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          聚酯纖維分散染料易染改性綜述

          信息來源:本站 | 發布日期: 2017-03-17 | 瀏覽量:

          應用服務部 姬書亮

          摘要:文章綜述了聚酯纖維易染改性的研究進展,從化學改性、物理改性、后整理改性各個方面闡述了近年來聚酯纖維沸染上色的研究成果。

          關鍵詞:聚酯纖維改性

            2016年是“十三五”開局之年,也是供給側結構性改革的開篇之年。紡織印染行業以供給側改革為指引,深入推進產業轉型升級,通過加快科技進步,技術創新,生產模式調整和市場模式轉型,提高產品研發水平、落實節能減排及綠色環保等措施,使全行業經濟保持減速增效的發展。對于科技工作者來說如何做好節能減排是推進產業升級的重中之重。

          聚酯纖維染色,傳統工藝都是采用高溫高壓染色法使纖維獲得色彩的,如果能在100℃使聚酯纖維上色,將大大減少企業的能耗,縮短工藝流程,以下綜述了近年來聚酯纖維易染改性的研究成果。

          1、化學改性

          1.1大分子基本結構改性

          1.1.1PTT纖維

          a、PTT簡介 聚對苯二甲酸丙二醇酯商品名稱為Corterra,簡稱PTT,可被熱定型,可以被拉伸至15%以上,具有易染性。PTT纖維生產發展的重點是開發1,3-丙二醇,合成的關鍵主要是催化劑。

          b、PTT纖維的染色基本上和PET纖維的染色相同,惟一不同的是染色溫度相對于PET纖維約低20℃。PTT的玻璃化溫度為48℃(PET纖維為70~80℃),因此,中能量(SE)型分散染料的臨界溫度范圍(染料吸盡率10%~90%的溫度范圍)為70~110℃,即如果使用分散染料,在110℃時色牢度^好。定型溫度可在140~150℃進行,高于此溫度,有可能破壞纖維所特有的卷曲性和直線性[1]。

          1.1.2PBT纖維

          a、PBT簡介 聚對苯二甲酸丁二醇酯(Polybutylene terephthalate),簡稱PBT,纖維是上世紀80年代美國賽拉尼斯(CELNESE)公司首先研制出一種彈性高于錦綸僅次于氨綸的聚酯纖維

          b、PBT纖維的染色染料向PBT纖維內部的擴散速率比向PET纖維內部擴散的速率高,其染色轉變溫度比PET低,在相同時間與溫度下的平衡上染百分率比PET高。工業上^佳上染工藝是100℃無載體沸染,PET120℃ 高溫高壓染色上染率相當、上染速率要快[2]。

          PET、PBT、PTT樹脂性能對比

          纖維

          密度g.cm-3

          熔點℃

          玻璃化溫度℃

          亞甲基數

          一般染色溫度℃

          急彈性回復率%

          特點

          PBT

          1.31-1.34

          225-228

          22-25

          4

          100

          54

          甲基鍵長

          PTT

          1.35

          225

          45-75

          3

          100

          82

          奇碳分子鏈形成螺旋狀排列容易伸長

          PET

          1.34-1.40

          252-265

          69-80

          2

          130

          32

          大分子鍵處于全伸展狀態

          1.2 引進第三單體、第四單體等改性

          通過引入第三、第四和第五組分,破壞大分子的規整性,降低玻璃化溫度Tg,增大無定形區,增大分子鏈的活動能力,從而使染料能夠擴散到纖維的內部和提高纖維吸收染料的能力,達到無載體下沸染。

          a.間位結構:如聚間苯二甲酸二乙二醇酯

          b.柔性結構:如聚乙二醇和癸二酸等二元醇、二元酸類,^終合成的分散染料常壓可染共聚酯

          c.網狀結構:如三羧酸類和多元醇類

          2、物理改性

          2.1 共混改性

          通過在聚酯纖維的制造過程中混入改性劑,來改善染色性能并達到常壓沸染的目的。常用的改性劑是PEG、PBT、PTT。與共聚改性相比,要達到常壓沸染的效果,PEG和PBT對PET共混改性時的用量較大,數均相對分子質量也不能太低,PEG用量應占共混聚酯纖維的15 %以上,PBT用量一般應占共聚酯纖維的25%以上。

          2.2 超高速紡絲

          由于超高速紡絲(6000m/min以上)制取的全取向絲具有高結晶取向、大晶粒和無定形區取向的超分子結構,在形態結構上存在著帶有裂紋的皮芯結構和微原纖體系,非晶區部分的分子呈松弛的聚集態,有利于染料分子的進入,當卷繞速度達到12000m/min時紡出的纖維可用分散染料常壓染中深色。

          2.3 雙組分復合紡絲

          雙組分復合紡絲法可生產皮芯型和海島型復合纖維,由于這兩種纖維具有較松散的結構,因而可改善分散染料的染色性,如將占總量不足80%的PET作為皮芯,占總量大于20%的IPA改性PET共聚作為皮層,紡得的復合纖維可用分散染料常壓沸染[3]。

          2.4 熱處理改性

          纖維熱處理法是指采用常規聚酯長絲或高速紡的原絲進行熱處理和再拉伸,或是在高速紡絲時施加溫度梯度拉伸的方法降低纖維非晶區的取向度,并使無定形區中分子鏈堆砌密度大的轉向堆砌密度小的區域,從而使纖維在100℃以下即可形成足夠多的自由體積,以充分接受分散染料分子。用常規拉伸絲和高速紡原絲的熱處理和再拉伸法制取的聚酯纖維以分散染料進行常壓沸染與常規拉伸絲用高溫高壓染色相比有更高的染料吸盡率,能很好地滿足常壓沸染的要求。例如,將熔紡擠出的PET長絲通過一長度大于等于5 m、溫度控制在150℃和PET熔點之間的加熱區,并在加熱區下面設一真空區,加熱后再進行拉伸,纖維卷繞速度大于等于5000 m /min,即得到能夠用常壓沸染的聚酯纖維。日本帝人公司在其 公布的專利中稱,如先在110℃下拉伸120%,再于100℃下拉伸40%,亦能大大提高纖維對分散染料的上色率[4]。

          2.5 無機物添加改性

          工業上,在聚酯聚合過程中,往往添加適量的非活性無機微粒子,以減小纖維的動靜摩擦因數,使纖維的運行張力降低且均勻,從而大大改善絡筒、加捻、卷繞、紡織等后加工各個環節的性能。常見的無機粒子為Al2O3、SiO2、ZnO、TiO2、ZrO2、高嶺土、滑石粉、CaCO3及BaSO4等物質。

          李唯唯,陳國強,張瑞欣等人用高嶺土(Al2O3-2SiO2-2H2O)對聚酯纖維進行改性,并探討改性后聚酯纖維的一些基本染色特性,包括染色溫度對上染百分率的影響、不同應用性能染料的升溫上染特性和不同結構的分散染料在改性聚酯 纖維上的提升性能。實驗結果表明:高嶺土改性聚酯纖維在較低溫度下具有良好的可染性,可在100~110℃染色,高嶺土改性聚酯纖維的染色轉變溫度比普通聚酯纖維低,應選擇較低的始染溫度;雜環結構的分散染料在高嶺土改性聚酯纖維上的提升性并不好,這與普通聚酯纖維的提升性規律有所不同[5]。

          3、聚酯纖維后整理改性

          3.1 低溫等離子體滌綸改性

          宋筱毓、崔桂新等人通過空氣常壓等離子體對滌綸織物進行表面改性,結果表面同等條件下經等離子處理的滌綸織物染色速率及上染率較未處理樣品明顯提高,且經空氣常壓等離子處理的滌綸織物在110℃條件下染色可以達到常規130℃條件下的染色上染率[6]。

          3.2 超臨界CO2流體對PBT纖維改性

          余志金、蔣耀興等人利用超臨界CO2流體技術對PBT纖維在不同條件下進行工藝試驗,結果表明:經超臨界CO2流體處理后,PBT纖維內低聚物在超臨界CO2流體的增塑和溶脹作用下,從纖維內移出并附著在纖維表面,隨著溫度和壓力的增高,會有越來越多的低聚物從纖維內部移出;在一定溫度和壓力的條件下,這種低聚物會隨處理時間的延長而溶解在超臨界CO2流體中;PBT纖維結晶度總體上呈下降趨勢;經過超臨界CO2流體處理后PBT纖維的斷裂強力、斷裂伸長率及斷裂功等力學性質出現了不同程度的降低,當超臨界CO2流體處理溫度為80℃、壓力為20MPa、處理時間為1h時PBT纖維的各項力學性能下降程度^為明顯;同時PBT纖維的熱穩定性經CO2流體處理后有所降低[7]。

          3.3 其他表面處理易染改性

          用一種液態聚酞胺在110-130℃能滲透到未拉伸纖維中,拉伸后能使纖維用酸性染料染色;用NaOCI通過輻射誘導亞硝化,能用堿性或酸性染料染色用1-環己基氮丙啶和催化劑對聚合物進行表面處理可獲得酸性染料可染;用二鹵化烷基化合物處理聚醋纖維能改進對分散染料的吸收[8]。

          [1]汪多仁 高品級聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維的開發和應用《河北紡織》2009.04

          [2]姜華文  PBT與PET纖維染色性能的比較《河北輕化工學院學報》1989.04

          [3]韓長青,姚江偉 分散染料易染聚酯纖維的改性技術《合成纖維工業》2000.08

          [4]韓長青,姚江偉 分散染料易染聚酯纖維的改性技術《合成纖維工業》2000.08

          [5]李唯唯,陳國強,張瑞欣 高嶺土改性聚酯纖維的染色性能《紡織學報》2008.09

          [6]宋筱毓,崔桂新 空氣常壓低溫等離子處理滌綸織物上染率與手感研究《天津紡織科技》2008.03

          [7]余志金,蔣耀興 超臨界CO2流體處理對PBT纖維結構與性能的影響《蘇州大學碩士論文》2012.05

          [8]鄧賢,鄒汪 聚酯的染色改性技術《合成纖維》1985.05

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