CN101812741A - 聚丙烯合金纤维 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种可染聚丙烯合金纤维及其制造方法，具体是该纤维由马来酸酐改性聚丙烯树脂中加入阳离子可染聚酯，通过共混熔融纺丝得到具有优良染色性能的聚丙烯合金纤维。
Description
技术领域：
本发明涉及一种可染聚丙烯合金纤维及其制造方法，具体是在聚丙烯树脂中加入阳离子可染聚酯，通过共混熔融纺丝得到可染聚丙烯合金纤维。
背景技术：
聚丙烯纤维价格低廉、质量轻、保暖性好、强度高，近年来其应用领域不断扩大。但是聚丙烯结晶度高，结构紧凑，在分子链段不存在极性基团，与染料分子无法结合，因此聚丙烯纤维上色性很差，无法用常规方法染色。故而改善聚丙烯树脂得染色性能成为人们一直关注的问题。
通常令聚丙烯纤维上色的三种途径：(1)采用色母粒的原液着色法进行有色纤维的纺制，这种方法使得聚丙烯纤维与其它纤维相比，缺乏染色灵活性和色彩多样性的优点。(2)对原材料进行改性，①将具有接受染料能力的单体、粒子、官能团连接到聚丙烯大分子上去，进行共聚。这种方法成本比较高；②将可以接受染料的聚酯、聚酰胺等极性大分子添加到聚丙烯熔体里面，进行熔融纺丝。这种方法技术上简单易行，可操作性强。
共混改性法对聚丙烯进行改性是现有改善丙纶染色性能的较常用方法。由于聚丙烯是非极性大分子，与极性大分子(聚酯、聚酰胺等)相容性很差，属于热力学不相容体系，很大程度上限制了极性分子对其染色情况的改善。在不添加增容剂的情况下，两相存在空穴，有明显的相界面，作用弱，随着分散相比例的增大分散径明显增大。在加入相容剂时分散径明显变小，相界面结合较好，无分离现象。专利CN1164594、CN96105290等均提出一种将聚酯在不添加相容剂的情况下对聚丙烯进行改性，进而得到分散染料聚丙烯纤维的方法；CN1448549A、CN1464082A等均提出一种将聚酯在不添加相容剂的情况下对聚丙烯进行改性，进而得到阳离子可染丙纶纤维的方法。从聚酯添加最看，普遍在2-15％之间，由此可见，由聚酯添加量较大引起的共混物可纺性和纤维物理性质明显变差成为了制约改性聚丙烯纤维中聚酯添加量、增强纤维上色性的决定因素。本专利使用马来酸酐接枝聚丙烯为基体树脂，改善了与聚酯的相容性，从而使纤维中聚酯的比例可达到40％，并且使得聚酯的分散性得到很大的提高，从而大大提高了聚丙烯合金纤维的染色性。
发明内容
本发明的目的在于克服上述存在的不足，提供一种改性聚丙烯与阳离子可染聚酯相容性较好、具有优良染色性能的聚丙烯合金纤维及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案来实施的，它由改性聚丙烯与阳离子可染聚酯组成，两者以80～60∶20～40的比例共混，熔融纺丝后得到阳离子可染聚酯分散均匀、具有优良染色性能的聚丙烯合金纤维。在该纤维中聚酯的添加比例与分散性得到很大的提高，这使其染色性得到很大的提高。
所述马来酸酐改性聚丙烯与阳离子可染聚酯有较好的相容性，马来酸酐接枝率在0.3～1.5％的聚丙烯，由以下结构表示：
所述阳离子可染聚酯结构单元中包含：分子量为500～20000、占聚酯百分含量为0.5～2.5wt％的聚乙二醇结构单元，占聚酯总量为1.0～3.0mol％的5-磺酸碱金属盐间(对)苯二甲酸乙二醇酯、5-磺酸碱金属盐间(对)苯二甲酸丙二醇酯、5-磺酸碱金属盐间(对)苯二甲酸丁二醇酯中任意一种结构单元。
一种如上所述可染聚丙烯合金纤维的制备方法，它采用与聚酯有优良相容性的马来酸酐接枝聚丙烯作为连续相，阳离子可染聚酯作为分散相，将两者干燥后以80～60％∶20～40％的比例共混造粒，将得到的切片干燥后进行熔融纺丝、延伸，熔融纺丝温度为250～275℃，卷取速度为800～3000m/min；丝束在牵伸过程中一热辊温度为70～90℃，二热辊温度为110～130℃；单丝纤度为1.0～4.0dtex，得到具有得到阳离子可染聚酯分散均匀、具有优良染色性能的聚丙烯合金纤维。
纤维染色评价方法：
皂洗牢度GB/T 3921.1-1997
汗渍牢度GB/T 3922-1995
干/湿磨擦牢度GB/T 3920-1997
具体实施方案
实施例1
把马来酸酐接枝率为1.0％的马来酸酐接枝聚丙烯在90℃下、阳离子可染聚酯(PEG1000含量1.0wt％，5-磺酸钠间(对)苯二甲酸乙二酯含量2.6wt％)在120℃下分别在真空干燥箱干燥48小时，使其水分低于100ppm。将两种切片以80∶20的重量比用双螺杆挤出机进行熔融共混造粒得到合金切片。双螺杆挤出机温度设置为：1区温度85℃，2区温度235℃，3-10区温度265℃，11区与机头温度260℃。合金切片在90℃、3wt％NaOH溶液、碱处理80min后，再作扫描电镜的断面图得到阳离子聚酯的分散径为0.29μm。将双螺杆挤出机挤出得到的切片在热风干燥箱以80℃干燥6小时，然后再将切片100℃在真空箱干燥48h得到水分含量在100ppm以下的切片。纺丝条件为：纺丝温度255℃，侧吹风18m/min，1、2辊速度及卷取速度都为800m/min。延伸时一热辊温度70℃，二热辊温度120℃，卷曲速度500m/min，得到单纤纤度为2.83Dtex的FDY纤维。所得纤维经过去油处理，进行染色，染色条件为：浴比1∶100，染料与织物重量比3/100，染色过程的几段温度依次在30℃→70℃→120℃→120℃→60℃，最终得到可以上浅色的样品。样品的皂洗牢度4-5级，汗渍牢度4-5级，干/湿磨擦牢度4-5级。
实施例2
把马来酸酐接枝率为1.0％的马来酸酐接枝聚丙烯在90℃下、阳离子可染聚酯(PEG1000含量1.0wt％，5-磺酸钠间(对)苯二甲酸乙二酯含量2.6wt％)在120℃下分别在真空干燥箱干燥48小时，使其水分低于100ppm。将两种切片以70∶30的重量比用双螺杆挤出机进行熔融共混造粒得到合金切片。双螺杆挤出机温度设置为：1区温度85℃，2区温度235℃，3-10区温度265℃，11区与机头温度260℃。合金切片在90℃、3wt％NaOH溶液、碱处理80min后，再作扫描电镜的断面图得到阳离子聚酯的分散径为0.38μm。将双螺杆挤出机挤出得到的切片在热风干燥箱以80℃干燥6小时，然后再将切片100℃在真空箱干燥48h得到水分含量在100ppm以下的切片。纺丝条件为：纺丝温度255℃，侧吹风18m/min，1、2辊速度及卷取速度都为800m/min。延伸时一热辊温度70℃，二热辊温度120℃，卷曲速度500m/min，得到单纤纤度为3.34Dtex的FDY纤维。所得纤维经过去油处理，进行染色，染色条件为：浴比1∶100，染料与织物重量比3/100，染色过程的几段温度依次在30℃→70℃→120℃→120℃→60℃，最终得到可以上较深颜色的样品。样品的皂洗牢度4-5级，汗渍牢度4-5级，干/湿磨擦牢度4-5级。
实施例3
把马来酸酐接枝率为1.0％的马来酸酐接枝聚丙烯在90℃下、阳离子可染聚酯(PEG1000含量1.0wt％，5-磺酸钠间(对)苯二甲酸乙二酯含量2.6wt％)在120℃下分别在真空干燥箱干燥48小时，使其水分低于100ppm。将两种切片以60∶40的重量比用双螺杆挤出机进行熔融共混造粒得到合金切片。双螺杆挤出机温度设置为：1区温度85℃，2区温度235℃，3-10区温度265℃，11区与机头温度260℃。合金切片在90℃、3wt％NaOH溶液、碱处理80min后，再作扫描电镜的断面图得到阳离子聚酯的分散径为0.65μm。将双螺杆挤出机挤出得到的切片在热风干燥箱以80℃干燥6小时，然后再将切片100℃在真空箱干燥48h得到水分含量在100ppm以下的切片。纺丝条件为：纺丝温度255℃，侧吹风18m/min，1、2辊速度及卷取速度都为800m/min。延伸时一热辊温度70℃，二热辊温度120℃，卷曲速度500m/min，得到单纤纤度为3.86Dtex的FDY纤维。所得纤维经过去油处理，进行染色，染色条件为：浴比1∶100，染料与织物重量比3/100，染色过程的几段温度依次在30℃→70℃→120℃→120℃→60℃，最终得到可以上较深颜色的样品。样品的皂洗牢度4-5级，汗渍牢度4-5级，干/湿磨擦牢度4-5级。
实施例4
把马来酸酐接枝率为0.5％的马来酸酐接枝聚丙烯在90℃下、阳离子可染聚酯(PEG1000含量1.0wt％，5-磺酸钠间(对)苯二甲酸乙二酯含量2.6wt％)在120℃下分别在真空干燥箱干燥48小时，使其水分低于100ppm。将两种切片以80∶20的重量比用双螺杆挤出机进行熔融共混造粒得到合金切片。双螺杆挤出机温度设置为：1区温度85℃，2区温度235℃，3-10区温度265℃，11区与机头温度260℃。合金切片在90℃、3wt％NaOH溶液、碱处理80min后，再作扫描电镜的断面图得到阳离子聚酯的分散径为0.41μm。将双螺杆挤出机挤出得到的切片在热风干燥箱以80℃干燥6小时，然后再将切片100℃在真空箱干燥48h得到水分含量在100ppm以下的切片。纺丝条件为：纺丝温度255℃，侧吹风18m/min，1、2辊速度及卷取速度都为800m/min。延伸时一热辊温度70℃，二热辊温度120℃，卷曲速度500m/min，得到单纤纤度为2.87Dtex的FDY纤维。所得纤维经过去油处理，进行染色，染色条件为：浴比1∶100，染料与织物重量比3/100，染色过程的几段温度依次在30℃→70℃→120℃→120℃→60℃，最终得到可以上浅色的样品。样品的皂洗牢度4-5级，汗渍牢度4-5级，干/湿磨擦牢度4-5级。
实施例5
把马来酸酐接枝率为0.5％的马来酸酐接枝聚丙烯在90℃下、阳离子可染聚酯(PEG1000含量1.0wt％，5-磺酸钠间(对)苯二甲酸乙二酯含量2.6wt％)在120℃下分别在真空干燥箱干燥48小时，使其水分低于100ppm。将两种切片以70∶30的重量比用双螺杆挤出机进行熔融共混造粒得到合金切片。双螺杆挤出机温度设置为：1区温度85℃，2区温度235℃，3-10区温度265℃，11区与机头温度260℃。合金切片在90℃、3wt％NaOH溶液、碱处理80min后，再作扫描电镜的断面图得到阳离子聚酯的分散径为0.49μm。将双螺杆挤出机挤出得到的切片在热风干燥箱以80℃干燥6小时，然后再将切片100℃在真空箱干燥48h得到水分含量在100ppm以下的切片。纺丝条件为：纺丝温度255℃，侧吹风18m/min，1、2辊速度及卷取速度都为800m/min。延伸时一热辊温度70℃，二热辊温度120℃，卷曲速度500m/min，得到单纤纤度为3.42Dtex的FDY纤维。所得纤维经过去油处理，进行染色，染色条件为：浴比1∶100，染料与织物重量比3/100，染色过程的几段温度依次在30℃→70℃→120℃→120℃→60℃，最终得到可以上较深颜色的样品。样品的皂洗牢度4-5级，汗渍牢度4-5级，干/湿磨擦牢度4-5级。
实施例6
把马来酸酐接枝率为0.5％的马来酸酐接枝聚丙烯在90℃下、阳离子可染聚酯(PEG1000含量1.0wt％，5-磺酸钠间(对)苯二甲酸乙二酯含量2.6wt％)在120℃下分别在真空干燥箱干燥48小时，使其水分低于100ppm。将两种切片以60∶40的重量比用双螺杆挤出机进行熔融共混造粒得到合金切片。双螺杆挤出机温度设置为：1区温度85℃，2区温度235℃，3-10区温度265℃，11区与机头温度260℃。合金切片在90℃、3wt％NaOH溶液、碱处理80min后，再作扫描电镜的断面图得到阳离子聚酯的分散径为0.85μm。将双螺杆挤出机挤出得到的切片在热风干燥箱以80℃干燥6小时，然后再将切片100℃在真空箱干燥48h得到水分含量在100ppm以下的切片。纺丝条件为：纺丝温度255℃，侧吹风18m/min，1、2辊速度及卷取速度都为800m/min。延伸时一热辊温度70℃，二热辊温度120℃，卷曲速度500m/min，得到单纤纤度为4.01Dtex的FDY纤维。所得纤维经过去油处理，进行染色，染色条件为：浴比1∶100，染料与织物重量比3/100，染色过程的几段温度依次在30℃→70℃→120℃→120℃→60℃，最终得到可以上较深颜色的样品。样品的皂洗牢度4-5级，汗渍牢度4-5级，干/湿磨擦牢度4-5级。
比较例1
把聚丙烯在90℃下、阳离子可染聚酯(PEG1000含量1.0wt％，5磺酸钠间(对)苯二甲酸乙二酯含量2.6wt％)在120℃下分别在真空干燥箱干燥48小时，使其水分低于100ppm。将两种切片以80∶20的重最比用双螺杆挤出机进行熔融共混造粒得到合金切片。双螺杆挤出机温度设置为：1区温度85℃，2区温度235℃，3-10区温度265℃，11区与机头温度260℃。合金切片在90℃、3wt％NaOH溶液、碱处理80min后，再作扫描电镜的断面图得到阳离子聚酯的分散径为4.57μm。该合金切片无法进行纺丝。
比较例2
把马来酸酐接枝率为1.0％的马来酸酐接枝聚丙烯在90℃下、阳离子可染聚酯(PEG1000含量1.0wt％，5-磺酸钠间(对)苯二甲酸乙二酯含量2.6wt％)在120℃下分别在真空干燥箱干燥48小时，使其水分低于100ppm。将两种切片以30∶70的重量比用双螺杆挤出机进行熔融共混造粒得到合金切片。双螺杆挤出机温度设置为：1区温度85℃，2区温度235℃，3-10区温度265℃，11区与机头温度260℃。合金切片在90℃、3wt％NaOH溶液、碱处理80min后，再作扫描电镜的断面图得到阳离子聚酯的分散径为1.34μm。将双螺杆挤出机挤出得到的切片在热风干燥箱以80℃干燥6小时，然后再将切片100℃在真空箱干燥8h得到水分含量在100ppm以下的切片。纺丝条件为：纺丝温度255℃，侧吹风18m/min，1、2辊速度及卷取速度都为800m/min。由于丝的强度与伸度太小，无法进行延伸。
比较例3
把马来酸酐接枝率为0.5％的马来酸酐接枝聚丙烯在90℃下、阳离子可染聚酯(PEG1000含量1.0wt％，5-磺酸钠间(对)苯二甲酸乙二酯含量2.6wt％)在120℃下分别在真空干燥箱干燥48小时，使其水分低于100ppm。将两种切片以30∶70的重量比使用双螺杆挤出机进行熔融共混造粒得到合金切片。双螺杆挤出机温度设置为：1区温度85℃，2区温度235℃，3-10区温度265℃，11区与机头温度260℃。合金切片在90℃、3wt％NaOH溶液、碱处理80min后，再作扫描电镜的断面图得到阳离子聚酯的分散径为1.58μm。将双螺杆挤出机挤出得到的切片在热风干燥箱以80℃干燥6小时，然后再将切片100℃在真空箱干燥48h得到水分含最在100ppm以下的切片。纺丝条件为：纺丝温度255℃，侧吹风18m/min，1、2辊速度及卷取速度都为800m/min。由于丝的强度与伸度太小，无法进行延伸。
Claims (4)
1.一种聚丙烯合金纤维，其特征在于：该纤维由马来酸酐改性聚丙烯树脂中加入阳离子可染聚酯而形成，阳离子可染聚酯占纤维总重的20～40％。
2.根据权利要求项1所述聚丙烯合金纤维，其特征在于：所述马来酸酐改性聚丙烯中的结构式如下所示，且马来酸酐的接枝率为0.3～1.5％。
3.根据权利要求项1或2所述聚丙烯合金纤维，其特征在于：所述阳离子可染聚酯的结构单元中包含有：分子量为500～20000、占聚酯百分含量为0.5～2.5wt％的聚乙二醇结构单元，占聚酯总量1.0～3.0mol％的5-磺酸碱金属盐间苯二甲酸乙二醇酯、5-磺酸碱金属盐对苯二甲酸乙二醇酯、5-磺酸碱金属盐间苯二甲酸丙二醇酯、5-磺酸碱金属盐对苯二甲酸丙二醇酯、5-磺酸碱金属盐间苯二甲酸丁二醇酯或5-磺酸碱金属盐对苯二甲酸丁二醇酯中任意一种结构单元。
4.一种如权利要求项1所述可染聚丙烯合金纤维的制造方法，其特征在于：将马来酸酐改性聚丙烯与阳离子可染聚酯以80～60∶20～40的比例进行共混、熔融纺丝，熔融纺丝温度为250～275℃，卷取速度为800～3000m/min；丝束在牵伸过程中一热辊温度为70～90℃，二热辊温度为110～130℃；单丝纤度为1.0～4.0dtex。
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