静电纺聚丙烯腈微纳米纤维染色性能研究

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1、东华代码：10255学号：2150080东华大学硕士学位论文MasterDissertationofDonghuaUniversity静电纺聚丙烯腈微纳米纤维染色性能研究DyeingPropertiesStudyofElectrospunPolyacrylonitrileMicro-nanofibers学科专业：纺织材料与纺织品设计作者姓名：周金香指导老师：张弘楠覃小红答辩日期：2018.01.05东华大学硕士学位论文答辩委员会成员名单姓名职称职务工作单位备注于伟东教授答辩委员会主席东华大学陈廷教授答辩委员会委员苏州大学王先锋研究员答辩委员会委员东华大学李发学教授答辩委员

2、会委员东华大学刘若华副教授答辩委员会委员东华大学黄晶助理研究员答辩委员会秘书东华大学东华大学硕士学位论文摘要静电纺聚丙烯腈微纳米纤维染色性能研究摘要近年来，纺织面料呈现高档化和功能化的趋势，人们在关注纺织品舒适性的同时对功能性也提出了越来越高的要求，如防水透气、抗菌防紫外等功能性纺织品越来越受人们的追捧。微纳尺度纤维材料以其独特的尺寸效应在功能性纺织品中的应用备受关注。随着静电纺丝技术的发展，该技术制备的微纳尺度纤维材料，除了在传感、过滤和生物医用等领域广泛应用外，在传统纺织领域也越来越受重视，且静电纺丝技术与传统纺织技术相结合生产功能性纺织品已成为可能。然而，若将纺织品

3、真正应用于服用市场，其染色性能的优劣尤为重要。目前对静电纺微纳米纤维及其与传统纤维结合的混纺织物染色性能的研究甚少，限制了其市场推广，且当纤维尺度变小，现有的染色工艺将面临新的挑战。因此，本文采用静电纺丝技术将具有“人造羊毛”美称的聚丙烯腈（PAN）制成微纳米级纤维，并将该技术与传统纺织技术相结合制备PAN微纳米纤维/棉混纺针织物，对PAN微纳米纤维及其混纺织物进行染色性能探究。首先，通过傅里叶红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）、差示扫描量热分析（DSC）和扫描电镜（SEM）等对PAN微纳米纤维的化学组成、结晶度和玻璃化转变温度等进行表征。结果表明，PAN微纳米纤

4、维与常规PAN细旦纤维相比，两者化学组成基本无异，超分子序态并未因纺丝方式改变而有大的差异，PAN微纳米纤维的结晶度和玻璃化转变温度略低。对PAN微纳米纤维的基本染色工艺进行I东华大学硕士学位论文摘要探究，发现其基本染色性能与PAN细旦纤维相似，但初染速率高，β-环糊精的加入对其具有良好的缓染效果；染色后PAN微纳米纤维表观得色量较低，但纤维形态结构及拉伸性能保持良好，色牢度较优。其次，对PAN微纳米纤维染色机理进行分析研究。结果表明，PAN微纳米纤维染色动力学模型宜采用准二级动力学模型，根据该模型计算相关染色动力学参数得知，随着温度的升高，平衡吸附量、染色速率常数和扩散

5、系数增大，半染时间减小；染色热力学模型符合Langmuir等温吸附模型，属于单层化学定位吸附，同理计算相关热力学参数得知，一定温度范围内，其理论饱和吸附量和经验吸附平衡常数随温度升高而增大。然后，采用单色同色法探究PAN微纳米纤维和棉的同色性。以阳离子染料对PAN微纳米纤维染色后的色光为基准，筛选合适的活性染料对棉进行染色，得到与基准色单色同色性较好的活性染料和最佳染色工艺后，对PAN微纳米纤维/棉混纺针织物进行一浴两步法染色。结果表明，阳离子染料对PAN微纳米纤维的最佳染色条件为：温度90℃，pH为4~5，时间70min，β-环糊精浓度1.5g/L，以最优染色工艺下阳离

6、子X-GRL三原色（染料浓度为4%owf.，onweightoffabric，染料用量与织物重量比）对PAN微纳米纤维染色后的色光为基准，采用安诺素浅色鲜艳色系活性染料对棉染色，当温度为60℃，Na2SO4浓度为30g/L，Na2CO3浓度为25g/L，染色时间为2h，染料浓度分别为：安诺素艳红BRE为2%owf.，安诺素艳黄GL为1.5%owf.，安诺素艳蓝RV为1%owf.时，得到三种颜色较理想的单色同II东华大学硕士学位论文摘要色性效果，混纺针织物匀染性和耐皂洗色牢度较佳。最后，鉴于传统腈/棉混纺织物对染料类型的选择上存在差异，较难实现同种染料一浴一步法染色，本文选

7、用阳离子型第三单体甲基丙烯酸2-氨基乙基酯盐酸盐（AMA）、丙烯腈（AN）及丙烯酸甲酯（MA），通过自由基溶液聚合，合成一种大分子链上含有阳离子基团的改性PAN，并通过静电纺丝方式制成微纳米级纤维，采用活性艳红X-3B进行染色，结果表明染色性能较优；再将其与棉纤维混合制备静电纺改性PAN微纳米纤维/棉混纺针织物，结果表明采用活性艳红X-3B对该混纺织物进行一浴一步法染色效果较理想，但匀染性有待进一步优化。关键词：静电纺丝；聚丙烯腈；微纳米纤维；染色性能；自由基聚合III东华大学硕士学位论文ABSTRACTDYEINGPROPE