本發明涉及合成纖維材料染色領域，具體涉及一種對位芳綸纖維染色方法。
背景技術：
對位芳綸纖維即聚對苯二甲酰對苯二胺纖維(ppta)，是芳香族聚酰胺纖維的主要品種之一，因具有高強高模、耐高溫、阻燃、質輕等優異的綜合性能而在防護、航空航天、高強繩索、高溫過濾、復合材料等領域有廣泛的應用。隨著產能的不斷擴大，對位芳綸纖維越來越多的應用于防護服裝、手套、體育用品等制品領域，包括高溫防護服、消防服、軍服、賽車服、航天服等，這些防護類的服裝、手套等除了需要高強、阻燃、耐溫等防護功能，還需要通過顏色滿足警示、美觀、易于識別等需要，所以著色對位芳綸的開發有強烈的市場需求。
對位芳綸纖維在水中不溶脹，且其玻璃化轉變溫度高達345℃，遠超目前染色設備的極限，所以在常規的染色條件下，染料分子很難進入纖維內部，造成對位芳綸的染色非常困難。
目前，國內芳綸的染色主要針對間位芳綸，間位芳綸屬于柔性鏈結構，玻璃化溫度也只有270℃左右，染色也還存在一些問題，染色深度、上染率和色牢度等指標還不算太好，已經可以滿足一些產品的需要，但離實際應用還有一段距離。在對位芳綸1414染色方面，國外研究和應用都很少。按已有報道的對位芳綸染色技術一般是通過酸/堿預處理纖維，部分方法是加入載體，通過高溫高壓染色，染色溫度高達160～180℃，過高的溫度現有染整設備無法實現，因此現有的技術還基本在實驗室階段，沒有實現工業化的應用，且進行對位芳綸纖維及織物染色，染色產品顏色較淺，不能得到較深的顏色，容易出現色花的現象，色深、色牢度不夠，也沒有提及染色技術是否會腐蝕染整設備、產生環境危害因素。
技術實現要素：
發明目的：本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種提高對位芳綸纖維及織物染色深度的方法，滿足后道加工使用對對位芳綸產品豐富多彩的顏色需求。
技術方案：一種提高對位芳綸纖維及織物染色深度的方法，利用機械方法預處理對位芳綸纖維或織物使其表面粗糙化，或通過調整紡絲工藝，改善纖維內部 結構，降低纖維表面的致密性，產生原纖化或氣孔結構；利用前處理劑對對位芳綸纖維或織物進行表面去油處理后，采用高溫高壓染色工藝，并在染色過程中添加染色助劑進行對位芳綸1414纖維或織物的染色，所述染色助劑中包括濃度為10g/l～60g/l的染色載體、濃度為1g/l～10g/l的表面活性劑和濃度為5g/l～25g/l的電解質，再經去浮色處理、洗滌、烘干，即可達到所要求的顏色及染色深度。
進一步，所述前處理劑中包括濃度為2g/l～10g/l的氫氧化鈉溶液、濃度為1g/l～8g/l的碳酸鈉溶液、濃度為1g/l～5g/l的精練劑的一種或幾種。
更進一步，所述機械方法為等離子處理對位芳綸纖維或超聲波振蕩處理對位芳綸纖維、紗線或織物，或采用前處理劑進行攪拌洗滌處理對位芳綸長絲或通過倒筒對芳綸長絲使纖維表面粗糙化，或通過機械壓力、高頻振動拍打使對位芳綸短纖維表面粗糙化。
進一步，所述低溫等離子處理的氣氛為氬氣、氮氣、空氣、氧氣中的一種或幾種混合氣體。
進一步，采用所述前處理劑進行攪拌洗滌處理對位芳綸長絲的前處理工藝為：前處理劑濃度為1g/l～10g/l，浴比為1:3～1:30，前處理溫度為50℃～100℃，前處理時間為10min～50min。
進一步，所述紡絲工藝調整為紡絲溫度為55℃～85℃，過濾溫度為60℃～90℃，過濾器濾芯壓力小于30mpa，固含量為16％～25％。
進一步，染色所使用的染料為分散染料或陽離子染料中的一種或幾種。
進一步，所述染色載體為芳香醇、芳香醚、芳香酮、cindyednk、hps-301、hps501中的一種或幾種。
進一步，所述表面活性劑為脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉鹽、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸鈉鹽、乙烯基苯酚聚氧乙烯醚磺化鹽中的一種或幾種混合物。
進一步，所述電解質為氯化鈉、硫酸鈉、硝酸鈉中的一種或幾種混合物。
進一步，所述前處理工藝為，前處理劑濃度為1g/l～10g/l，浴比為1:3～1:30，前處理溫度為50℃～100℃，前處理時間為10min～50min。
進一步，所述高溫高壓染色工藝為浸漬法高溫高壓染色工藝：染料濃度(owf％)為0.5％～6％，染色助劑濃度為10g/l～80g/l，染色溫度為125℃～155℃， 保溫時間為40min～100min，染液浴比為1:10～1:50，ph值為3～6。
有益效果：1、本發明在染色前對對位芳綸纖維或織物進行機械預處理，增加了對位芳綸纖維表面的粗糙度，染色前對纖維進行去油處理，增加了染料對纖維的附著力，提高了染色效果；
2、本發明在進行對位芳綸纖維或織物進行染色過程中加入了能提高染色效果的由染色載體、表面活性劑及精練劑等復配成的染色助劑助染，提高了染料在纖維表面及內部的吸附、擴散能力，能有效地降低對位芳綸的染色溫度，提高對位芳綸的染色深度；
3、應用本發明所述染色方法對對位芳綸1414纖維及織物進行染色，上色率達80％以上，色深值k/s可達16以上，染色耐摩擦色牢度達3-4級，耐沾色牢度達4-5級，芳綸1414纖維或織物經染色過程后強度降低于15％；
4、本發明能避免未染色的對位芳綸易發生顏色變化的缺點，可以滿足對位芳綸在高溫防護服、消防服、軍服、賽車服、航天服等防護產品、高強繩索、高溫過濾、復合材料、體育用品及各種阻燃裝飾用品、箱包等領域豐富多彩的顏色需求，擴大對位芳綸的應用范圍；
5、染色過程所選擇的助劑均為環保型，在工業化大規模生產中，不會產生環境危害因素，染色過程不會腐蝕現有的染整設備。
具體實施方式
下面對本發明技術方案進行詳細說明，但是本發明的保護范圍不局限于所述實施例。
實施例：
本發明的原理是利用機械力預處理對位芳綸，使其纖維表面粗糙化，或通過加工工藝調整，改善纖維結構，優化芳綸1414強度、模量及結晶度，通過染色助劑助染，提高染料與纖維的結合力，在高溫高壓下對對位芳綸進行染色，提高染色深度。
實施例1：采用氬氣和氧氣混合氣體(或采用氮氣、空氣同理)等離子處理或超聲波處理對位芳綸短纖維，取機械加工獲得的對位芳綸短纖維5g，在三角燒瓶中加入由氫氧化鈉(濃度5g/l)和精練劑(濃度4g/l)復配的前處理劑8g/l，軟水100ml(浴比1:20)，在80℃下加熱20min，再用清水洗滌去除表面油劑。將去油纖維采用超聲波處理器進行高頻處理。在燒杯中稱取分散紅a2染料0.15 g(染色濃度3％)，加入75ml軟水(浴比1:30)，加入由cindydnk(濃度20g/l)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(濃度5g/l)、氯化鈉(濃度10g/l)復配成的染色助劑2.5g，攪拌加熱到60℃左右使染料及染色助劑分散混合均勻后，用乙酸/乙酸鈉緩沖溶液調節ph值為4，將調配好的染液倒入染杯中，放入處理好的對位芳綸短纖維，待染色機溫度升到60℃后放入染杯，以1.5℃/min速度升溫到135℃，保溫60min后，降溫，取出對位芳綸纖維，進行還原去浮色洗滌、清水洗滌、烘干。纖維上色率82.1％，色深值k/s＝16.6，對位芳綸短纖維經染色后強度降為9.1％。
實施例2：取對位芳綸長絲5g，在三角燒瓶中加入由碳酸鈉(濃度8g/l)和精練劑(濃度5g/l)復配的前處理劑8g/l，軟水50ml(浴比1:10)，在90℃下加熱15min，再用清水洗滌去除表面油劑。并在帶攪拌的清洗器中進行高速攪拌清洗進行處理10min。在燒杯中稱取分散紅a9染料0.125g(染色濃度2.5％)，加入80ml(浴比1:16)(軟水，加入由cindydnk(濃度40g/l)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(濃度8g/l)、氯化鈉(濃度20g/l)復配成的染色助劑30g/l，攪拌加熱到60℃左右使染料及染色助劑分散混合均勻后，用乙酸/乙酸鈉緩沖溶液調節ph值＝4，將調配好的染液倒入染杯中。取處理過的對位芳綸纖維放入染杯中。待染色機溫度升到60℃后放入染杯，以1.5℃/min速度升溫到130℃，保溫70min后，降溫，取出對位芳綸纖維，進行還原去浮色洗滌、清水洗滌、烘干。纖維上色率80.6％，色深值k/s＝16.2，對位芳綸纖維經染色后強度降為8.7％。
實施例3：取對位芳綸長絲5g，在三角燒瓶中加入由氫氧化鈉(濃度3g/l)、碳酸鈉(濃度3g/l)和精練劑(濃度5g/l)復配的前處理劑6g/l，軟水70ml(浴比1:14)，在90℃下加熱15min，再用清水洗滌去除表面油劑。并在高頻超聲波清洗器中洗滌處理20min。在燒杯中稱取分散藍b1染料0.15(染色濃度3％)g，加入90ml軟水(浴比1:16)，加入由hps-301(濃度30g/l)、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸鈉(濃度8g/l)、硫酸鈉(濃度10g/l)復配成的染色助劑60g/l，攪拌加熱到60℃左右使染料及染色助劑分散混合均勻后，用乙酸-乙酸鈉緩沖溶液調節ph值＝3，將調配好的染液倒入染杯中。取處理過的纖維放入染杯中。待染色機溫度升到60℃后放入染杯，以1.5℃/min速度升溫到125℃，保溫80min后，降溫，取出對位芳綸纖維，進行還原去浮色洗滌、清水洗滌、烘干。纖維上色率81.3％，色深值k/s＝16.7。對位芳綸長絲經染色后強度降為10.3％。
實施例4：調整對位芳綸生產工藝，使固含量為22％，脫泡溫度78℃，過濾 溫度為75℃，紡絲溫度為76℃，并保證過濾器濾芯壓力小于30mpa，制得對位芳綸長絲，在電鏡下測試，其表面微粒子大小、分布均勻。取調整工藝后的對位芳綸長絲5g，在三角燒瓶中加入由氫氧化鈉(濃度3g/l)、碳酸鈉(濃度3g/l)和精練劑(濃度4g/l)復配的前處理劑6g/l，軟水50ml(浴比1:10)，在90℃下加熱15min，再用清水洗滌去除表面油劑。在燒杯中稱取分散藍b2染料0.16g(染色濃度3.2％)，加入100ml軟水(浴比1:10)，加入由hps-301(濃度30g/l)、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸鈉(濃度7g/l)、硫酸鈉(濃度8g/l)復配成的染色助劑80g/l，攪拌加熱到60℃左右使染料及染色助劑分散混合均勻后，用乙酸-乙酸鈉緩沖溶液調節ph值＝3.2，將調配好的染液倒入染杯中。取處理過的纖維放入染杯中。待染色機溫度升到60℃后放入染杯，以1.5℃/min速度升溫到130℃，保溫80min后，降溫，取出對位芳綸纖維，進行還原去浮色洗滌、清水洗滌、烘干。纖維上色率81.3％，色深值k/s＝16.9。對位芳綸長絲經染色后強度降為9.0％。
實施例5：取對位芳綸短纖紗織物5g，在三角燒瓶中加入由氫氧化鈉(濃度4g/l)、碳酸鈉(濃度2g/l)和精練劑(濃度3.5g/l)復配的前處理劑5g/l，軟水80ml(浴比1:16)，在90℃下加熱15min，再用清水洗滌去除表面油劑。在燒杯中稱取分散藍b2染料0.15g(染色濃度3％)，加入50ml(浴比1:10)軟水，加入由cindydnk(濃度20g/l)、hps-301(濃度20g/l)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(濃度10g/l)、氯化鈉(濃度20g/l)復配成的染色助劑30g/l，攪拌加熱到60℃左右使染料及染色助劑分散混合均勻后，用乙酸/乙酸鈉緩沖溶液調節ph值＝3.6，將調配好的染液倒入染杯中。放入經處理的對位芳綸織物5克于染杯中。待染色機溫度升到60℃后放入染杯，以1.5℃/min速度升溫到138℃，保溫65min后，降溫，取出對位芳綸織物，進行還原去浮色洗滌、清水洗滌、烘干。染色上色率83％，色深值k/s＝18.3。
實施例6：取對位芳綸短纖紗織物5g，在三角燒瓶中加入由氫氧化鈉(濃度2g/l)、碳酸鈉(濃度3g/l)和精練劑(濃度3g/l)復配的前處理劑5g/l，軟水80ml(浴比1:16)，在60℃下加熱30min，再用清水洗滌去除表面油劑。在燒杯中稱取分散藍b2染料0.18g(染色濃度3.6％)，加入90ml軟水(浴比1:18)，加入由cindydnk(濃度30g/l)、hps501(濃度10g/l)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(濃度8g/l)、氯化鈉(濃度15g/l)復配成的染色助劑40g/l，攪拌加熱到60℃左右使染料及染色助劑分散混合均勻后，用乙酸/乙酸鈉緩沖溶液調節ph值＝3.6， 將調配好的染液倒入染杯中。放入經處理的對位芳綸織物5克于染杯中。待染色機溫度升到60℃后放入染杯，以1.5℃/min速度升溫到138℃，保溫65min后，降溫，取出對位芳綸織物，進行還原去浮色洗滌、清水洗滌、烘干。染色上色率84.5％，色深值k/s＝18.6。
實施例7：取對位芳綸短纖紗織物5g，在三角燒瓶中加入由氫氧化鈉(濃度2g/l)、碳酸鈉(濃度2g/l)和精練劑(濃度3g/l)復配的前處理劑5g/l，軟水80ml(浴比1:16)，在60℃下加熱30min，再用清水洗滌去除表面油劑。在燒杯中稱取分散藍b2染料0.18g(染色濃度3.6％)，加入60ml軟水(浴比1:12)，加入由cindydnk(濃度30g/l)、hps501(濃度10g/l)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(濃度5g/l)、氯化鈉(濃度15g/l)復配成的染色助劑40g/l，攪拌加熱到60℃左右使染料及染色助劑分散混合均勻后，用乙酸/乙酸鈉緩沖溶液調節ph值＝3.6，將調配好的染液倒入染杯中。放入經處理的對位芳綸織物5克于染杯中。待染色機溫度升到60℃后放入染杯，以1.5℃/min速度升溫到138℃，保溫65min后，降溫，取出對位芳綸織物，進行還原去浮色洗滌、清水洗滌、烘干。染色上色率84.5％，色深值k/s＝18.6。
實施例8：取對位芳綸短纖紗織物5g，在三角燒瓶中加入氫氧化鈉前處理劑(濃度5g/l)，軟水60ml(浴比1:12)，在90℃下加熱15min，再用清水洗滌去除表面油劑。在燒杯中稱取陽離子染料0.3g(染色濃度6％)，加入80ml軟水(浴比1:16)，加入由芳香醇(濃度10g/l)、cindydnk(濃度30g/l)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(濃度6g/l)、氯化鈉(濃度25g/l)復配成的染色助劑50g/l，攪拌加熱到60℃左右使染料及染色助劑分散混合均勻后，用乙酸/乙酸鈉緩沖溶液調節ph值＝5，將調配好的染液倒入染杯中。放入經處理的對位芳綸織物6克于染杯中。待染色機溫度升到60℃后放入染杯，以1.5℃/min速度升溫到139℃，保溫65min后，降溫，取出對位芳綸織物，進行還原去浮色洗滌、清水洗滌、烘干。染色上色率85.1％，色深值k/s＝21.5。
實施例9：取對位芳綸短纖紗織物10g，在三角燒瓶中加入由氫氧化鈉(濃度3g/l)和精練劑(濃度5g/l)復配的前處理劑8g/l，軟水80ml(浴比1:8)，在70℃下加熱25min，再用清水洗滌去除表面油劑。將織物烘干后在真空度30毫乇、900w、氬氣氣氛下進行等離子處理9min。在燒杯中稱取分散藍b2染料0.25g(染色濃度5％)，加入100ml軟水(浴比1:10)，加入由cindydnk(濃度20g/l)、 hps-301(濃度20g/l)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(濃度20g/l)、氯化鈉(濃度20g/l)復配成的染色助劑60g/l，攪拌加熱到60℃左右使染料及染色助劑分散混合均勻后，用乙酸/乙酸鈉緩沖溶液調節ph值＝3.2，將調配好的染液倒入染杯中。放入經處理的10克對位芳綸織物于染杯中。待染色機溫度升到60℃后放入染杯，以1.5℃/min速度升溫到140℃，保溫60min后，降溫，取出對位芳綸織物，進行還原去浮色洗滌、清水洗滌、烘干。染色上色率85.1％，色深值k/s＝19.1。
實施例10：用倒筒機將2kg對位芳綸纖維倒筒到染色機用紗筒上，在筒子紗染色機加入由氫氧化鈉(濃度3g/l)和精練劑(濃度5g/l)復配的前處理劑8g/l，軟水10kg(浴比1:5)，放入對位芳綸紗筒，加熱到80℃保持20min，再用清水洗滌去除對位芳綸長絲表面油劑。在大燒杯中稱取陽離子染料60g(染色濃度3％)，加入軟水攪拌混合均勻，加入由cindydnk(濃度40g/l)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(濃度10g/l)、氯化鈉(濃度20g/l)復配成的染色助劑50g/l，攪拌加熱到60℃左右使染料及染色助劑分散混合均勻后，用乙酸/乙酸鈉緩沖溶液調節ph值＝4.2，將調配好的染液倒入筒子紗染色機的染液調配筒內。放入處理好的對位芳綸絲筒于筒子紗染色機的樣品筒中。放入軟水20l(浴比1:10)，待染色機溫度升到60℃后將樣品筒放入染機內，以1.5℃/min速度升溫到132℃，保溫60min后，降溫，取出對位芳綸纖維筒，進行還原去浮色洗滌、清水洗滌、烘干。染色上色率85.7％，色深值k/s＝19.5，芳綸1414長絲纖維經染色后強度降為9.3％。
實施例11：在筒子紗染色機中加入軟水10kg，加入由碳酸鈉(濃度4g/l)和精練劑(濃度5g/l)復配的前處理劑10g/l，放入機械加工制得的對位芳綸短纖維2.5kg(浴比1:4)，加熱到80℃保持20min，再用清水洗滌去除對位芳綸短纖維的表面油劑。并在高頻超聲波清洗器中進行洗滌處理。在大燒杯中稱取陽離子染料80g(染色濃度3.2％)，加入軟水攪拌混合均勻，加入由hps-301(濃度40g/l)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(濃度30g/l)、硝酸鈉(濃度25g/l)復配成的染色助劑60g/l，攪拌加熱到60℃左右使染料及染色助劑分散混合均勻后，用乙酸/乙酸鈉緩沖溶液調節ph值＝4.5，將調配好的染液倒入筒子紗染色機的染液調配筒內。將經處理的2.5kg對位芳綸短纖維，放入筒子紗染色機的樣品筒中。放入軟水25l(浴比1:10)，待染色機溫度升到60℃后將樣品筒放入染色機內，以1.5℃/min速度升溫到138℃，保溫60min后，降溫，取出對位芳綸纖維，進行還原去浮色洗滌、清水洗滌、烘干。染色上色率86.7％，色深值k/s＝18.8。對位芳綸短 纖維經染色后強度降為8.9％。
實施例12：在筒子紗染色機的樣品筒中加入軟水15kg，加入由氫氧化鈉(濃度5g/l)和精練劑(濃度5g/l)復配的前處理劑10g/l，放入對位芳綸短纖維2.5kg(浴比1:6)，加熱到80℃保持20min，再用清水洗滌對位芳綸短纖紗織物，去除表面油劑，并在高頻超聲波清洗器中洗滌處理。在大燒杯中稱取陽離子染料50g(染色濃度2％)，加入軟水攪拌混合均勻，加入由hps-301(濃度40g/l)、hps-501(濃度20g/l)、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸鈉(濃度10g/l)、硫酸鈉(濃度10g/l)復配成的染色助劑60g/l，攪拌加熱到60℃左右使染料及染色助劑分散混合均勻后，用乙酸/乙酸鈉緩沖溶液調節ph值＝5，將調配好的染液倒入筒子紗染色機的染液調配筒內。將機械處理過的2kg對位芳綸織物放入筒子紗染色機的樣品筒中。放入軟水30l(浴比1:15)，待染色機溫度升到60℃后將樣品筒放入染色機內，以1.5℃/min速度升溫到134℃，保溫60min后，降溫，取出對位芳綸織物，進行還原去浮色洗滌、清水洗滌、烘干。染色上色率88.0％，色深值k/s＝17.9，測試對位芳綸布的染色耐摩擦色牢度為4級，耐沾色牢度達5級。芳綸布經染色后強度降11.2％。