酸性染料可染改性聚酯的合成与性能

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1、北京服装学院2009届硕一l：研究生学位论文绪论英国的Whinfield和Dickson在1941年用对苯二甲酸二甲酯(DMT)和乙二醇(EG)合成了聚对苯二甲酸乙二酯(PET)，这种聚酯可通过熔体纺丝制得性能优良的纤维。1948年英国帝国化学公司(ICI)首先进行了工业化试验。1953年美国杜邦公司首先用酯交换法实现了工业化生产。随着有机合成和高分子科学的发展，近年研制开发出多种具有不同功能的聚酯纤维。例如：具有高伸缩弹性的聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚对苯二甲酸丙二酯(PTT)、具有超高强度、高

2、模量的全芳香族聚酯等。现在通常所说的“聚酯纤维”是指含有85％以上聚对苯二甲酸乙二酯结构单元的纤维，我国商品名为涤纶。聚酯具有一系列优良性能，断裂强度和弹性模量高，回弹性适中，热定型优异，耐热耐光性好，织物具有洗可穿性等，故有广泛的服用和产业用途。近年来随着石油工业的发展，为涤纶生产提供了更加丰富而廉价的原料。目前，聚酯纤维已成为发展速度最快，产量最大的合成纤维品种，2005年聚酯纤维产量已达2515．9万吨，占合成纤维总产量的71．6％，占化学纤维总产量的57．2％【l】。聚酯纤维可用分散染料在高温

3、高压、载体存在的条件下染色，高温高压染色不能连续化工业生产，而使用苯酚、氯苯、联苯、胺类作载体又有一定的毒性，造成环境污染，染色成本也较高。通过改性可以实现分散染料常压可染和阳离子染料可染，并已实现工业化，但在使用上仍然存在一些限制。羊毛、真丝等天然蛋白质纤维，采用的是酸性染料染色，酸性染料具有价格低廉、色谱齐全、色泽鲜艳等优点。若用普通聚酯纤维与羊毛、真丝等混纺，无法进行同浴匹染。为此几十年来，国内外有许多学者一直致力于这一课题的研究、开发工作，也曾取得了一定的进展。但仍存在着很多问题，至今也没有找

4、到一种合适的改性剂和合适的共聚工艺，得到性能较好、上染率较高的酸性染料可染改性聚酯。因此开发酸性染料可染聚酯纤维具有非常重要的意义，同时也面临较大的挑战。北京服装学院2009届硕士研究生学位论文1．1聚酯纤维的染色改性1．1．1物理改性法第1章文献综述物理改性就是在不破坏纤维分子化学结构的前提下，主要通过改进纺丝技术或变更纤维加工条件、改变纤维形态和超分子结构等来达到染色改性的目的。方法有原液着色法、超高速纺丝法、纤维热处理法、共混改性法等。1．1。1．1原液着色法原液着色法是指化学纤维在成形之前被染

5、料或者颜料着色的方法，主要有有色切片法、母粒法、注射法、切片着色法等，见表1【2】。表1聚酯纤维的原液着色法TablelDyepolyesterfibrebeforeit’sfibrestate方法实现途径优缺点没有色差，质量较稳定，但色有色切在聚酯合成阶段加进着色剂，然后再纺种受到限制，适合丁单色种大批片法丝。也称全程着色法。量生产，且切片价格较高。将带有大量着色剂的色母粒，按比例与瞥纺丝工艺简单。但控制不当会母粒法通聚酯切片混合纺丝。产生色差。成本低，质量稳定，变换品种用电脑将着色剂通过注射器，直

6、接注入螺注射法容易，但电脑控制要求高，且着杆进料口的普通切片中，然后熔融纺丝。色剂和母粒要求保持干燥。按比例将染料与普通切片混合，并通过热纺丝工艺基本与普通切片相切片着扩散使染料包裹于切片表面，然后干燥纺同，但不能纺深色丝，且更换品色法丝，也称包裹法。种时，清洁工作量最大。2北京服装学院2009届硕_{：研究生学位论文1．1．1．2超高速纺丝超高速纺丝的目的是利用纺丝中的高张力制取可以直接使用的全取向丝(FOY)，一般认为6000m／min以上的纺速属“超高速纺丝”。聚酯纤维的可染性在6400m／mi

7、n纺速下比915m／min纺速及随后拉伸3．5倍得到的纤维高3．5倍以上，这是由于FOY具有高结晶取向，大晶粒和低无定形区取向的超分子结构；在形态结构上存在着带有裂纹的皮芯结构和微原纤体系，非晶区部分的分子呈松弛的聚集态，这种结构有利于染料分子的进入【3l。这点可以从下面图1【4】中看出：1．1．1．3热处理法II∞8母面6鸯42O246矗lO绣皴速度／km·晡h一’图1不同纺速下纤维的上染率Fig．1Dyeinguptakeoffiberunderdifferentspinningspeed纤维热处

8、理法是指采用常规聚酯长丝或高速纺的原丝进行热处理和再拉伸，或是在高速纺丝时施加温度梯度拉伸的方法降低纤维非晶区的取向度，并使无定形区中分子链堆砌密度大的转向堆砌密度小的区域，从而使纤维在100。C以下即可形成足够多的自由体积，以充分接受分散染料分子【51。通过调控纤维的热定型工艺来改变纤维的聚集态微观结构，从而可改善宏观的纤维物理性能(如染色性、强度、伸度等)。1．1．1．4双组分复合纺丝法这种方法生产的皮芯型和海岛型(M／F型)复合纤维，由于具有较松散