分散蓝 73 则含有两个氨基和 3 个羟基,而偶氮类染料均不含羟基或伯氨基。因此,相比杂环类和蒽醌类染料,偶氮类染料具有更强的疏水性,进而有利于染料上染纤维。表 3 不同染料染色间位芳纶的上染率和 K/S 值Tab.3 Dye up-takes and K/S values of meta aramid dyed with different dyes试样编号染料类型E/%K/S颜色1C.I.分散黄 54杂环65.93.4黄2C.I.分散黄 114杂环57.81.7黄3C.I.分散红 60蒽醌72.01.4紫红4C.I.分散紫 26蒽醌40.20.4暗灰5C.I.分散蓝 73蒽醌40.01.5浅蓝6C.I.分散蓝 60蒽醌72.61.5浅蓝7C.I.分散红 86蒽醌65.80.6浅红8C.I.分散蓝 77蒽醌35.71.1浅蓝9C.I.分散蓝 148偶氮91.24.3蓝10C.I.分散橙 30偶氮89.56.2橙11C.I.分散红 54偶氮96.46.6红12C.I.分散红 167偶氮95.17.2红紫13C.I.分散红 74偶氮97.65.6红14C.I.分散蓝 79偶氮80.98.3蓝15C.I.分散红 73偶氮96.46.9红紫2.2.4 染色织物的色牢度以 DMSO 为溶剂,在 55、30 min 条件下处理间位芳纶织物,再选取 15 支分散染料在 80、60 min 条件下进行染色,对所得染色间位芳纶织物进行了色牢度测试,结果如表 4 所示。大部分经极性溶剂低温预处理,再在低温染色的间位芳纶织物具有良好的耐皂洗、耐摩擦和耐升华色牢度,色牢度等级达到 4 级及以上。其中,C.I.分散蓝 148 染色间位芳纶织物的色牢度等级明显较差,特别是耐摩擦色牢度等级仅有 23 级。这可能是因为染料在该染色体系中不易解聚,致使染色织物匀染性较差,在织物表面局部位置堆积较多染料,导致其耐摩擦色牢度等有所下降。2.3 预处理间位芳纶织物的机械性能2.3.1 预处理工艺条件对间位芳纶织物收缩率的影响以 DMSO 为预处理溶剂,研究了预处理温度和时间对间位芳纶织物收缩率的影响,结果如图 4 所示。由图 4 可知,温度是影响收缩率的重要因素。在相同处理时间条件下,处理温度越高,织物收缩越明显。例如,控制处理时长为 10 min 时,当处理温度为 50,织物几乎不收缩。而在 90 处理时,织97第 4 期宋吉贤 等:极性溶剂预处理对间位芳纶染色性能和机械性能的影响 表 4 染色织物的色牢度Tab.4 Color fastnesses of dyed fabrics试样编号染料耐皂洗色牢度变色沾色芳棉耐摩擦色牢度干湿耐升华色牢度变色沾色芳棉1C.I.分散黄 54555545552C.I.分散黄 11444445455553C.I.分散红 6054555545544C.I.分散紫 26555555555C.I.分散蓝 73554544545556C.I.分散蓝 60555454545547C.I.分散红 8654554555558C.I.分散蓝 775554555559C.I.分散蓝 1484442334453410C.I.分散橙 305455445455511C.I.分散红 54545554555512C.I.分散红 1674545454545455513C.I.分散红 7455544555514C.I.分散蓝 795555555515C.I.分散红 7355453445555图 4 不同预处理时间和温度下的织物收缩率曲线Fig.4 Shrinkage rate curves of fabrics pretreated under different times and temperatures物收缩率已接近 40%。在温度一定时,延长预处理时间会引起织物收缩率的增加,但增长幅度不大。其中,在前述分析的最适宜的预处理条件下,即预处理温度 55、预处理时间 30 min,间位芳纶织物的收缩率低于 10%。2.3.2预处理温度对间位芳纶织物机械性能的影响测试在不同温度下经极性溶剂预处理的间位芳纶织物的断裂强力和断裂伸长率,结果如表 5 所示。与未处理间位芳纶织物相比,经 DMSO 预处理的间位芳纶织物强力降低了 11.0%41.5%,伸长率则由 29.3%增加到 36.0%42.5%。预处理使间位芳纶织物的机械性能明显下降,且预处理温度越高,断裂强力越低,断裂伸长率则越大。这一规律与文献12报道相一致。织物强力的下降及伸长率的增加均与 DMSO 的作用有关。间位芳纶中聚酰胺大分子链间氢键受 DMSO 切断后,相互间作用力被削弱,大分子链较易发生相对位移,从而使伸长率增加。随着温度升高,极性溶剂对纤维内部氢键等弱作用力的破坏越大,对纤维造成的损伤也就越大。其中,在前述分析的最适宜的预处理温度55 条件下,织物的断裂强力为 950 N,断裂伸长率为 36%。表 5 不同温度下进行处理的织物机械性能Tab.5 Mechanical property of fabrics treated at different temperatures试样编号预处理温度/断裂强力/N强力下降百分比/%伸长率/%1(不处理)106829.325595011.036.038077227.741.3410062541.542.52.3.3 预处理温度对间位芳纶表面形貌的影响为深入探究经 DMSO 预处理后的间位芳纶织物机械性能受损的原因,使用扫描电镜观察了不同温度条件下经过 DMSO 预处理的间位芳纶纤维表面情况,结果如图 5 所示。其中,未处理的间位芳纶08现代纺织技术第 32 卷原纤维表面光滑且呈现出饱满的圆柱状(见图 5(a)。在 55 时处理的间位芳纶纤维表面无明显侵蚀痕迹(见图 5(b)。在 80 处理的纤维表面已有明显侵蚀痕迹(见图 5(c)。而 100 处理的纤维表面侵蚀痕迹最多(见图 5(d)。该结果表明,预处理温度越高,DMSO 对纤维表面的侵蚀破坏越严重。纤维表面状态的改变可能也是织物机械性能受损的原因之一。图 5 不同温度下进行预处理的织物 SEM 图Fig.5 SEM images of fabrics pretreated under different temperatures2.3.4 染色工艺对间位芳纶织物机械性能的影响对 2.2.3 节所得染色间位芳纶织物的断裂强力和断裂伸长率进行测试,结果如表 6 所示。表 6 染色织物的机械性能Tab.6 Mechanical property of dyed fabrics试样编号染料强力/N伸长率/%1C.I.分散黄 54101724.92C.I.分散黄 11496522.03C.I.分散红 60103223.64C.I.分散紫 2699423.85C.I.分散蓝 73105224.96C.I.分散蓝 60107023.77C.I.分散红 8689320.88C.I.分散蓝 7795622.49C.I.分散蓝 14889121.510C.I.分散橙 30111023.411C.I.分散红 54107222.612C.I.分散红 167108223.313C.I.分散红 74106422.414C.I.分散蓝 79101421.915C.I.分散红 7381818.8 在所测染色样品中,除个别样品断裂强力在900 N 以下外,大部分样品的断裂强力保持在 9561110 N。虽然杂环类和蒽醌类染料的上染及得色效果不如偶氮类染料,但染色后间位芳纶织物的机械性能差异并不大。与预处理后织物(见表 5 试样 2)相比,染色后间位芳纶织物的断裂强力普遍略有提升。在 DMSO 预处理时,间位芳纶纤维内部的氢键受到破坏。在染色水体系中,这些氢键得以重新建立,从而改善了间位芳纶织物的机械性能。3 结论本文采用极性有机溶剂预处理和分散染料染色工艺,成功得到染色间位芳纶织物,探讨了预处理和染色工艺条件对间位芳纶染色性能和机械性能的影响。主要结论如下:a)使用 DMSO 预处理间位芳纶的最佳预处理工艺为在 55 的 DMSO 中处理 30 min。预处理芳纶织物的最佳染色条件为在 80 的染浴中染色60 min。在最佳工艺条件下,采用偶氮类分散染料18第 4 期宋吉贤 等:极性溶剂预处理对间位芳纶染色性能和机械性能的影响对间位芳纶织物染色的上染率为 80.9%96.7%,染色织物的耐皂洗、耐摩擦和耐升华等色牢度可以达到 4 级以上。b)使用 DMSO 在 55 处理 30 min 时,间位芳纶织物的断裂强力为 950 N,断裂伸长率为 36%,织物收缩率小于 10%。经过 DMSO 预处理后的间位芳纶织物在染色后的机械性能可以得到一定程度的恢复,其中大部分试样的断裂强力恢复至 956 1110 N。间位芳纶使用 DMSO 低温预处理低温染色,染料上染率高、染色织物得色好、色牢度优良,且机械性能损伤少,该方法具有广阔的应用前景。参考文献:1 霍倩,张帅,谭艳君,等.间位芳纶印染性能研究进展J.粘接,2022,49(1):65-68.HUO Qian,ZHANG Shuai,TAN Yanjun,et al.Research progress on dyeing properties of meta-aramid fiber J.Adhesion,2022,49(1):65-68.2 郭亚飞,梁高勇,王美慧,等.臭氧等离子体预处理对芳纶染色性能的影响J.纺织学报,2022,43(10):83-88.GUO Yafei,LIANG Gaoyong,WANG Meihui,et al.Effect of ozone plasma pretreatment on dyeing properties of aramid fibers J.Journal of Textile Research,2022,43(10):83-88.3 CHEN X,SHENG D,XIA H H,et al.Improved dyeing of meta-aramid based on particle flow dyeing mechanism using hot-pressing dyeing method J.Fibers and Polymers,2020,21(12):2842-2847.4 SHENG D,DENG B,CAO G Y,et al.Improved dyeing of poly-m-phenyleneisophthalamide using cationic dye based on macro-cation dyeing mechanism J.Dyes and Pigments,2019,163:111-117.5 尚润玲,李松波.间位芳纶织物的载体深色染色J.毛纺科技,2023,51(3):52-56.SHANG Runling,LI Songbo.Deep dyeing of meta aramid fabric with carrier J.Wool Textile Journal,2023,51(3):52-56.6 郭亚飞,梁高勇,张旭东,等.树脂表面改性国产间位芳纶的染色性能J.印染,2021,47(5):27-30.GUO Yafei,LIANG Gaoyong,ZHANG Xudong,et al.Dyeing behaviors of domestic meta aramid fiber surface modified by resin J.China Dyeing&Finishing,2021,47(5):27-30.7 宋吉贤,江华,崔志华,等.间位芳纶着色技术研究进展J.现代纺织技术,2022,30(2):9-17.SONG Jixian,JIANG Hua,CUI Zhihua,et al.Research progress of coloring technology for meta-aramid J.Advanced Textile Technology,2022,30(2):9-17.8 MOORE R A F,WEIGMANN H D.Dyeability of Nomex aramid yarn J.Textile Research Journal,1986,56(4):254-260.9 ISLAM MT,AIMONE F,FERRI A,et al.Use of N-methylformanilide as swelling agent for meta-aramid fibers dyeing:Kinetics and equilibrium adsorption of Basic Blue 41 J.Dyes and Pigments,2015,113:554-561.10 HAN SY,JAUNG JY.Acid dyeing properties of meta-aramid fiber pretreated with PEO45-MeDMA derived from 2-(methacryloyloxy)ethyl trimethylammonium chloride J.Fibers and Polymers,2009,10(4):461-465.11 KIM M R,KIM H,LEE J J.Dyeing and fastness properties of vat dyes on meta-aramid woven fabric J.Fibers and Polymers,2013,14(12):2038-2044.12 KUKREJA K,PANDA PK.Exhaust dyeing of meta-aramid yarn at low temperature and time J.Coloration Technology,2023,139(5):519-526.13 王珊珊,杜鹏飞,杜欣蔚,等.农产品中 6 种有机溶剂残留的气相色谱-质谱检测方法J.分析测试学报,2015,34(5),588-594.WANG Shanshan,DU Pengfei,DU Xinwei,et al.Simultaneous determination of six pesticide adjuvant in agro-products by gas chromatography-mass spectrometry J.Journal of Instrumental Analysis,2015,34(5):588-594.28现代纺织技术第 32 卷Effect of pretreatment with polar solvent on the dyeing and mechanical properties of meta-aramid fibersSONG Jixian,ZHANG Sijia,JIANG Hua(Engineering Research Center for Eco-Dyeing&Finishing of Textiles,Ministry of Education,Zhejiang Sci-Tech University,Hangzhou 310018,China)Abstract:Meta-aramid fibers are known to be difficult to dye because of their high crystallinity and compact structure.Pretreatment with polar organic solvents can well swell meta-aramid fibers thus facilitating the dyeing process.Reported papers usually proceed the pretreatment at high temperature leading to a severe fabric shrink accompanied with a remarkable decline of the mechanical property.Therefore it is important to balance the relationship between dyeing performance and mechanical property.The aim of this paper is to explore the feasibility to decrease the fabric damage by studying the effect of pretreating/dyeing process on dyeing/mechanical properties.In this paper the mechanical property of a meta-aramid fabric was assessed by shrinkage rate breaking strength and elongation values while the dyeing property was evaluated in terms of dye exhaustion color depth as well as color fastness.The pretreating and dyeing processes were optimized.The effect of pretreating temperature and time on the mechanical property was investigated and the effect of dyeing temperature on the dyeing performance was studied.Besides 15 disperse dyes were applied to dyeing meta-aramid fabrics at optimized pretreating and dyeing condition.Moreover scanning electron microscope SEM was also used to analyze the fiber surface.Pretreatment with polar organic solvents such as N N-dimethylformamide DMF N N-dimethylacetamide DMAc and dimethyl sulfoxide DMSO was confirmed to efficiently improve the dyeing performance of meta-aramid fabrics while DMSO was demonstrated to be the best solvent when compared with others at the same pretreating condition.When dyeing the pretreated meta-aramid fabrics with C.I.disperse red 167 the dye exhaustion value was largely improved with the increase of the pretreating temperature and prolonging of the pretreating time.A temperature of 55 and a time of 30 min were optimized for the pretreating process.Further investigation of the dyeing process indicated that a dyeing temperature of 80 and a time of 60 min were enough to obtain a high dye exhaustion value of 95.1%.Under the optimized pretreating and dyeing conditions results of dyeing experiment suggested that azo-type disperse dyes generally exhibited better dyeing performance than anthraquinone or heterocycle-type disperse dyes.The dyed meta-aramid fabrics also showed good to excellent color fastnesses to soaping rubbing and sublimation of higher than grade 4.In term of mechanical property the pretreating temperature was found to be the primary key factor.High temperature would help the polar solvent penetrate into meta-aramid fiber breaking down the hydrogen bonds thus swelling the fiber.In particular when pretreated at 55 for 30 min the shrinkage rate of a meta-aramid fabric could decline to less than 10%with a breaking strength of 950 N and elongation value of 36%.SEM image analysis further showed that pretreatment at relatively low temperature would effectively avoid solvent erosion on fiber surface.In addition most of the d