專利名稱：固色丙綸色絲的制備方法
技術領域：
本發明涉及丙綸的染色方法，具體地是固色丙綸色絲的制備方法。
背景技術：
丙綸由于分子結構中沒有可與染料分子相結合的極性基團，如-OH、-NH2、-CONH-、-COOR等，因此無染料可親和的染色席座，染料難以與聚丙烯大分子間形成化學鍵合。同時由于丙綸的結晶度高，結構致密，疏水性強，因而染料分子只能擴散和滲入到無定型部分或晶區表面。目前丙綸的染色大致可分為三種方法一是將丙綸改性，如采用接枝共聚、共混等方式，將活性基團引入到大分子結構中使產品纖維具有染料可親和的染座而實現染色；二是采用母體著色法，即將顏料在熔融紡絲前加入；三是把染色配位體有機金屬絡合物加入到樹脂中，再以含有絡合基團的特殊分散性媒染染料進行染色。
母體著色法即采用含有高濃度顏料的樹脂(母體)和普通紡絲用樹脂混合，然后進行熔融紡絲，制取有色纖維。由于著色劑在紡絲前分散在聚合物基體中，因此其色澤鮮艷，色調均勻，簡便易行，同時可以避免染色受纖維結構和力學性質不均勻的影響而導致染色均勻性差和染色廢水污染環境的缺點。
母體著色雖使丙綸著色成為可能，但是由于聚丙烯本身分子鏈結構的非極性特征并沒有改變，因此著色成分僅在物理纏結點的作用下分散固留于纖維基體中，在一定的條件下，一旦這種物理固著點取消，著色成分極容易從纖維基體中脫離，宏觀表現為色絲的脫色。著色材料的分子量越小，這種脫色現象更為明顯。因此，提高顏料分子量以制備固色色母是一個重要的研究開發方向。但是該種研究僅針對特定的顏料而進行，對于多色互配的場合缺少靈活互變性，限制其普遍使用。
在纖維的制備過程中，對初生纖維及成品纖維的上油是一個重要的工序。廣義的化纖油劑是指應用于化纖生產與加工過程中的一類助劑，它可用于調節纖維的摩擦特性，防止和消除靜電積累，賦予纖維一定的平滑、柔軟等特性，使化學纖維順利的通過紡紗、織造等工序。部分功能化油劑可賦予纖維不同的絲光性、防水性、防污性、防油性、阻燃性或抗靜電性等。
發明內容
本發明的目的在于針對現有技術存在的問題，提供一種固色丙綸色絲的制備方法，在紡絲成形過程中，在聚丙烯主鏈中引入極性基團，色母粒中的著色成分與聚丙烯主鏈上的極性基團原位發生反應，形成著色成分與極性基團之間的化學結合。
本發明所述的固色丙綸色絲的制備方法包括如下步驟(4)紡絲原料按配比為聚丙烯基體樹脂∶功能性添加劑∶色母粒＝90～98∶1.5～8∶0.5～2重量百分比機械共混后進行熔融共混紡絲擠出，紡絲溫度的設定范圍如表1所示
表1
(5)擠出初生纖維的拉伸、卷繞、功能性改性油劑上油處理，功能性改性油劑上油量占初生纖維的1.0～3.0％重量；(6)初生纖維的后拉伸、定型、卷繞；所述功能性添加劑是乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚酰胺、聚酯、聚氧乙烯、聚氧丙烯、聚酯-聚醚共聚物、聚丙烯接枝馬來酸酐、聚丙烯接枝丙烯酸、聚酯液晶聚合物、聚烯烴類中一種或一種以上混合物；所述功能性改性油劑主要由平滑劑、集束劑、抗靜電劑及其它功能助劑構成，其中平滑劑用量為油劑總量的30-70％重量、集束劑用量為油劑總量的25-65％重量、抗靜電劑用量為油劑總量的0.5-3.0％重量、其它助劑用量為油劑總量的0-5％重量。
其中平滑劑由多元醇酯、聚醚型非離子表面活性劑、多元醇其中一種或一種以上混合物組成。
所述多元醇酯包括新戊二醇、三羥甲基乙烷、三羥甲基丙烷、季戊四醇、或甘油與一元酸的酯化產物、失水山梨醇油酸酯其中一種或一種以上混合物。
所述聚醚型非離子表面活性劑是聚環氧丙烷聚氧乙烯加成物。
所述多元醇是季戊四醇、異戊二醇、甘油、或其自身脫水齊聚物其中一種或一種以上混合物。
集束劑主要是酯型或醚型非離子表面活性劑，包括硫酸化蓖麻油、油酸三乙醇胺、烷基酰醇胺、脂肪酸聚氧乙烯酯、聚丙烯酸、聚乙烯醇、羧甲基纖維素鈉、聚丙烯酰胺、改性淀粉、明膠、海藻酸鈉、聚乙烯吡咯烷酮其中一種或一種以上混合物。借助高分子與水分子締合產生的凝集力以提高纖維的集束性。也可采用丁基溶纖劑、礦物油、改性蓖麻油其中一種或一種以上混合物以提高纖維的集束性。
抗靜電劑主要是非離子型、陰離子型或陽離子型表面活性劑，如脂肪醇磷酸酯類、聚氧乙烯脂肪醇磷酸酯類如十六醇磷酸酯鉀鹽；季銨鹽陽離子表面活性劑如十二烷基二甲基氯化銨、十六烷基三甲基溴化銨等。
其它助劑包括硅酸鹽類無機超細粉體；防霉劑如烷基三甲基溴化銨，烷基二甲基芐基溴化銨；消泡劑如辛醇、2-乙基己醇、月桂醇、聚乙二醇等。
改性油劑可以提供色絲更好的集束性、平滑性、更強的油膜強度，同時也利于纖維結晶性能的改善，增加纖維結構的均勻性和致密度，提高纖維對著色成分的固著能力，因此所得原液著色聚丙烯纖維不僅具有良好的水洗色牢度，同時具有一定摩擦色牢度。功能性改性油劑主要是由平滑劑、集束劑、抗靜電劑及其它功能助劑所構成。其中平滑劑主要用于減少纖維間、纖維與轉動錕間的摩擦，增加絲條表面油膜強度；集束劑要求對纖維附著性能好，油劑自身具有好的凝聚性，對纖維滲透性好，本身黏性大；抗靜電劑主要用于消除纖維生產過程中纖維—纖維、纖維—機械部件之間摩擦所產生的靜電，避免靜電的集聚。
本發明與現有技術相比具有如下優點1、本發明方法制備的固色丙綸色絲具有優良的水洗色牢度；2、本發明所用制備原料均有工業級成品銷售，因此原料易得；3、本發明方法制備的固色丙綸色絲可直接用于工業化生產；4、本發明方法可在現有丙綸制造設備上實施，不需要添加新的加工設備，除紡絲成形溫度需要根據功能性添加劑的用量和種類做適當調整外，其它工藝參數可依照原有工藝參數實施；5、本發明固色效果好，成本低廉。
具體實施例方式
實施例1紡制900D/90f色絲，紡絲原料組成(以一噸計)聚丙烯(MI＝15g/10min) 0.93噸功能性添加劑乙烯-醋酸乙烯共聚物 0.03噸聚氧乙烯(5000) 0.02噸色母粒(大紅LD-03) 0.02噸紡絲成形溫度設定
油劑組成(按總量1000g計)聚氧乙烯蓖麻油200g聚氧乙烯醚(6)單月桂酸酯 150g聚氧乙烯醚(10)單月桂酸酯 200g油酸三乙醇胺 150g失水山梨醇油酸酯 100g聚乙烯醇 100g甘油 50g烷基三甲基溴化銨 35g十六醇磷酸酯鉀鹽 15g所得油劑為乳白或淺黃色粘稠液體，使用時采用四倍去離子水稀釋。纖維上油量為纖維重量的2.5％(重量百分數)。
所得紅色丙綸纖維經過沸水浸泡0.5小時后，水透明澄清。依照AATCC61-1996測定其水洗色牢度均達到3-5級。
實施例2紡制900D/90f色絲，紡絲原料組成(以一噸計)聚丙烯(MI＝15g/10min) 0.92噸功能性添加劑乙烯-醋酸乙烯共聚物 0.04噸聚乙烯(MI＝10) 0.02噸色母粒(大紅LD-03) 0.02噸紡絲成形溫度設定
油劑組成(按總量1000g計)
聚乙二醇(400)月桂酸酯 400g油酸月桂醇酯 200g聚乙二醇(600)油酸酯 200g聚乙二醇 100g聚丙烯酰胺50g十六醇磷酸酯鉀鹽 30g烷基三甲基溴化銨 10g明膠 10g所得油劑為乳白或淺黃色粘稠液體，使用時采用四倍去離子水稀釋。纖維上油量為纖維重量的2.3％(重量百分數)。
所得紅色丙綸纖維經過沸水浸泡0.5小時后，水透明澄清。依照AATCC61-1996測定其水洗色牢度均達到3-5級。
實施例3紡制900D/90f色絲，紡絲原料組成(以一噸計)聚丙烯(MI＝15g/10min) 0.94噸功能性添加劑聚酯 0.02噸聚乙二醇 0.02噸色母粒(大紅LD-03) 0.02噸紡絲成形溫度設定
油劑組成(按總量1000g計)聚氧乙烯(6)山梨糖醇甘油酸酯 300g失水山梨醇油酸單酯250g新戊二醇月桂酸單酯200g月桂酰醇胺100g聚乙二醇 80g硅酸鹽無機超細粉體20g烷基二甲基芐基溴化銨 25g十二烷基二甲基氯化銨 15g羧甲基纖維素鈉10g
所得油劑為乳白或淺黃色粘稠液體，使用時采用四倍去離子水稀釋。纖維上油量為纖維重量的2.5％(重量百分數)。
所得紅色丙綸纖維經過沸水浸泡0.5小時后，水透明澄清。依照AATCC61-1996測定其水洗色牢度均達到4-5級。
實施例4紡制900D/90f色絲，紡絲原料組成(以一噸計)聚丙烯(MI＝15g/10min) 0.93噸功能性添加劑聚酯-聚醚共聚物 0.04噸聚乙二醇 0.01噸色母粒(大紅LD-03) 0.02噸紡絲成形溫度設定
油劑組成(按總量1000g計)硬脂酸單甘油酯 300g月桂酸酯聚氧乙烯醚 300g異戊二醇 100g抹香鯨油 100g聚乙二醇 100g月桂酰醇胺 55g烷基二甲基溴化銨 15g十二烷基二甲基氯化銨 15g辛醇 10g海藻酸鈉 5g所得油劑為乳白或淺黃色粘稠液體，使用時采用四倍去離子水稀釋。纖維上油量為纖維重量的2.0％(重量百分數)。
所得紅色丙綸纖維經過沸水浸泡0.5小時后，水透明澄清。依照AATCC61-1996測定其水洗色牢度均達到4-5級。
實施例5紡制900D/90f色絲，紡絲原料組成(以一噸計)
聚丙烯(MI＝15g/10min) 0.96噸功能性添加劑聚丙烯接枝聚丙烯酸0.02噸色母粒(大紅LD-03) 0.02噸紡絲成形溫度設定
油劑組成(按總量1000g計)聚氧乙烯(10)山梨糖醇甘油酸酯300g聚氧乙烯(6)壬基酚醚 250g三羥甲基乙烷壬酸酯 100g三羥甲基丙烷辛酸酯 100g抹香鯨油100g聚乙二醇100g
改性淀粉20g季銨鹽陽離子表面活性劑 15g硅酸鹽無機超細粉體 15g所得油劑為乳白或淺黃色粘稠液體，使用時采用四倍去離子水稀釋。纖維上油量為纖維重量的2.5％(重量百分數)。
所得紅色丙綸纖維經過沸水浸泡0.5小時后，水透明澄清。依照AATCC61-1996測定其水洗色牢度均達到4-5級。
實施例6紡制900D/90f色絲，紡絲原料組成(以一噸計)聚丙烯(MI＝15g/10min) 0.92噸功能性添加劑聚酰胺6 0.02噸聚乙二醇 0.02噸聚丙二醇 0.02噸色母粒(大紅LD-03) 0.02噸紡絲成形溫度設定
油劑組成(按總量1000g計)聚氧乙烯(8)失水山梨糖醇甘油酸酯 300g聚氧乙烯(4)油醇醚 240g失水山梨醇三硬脂酸酯 100g丙二醇單月桂酸酯 100g改性白油 100g異戊二醇 100g十六烷基三甲基溴化銨 20g2-乙基己醇15g聚乙烯吡咯烷酮15g烷基二甲基芐基溴化銨 10g所得油劑為乳白或淺黃色粘稠液體，使用時采用四倍去離子水稀釋。纖維上油量為纖維重量的2.5％(重量百分數)。
所得紅色丙綸纖維經過沸水浸泡0.5小時后，水透明澄清。依照AATCC61-1996測定其水洗色牢度均達到3-5級。
實施例7紡制900D/90f色絲，紡絲原料組成(以一噸計)聚丙烯(MI＝15g/10min) 0.93噸功能性添加劑聚酰胺660.02噸聚乙二醇0.02噸聚丙二醇0.01噸色母粒(大紅LD-03) 0.02噸紡絲成形溫度設定
油劑組成(按總量1000g計)聚氧乙烯(6)油醇醚240g聚氧乙烯(6)失水山梨糖醇甘油酸酯 150g聚氧乙烯(10)失水山梨糖醇甘油酸酯 150g滲透劑OT 100g丙二醇單月桂酸酯 100g聚氧乙烯十二烷基苯酚醚 100g異戊二醇 100g聚乙烯醇 20g十六烷基三甲基溴化銨 15g2-乙基己醇 15g烷基二甲基芐基溴化銨 10g所得油劑為乳白或淺黃色粘稠液體，使用時采用四倍去離子水稀釋。纖維上油量為纖維重量的2.5％(重量百分數)。
所得紅色丙綸纖維經過沸水浸泡0.5小時后，水透明澄清。依照AATCC61-1996測定其水洗色牢度均達到4-5級。
實施例8紡制900D/90f色絲，紡絲原料組成(以一噸計)
聚丙烯(MI＝15g/10min)0.92噸功能性添加劑聚酰胺PA(紡絲級) 0.03噸聚乙二醇 0.03噸色母粒(大紅LD-03)0.02噸紡絲成形溫度設定
油劑組成(按總量1000g計)聚氧乙烯(10)油醇醚220g聚氧乙烯(6)失水山梨糖醇甘油酸酯 200g聚氧乙烯(2)失水山梨糖醇甘油酸酯 110gN，N二羥乙基油酰胺110g丙二醇單月桂酸酯 100g
礦物油 100g異戊二醇 100g丁基溶纖劑 20g十六烷基三甲基溴化銨 15g十二烷基磺酸鈉 15g烷基二甲基芐基溴化銨 10g所得油劑為乳白或淺黃色粘稠液體，使用時采用四倍去離子水稀釋。纖維上油量為纖維重量的2.5％(重量百分數)。
所得紅色丙綸纖維經過沸水浸泡0.5小時后，水透明澄清。依照AATCC61-1996測定其水洗色牢度均達到3-5級。
權利要求
1.一種固色丙綸色絲的制備方法，其特征在于在紡絲成形過程中，在聚丙烯主鏈中引入極性基團，使色母粒中的著色成分與聚丙烯主鏈上的極性基團原位發生反應，形成著色成分與極性基團之間的化學結合。
2.根據權利要求1所述的固色丙綸色絲的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)紡絲原料按配比為聚丙烯基體樹脂∶功能性添加劑∶色母粒＝90～98∶1.5～8∶0.5～2重量百分比機械共混后進行熔融共混紡絲擠出，紡絲溫度的設定范圍如表1所示表1
(2)擠出初生纖維的拉伸、卷繞、功能性改性油劑上油處理，功能性改性油劑上油量占初生纖維的1.0～3.0％重量；(3)初生纖維的后拉伸、定型、卷繞；所述功能性添加劑是乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚酰胺、聚酯、聚氧乙烯、聚氧丙烯、聚酯-聚醚共聚物、聚丙烯接枝馬來酸酐、聚丙烯接枝丙烯酸、聚酯液晶聚合物、聚烯烴類中一種或一種以上混合物；所述功能性改性油劑主要由平滑劑、集束劑、抗靜電劑及其它功能助劑構成，其中平滑劑用量為油劑總量的30-70％重量、集束劑用量為油劑總量的25-65％重量、抗靜電劑用量為油劑總量的0.5-3.0％重量、其它助劑用量為油劑總量的0-5％重量。
3.根據權利要求2所述的固色丙綸色絲的制備方法，其特征在于所述平滑劑由多元醇酯、聚醚型非離子表面活性劑、多元醇其中一種或一種以上混合物組成。
4.根據權利要求3所述的固色丙綸色絲的制備方法，其特征在于所述多元醇酯包括新戊二醇、三羥甲基乙烷、三羥甲基丙烷、季戊四醇、或甘油與一元酸的酯化產物、失水山梨醇油酸酯其中一種或一種以上混合物。
5.根據權利要求3所述的固色丙綸色絲的制備方法，其特征在于所述聚醚型非離子表面活性劑是聚環氧丙烷聚氧乙烯加成物。
6.根據權利要求2所述的固色丙綸色絲的制備方法，其特征在于所述集束劑是硫酸化蓖麻油、油酸三乙醇胺、烷基酰醇胺、脂肪酸聚氧乙烯酯、聚丙烯酸、聚乙烯醇、羧甲基纖維素鈉、聚丙烯酰胺、改性淀粉、明膠、海藻酸鈉、聚乙烯吡咯烷酮其中一種或一種以上混合物。
7.根據權利要求2所述的固色丙綸色絲的制備方法，其特征在于所述集束劑是丁基溶纖劑、礦物油、改性蓖麻油其中一種或一種以上混合物。
8.根據權利要求2所述的固色丙綸色絲的制備方法，其特征在于所述抗靜電劑是十六醇磷酸酯鉀鹽、十二烷基二甲基氯化銨、或十六烷基三甲基溴化銨。
9.根據權利要求2所述的固色丙綸色絲的制備方法，其特征在于所述其它助劑包括硅酸鹽類無機超細粉體、烷基三甲基溴化銨、烷基二甲基芐基溴化銨、辛醇、2-乙基己醇、月桂醇、聚乙二醇其中一種或一種以上混合物。
全文摘要
本發明涉及一種固色丙綸色絲的制備方法，是在紡絲成形過程中，在聚丙烯主鏈中引入極性基團，使色母粒中的著色成分與聚丙烯主鏈上的極性基團原位發生反應，形成著色成分與極性基團之間的化學結合；本發明所用制備原料均有工業級成品銷售，因此原料易得；制備得到的固色丙綸色絲具有優良的水洗色牢度，可直接用于工業化生產，本發明方法可在現有丙綸制造設備上實施，不需要添加新的加工設備。
文檔編號D01F6/04GK1528960SQ20031011182
公開日2004年9月15日 申請日期2003年10月20日 優先權日2003年10月20日
發明者趙耀明, 嚴玉蓉 申請人:華南理工大學