CN105951435A - 一种改性聚酰亚胺织物的染色方法 - Google Patents

一种改性聚酰亚胺织物的染色方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及织物染色领域，特别涉及一种改性聚酰亚胺织物的染色方法，包括以下步骤：将聚酰亚胺织物清洗，烘干；然后采用低温等离子体进行预处理；然后迅速放入丙烯酸溶液进行接枝反应，经水洗，干燥后得到改性的聚酰亚胺织物；再用分散阳离子染料染色，染色后水洗，然后烘干即可。本发明先清洗，洗掉纤维表面的杂质和油剂等，再用低温等离子体使聚酰亚胺纤维表面粗糙化，并对光线的全反射减弱而漫反射加强；另外，通过引发丙烯酸的接枝反应，引入极性基团羧基，染料分子上的阳离子能与羧基发生离子键结合，可有效解决聚酰亚胺纤维染色难的问题。采用本发明提供的改性聚酰亚胺织物的染色方法，工艺简单，染色得到的织物色深度高，色牢度好。

Description

一种改性聚酰亚胺织物的染色方法
技术领域
本发明涉及织物染色领域，具体而言，涉及一种改性聚酰亚胺织物的染色方法。
背景技术
聚酰亚胺(PI)是分子链中含有酰亚胺基团的含氮芳杂环高分子聚合物，具有优异的力学性能、良好的耐热性能、化学稳定性、粘附性能、耐辐射性能等优异性能，可作为高性能纤维、特种工程塑料、高温复合材料、选择性透过膜及高温涂料等，广泛应用于航空航天、电池隔膜、分离膜、电子电力、精密机械等高新技术领域。
聚酰亚胺具有良好的机械性能，均苯型聚酰亚胺薄膜(Kapton)的拉伸强度和拉伸模量分别为170MPa和3.0GPa，而联苯型聚酰亚胺(Upilex)的拉伸强度和拉伸模量达到400MPa和4Gpa。另外，耐热性能是聚酰亚胺材料最为突出的特性之一，其玻璃化转变温度一般在200℃以上，热分解起始温度一般在500℃以上。
由于聚酰亚胺纤维大分子排列规整、纤维结构紧密、纤维疏水性很强，导致聚酰亚胺染色极为困难，再加上聚酰亚胺纤维本身具有黄色的色泽，使其染色难度增大，限制了其产品在民用和产业用领域的应用。因此，当务之急是找到一种适合聚酰亚胺纤维染色的方法。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改性聚酰亚胺织物的染色方法，该方法先将聚酰亚胺织物清洗，洗掉纤维表面的杂质和油剂等，再用低温等离子体改性可以聚酰亚胺纤维表面粗糙化，并对光线的全反射减弱而漫反射加强，有利于对染色织物的深色效应；另外，通过低温等离子体引发丙烯酸的接枝反应，引入极性基团羧基，染料分子上的阳离子能与羧基发生离子键结合，可有效解决聚酰亚胺纤维染色难的问题。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
一种改性聚酰亚胺织物的染色方法，包括以下步骤：
(a)、将聚酰亚胺织物清洗，烘干；
(b)、然后采用低温等离子体进行预处理；
(c)、预处理后的聚酰亚胺织物放入丙烯酸溶液进行接枝反应，经水洗，干燥后得到改性的聚酰亚胺织物；
(d)、将所述改性的聚酰亚胺织物用分散阳离子染料染色，染色后水洗，然后烘干即可。
本发明提供的一种改性聚酰亚胺织物的染色方法，先将聚酰亚胺织物清洗，洗掉纤维表面的杂质和油剂等，再用低温等离子体对聚酰亚胺改性使聚酰亚胺纤维表面粗糙化，并对光线的全反射减弱而漫反射加强，以利于后续染色对织物的深色效应；另外，通过低温等离子体引发丙烯酸的接枝反应，引入极性基团羧基，染料分子上的阳离子能与羧基发生离子键结合，可有效解决聚酰亚胺纤维染色难的问题。采用本发明提供的改性聚酰亚胺织物的染色方法，工艺简单，染色得到的织物色深度高，色牢度好。
为了更好的去除聚酰亚胺织物纤维表面的杂质和油剂等，为下一步改性提供良好的基础，优选地，在步骤(a)中，所述聚酰亚胺织物清洗为：
先采用质量浓度为1g/L-10g/L的碳酸钠溶液于40-100℃下进行超声波清洗；
然后用无水乙醇于20-60℃下进行超声波清洗；
最后用水清洗即可。
为了达到更好的清洗效果，且节约成本，进一步地，在步骤(a)中，所述超声波清洗采用的功率均为40kHz-100kHz，碳酸钠溶液清洗的时间为5-10min，无水乙醇清洗的时间为2-10min，水清洗的时间为1-5min。
进一步地，在步骤(a)中，烘干的温度为30-100℃。
采用低温等离子体对聚酰亚胺改性使聚酰亚胺纤维表面粗糙化，并对光线的全反射减弱而漫反射加强，以利于后续染色对织物的深色效应；同时，通过低温等离子体引发丙烯酸的接枝反应，引入极性基团羧基，染料分子上的阳离子能与羧基发生离子键结合，可有效解决聚酰亚胺纤维染色难的问题。
经多次试验筛选，采用以下功率和时间进行低温等离子体处理，经后续处理后，能很好的解决聚酰亚胺纤维染色难以及深色效应的要求。优选地，在步骤(b)中，所述低温等离子体的处理功率为100～500W，处理时间为1～30min。其中，低温等离子体的处理功率可以为100W、200W、300W、400W、500W等等；处理时间可以为1min、5min、10min、15min、20min、25min、30min等等。如在一些实施例中，低温等离子体的处理功率为100W，处理时间为30min；在一些实施例中，低温等离子体的处理功率为300W，处理时间为10min；在一些实施例中，低温等离子体的处理功率为500W，处理时间为1min等等。
为了增加聚酰亚胺纤维对光线的全反射减弱而漫反射加强，进一步地，在步骤(b)中，所述低温等离子体的处理氛围为空气、氧气、氮气、氩气中的任一种。
为了更好的引发丙烯酸的接枝反应，引入极性基团羧基，优选地，在步骤(c)中，所述丙烯酸溶液是由丙烯酸与去离子水以体积比为1:10～2:1混合而成。
为了实现更好的接枝反应，进一步地，在步骤(c)中，接枝反应所用的浴比为1:40-1:150，接枝反应的温度为30-80℃。
进一步地，在步骤(c)中，所述水洗为：用去离子水清洗1-5次；
所述干燥为：在30-80℃条件下恒温干燥1-5h。
为了达到更好的染色效果，优选地，在步骤(d)中，所述改性的聚酰亚胺织物用分散阳离子染料染色前先用水浸湿；
所述分散阳离子染料的添加量为所述改性的聚酰亚胺织物重量的1％～6％，染色所用的染液pH值为4～6，染色的浴比为1:50～1:150。
为了达到更稳定的染色效果，优选地，在步骤(d)中，染色时，升温速率为1～3℃/min，染色的温度为110～160℃，保温时间为20～80min。
进一步地，在步骤(d)中，所述水洗是将染色后的聚酰亚胺织物在55-65℃去离子水中充分水洗，最后在40～100℃条件下将聚酰亚胺织物烘干。经充分水洗，将未结合上的染料去除，然后烘干得到成品。
本发明提供的改性聚酰亚胺织物的染色方法，先对聚酰亚胺织物进行清洗，去除聚酰亚胺纤维表面的杂质和油剂等，然后采用低温等离子体对聚酰亚胺织物进行处理，再在织物表面引发丙烯酸接枝，经分散阳离子染料染色，即得到聚酰亚胺染色织物。该方法有效解决了聚酰亚胺染色难的问题，而且该方法操作简单，经济高效；通过改性在纤维表面引入了羧基，染色深度高，色牢度好；染色工艺中无需添加载体或膨化剂，节约成本。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明提供的一种改性聚酰亚胺织物的染色方法，采用低温等离子体对聚酰亚胺织物进行改性，然后通过低温等离子体引发丙烯酸的接枝反应，在织物表面引入极性基团羧基，采用该方法处理聚酰亚胺织物，工艺简单，通过分散阳离子染料染色得到色深度高、色牢度好的织物。
(2)本发明在不损害聚酰亚胺织物机械性能的基础上使聚酰亚胺由不可染色变为可染色，采用该方法染色的聚酰亚胺织物得色深，染色牢度高，而且该方法不需要添加任何染色载体，工艺简单，成本较低，拓展了聚酰亚胺织物的应用领域。
(3)本发明还限定了各步骤的具体参数，以达到更好的染色效果。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
一种改性聚酰亚胺织物的染色方法，包括以下步骤：
将聚酰亚胺织物先用1g/L的碳酸钠溶液在超声波中清洗5min，温度为40℃；再将聚酰亚胺织物用无水乙醇溶液中在超声波中清洗2min，温度为20℃；再将聚酰亚胺织物用去离子水清洗1min；其中，超声波清洗采用的功率均为100kHz；
将清洗后的聚酰亚胺织物放入烘箱在30℃下烘干；
采用低温等离子体对聚酰亚胺织物进行预处理，处理功率为100W，处理时间为1min，处理氛围为氧气；
经等离子体处理后的聚酰亚胺织物迅速放入丙烯酸溶液中，浴比为1:40，温度为30℃，并不断搅拌，其中，丙烯酸溶液是由丙烯酸与去离子水以体积比为2:1混合而成；
接枝反应完成后将织物取出，然后用去离子水清洗2次，在30℃条件下恒温干燥5h，即得到改性聚酰亚胺；
将上述改性聚酰亚胺在去离子水中充分润湿后放入染液中进行染色，其中，染料分散阳离子蓝SD-RL为织物重量的1％，染液pH值为4，浴比为1:50，温度为110℃，升温速率为1℃/min，保温时间为20min；
染色结束后，将织物取出并在60℃去离子水中充分水洗，最后在40℃条件下将染色织物烘干。
同时以聚酰亚胺织物不经过改性直接染色作为对照，分别测定未改性染色织物和改性染色织物的K/S值和色牢度。结果如表1所示。
表1染色织物的参数测定结果
从表1可以看出，相对于未改性的聚酰亚胺纤维，改性后的聚酰亚胺纤维K/S值明显提高，皂洗牢度和摩擦牢度也提高了1级左右。这是因为改性聚酰亚胺纤维表面存在羧基，增加了染料染色的染座，羧基能与染料阳离子形成离子键结合，因此K/S值和色牢度都明显提高。
实施例2
一种改性聚酰亚胺织物的染色方法，包括以下步骤：
将聚酰亚胺织物先用5g/L的碳酸钠溶液在超声波中清洗10min，温度为100℃；再将聚酰亚胺织物用无水乙醇和丙酮溶液中在超声波中清洗10min，温度为60℃；再将聚酰亚胺织物用去离子水清洗5min；其中，超声波清洗采用的功率均为70kHz；
将清洗后的聚酰亚胺织物放入烘箱在100℃下烘干；
采用低温等离子体对聚酰亚胺织物进行预处理，处理功率为500W，处理时间为30min，处理氛围为氩气；
经等离子体处理后的聚酰亚胺织物迅速放入丙烯酸溶液中，浴比为1:150，温度为80℃，并不断搅拌，其中，丙烯酸溶液是由丙烯酸与去离子水以体积比为1:10混合而成；
接枝反应完成后将织物取出，然后用去离子水清洗5次，在80℃条件下恒温干燥1h，即得到改性聚酰亚胺；
将上述改性聚酰亚胺在去离子水中充分润湿后放入染液中进行染色。其中，分散阳离子蓝SD-RL为织物重量的6％，染液pH值为6，浴比为1:150，温度为150℃，升温速率为3℃/min，保温时间为80min；
染色结束后，将织物取出并在60℃去离子水中充分水洗，最后在100℃条件下将染色织物烘干。
同时以聚酰亚胺织物不经过改性直接染色作为对照，分别测定未改性染色织物和改性染色织物的K/S值和色牢度。结果如表2所示。
表2染色织物的参数测定结果
从表2可以看出，相对于未改性的聚酰亚胺纤维，改性后的聚酰亚胺纤维K/S值明显提高，皂洗牢度和摩擦牢度也提高了1级左右。这是因为改性聚酰亚胺纤维表面存在羧基，增加了染料染色的染座，羧基能与染料阳离子形成离子键结合，因此K/S值和色牢度都明显提高。
实施例3
一种改性聚酰亚胺织物的染色方法，包括以下步骤：
将聚酰亚胺织物先用10g/L的碳酸钠溶液在超声波中清洗8min，温度为80℃；再将聚酰亚胺织物用无水乙醇溶液中在超声波中清洗5min，温度为45℃；再将聚酰亚胺织物用去离子水清洗3min；其中，超声波清洗采用的功率均为40kHz；
将清洗后的聚酰亚胺织物放入烘箱在80℃下烘干；
采用低温等离子体对聚酰亚胺织物进行预处理，处理功率为300W，处理时间为10min，处理氛围为氮气；
经等离子体处理后的聚酰亚胺织物迅速放入丙烯酸溶液中，浴比为1:100，温度为45℃，并不断搅拌，其中，丙烯酸溶液是由丙烯酸与去离子水以体积比为1:5混合而成；
接枝反应完成后将织物取出，然后用去离子水清洗3次，在60℃条件下恒温干燥1h，即得到改性聚酰亚胺；
将上述改性聚酰亚胺在去离子水中充分润湿后放入染液中进行染色，其中，染料分散阳离子蓝SD-2GL为织物重量的3％，染液pH值为5，浴比为1:100，温度为130℃，升温速率为3℃/min，保温时间为30min；
染色结束后，将织物取出并在65℃去离子水中充分水洗，最后在60℃条件下将染色织物烘干。
同时以聚酰亚胺织物不经过改性直接染色作为对照，分别测定未改性染色织物和改性染色织物的K/S值和色牢度。结果如表3所示。
表3染色织物的参数测定结果
从表3可以看出，改性后的聚酰亚胺纤维K/S值明显提高，皂洗牢度和摩擦牢度也提高了1级左右。这是因为改性聚酰亚胺纤维表面存在羧基，增加了染料染色的染座，羧基能与染料阳离子形成离子键结合，因此K/S值和色牢度都有所提高。
实施例4
一种改性聚酰亚胺织物的染色方法，包括以下步骤：
将聚酰亚胺织物先用6g/L的碳酸钠溶液在超声波中清洗7min，温度为80℃，再将聚酰亚胺织物用无水乙醇溶液中在超声波中清洗5min，温度为40℃，再将聚酰亚胺织物用去离子水清洗3min，其中，超声波清洗采用的功率均为60kHz；
将清洗后的聚酰亚胺织物放入烘箱在70℃下烘干；
采用低温等离子体对聚酰亚胺织物进行预处理，处理功率为200W，处理时间为20min，处理氛围为氩气；
经等离子体处理后的聚酰亚胺织物迅速放入丙烯酸溶液中，浴比为1:80，温度为50℃，并不断搅拌，其中，丙烯酸溶液是由丙烯酸与去离子水以体积比为1:1混合而成；
接枝反应完成后将织物取出，然后用去离子水清洗1次，在50℃条件下恒温干燥4h，即得到改性聚酰亚胺；
将上述改性聚酰亚胺在去离子水中充分润湿后放入染液中进行染色，其中，分散阳离子蓝SD-RL为织物重量的3％，染液pH值为5，浴比为1:80，温度为150℃，升温速率为3℃/min，保温时间为40min，染色结束后，将织物取出并在55℃去离子水中充分水洗，最后在80℃条件下将染色织物烘干。
同时以聚酰亚胺织物不经过改性直接染色作为对照，分别测定未改性染色织物和改性染色织物的K/S值和色牢度。结果如表4所示。
表4染色织物的参数测定结果
从表4可以看出，相对于未改性的聚酰亚胺纤维，改性后的聚酰亚胺纤维K/S值明显提高，皂洗牢度和摩擦牢度也提高了1级左右。这是因为改性聚酰亚胺纤维表面存在羧基，增加了染料染色的染座，羧基能与染料阳离子形成离子键结合，因此K/S值和色牢度都有所提高。
综上可见，本发明提供的改性聚酰亚胺织物的染色方法，先对聚酰亚胺织物进行清洗，去除聚酰亚胺纤维表面的杂质和油剂等，然后采用低温等离子体对聚酰亚胺织物进行处理，再在织物表面引发丙烯酸接枝，经分散阳离子染料染色，即得到聚酰亚胺染色织物。该方法有效解决了聚酰亚胺染色难的问题，而且该方法操作简单，经济高效；通过改性在纤维表面引入了羧基，染色深度高，色牢度好；染色工艺中无需添加载体或膨化剂，节约成本。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (10)

1.一种改性聚酰亚胺织物的染色方法，其特征在于，包括以下步骤：
(a)、将聚酰亚胺织物清洗，烘干；
(b)、然后采用低温等离子体进行预处理；
(c)、预处理后的聚酰亚胺织物迅速放入丙烯酸溶液进行接枝反应，经水洗，干燥后得到改性的聚酰亚胺织物；
(d)、将所述改性的聚酰亚胺织物用分散阳离子染料染色，染色后水洗，然后烘干即可。
2.根据权利要求1所述的改性聚酰亚胺织物的染色方法，其特征在于，在步骤(a)中，所述聚酰亚胺织物清洗为：
先采用质量浓度为1g/L-10g/L的碳酸钠溶液于40-100℃下进行超声波清洗；
然后用无水乙醇于20-60℃下进行超声波清洗；
最后用水清洗即可。
3.根据权利要求2所述的改性聚酰亚胺织物的染色方法，其特征在于，在步骤(a)中，所述超声波清洗采用的功率均为40kHz-100kHz，碳酸钠溶液清洗的时间为5-10min，无水乙醇清洗的时间为2-10min，水清洗的时间为1-5min；
在步骤(a)中，烘干的温度优选为30-100℃。
4.根据权利要求1所述的改性聚酰亚胺织物的染色方法，其特征在于，在步骤(b)中，所述低温等离子体的处理功率为100～500W，处理时间为1～30min；
所述低温等离子体的处理氛围为空气、氧气、氮气、氩气中的任一种。
5.根据权利要求1所述的改性聚酰亚胺织物的染色方法，其特征在于，在步骤(c)中，所述丙烯酸溶液是由丙烯酸与去离子水以体积比为2:1～1:10混合而成。
6.根据权利要求5所述的改性聚酰亚胺织物的染色方法，其特征在于，在步骤(c)中，接枝反应所用的浴比为1:40-1:150，接枝反应的温度为30-80℃。
7.根据权利要求6所述的改性聚酰亚胺织物的染色方法，其特征在于，在步骤(c)中，所述水洗为：用去离子水清洗1-5次；
所述干燥为：在30-80℃条件下恒温干燥1-5h。
8.根据权利要求1所述的改性聚酰亚胺织物的染色方法，其特征在于，在步骤(d)中，所述改性的聚酰亚胺织物用分散阳离子染料染色前先用水浸湿；
所述分散阳离子染料的添加量为所述改性的聚酰亚胺织物重量的1％～6％，染色所用的染液pH值为4～6，染色的浴比为1:50～1:150。
9.根据权利要求8所述的改性聚酰亚胺织物的染色方法，其特征在于，在步骤(d)中，染色时，升温速率为1～3℃/min，染色的温度为110～160℃，保温时间为20～80min。
10.根据权利要求1-9任一项所述的改性聚酰亚胺织物的染色方法，其特征在于，在步骤(d)中，所述水洗是将染色后的聚酰亚胺织物在55-65℃去离子水中充分水洗，最后在40～100℃条件下将聚酰亚胺织物烘干。
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