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改善聚丙烯纤维染色性的聚酯共混添加剂

来源:中国纺机网编辑部 发布时间:2013年09月05日

聚丙烯纤维是主要合成纤维品种之一,原料丰富、价格低、比重轻、热稳定性高、疏水性及保暖性好,且耐腐蚀、抗霉变、具有优良的加工性能和物理机械性能。但是聚丙烯结晶度高,没有可与染料分子相作用的极性基团,从而导致其染色困难[1]。欲使聚丙烯纤维具有可染性,需对聚丙烯进行改性[2,3],其方法之一是掺混可染添加剂。用于共混改性聚丙烯的添加剂一般为极性物质,如聚酯类、聚酰胺类、聚烯烃类、反应性添加剂和树脂状聚合物等,而且至少必须具备下列四个条件:

----改性剂与聚丙烯有较好的相容性,在成型过程中可形成基体—微纤两相结构,并产生大量的微孔隙,形成染料扩散到纤维内部的通道,从而实现染色

----改性剂与染料有较好的亲和力,保证制成的纤维具有足够的染色深度和色牢度;

----改性剂应具有良好的热稳定性和化学稳定性,无毒害;

----改性剂不应对聚丙烯的可纺性、机械性能、热学性能和光学性能产生不良影响。

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)及其改性物是最常用的聚丙烯纤维可染添加剂之一。使用聚酯改性聚丙烯具有两方面优点:一方面,操作简单、色谱广、色泽鲜艳;另一方面,由于带有染座的添加剂在聚丙烯中均匀分布,因此该法不仅能使聚丙烯纤维表面染色,而且也能使聚丙烯纤维本体染色。聚酯类共混添加剂不仅使聚丙烯的结构疏松,而且还能在聚丙烯中原位成纤,形成基体-微纤两相结构,由于在两相间存在大量相界面,并形成大量微孔,有利于染料分子沿微孔扩散到纤维内部,即产生所谓“芯吸效应”,并借助聚酯中的酯基和苯环等亲合染料的活性部位,在微弱的氢键、范德华力、离子键或极性共价键作用下将染料吸附,从而达到染色的目的。

1聚酯共混添加剂的可染性与改性聚丙烯可染性的关系

用于聚丙烯改性、提高其染色性能的添加剂本身必须是可染的。改性聚丙烯的可染类型与添加剂相同,即如果添加剂是分散可染的,则改性聚丙烯也只能分散可染;如果添加剂是阳离子可染,则改性聚丙烯

只能阳离子可染;如果添加剂是高温高压可染,则改性聚丙烯也必需在高温高压条件下染色。

2聚酯共混添加剂的可染性

早期用于改性聚丙烯的聚酯为PET。但仅用PET改性聚丙烯,只能在高温高压条件下,用分散染料染色。阴离子染料可染聚酯添加剂是通过引入含有碱性基团的共聚组分,使其对酸性染料具有亲和性,通常引入的第三组分是胺(叔胺、季胺)类化合物。但含氮的第三单体热稳定性差,致使染色纤维往往耐热性差,色牢度低。因此,限制了该类添加剂的发展。

由于阳离子染料色谱齐全、颜色鲜艳且价格便宜,因此在聚酯主链上引入第三单体———间苯二甲酸二甲酯磺酸钠(SIPM),而得到可与阳离子染料结合获得牢固的色泽的聚酯共混添加剂是研究的热门之一。含SIPM的添加剂除引入了染座之外,其间位结构已破坏了聚酯大分子的规整结构[4],使其结晶速度减慢,结晶度降低,无定形区增大,有利于染料分子自无定型区向聚酯内部渗透,并与-SO3-结合。

虽然添加剂上染率随SIPM含量增加而增加,但是如果SIPM的加入量过大,则添加剂的可纺性及其他物理性能变差。SIPM含量在1.5%摩尔(相对于对苯二甲酸的含量,以下同)以下时,纤维染色性较差,染料大部分残留在残液中;SIPM含量达1.5%摩尔以上时,纤维色泽基本达到要求[5]。因此一般SIPM含量为2%~3%摩尔。


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