CN101454490A - 包括纤维的染色牢固的被染色聚醚酰亚胺制品 - Google Patents

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CN101454490A CN200780019147.3A CN200780019147A CN101454490A CN 101454490 A CN101454490 A CN 101454490A CN 200780019147 A CN200780019147 A CN 200780019147A CN 101454490 A CN101454490 A CN 101454490A
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Abstract

一种组合物，包含能够保持染料颜色的被染色的聚合物纤维，其中该纤维包括聚醚酰亚胺，依据ISO 105－302该被染色的纤维的色牢度评分为5级中的1级或更高。

Description

包括纤维的染色牢固的被染色聚醚酰亚胺制品
发明领域
本发明涉及包括聚醚酰亚胺聚合物的染色牢固的被染色纤维。本发明还涉及被染色且染色牢固的聚醚酰亚胺制品。
发明背景
聚醚酰亚胺为一种已知类型的聚合物，由于它们的性能而广泛应用于多种用途。聚醚酰亚胺是阻燃的，具有高Tg，可延展，产生少量的烟且具有良好的耐化学品性。由此，PEI已用作成形制品、板材、和涂层。最近已研究聚醚酰亚胺纤维作为纤维，参见1997年9月23日出版的St.Clair等的US 5,670,256。
聚醚酰亚胺，包括可从General Electric(也称作＂GE＂)Plastics以ULTEM商品名获得的那些，在仍足以用于该无定形材料的纤维纺丝的低剪切速率下通常具有高粘度。可以将PEI熔融或溶剂纺丝成旦尼尔范围为0.25～50的纤维。模塑制品的PEI具有低延展性。令人吃惊地，PEI纤维具有高达80％的断裂伸长率。使用100％时阻燃性能将满足对于纺织品、家具、寝具和航空工业的大多数阻燃要求。令人吃惊地，当将其与低阻燃性能材料和其它高阻燃性能纤维(但非-熔融的)如芳族聚酰胺、凯夫拉尔、聚苯并咪唑、聚苯氧咪唑、聚酰亚胺、人造丝和其它纤维组合或共混时将获得高阻燃性能。该共混物可以含有5～99％范围的PEI纤维。
防护服装和制服(例如，用于消防队员的服装)、家具(例如，阻燃沙发)、寝具(阻燃床垫)、汽车和航空座椅工业一直要求结构材料中的高阻燃性能。许多情形下，阻燃性纤维比非阻燃纤维显著昂贵，由此妨碍了较昂贵的纤维在这些重要应用中的使用。例如，在提出本专利申请的时候，阻燃聚合物如PBO、PI、和PBI的价格范围可以为$80～$200/lb。已使用了昂贵纤维如PBO、PI、PBI、芳族聚酰胺阻燃材料如FR人造丝、FR棉、NOMEX和KEVLAR纤维。这些纤维对紫外线的抵抗力低，其中紫外线使它们变弱并由此缩短了它们的有用寿命。
聚醚酰亚胺纤维为优异阻燃性(预计)的无定形纤维，当单独(100％)使用或者与其它可燃或不可燃纤维共混时，其熔融并粘着于其它纤维(阻碍助燃挥发物的排放)的能力，并结合有高抗紫外性，将获得具有长寿命预期的阻燃(编织或无纺的)耐火材料。
对于聚醚酰亚胺纤维的更广泛应用的一个主要阻碍为它们主观上无吸引力的黄色。实际上，聚醚酰亚胺难以、甚至不能够染色。Dr.D.Bohringer在其文章＂NewFilaments and Fibers of Polyetherimide＂，Chemiefasern/Textilindustrie(CTI)Vol.41/93(March1991)第T12-T16页中声称，“由于它们的无定形结构，不能通过传统方法将该[聚醚酰亚胺]纤维染色”(括号内增加的材料)。在ENKA AG的Akzo纤维和聚合物部(Akzo Fibres and Polymers Division)出版的AKZO＂PEI High Performance Fiber＂出版物中，聚醚酰亚胺纤维被描述为“不可通过常规方法染色”。
许多工业，包括但并不限于家具、航空、运输和纺织品中，存在对于染色聚醚酰亚胺纤维的重要且未能解决的需求。
发明概述
一种组合物，能够保持染料颜色的被染色的聚合物纤维，其中该纤维包括聚醚酰亚胺，且依据ISO 105-302该被染色的纤维的色牢度评分(colorfast score)为5级中的1级或更高。
附图说明
图1为依据本发明制备被染色的PEI纤维的方法的示意图。将加热的聚合物进料到计量泵(1)中并随后通过过滤器(2)以除去不需要的碎屑和防止堵塞喷丝头(3)。过滤(2)之后使加热的聚合物通过喷丝头(3)以制得一股或多股PEI纤维(4)，将其空气淬冷(5)并通过汇聚导纱钩(6)。如果需要，可以借助于上油盘(7)施加纺丝油剂。随后将PEI纤维拉伸，置于线轴(9)上并暴露于染料中。
发明详述
术语“ISO 105-302”表示：第4版(1994-09-15)提出的国际标准组织标准，将其全部内容引入本申请中作为参考，如同全部描述的那样。
依据本发明，术语“旦尼尔”表示丝和一些人造纤维如尼龙的细度单位，等于1g/每9000米纱线。
术语“染色”表示通过使用具有染色性能且并不依赖于它们只是在粘合媒介或成分的粘合剂存在下变得固定于基质的能力的物质或者制剂，赋予有机纤维或细丝状材料或其它多孔材料以实质上永久颜色(定义为ISO 105-B02色牢度标准为至少1)，不同于施用悬浮在粘结媒介中的不可溶颜料，例如油漆或其中染色剂实际上并不使基质染色的任意有色的涂料组合物。
“可染性”表示一组或多组纤维(此时指聚合物纤维)的被染色能力的相关性能，包括该聚合物可以被染色的速率、可以施加到聚合物中的染料量(即染料消耗)、和被染色的聚合物上染料的牢固度。
“染料添加剂”或“染料助剂”定义为加到颜料中以帮助染色的任意材料，其本质上并非染料本身的一部分。
“媒染剂”为有机或无机来源的物质，其与染料(coloring matter)组合并用于在生产颜色的过程中使该染料固定。出于本发明的目的，诸如油和磺化油、皂、脂肪和高级酸的材料通常并不认为是媒染剂，但是在染色中“助剂”范围之内。
出于本发明的目的，术语“聚醚酰亚胺”表示含有包括醚和酰亚胺基团二者的单体单元的聚合物。
醚基团是本领域中众所周知的，由单键键合于两个不同碳原子的氧原子组成。酰亚胺基团为具有两个双键的含氮酸。
发色团含义为给分子带来颜色的化学基团。
术语基质在本申请中用于表示被染色的基础材料。
被染色的纤维
本发明的被染色的纤维包括一种或多种聚醚酰亚胺聚合物。该聚醚酰亚胺可以是将以这样的色牢度保持染料的任意聚醚酰亚胺：依据ISO 105-302其色牢度大于1，或者在本发明的另外实施方式中，色牢度大于2、3、4，高达5(包括5)。本领域技术人员将知道可以用于本发明的各种聚醚酰亚胺。
依据本发明的被染色的纤维的厚度优选为0.1～50,000d(旦尼尔)，或者，在另一实施方式中，为0.1～50.0d，或者为0.25～10.0d，或者进一步为0.25～1.0d。依据纤维的最终用途，也可以采用其它尺寸特征来描述依据本发明的被染色的纤维。例如，依据本发明的被染色的纤维也包括0.01dpf(旦尼尔/丝)到50,000dpf，或者更特别地0.1dpf～约100dpf的那些。被染色的纤维也可以基于其直径来测量，其范围可以为约0.00001mm～约2mm，或者更特别地为约0.0001～约0.5mm。本领域技术人员将理解，依据该被染色的纤维的用途这些范围包括不同宽度，且本发明覆盖从最小的到最大的可能被染色的PEI纤维的全部范围。
该被染色的纤维可以是连续长丝形状或是短绒纤维形状(例如，短纤维纱尺寸可以为2.25/2和10/1英制棉纱支数，其分别等于4703和532旦尼尔)，包括在长度方向上厚度均匀或不规则的那些，其横截面形状可以是圆形、三角形、多边形、多叶片形或无定形，包括L形、T形、Y形、W形、八边叶片形、平面形和狗骨形(dog-bone shape)。该被染色的纤维可以是实心或是中空的。
依据本发明的被染色的纤维可以专有地由一种聚醚酰亚胺制成，或者可以包括两种或多种聚醚酰亚胺的共混物。备选地，聚醚酰亚胺共聚物可以用于制备本发明的被染色的纤维。
任何最终被染色的纤维可以包括于复丝中，除了一种或多种包含聚醚酰亚胺的纤维之外，该复丝包括其它合成、有机、无机或天然纤维。可以与一种或多种聚醚酰亚胺纤维共混的其它纤维选自合成纤维，该合成纤维选自尼龙、丙烯酸类、改性丙烯酸类、PBI、聚酯、聚丙烯、聚乙烯、胶乳、PET、PI、聚酯、氨纶、sulfar、vivyon、NOMEX、碳、芳族聚酰胺、陶瓷、金属、玻璃等，及其混合物；天然纤维，包括但并不限于，纤维素纤维，例如棉、人造丝、亚麻、多棉共混物、Tencel，及其混合物；蛋白质纤维，例如丝、羊毛、相关哺乳动物纤维，及其混合物；长植物纤维，例如黄麻、亚麻、苎麻、椰子纤维、木棉、西沙尔麻、剑麻、马尼拉麻、大麻、菽麻，及其混合物；和纤维形状的天然材料，例如包括石棉。
该被染色的纤维可以依据本领域中已知的任意方法转化为纱线形式，如由环锭细纱机或自由端细纱机制成的细纱，单纤维厚度范围为0.001英寸～0.35英寸的长丝纱线(包括超细纱线)，弱或强捻纱，混合纤维丝，假捻变形纱(包括POY的拉-假捻粗纱)或空气喷射变形纱。这方面，依据本发明的混合纤维丝可以通过诸如纤维-混合方法的众所周知工艺来制备，如混纺法(包括ciro-旋转或ciro-fil)、缠结混合法(其中将具有各种收缩率的纱线混合在一起)、混合捻法、复合假捻法(包括拉伸差异假捻法)或者双进料空气喷射织构化法。
被染色的聚醚酰亚胺纤维(包括其与其它纤维的共混物)的最终用途为：用于家具织物-沙发、枕头、窗帘、床用织物、围巾、地毯、餐布、毛巾、饰墙布的织物；用于安全和保护-背心、消防队员外套、短裤、衬衫、内衣、短袜、鞋、帽、军服、飞行服、航空服的织物；用于运输(飞机、铁路、物流(mass)、船舶、汽车、空间)-内部织物、地毯、饰墙布、座椅、泡沫外壳的织物；用于表演服-运动服、户外服、室内服的织物。
聚醚酰亚胺
适用于本发明的聚醚酰亚胺的一些实例包括含有一个以上、典型地为约10～约1000、或者更具体地约10～约500个式(12)结构单元的那些：
Figure A200780019147D00081
其中，T为-O-或者式-O-Z-O-的基团，其中-O-或-O-Z-O-基团的二价键在3，3’-、3，4’-、4，3’-、或4，4’-位置；Z包括但并不限于下式的二价基团：
Figure A200780019147D00082
Figure A200780019147D00083
和
代表性聚醚酰亚胺为GE塑料(匹兹菲尔德，马萨诸塞州，美国)以商标生产的那些，包括但并不限于ULTEM 9011树脂。ULTEM型聚醚酰亚胺详细地描述于US 3,847,867、4,650,850、4,794,157、4,855,391、4820,781、和4,816,527，将它们的全部内容引入本申请中作为参考，如同全部描述的那样。
一种实施方式中，该聚醚酰亚胺可以是共聚物，该共聚物除了上述醚酰亚胺单元之外，进一步含有式(13)的聚酰亚胺结构单元：
Figure A200780019147D00086
其中，R定义如式(8)，M包括但并不限于式(14)的基团：
Figure A200780019147D00087
和
Figure A200780019147D00088
该聚醚酰亚胺可以通过各种方法来制备，包括但并不限于使式(15)的芳族双(醚酐)
Figure A200780019147D00089
与式(16)的有机二胺
H2N-R-NH2          (16)进行反应，其中R和T定义如式(8)和(12)。
具体芳族双(醚酐)和有机二胺的实例公开于，例如，US 3,972,902和4,455,410中。式(15)芳族双(醚酐)的示例性实例包括：2，2-双[4-(3，4-二羧基苯氧基)苯基]丙烷二酐，4，4′-双(3，4-二羧基苯氧基)二苯基醚二酐，4，4′-双(3，4-二羧基苯氧基)二苯硫醚二酐，4，4′-双(3，4-二羧基苯氧基)二苯甲酮二酐，4，4′-双(3，4-二羧基苯氧基)二苯基砜二酐，2，2-双[4-(2，3-二羧基苯氧基)苯基]丙烷二酐，4，4′-双(2，3-二羧基苯氧基)二苯基醚二酐，4，4′-双(2，3-二羧基苯氧基)二苯硫醚二酐，4，4′-双(2，3-二羧基苯氧基)二苯甲酮二酐，4，4′-双(2，3-二羧基苯氧基)二苯基砜二酐，4-(2，3-二羧基苯氧基)-4′-(3，4-二羧基苯氧基)二苯基-2，2-丙烷二酐，4-(2，3-二羧基苯氧基)-4′-(3，4-二羧基苯氧基)二苯基醚二酐，4-(2，3-二羧基苯氧基)-4′-(3，4-二羧基苯氧基)二苯硫醚二酐，4-(2，3-二羧基苯氧基)-4′-(3，4-二羧基苯氧基)二苯甲酮二酐和4-(2，3-二羧基苯氧基)-4′-(3，4-二羧基苯氧基)二苯基砜二酐，以及包含至少一种前述化合物的各种混合物。
该双(醚酐)可以通过如下方法制备：在双极性非质子溶剂存在下，使硝基取代的苯二腈与双酚化合物(例如BPA)的金属盐的反应产物进行水解，随后进行脱水。一种实例类型的上式(15)所包含的芳族双(醚酐)包括但并不限于这样的化合物，其中T为式(17)：
Figure A200780019147D00091
该醚连接基例如在3，3’-、3，4’-、4，3’-、或4，4’-位置，和包含至少一种前述的混合；其中Q定义如上。
可以采用任何二氨基化合物。适宜化合物的实例为乙二胺、丙二胺、三亚甲基二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、六亚甲基二胺、七亚甲基二胺、八亚甲基二胺、九亚甲基二胺、十亚甲基二胺、1，12-十二烷二胺、1，18-十八烷二胺、3-甲基七亚甲基二胺、4，4-二甲基七亚甲基二胺、4-甲基九亚甲基二胺、5-甲基九亚甲基二胺、2，5-二甲基六亚甲基二胺、2，5-二甲基七亚甲基二胺、2，2-二甲基丙二胺、N-甲基-双(3-氨基丙基)胺、3-甲氧基六亚甲基二胺、1，2-双(3-氨基丙氧基)乙烷、双(3-氨基丙基)硫醚、1，4-环己二胺、双-(4-氨基环己基)甲烷、间苯二胺、对苯二胺、2，4-二氨基甲苯、2，6-二氨基甲苯、间苯二甲胺、对苯二甲胺、2-甲基-4，6-二乙基-1，3-苯二胺、5-甲基-4，6-二乙基-1，3-苯二胺、联苯胺、3，3′-二甲基联苯胺、3，3′-二甲氧基联苯胺、1，5-二氨基萘、双(4-氨基苯基)甲烷、双(2-氯-4-氨基-3，5-二乙基苯基)甲烷、双(4-氨基苯基)丙烷、2，4-双(b-氨基-叔丁基)甲苯、双(对-b-氨基-叔丁基苯基)醚、双(对-b-甲基-邻-氨基苯基)苯、双(对-b-甲基-邻-氨基戊基)苯、1，3-二氨基-4-异丙基苯、双(4-氨基苯基)硫醚、双(4-氨基苯基)砜、双(4-氨基苯基)醚和1，3-双(3-氨基丙基)四甲基二甲硅醚。也可以存在这些化合物的混合物。期望地，该二氨基化合物为芳族二胺，特别是间-和对-苯二胺以及包含间-和对-苯二胺中至少一种的混合物。
一种实施方式中，该聚醚酰亚胺树脂包括依据式12的结构单元，其中每个R独立地为对-亚苯基或间-亚苯基，或者包含对-亚苯基和间-亚苯基中至少一种的混合，且T为式(18)的二价基团：
Figure A200780019147D00101
制备聚酰亚胺、特别是聚醚酰亚胺的多种方法包括，US3,847,867、3,850,885、3,852,242、3,855,178、3,983,093、和4,443,591中公开的那些，将其全部内容引入本申请中作为参考，如同全部描述的那样。
该反应可以采用溶剂例如邻-二氯苯、间-甲苯酚/甲苯等来进行，以在约100℃～约250℃的温度进行式(15)酐和式(16)二胺之间的反应。替换地，该聚醚酰亚胺可以通过使芳族双(醚酐)(15)和二胺(16)进行熔融聚合来制备：通过将起始材料的混合物加热到高温，并同时搅拌。通常，熔融聚合采用约200℃～约400℃的温度。在该反应中也可以施用链终止剂和支化剂。
当采用聚醚酰亚胺/聚酰亚胺共聚物时，将二酐如苯均四酸酐与双(醚酐)组合使用。该聚醚酰亚胺树脂可以任选地由芳族双(醚酐)与有机二胺的反应来制备，其中反应混合物中存在小于或等于约0.2摩尔过量的二胺。在该条件下聚醚酰亚胺树脂可以具有小于或等于约15微当量/克(μeq/g)的酸可滴定基团，或者，更具体地小于或等于约10μeq/g的酸可滴定基团，如通过用33重量百分比(wt％)氢溴酸的冰醋酸溶液滴定氯仿溶液所示。酸可滴定基团基本上是由于该聚醚酰亚胺树脂中的胺端基。
合成聚醚酰亚胺的一种途径通过具有下面结构(19)的双(4-卤代苯邻二甲酰亚胺)进行：
Figure A200780019147D00102
其中，R定义如上，X为卤素。其中R为1，3-苯基的双(4-卤代苯邻二甲酰亚胺)(20)特别有用。
Figure A200780019147D00111
双(4-卤代苯邻二甲酰亚胺)(19)和(20)典型地通过胺例如1，2-二氨基苯与酐例如4-卤代邻苯二甲酸酐(21)的缩合来形成：
聚醚酰亚胺可以通过如下方法来合成：在相转移催化剂存在或不存在下，使双(卤代苯邻二甲酰亚胺)与双酚如双酚A的碱金属盐或者双酚的碱金属盐和另一双羟基取代的芳烃的碱金属盐的组合进行反应。适宜相转移催化剂公开于US 5,229,482中。适宜双羟基取代芳烃包括具有式(22)的那些：
OH-A2-OH      (22)
其中，A2为二价芳烃基团。适宜A2基团包括间-亚苯基、对-亚苯基、4，4’-亚联苯基、和类似基团。
制备依据本发明的PEI纤维可以通过使用本领域中已知技术的方法来制备。本领域技术人员将理解，制造聚合物纤维的技术是古老的且可以采用多种不同方法来制造用于依据本发明染色的纤维。
依据所用PEI可能需要进行的一个基本工序，例如为使将要通过纺丝过程的聚合物干燥、或者降低和/或去除水含量，以除去妨碍该纺丝过程的水含量。干燥聚合物的典型条件也是本领域技术人员的常识，可以为例如加热到150℃保持4小时。可以在待熔融的聚合物碎屑进入挤出机之前正好在纺丝过程开始时进行干燥。
作为第一步骤，将用于本发明的特定PEI加热到足以使该聚合物进一步通过例如过滤器和喷丝头的温度。依据将制成纤维的各个PEI的性能，包括熔融温度、玻璃化转变温度、熔体流速或粘度、分子量分布和特性粘度，可以将使用的PEI加热到宽范围的不同温度以获得特定类型的纤维、加工参数、或者纤维性能。本领域技术人员将理解，这些温度性能通常由任意PEI的生产商发布且对于公众来说可广泛获得。加热之后，可以将该PEI喂入计量泵以计量到喷丝头的聚合物熔体剂量，即cm3/min，作为用于纤维厚度或旦尼尔的一个限定参数。(本领域技术人员将理解，其它参数，如卷起速度(wind-up speed)，即，将给定量的聚合物熔体拉伸为纤维的程度，也是用于纤维厚度的一个限定参数)。也可以使该聚合物熔体通过过滤器以除去不需要的碎片、凝胶、黑色物质、低聚物等和防止堵塞喷丝头。对于ULTEM 1010，该熔融温度理论上接近于400℃。
随后可以依据本领域中众所周知的技术使加热的聚合物从喷丝头中通过。该喷丝头可以具有任意数量的孔，这取决于将制得的纤维的体积、旦尼尔、商业需求或最终性能。例如，该喷丝头可以具有1个(以制得极粗的、即2.00mm纤维)到1000个孔，或者另一实施方式中为32～256个孔。在又一实施方式中，孔的数量可以为32～128个。喷丝头孔可以是将制得期望旦尼尔纤维的任意直径。直径可以为0.01到最大3cm，或者为0.1mm到最大1cm，或者更具体地可以为0.3mm到最大5mm。许多情形下，喷丝头孔的直径与要制得的纤维的旦尼尔直接相关。例如，孔直径为0.45mm～0.6mm的喷丝头使用ULTEM1010(购自于GE Plastics(匹兹菲尔德，马萨诸塞州，美国)的市售PEI)可以制得2～4旦尼尔的纤维。0.8mm～约1.0mm的喷丝头孔将制得具有约10旦尼尔的ULTEM 1010纤维。
可以使通过喷丝头制得的中间纤维淬冷(包括通过空气淬冷)，或不进行淬冷，这取决于制备该纤维的技术人员所期望的最终用途性能、加工条件、商业考虑等。对于ULTEM 1010，材料的熔体流速越低，纺丝细旦尼尔纤维的淬冷温度越低。
随后可以使中间纤维从汇聚导纱钩中通过。在汇聚导纱钩处可以将来自喷丝头中每个孔的各个长丝聚集只要其固化为丝束或纱束。也可以在这点施加纺丝油剂。
如果需要，可以借助于上油盘施加纺丝油剂。如本领域技术人员将理解的那样，该纺丝油剂可以是油和其它添加剂如抗静电剂、抗菌剂等(可以将其加到纤维中用于进一步加工)的悬浮液。所述方法中该纤维或纱线可以在线轴上结束。随后可以将该纱线在线轴上在后继过程中染色，或者转化为可以随后染色的织物。可以在染色过程之前在称作洗涤(scouring)的步骤中将纺丝油剂从纱线或织物中洗掉。
随后可以将PEI纤维拉伸。拉伸过程可以在纺丝期间发生，包括将纤维或纱线在两组以不同速率运动的辊(有时称作导丝轮)之间伸长或拉伸。本领域技术人员知道，通过拉伸纱线，可以影响韧性和断裂伸长性能的平衡。例如，拉伸越大，可以提供越强的纱线，但是断裂伸长率降低。拉伸可以冷处理，或者借助于加热辊热处理。拉伸也可以离线进行，即在第二步骤中进行。
拉伸之前或之后，通常将纱线卷绕到线轴上。仍可以进行一些在线(即，在纺丝过程期间)“加工”，例如，用空气将纱线混合，其使各个长丝进一步纠缠，或者通过在随后过程中加热使之松弛以降低纱线收缩。随后，可以将纤维进一步处理，例如，通过制得一个以上纤维的纱线，或者包装例如将纤维置于线轴上。一些短纤维纱工艺在熔体纺丝过程期间将长丝缠绕在切割桶上并切割为不同短纤维长度。
使纤维染色
依据本发明的被染色的纤维可以被染成任意光谱颜色。这些颜色包括但并不限于，黑色、白色、红色、橙色、黄色、绿色、蓝色、靛蓝和紫色。本领域技术人员将理解，依据特定的聚醚酰亚胺、聚醚酰亚胺共混物和/或聚醚酰亚胺共聚物，由其制得的纤维将对可以有效使用的何种染料具有重要影响。适用于所要求发明的染料类型包括：仅举几个例子，动物染料、植物染料、媒染料(需要媒染剂的染料)、酸性染料(其中发色团为负离子的一部分的染料)、苯胺染料(由苯胺制得的多种染料中的任一种)、偶氮染料(含有一个或多个偶氮基团的任意染料)、碱性染料(其中发色团为正离子的一部分的染料)、花青染料(含有-CH＝基团连接的两个含氮杂环的任意类染料)、分散染料(由细的、含水分散体施加到基质的不溶于水、中性染料，其最初开发用于染色纤维素乙酸酯和聚酯材料)、氧化染料(通过在基质上化合物如芳基氨基、羟基芳基或类似化合物的氧化产生颜色，以制得例如苯胺黑或联苯黑)、反应性染料(与其上具有反应性-H原子的基质发生化学反应，例如与纤维素形成酯或醚)、溶剂染料(溶于有机溶剂且，常以有机溶剂中的溶液形式引入)、硫染料(它们分子内含有硫连接基，其通过硫化制得，即将有机化合物与硫或碱性多硫化物(polysulfide)加热)和还原染料(以还原可溶形式施加到基质上并随后氧化成初始不可溶颜料。常规还原染料为醌类染料，特别常见的是蒽醌和靛青类)。
作为常规的、但并非限制性规则，适用于染色聚酯的那些染料可以适用于染色聚醚酰亚胺。可以用于染色本发明的一种或多种聚醚酰亚胺纤维的染料的非限定性实例为：Genacryl红4B(碱性紫)、C.I.分散红367、C.I.分散红357、Genacryl蓝3G(碱性蓝)、Dianix.RTM.蓝27、Dianix.RTM.蓝FBL-E、Dianix.RTM.蓝SB-G、Dianix.RTM.深蓝S2-G、Genacryl蓝5B、(碱性蓝5)、Genacryl橙G(碱性橙)、Genacryl橙R(碱性橙)、Genacryl粉红3G(碱性红)、Genacryl粉红G(碱性红)、Genacryl黄4G(碱性黄)、Genacryl亮黄IOGF(碱性黄)、Genacryl黄GGL(碱性黄)、Genacryl黄RRL(碱性黄)、C.I.分散黄-54、C.I.分散黄-64、C.I.分散黄-82、C.I.分散黄-58、Genacryl亮粉红FFB(碱性红)、Genacryl蓝BGLA(碱性蓝)、Genacryl蓝RLG(碱性蓝)、Genacryl紫RL(碱性紫)、Genacryl黑GM、Genacryl黑OM、Genacryl亮红B(碱性红)、Victoria绿S Ext.Cone(碱性绿)、Sevron黄L(碱性黄)、Genacryl黄5GF(碱性黄)、Astrazon橙G(碱性橙)、罗丹明B(碱性紫)、Sevron黄R(碱性黄)、Sevron亮红4G(碱性红)、Sevron蓝B(碱性蓝)、Sevron蓝2G(碱性蓝)。其它适宜染料包括可从DyStar获得的Dianex.RTM分散染料。
附加成分的用量有效地赋予、或者改进期望的纤维性能，如颜色亮度、强度、除尘度、阻燃性、色牢度、或可染性。例如，可以将下列类型成分中的一种或多种成分加到该纤维中：香料、除臭剂、抗菌剂和/或防腐剂、表面活性剂、荧光增白剂、抗氧剂、螯合剂(包括氨基羧酸酯(或盐)螯合剂)、抗静电剂、染料转移抑制剂、织物软化活性剂、和/或静电控制剂。
本领域技术人员将知道世界上至少三千年的染色历史，且将知道大量和各种各样的染色工序。任意染色工序都将获得具有依据ISO 105-302色牢度评分为5级中的1级或更高的被染色的聚醚酰亚胺纤维。
也可以通过“溶液染色”将颜料加到该纤维中，由此在熔融纺丝过程中将未被染色的聚合物熔融以制得聚合物熔体之前或之后加入该颜料，制得溶液染色的纱线。
用于依据本发明的PEI纤维的典型染色工序为：1)例如用清洁剂溶液预处理纤维；2)滴加洗液并在适当温度下用乙酸和匀染剂进一步预处理纤维适当时间(以使最终染料颜色平坦)；3)将染料加入槽中并使得在足以获得期望的色泽的温度下接触纤维一段时间；依据色泽配制物以特定速率升高温度并保持适当时间；4)染色完成之后，以适当速率冷却；和5)漂洗步骤；和6)干燥。
本发明还涉及包含常规浓度的织物护理组合物的制品，以有利于用有效含量的含有织物颜色护理活性剂和其它任选成分的所述织物护理组合物处理织物表面，将所述组合物在规定步骤(positive step)例如浸渍、浸泡、轧染处理中，或者通过辊子施加到织物上，随后是干燥步骤以将活性剂最大化施加和保持到纤维表面。更优选地，该制品包含在使用时稀释到常规浓度的浓缩织物护理组合物。
纺织纤维的重要物理性能包括韧性、收缩率、可染性和染色耐久性。本发明的被染色的PEI纤维满足用于引入到多种最终应用(包括纺织品)的可接受水平的每种这些性能。
优选地，该制品与指导消费者如何正确使用该组合物来处理织物的一组说明相结合，由此获得期望的织物护理结果，即，颜色更新，和优选地，其它额外的织物护理益处，如去皱、抗皱、纤维增强/抗磨、防起球、防收缩、防止和/或减少污染，和/或织物形状保持，包括例如组合物的使用方式和/或用量，和检查施用完整性的优选方式，织物的拉伸和/或平整。熨烫和/或平整可以有助于使活性剂分散于表面上且部分弥补不完整分布。本文中使用的用语“与...结合”含义为，说明直接印刷在容器本身上或者以不同方式给出，包括但并不限于小册子、印刷广告、电子广告、和/或口头宣传，由此使该组说明传达给该制品的消费者。重要的是，该说明应简单且清楚。可以期望地在该说明内使用图片和/或插图。
实施例
无需进一步详细描述，认为本领域技术人员可以利用本文中的描述，制造和使用本发明。包含下列实施例以给实施本发明的本领域技术人员提供另外的指导。这些实施例是作为该工作的示例来提供的且有助于本发明的教导。由此，这些实施例并非在于以任意方式限定本发明的范围。除非另有说明，所有份数均以重量计。
下列实施例中可以使用下列术语：
“最终dpf”-最终纱线中的旦尼尔/丝，即缠绕在线轴上时每个单独长丝的厚度。
“R&L熔体泵速”-左右两边计量泵速率：它们通过一定rpm计量聚合物熔体，对于泵的每次旋转计量给定体积的熔体。速率表示为rpm。
“温度区1、2和3”-沿着料筒的挤出机区温。
“头温度”-接头温度，即喷丝头所处的位置。
“头/熔融温度”(其将是喷丝头且由此聚合物最终熔融的温度)
“淬冷温度”-为了冷却长丝，以及使它们固化或者“淬冷”，在长丝处吹冷空气，或者淬冷空气。其指的是空气温度。
“辊1、2、3和4”-提起纱线并通过在不同速度下运动使其拉伸的纺丝机上的辊或导丝盘。
“接头压力(psi)”-施加于接头/喷丝头上熔体压力。
“辊1、2、3和4的速度”-以m/min为测量单位的速度。其通过使辊以一定rpm转动并由其直径获得缠绕速度。Hz表示驱动导丝盘的电机且为获得一定辊速的设定点的变换器单位。辊用于提起纱线并随后通过不同辊速使其拉伸或松弛。这些全部影响纱线性能(主要为韧性、断裂伸长率和收缩)到达期望值。
实施例1～4
制作纤维
通过加热10kg表1行号1中所列的材料制备被染色的聚醚酰亚胺纤维。将加热的聚合物喂入计量泵，并随后喂入过滤器以除去不需要的碎片和防止堵塞喷丝头。喷丝头具有表1行号3中规定的孔数且其中每个孔具有表1行号2中规定的直径。PEI纤维从喷丝头中出来，通过在表1行号4中所设定的温度的淬冷空气使之冷却。淬冷之后将可从Goulston Technologies，Inc.(门罗，北卡罗来纳州)购得的LUROL 912纺丝油剂施加到该PEI纤维上，将该纤维拉伸和缠绕在线轴上用于干燥。
表1
Figure A200780019147D00171
实施例5～9
通过加热10kg表2行号1中所列的材料制备染色聚醚酰亚胺纤维。将加热的聚合物喂入计量泵和随后喂入过滤器以除去不需要的碎片和防止喷丝头的堵塞。喷丝头具有表2行号3中规定的孔数，其中每个孔具有表2行号2中规定的直径。PEI纤维从喷丝头中出来并通过在表2行号4中设定温度的淬冷空气冷却。淬冷之后将可从Goulston Technologies，Inc.(门罗，北卡罗来纳州)购得的LUROL 912纺丝油剂施加到该PEI纤维上，将该纤维拉伸和缠绕在纱筒上用于干燥。
表2
Figure A200780019147D00181
实施例10～18
PEI纤维的染色
使依据实施例1～9制得的一锥(cone)纤维在Pentex AS的0.5％溶液中在100～120℉的温度预清洗10分钟。随后将该锥用蒸馏水清洗并随后暴露于含有Albegal FFA消泡剂0.5g/L、Tinegal NT载体0.5g/L、Irgasol DA分散剂0.5g/L、Univadine OD(防止低聚物形成)0.25g/L、Invatex螯合剂0.25g/L、和硫酸铵PH控制剂1g/L的溶液中。将该溶液在140℉下循环5分钟。分散蓝027染料(Disperse Blue 027 dye)的用量足以获得含有纤维重量1.50％的染料的溶液。
以3℃/min加热该纱线到130℃(266℉)的最大温度，保持45分钟，将温度降低到170℉，使用还原清液进行清洗循环。随后将该纱线冷却，然后使用PH为约7.5的连二亚硫酸钠3g/L和苏打灰4g/L的还原清液，通过几次洗涤使PH水平到约4.5。
实施例19～27
PEI纤维的染色
与用于实施例10～18的相同的工序，除了使用含有纤维重量4.0％的染料分散红082(Dye Disperse Red0 82)的溶液将纤维染色。
实施例19～36
PEI纤维的染色
与用于实施例10～18的相同的工序，除了使用含有纤维重量3.0％的染料分散黄114(Dye Disperse Yellow 114，大多数来自Ciba Chemical)的溶液将纤维染色。
依据ISO 105-302测量依据实施例1～36制备和染色的纤维的色牢度，全部纤维达到1～5之间的评分。
全部前述专利、专利申请和其它出版物明确地全部引入本文中作为参考，如同全部描述的那样。
虽然已参照示意性实施方式描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，可以进行各种变化且可以用等价物代替其组成，而不背离本发明的范围。另外，根据本发明的教导可以采取许多改进以适合特定情形或材料，而不背离其基本范围。由此，本发明并非在于限定于作为预期实施本发明的最佳方式而公开的特定实施方式，相反本发明将包括落入所附权利要求的范围之内的所有实施方式。

Claims (17)

1.一种组合物，包括能够保持染料颜色的被染色的聚合物纤维，其中该纤维包括聚醚酰亚胺，依据ISO 105-302该被染色的纤维的色牢度评分为5级中的1级或更高。
2.权利要求1的被染色的纤维，其中该纤维的色牢度评分为5级中的2级或更高。
3.权利要求1的被染色的纤维，其中该纤维的色牢度评分为5级中的3级或更高。
4.权利要求1的被染色的纤维，其中该纤维的色牢度评分为5级中的4级或更高。
5.权利要求1的被染色的纤维，其中该纤维的色牢度评分为5级中的5级或更高。
6.权利要求1的被染色的纤维，其中该纤维的上色颜色选自黑色、白色、红色、橙色、黄色、绿色、蓝色、靛蓝和紫色，及其组合。
7.权利要求1的被染色的纤维，其中该被染色的纤维进一步包括选自下列的一种或多种成分：香料、除臭剂、抗菌活性剂和/或防腐剂、表面活性剂、荧光增白剂、抗氧化剂、螯合剂、抗静电剂、染料转移抑制剂、织物软化活性剂、静电控制剂，及其组合。
8.权利要求1的被染色的纤维，其中该被染色的纤维进一步包括选自下列的一种或多种染料或染料组分：动物染料、植物染料、媒染料、酸性染料、苯胺染料、偶氮染料、碱性染料、花青染料、分散染料、氧化染料、反应性染料、溶剂染料、硫染料和还原染料，及其组合。
9.一种组合物，包括能够保持染料颜色的被染色的聚合物纤维，其中该纤维包括聚醚酰亚胺，依据ISO 105-302该被染色的纤维的色牢度评分为5级中的1级或更高，其中该聚醚酰亚胺包括约1～约1000个下式的结构单元：
Figure A200780019147C00021
其中，
T为-O-或者式-O-Z-O-的基团；
Z选自下式的二价基团：
Figure A200780019147C00031
Figure A200780019147C00032
和
Figure A200780019147C00033
Q选自-O-、-S-、-C(O)-、-SO2-、CyH2y-及其卤化衍生物，包括全氟亚烷基；以及
y为1～5的整数。
10.权利要求9的组合物，包括能够保持染料颜色的被染色的聚合物纤维，其中-O-或-O-Z-O-基团的二价键在3，3’-、3，4’-、4，3’-、或4，4’-位置。
11.一种制备被染色的聚醚酰亚胺组合物的方法，包括步骤：
a)提供选自纤维和成形制品的PEI组合物；
b)使所述PEI组合物暴露于染料。
12.根据权利要求1的组合物，包括能够保持染料颜色的被染色的聚合物纤维，其中该纤维具有约0.1～约50,000旦尼尔。
13.根据权利要求1的组合物，包括能够保持染料颜色的被染色的聚合物纤维，其中该纤维具有约0.1～约10,000旦尼尔。
14.根据权利要求1的组合物，包括能够保持染料颜色的被染色的聚合物纤维，其中该纤维具有约0.25～约50旦尼尔。
15.根据权利要求1的组合物，包括能够保持染料颜色的被染色的聚合物纤维，其中该纤维具有约0.25～约10旦尼尔。
16.根据权利要求1或5的组合物，包括能够保持染料颜色的被染色的聚合物纤维，其中该纤维的直径可以为约0.00001mm～约2mm。
17.根据权利要求1或5的组合物，包括能够保持染料颜色的被染色的聚合物纤维，其中该纤维的直径可以为约0.0001mm～约0.5mm。
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