一種改性聚酰亞胺織物的染色方法
【專利摘要】本發明涉及織物染色領域，特別涉及一種改性聚酰亞胺織物的染色方法，包括以下步驟：將聚酰亞胺織物清洗，烘干；然后采用低溫等離子體進行預處理；然后迅速放入丙烯酸溶液進行接枝反應，經水洗，干燥后得到改性的聚酰亞胺織物；再用分散陽離子染料染色，染色后水洗，然后烘干即可。本發明先清洗，洗掉纖維表面的雜質和油劑等，再用低溫等離子體使聚酰亞胺纖維表面粗糙化，并對光線的全反射減弱而漫反射加強；另外，通過引發丙烯酸的接枝反應，引入極性基團羧基，染料分子上的陽離子能與羧基發生離子鍵結合，可有效解決聚酰亞胺纖維染色難的問題。采用本發明提供的改性聚酰亞胺織物的染色方法，工藝簡單，染色得到的織物色深度高，色牢度好。
【專利說明】
一種改性聚酰亞胺織物的染色方法
技術領域
[0001 ]本發明涉及織物染色領域，具體而言，涉及一種改性聚酰亞胺織物的染色方法。
【背景技術】
[0002] 聚酰亞胺(PI)是分子鏈中含有酰亞胺基團的含氮芳雜環高分子聚合物，具有優異 的力學性能、良好的耐熱性能、化學穩定性、粘附性能、耐輻射性能等優異性能，可作為高性 能纖維、特種工程塑料、高溫復合材料、選擇性透過膜及高溫涂料等，廣泛應用于航空航天、 電池隔膜、分離膜、電子電力、精密機械等高新技術領域。
[0003] 聚酰亞胺具有良好的機械性能，均苯型聚酰亞胺薄膜(Kapton)的拉伸強度和拉伸 模量分別為170MPa和3.0GPa，而聯苯型聚酰亞胺（Upilex)的拉伸強度和拉伸模量達到 400MPa和4Gpa。另外，耐熱性能是聚酰亞胺材料最為突出的特性之一，其玻璃化轉變溫度一 般在200 °C以上，熱分解起始溫度一般在500 °C以上。
[0004]由于聚酰亞胺纖維大分子排列規整、纖維結構緊密、纖維疏水性很強，導致聚酰亞 胺染色極為困難，再加上聚酰亞胺纖維本身具有黃色的色澤，使其染色難度增大，限制了其 產品在民用和產業用領域的應用。因此，當務之急是找到一種適合聚酰亞胺纖維染色的方 法。
[0005] 有鑒于此，特提出本發明。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的在于提供一種改性聚酰亞胺織物的染色方法，該方法先將聚酰亞胺 織物清洗，洗掉纖維表面的雜質和油劑等，再用低溫等離子體改性可以聚酰亞胺纖維表面 粗糙化，并對光線的全反射減弱而漫反射加強，有利于對染色織物的深色效應;另外，通過 低溫等離子體引發丙烯酸的接枝反應，引入極性基團羧基，染料分子上的陽離子能與羧基 發生離子鍵結合，可有效解決聚酰亞胺纖維染色難的問題。
[0007] 為了實現本發明的上述目的，特采用以下技術方案：
[0008] -種改性聚酰亞胺織物的染色方法，包括以下步驟：
[0009] (a)、將聚酰亞胺織物清洗，烘干；
[0010] (b)、然后采用低溫等離子體進行預處理；
[0011] (c)、預處理后的聚酰亞胺織物放入丙烯酸溶液進行接枝反應，經水洗，干燥后得 到改性的聚酰亞胺織物；
[0012] (d)、將所述改性的聚酰亞胺織物用分散陽離子染料染色，染色后水洗，然后烘干 即可。
[0013] 本發明提供的一種改性聚酰亞胺織物的染色方法，先將聚酰亞胺織物清洗，洗掉 纖維表面的雜質和油劑等，再用低溫等離子體對聚酰亞胺改性使聚酰亞胺纖維表面粗糙 化，并對光線的全反射減弱而漫反射加強，以利于后續染色對織物的深色效應;另外，通過 低溫等離子體引發丙烯酸的接枝反應，引入極性基團羧基，染料分子上的陽離子能與羧基 發生離子鍵結合，可有效解決聚酰亞胺纖維染色難的問題。采用本發明提供的改性聚酰亞 胺織物的染色方法，工藝簡單，染色得到的織物色深度高，色牢度好。
[0014] 為了更好的去除聚酰亞胺織物纖維表面的雜質和油劑等，為下一步改性提供良好 的基礎，優選地，在步驟(a)中，所述聚酰亞胺織物清洗為：
[0015] 先采用質量濃度為lg/L-10g/L的碳酸鈉溶液于40-100°C下進行超聲波清洗；
[0016]然后用無水乙醇于20_60°C下進行超聲波清洗；
[0017]最后用水清洗即可。
[0018]為了達到更好的清洗效果，且節約成本，進一步地，在步驟(a)中，所述超聲波清洗 采用的功率均為40kHz-100kHz，碳酸鈉溶液清洗的時間為5-10min，無水乙醇清洗的時間為 2-10min，水清洗的時間為l_5min。
[0019] 進一步地，在步驟(a)中，烘干的溫度為30_100°C。
[0020] 采用低溫等離子體對聚酰亞胺改性使聚酰亞胺纖維表面粗糙化，并對光線的全反 射減弱而漫反射加強，以利于后續染色對織物的深色效應;同時，通過低溫等離子體引發丙 烯酸的接枝反應，引入極性基團羧基，染料分子上的陽離子能與羧基發生離子鍵結合，可有 效解決聚酰亞胺纖維染色難的問題。
[0021] 經多次試驗篩選，采用以下功率和時間進行低溫等離子體處理，經后續處理后，能 很好的解決聚酰亞胺纖維染色難以及深色效應的要求。優選地，在步驟(b)中，所述低溫等 離子體的處理功率為100~500W，處理時間為1~30min。其中，低溫等離子體的處理功率可 以為 100￥、200￥、30014001500￥等等；處理時間可以為111^11、511^11、1011^11、1511^11、2011^11、 25min、30min等等。如在一些實施例中，低溫等離子體的處理功率為100W，處理時間為 30min;在一些實施例中，低溫等離子體的處理功率為300W，處理時間為lOmin;在一些實施 例中，低溫等離子體的處理功率為500W，處理時間為lmin等等。
[0022] 為了增加聚酰亞胺纖維對光線的全反射減弱而漫反射加強，進一步地，在步驟(b) 中，所述低溫等離子體的處理氛圍為空氣、氧氣、氮氣、氬氣中的任一種。
[0023] 為了更好的引發丙烯酸的接枝反應，引入極性基團羧基，優選地，在步驟(c)中，所 述丙烯酸溶液是由丙烯酸與去離子水以體積比為1:10~2:1混合而成。
[0024]為了實現更好的接枝反應，進一步地，在步驟(c)中，接枝反應所用的浴比為1:40-1:150,接枝反應的溫度為30-80°C。
[0025]進一步地，在步驟(c)中，所述水洗為:用去離子水清洗1-5次；
[0026] 所述干燥為:在30_80°C條件下恒溫干燥l_5h。
[0027]為了達到更好的染色效果，優選地，在步驟(d)中，所述改性的聚酰亞胺織物用分 散陽離子染料染色前先用水浸濕；
[0028]所述分散陽離子染料的添加量為所述改性的聚酰亞胺織物重量的1 %~6%，染色 所用的染液pH值為4~6,染色的浴比為1:50~1:150。
[0029] 為了達到更穩定的染色效果，優選地，在步驟(d)中，染色時，升溫速率為1~:TC/ min，染色的溫度為110~160°C，保溫時間為20~80min。
[0030] 進一步地，在步驟(d)中，所述水洗是將染色后的聚酰亞胺織物在55-65Γ去離子 水中充分水洗，最后在40~100°C條件下將聚酰亞胺織物烘干。經充分水洗，將未結合上的 染料去除，然后烘干得到成品。
[0031] 本發明提供的改性聚酰亞胺織物的染色方法，先對聚酰亞胺織物進行清洗，去除 聚酰亞胺纖維表面的雜質和油劑等，然后采用低溫等離子體對聚酰亞胺織物進行處理，再 在織物表面引發丙烯酸接枝，經分散陽離子染料染色，即得到聚酰亞胺染色織物。該方法有 效解決了聚酰亞胺染色難的問題，而且該方法操作簡單，經濟高效;通過改性在纖維表面引 入了羧基，染色深度高，色牢度好;染色工藝中無需添加載體或膨化劑，節約成本。
[0032] 與現有技術相比，本發明的有益效果為：
[0033] (1)本發明提供的一種改性聚酰亞胺織物的染色方法，采用低溫等離子體對聚酰 亞胺織物進行改性，然后通過低溫等離子體引發丙烯酸的接枝反應，在織物表面引入極性 基團羧基，采用該方法處理聚酰亞胺織物，工藝簡單，通過分散陽離子染料染色得到色深度 高、色牢度好的織物。
[0034] (2)本發明在不損害聚酰亞胺織物機械性能的基礎上使聚酰亞胺由不可染色變為 可染色，采用該方法染色的聚酰亞胺織物得色深，染色牢度高，而且該方法不需要添加任何 染色載體，工藝簡單，成本較低，拓展了聚酰亞胺織物的應用領域。
[0035] (3)本發明還限定了各步驟的具體參數，以達到更好的染色效果。
【具體實施方式】
[0036]下面將結合實施例對本發明的實施方案進行詳細描述，但是本領域技術人員將會 理解，下列實施例僅用于說明本發明，而不應視為限制本發明的范圍。實施例中未注明具體 條件者，按照常規條件或制造商建議的條件進行。所用試劑或儀器未注明生產廠商者，均為 可以通過市售購買獲得的常規產品。
[0037] 實施例1
[0038] 一種改性聚酰亞胺織物的染色方法，包括以下步驟：
[0039]將聚酰亞胺織物先用lg/L的碳酸鈉溶液在超聲波中清洗5min，溫度為40°C;再將 聚酰亞胺織物用無水乙醇溶液中在超聲波中清洗2min，溫度為20°C;再將聚酰亞胺織物用 去離子水清洗lmin;其中，超聲波清洗采用的功率均為100kHz;
[0040]將清洗后的聚酰亞胺織物放入烘箱在30°C下烘干；
[0041] 采用低溫等離子體對聚酰亞胺織物進行預處理，處理功率為100W，處理時間為 lmin，處理氛圍為氧氣；
[0042]經等離子體處理后的聚酰亞胺織物迅速放入丙烯酸溶液中，浴比為1:40,溫度為 30°C，并不斷攪拌，其中，丙烯酸溶液是由丙烯酸與去離子水以體積比為2:1混合而成； [0043]接枝反應完成后將織物取出，然后用去離子水清洗2次，在30°C條件下恒溫干燥 5h，即得到改性聚酰亞胺；
[0044] 將上述改性聚酰亞胺在去離子水中充分潤濕后放入染液中進行染色，其中，染料 分散陽離子藍SD-RL為織物重量的1 %，染液pH值為4，浴比為1: 50，溫度為110°C，升溫速率 為l°C/min，保溫時間為20min;
[0045] 染色結束后，將織物取出并在60°C去離子水中充分水洗，最后在40°C條件下將染 色織物烘干。
[0046] 同時以聚酰亞胺織物不經過改性直接染色作為對照，分別測定未改性染色織物和 改性染色織物的K/S值和色牢度。結果如表1所示。
[0047] 表1染色織物的參數測定結果
[0048]
[0049] 從表1可以看出，相對于未改性的聚酰亞胺纖維，改性后的聚酰亞胺纖維K/S值明 顯提高，皂洗牢度和摩擦牢度也提高了 1級左右。這是因為改性聚酰亞胺纖維表面存在羧 基，增加了染料染色的染座，羧基能與染料陽離子形成離子鍵結合，因此K/S值和色牢度都 明顯提尚。
[0050] 實施例2
[0051 ] -種改性聚酰亞胺織物的染色方法，包括以下步驟：
[0052] 將聚酰亞胺織物先用5g/L的碳酸鈉溶液在超聲波中清洗lOmin，溫度為100°C;再 將聚酰亞胺織物用無水乙醇和丙酮溶液中在超聲波中清洗lOmin，溫度為60 °C;再將聚酰亞 胺織物用去離子水清洗5min;其中，超聲波清洗采用的功率均為70kHz;
[0053] 將清洗后的聚酰亞胺織物放入烘箱在100 °C下烘干；
[0054] 采用低溫等離子體對聚酰亞胺織物進行預處理，處理功率為500W，處理時間為 30min，處理氛圍為氬氣；
[0055] 經等離子體處理后的聚酰亞胺織物迅速放入丙烯酸溶液中，浴比為1:150,溫度為 80°C，并不斷攪拌，其中，丙烯酸溶液是由丙烯酸與去離子水以體積比為1:10混合而成；
[0056] 接枝反應完成后將織物取出，然后用去離子水清洗5次，在80°C條件下恒溫干燥 lh，即得到改性聚酰亞胺；
[0057] 將上述改性聚酰亞胺在去離子水中充分潤濕后放入染液中進行染色。其中，分散 陽離子藍SD-RL為織物重量的6%，染液pH值為6,浴比為1:150，溫度為150°C，升溫速率為3 °C/min，保溫時間為80min;
[0058] 染色結束后，將織物取出并在60°C去離子水中充分水洗，最后在100°C條件下將染 色織物烘干。
[0059] 同時以聚酰亞胺織物不經過改性直接染色作為對照，分別測定未改性染色織物和 改性染色織物的K/S值和色牢度。結果如表2所示。
[0060] 表2染色織物的參數測定結果
[0061]
L0062」從表2可以看出，相對于未改性的聚酰亞胺纖維，改性后的聚酰亞胺纖維K/S值明 顯提高，皂洗牢度和摩擦牢度也提高了 1級左右。這是因為改性聚酰亞胺纖維表面存在羧 基，增加了染料染色的染座，羧基能與染料陽離子形成離子鍵結合，因此K/S值和色牢度都 明顯提尚。
[0063] 實施例3
[0064] 一種改性聚酰亞胺織物的染色方法，包括以下步驟：
[0065]將聚酰亞胺織物先用10g/L的碳酸鈉溶液在超聲波中清洗8min，溫度為80°C;再將 聚酰亞胺織物用無水乙醇溶液中在超聲波中清洗5min，溫度為45°C;再將聚酰亞胺織物用 去離子水清洗3min;其中，超聲波清洗采用的功率均為40kHz;
[0066]將清洗后的聚酰亞胺織物放入烘箱在80°C下烘干；
[0067] 采用低溫等離子體對聚酰亞胺織物進行預處理，處理功率為300W，處理時間為 lOmin，處理氛圍為氮氣；
[0068]經等離子體處理后的聚酰亞胺織物迅速放入丙烯酸溶液中，浴比為1:100,溫度為 45°C，并不斷攪拌，其中，丙烯酸溶液是由丙烯酸與去離子水以體積比為1:5混合而成； [0069]接枝反應完成后將織物取出，然后用去離子水清洗3次，在60°C條件下恒溫干燥 lh，即得到改性聚酰亞胺；
[0070] 將上述改性聚酰亞胺在去離子水中充分潤濕后放入染液中進行染色，其中，染料 分散陽離子藍SD-2GL為織物重量的3%，染液pH值為5,浴比為1:100,溫度為130°C，升溫速 率為3°C/min，保溫時間為30min;
[0071] 染色結束后，將織物取出并在65°C去離子水中充分水洗，最后在60°C條件下將染 色織物烘干。
[0072]同時以聚酰亞胺織物不經過改性直接染色作為對照，分別測定未改性染色織物和 改性染色織物的K/S值和色牢度。結果如表3所示。
[0073]表3染色織物的參數測定結果
[0074]
[0075] 從表3可以看出，改性后的聚酰亞胺纖維K/S值明顯提高，皂洗牢度和摩擦牢度也 提高了 1級左右。這是因為改性聚酰亞胺纖維表面存在羧基，增加了染料染色的染座，羧基 能與染料陽離子形成離子鍵結合，因此K/S值和色牢度都有所提高。
[0076] 實施例4
[0077] -種改性聚酰亞胺織物的染色方法，包括以下步驟：
[0078]將聚酰亞胺織物先用6g/L的碳酸鈉溶液在超聲波中清洗7min，溫度為80°C，再將 聚酰亞胺織物用無水乙醇溶液中在超聲波中清洗5min，溫度為40°C，再將聚酰亞胺織物用 去離子水清洗3min，其中，超聲波清洗采用的功率均為60kHz;
[0079]將清洗后的聚酰亞胺織物放入烘箱在70°C下烘干；
[0080] 采用低溫等離子體對聚酰亞胺織物進行預處理，處理功率為200W，處理時間為 20min，處理氛圍為氬氣；
[0081]經等離子體處理后的聚酰亞胺織物迅速放入丙烯酸溶液中，浴比為1:80,溫度為 50°C，并不斷攪拌，其中，丙烯酸溶液是由丙烯酸與去離子水以體積比為1:1混合而成；
[0082]接枝反應完成后將織物取出，然后用去離子水清洗1次，在50°C條件下恒溫干燥 4h，即得到改性聚酰亞胺；
[0083]將上述改性聚酰亞胺在去離子水中充分潤濕后放入染液中進行染色，其中，分散 陽離子藍SD-RL為織物重量的3%，染液pH值為5,浴比為1:80,溫度為150°C，升溫速率為3 °C /min，保溫時間為40min，染色結束后，將織物取出并在55 °C去離子水中充分水洗，最后在 80 °C條件下將染色織物烘干。
[0084]同時以聚酰亞胺織物不經過改性直接染色作為對照，分別測定未改性染色織物和 改性染色織物的K/S值和色牢度。結果如表4所示。
[0085]表4染色織物的參數測定結果 [0086]
[0087] 從表4可以看出，相對于未改性的聚酰亞胺纖維，改性后的聚酰亞胺纖維K/S值明 顯提高，皂洗牢度和摩擦牢度也提高了 1級左右。這是因為改性聚酰亞胺纖維表面存在羧 基，增加了染料染色的染座，羧基能與染料陽離子形成離子鍵結合，因此κ/s值和色牢度都 有所提尚。
[0088] 綜上可見，本發明提供的改性聚酰亞胺織物的染色方法，先對聚酰亞胺織物進行 清洗，去除聚酰亞胺纖維表面的雜質和油劑等，然后采用低溫等離子體對聚酰亞胺織物進 行處理，再在織物表面引發丙烯酸接枝，經分散陽離子染料染色，即得到聚酰亞胺染色織 物。該方法有效解決了聚酰亞胺染色難的問題，而且該方法操作簡單，經濟高效;通過改性 在纖維表面引入了羧基，染色深度高，色牢度好;染色工藝中無需添加載體或膨化劑，節約 成本。
[0089] 盡管已用具體實施例來說明和描述了本發明，然而應意識到，在不背離本發明的 精神和范圍的情況下可以作出許多其它的更改和修改。因此，這意味著在所附權利要求中 包括屬于本發明范圍內的所有這些變化和修改。
【主權項】
1. 一種改性聚酰亞胺織物的染色方法，其特征在于，包括以下步驟： (a) 、將聚酰亞胺織物清洗，烘干； (b) 、然后采用低溫等離子體進行預處理； (c) 、預處理后的聚酰亞胺織物迅速放入丙烯酸溶液進行接枝反應，經水洗，干燥后得 到改性的聚酰亞胺織物； (d) 、將所述改性的聚酰亞胺織物用分散陽離子染料染色，染色后水洗，然后烘干即可。2. 根據權利要求1所述的改性聚酰亞胺織物的染色方法，其特征在于，在步驟(a)中，所 述聚酰亞胺織物清洗為： 先采用質量濃度為lg/L-10g/L的碳酸鈉溶液于40-100°C下進行超聲波清洗； 然后用無水乙醇于20-60°C下進行超聲波清洗； 最后用水清洗即可。3. 根據權利要求2所述的改性聚酰亞胺織物的染色方法，其特征在于，在步驟(a)中，所 述超聲波清洗采用的功率均為40kHz-100kHz，碳酸鈉溶液清洗的時間為5-10min，無水乙醇 清洗的時間為2-10min，水清洗的時間為l-5min; 在步驟(a)中，烘干的溫度優選為30-100°C。4. 根據權利要求1所述的改性聚酰亞胺織物的染色方法，其特征在于，在步驟(b)中，所 述低溫等離子體的處理功率為100~500W，處理時間為1~30min; 所述低溫等離子體的處理氛圍為空氣、氧氣、氮氣、氬氣中的任一種。5. 根據權利要求1所述的改性聚酰亞胺織物的染色方法，其特征在于，在步驟(c)中，所 述丙烯酸溶液是由丙烯酸與去離子水以體積比為2:1~1:10混合而成。6. 根據權利要求5所述的改性聚酰亞胺織物的染色方法，其特征在于，在步驟(c)中，接 枝反應所用的浴比為1:40-1:150,接枝反應的溫度為30-80°C。7. 根據權利要求6所述的改性聚酰亞胺織物的染色方法，其特征在于，在步驟(c)中，所 述水洗為:用去離子水清洗1-5次； 所述干燥為:在30_80°C條件下恒溫干燥l_5h。8. 根據權利要求1所述的改性聚酰亞胺織物的染色方法，其特征在于，在步驟(d)中，所 述改性的聚酰亞胺織物用分散陽離子染料染色前先用水浸濕； 所述分散陽離子染料的添加量為所述改性的聚酰亞胺織物重量的1%~6%，染色所用 的染液pH值為4~6,染色的浴比為1:50~1:150。9. 根據權利要求8所述的改性聚酰亞胺織物的染色方法，其特征在于，在步驟(d)中，染 色時，升溫速率為1~3°C/min，染色的溫度為110~160°C，保溫時間為20~80min。10. 根據權利要求1-9任一項所述的改性聚酰亞胺織物的染色方法，其特征在于，在步 驟(d)中，所述水洗是將染色后的聚酰亞胺織物在55-65Γ去離子水中充分水洗，最后在40 ~100 °C條件下將聚酰亞胺織物烘干。
【文檔編號】D06P3/02GK105951435SQ201610393927
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月6日
【發明人】高大偉, 王麗麗, 祁珍明, 周天池, 王春霞, 鄭成輝, 林洪芹, 李偉偉
【申請人】鹽城工學院