CN106978639A - 一种聚酯纤维原液着色用液态着色剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚酯纤维原液着色用液态着色剂，该液态着色剂由液态分散介质、着色剂和分散剂等组成，按照重量份计的如下组分：液态分散介质占液态着色剂总质量的65～95％，着色剂占液态着色剂总质量的3～30％，分散剂占液态着色剂总质量的2～5％。本发明的颜料或染料与液态载体经过砂磨机研磨等分散设备，分散程度和颜料利用率高，具有储存稳定性高、着色效果好等优点。

Description

一种聚酯纤维原液着色用液态着色剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种液态着色剂及其制备方法技术领域，尤其涉及一种聚酯纤维原液着色用液态着色剂及其制备方法。

背景技术

聚酯纤维是由二元酸和二元醇缩聚而成的聚酯，再经熔融纺丝所得的合成纤维，聚酯纤维广泛应用于服装、装饰、玩具等诸多领域，是合成纤维中产量最大的品种。

聚酯纤维的着色有纺后着色和纺前着色两大类。纺后着色一般是在高温条件下，在水溶液中使用染料对聚酯纤维进行染色，存在能耗高、废水排放量大等缺点。纺前着色也叫原液着色，它是在纺丝原液中加入着色剂，得到有色聚合物，有色聚合物再经纺丝得到有色纤维。不存在环境污染问题，符合国家节能减排政策。在环保压力日益严峻的今天，原液着色工艺生产有色纤维是实现纺织行业节能减排的重要途径。

涤纶原液着色同样存在两种方式：一种是利用液态色浆在聚酯聚合过程中或纺丝前进行着色；另一种是用色母粒与聚酯本体切片混合，进行着色。

色母粒着色是目前应用最多的聚酯纤维原液着色生产方式。生产工艺简单、灵活，适合有色聚酯纤维的生产过程。目前，国内外有多项专利揭示了不同聚酯纤维原液纺丝用色母粒的制备和应用方法，如申请号为CN201210534384.6的中国专利揭示了一种低熔点聚酯色母粒的制备方法，该方法通过将低熔点聚酯、聚酰胺蜡、颜料等原料经双螺杆挤出机熔融共混、造粒得到一种低熔点聚酯色母粒。但使用色母粒对聚酯纤维进行着色，存在三个缺点：1)色母粒生产过程中，颜料在载体中的分散完全靠螺杆之间的机械剪切分散，因此，一方面，涤纶色母粒的生产对颜料的加工精度低，另一方面，对颜料本身的分散性存在极大的要求，限制了颜料的选择范围；2)涤纶等聚酯纤维用色母粒易吸水受潮，为避免水解，在使用时必须烘干。这样增加了设备投资、设备污染和能耗；3)色母粒制造过程中，载体树脂已经熔融了一次，色母粒和聚酯本体切片混合纺丝时又熔融了一次，经过两次熔融，不仅增加了能耗，也加剧了载体树脂的热降解和热氧化降解程度，其特性粘度会降低，势必影响其可纺性以及物理性能。

利用液态着色剂对聚酯纤维进行原液着色，最大的优点是可以进行熔体直纺，大大降低生产成本。如公开号为US3002942的美国专利揭示了一种在乙二醇介质中，通过分散剂分散颜料制备乙二醇基颜料色浆及将该色浆用于聚酯原液纺丝的方法，该乙二醇基色浆在聚酯完成酯交换后，直接加入聚酯反应体系中进行着色。然而，由于乙二醇的沸点常压下也只有197℃，而聚酯聚合反应有210℃以上的高温，当乙二醇基颜料色浆在聚合过程中加入时，乙二醇快速蒸发，颜料可能瞬间凝聚，这会引起色浆在聚合物中的分散问题，并降低颜料的着色力。

如何制备高稳定性的聚酯纤维原液着色用液态着色剂，并避免液态着色剂与高温的聚酯纺丝原液的相容性问题、提升着色力是困扰聚酯纤维原液着色用液态着色剂开发的主要难题之一。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种聚酯纤维原液着色用液态着色剂及其制备方法。

本发明提出的一种聚酯纤维原液着色用液态着色剂，该液态着色剂包括液态分散介质、着色剂和分散剂等组成，按照重量份计的如下组分：液态分散介质占液态着色剂总质量的65～95％，着色剂占液态着色剂总质量的3～30％，分散剂占液态着色剂总质量的2～5％。

优选的，所述的液态分散介质是矿物油和脂肪族聚酯的两类物质的混合物，且矿物油占液态着色剂总质量的10～20％，矿物油为可以作为化纤纺丝油剂的工业级白油。

该脂肪族聚酯，由二元酸和二元醇通过酯化缩聚反应而得；且所述的二元酸为碳原子数3～10的脂肪族二元酸，包括但不限于戊二酸、己二酸、壬二酸、癸二酸等，优选己二酸；所述的二元醇为碳原子数2～5的脂肪族二元醇，包括但不限于乙二醇、丙二醇、丁二醇、一缩二乙二醇、戊二醇等，优选一缩二乙二醇。本发明选用脂肪族聚酯时，所用的脂肪族聚酯重均分子量存在一定的分子量分布，且本发明中，液态分散介质中的脂肪族聚酯优选不同分子量分布的脂肪族聚酯组成的混合物，室温下，由于分子量较大的脂肪族聚酯往往呈固体，因此，本发明中，选择以低分子量、室温下呈液态的脂肪族聚酯为主要分散介质，但部分分子量较大的聚酯的存在，有利于提升液态着色剂的粘度和稳定性。同时，通过加入部分矿物油，可以提升液态着色剂的流动性并防止液态着色剂分层、凝固

优选的，所述的分散剂为具有通式(I)结构的分散剂：

在通式(I)中，n为数字1或2中的一种；R₁和R₂为H或CH₃中的一种，且互相独立；M为H、Na、K或NH₄中的至少一种；x为5～20的整数，且包含5和20；y为5～20的整数，且包含5和20，且x和y互相独立。具有通式(I)结构的物质制备方法较多，如选择2-苯甲基苯酚先后对环氧丙烷、环氧乙烷开环的产物，再与氯磺酸反应，加碱中和而得。本发明中，通式(I)中用于对环氧丙烷、环氧乙烷开环的多苯环物质优选2-苯甲基苯酚或2，4，6-三(1-甲基-1-苯基乙基)苯酚。本发明中，选用通式(I)结构的分散剂不仅有利于颜料颗粒的分散，也有利于防止液态着色剂的分层或凝固。

本发明中，所用着色剂为一种或多种颜料、一种或多种染料、或者它们的组合，本发明对所用颜料或染料着色剂无特别的性能要求，只要可以通过分散剂稳定分散在本发明所述的分散介质中的颜料或染料均可以在本发明中使用。本发明中使用的着色剂，包括但不限于下列颜料或染料，如偶氮类、酞菁类、喹吖叮酮类和二噁嗪类有机颜料，炭黑、钛白等无机颜料，以及偶氮、蒽醌类染料。

一种聚酯纤维原液着色用液态着色剂的制备方法，其制备方法包括以下步骤：

步骤(1)：将分散剂添加到液态分散介质中在高速搅拌机上以800～3000转/分钟的速度搅拌均匀，再加入颜料，预分散15～120分钟后得到预分散体；

步骤(2)：将步骤(1)中所得预分散体经卧式砂磨机研磨5～10遍，得到液态分散体；

步骤(3)：将步骤(2)中所得液态分散体经过滤网过滤后，得到可以用于聚酯纤维原液着色的液态着色剂，优选1000目或孔径更小的滤网。

本发明中的有益效果：

1、本发明的液态着色剂具有在空气中不吸水的特点，在使用时不用烘干，因此，液态着色剂的添加位置，可以位于螺杆挤出机的下料口处，也可以选择螺杆挤出机的塑化段处，或者选择位于喷丝头入口处，优选位置是喷丝头入口处。

2、本发明只要改变加入方式，既能用于熔体直纺，又能用于普通聚酯切片与着色剂混合后熔融纺丝。

3、本发明由于在纺丝端加入着色剂，最大程度的减少了对设备的污染。

4、本发明的颜料或染料与液态载体经过砂磨机研磨等分散设备，分散程度和颜料利用率高，且可以使用常规的颜料或染料，大大拓宽了颜料或染料的选择范围。

5、本发明所揭示的液态着色剂不易吸水，存储过程不需要严格密封，使用前也不需要再次烘干，减少了生产工艺环节，降低了生产成本。

6、本发明中，通式(I)中用于对环氧丙烷、环氧乙烷开环的多苯环物质优选2-苯甲基苯酚和2，4，6-三(1-甲基-1-苯基乙基)苯酚。本发明中，选用通式(I)结构的分散剂不仅有利于颜料颗粒的分散，也有利于防止液态着色剂的分层或凝固。

7、本发明所揭示的液态着色剂，具有储存稳定性高、着色效果好等优点。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

液态着色剂的制备：

按照表1中给出的各组分用量，制备液态着色剂。其制备工艺为：1)将配方用量的分散剂添加到液态分散介质中在高速搅拌机上以800～3000转/分钟的速度搅拌均匀，再加入颜料，预分散15～120分钟后得到预分散体，其中，实施例1～4和对比实施例1～3采用1500转/分钟速度搅拌，且预分散60分钟，实施例5采用800转/分钟速度搅拌，且预分散120分钟，实施例6采用3000转/分钟速度搅拌，且预分散15分钟；2)将步骤1中所得预分散体经卧式砂磨机研磨5～10遍，得到液态分散体，其中实施例1～4和对比实施例1～3研磨8遍，实施例5研磨5遍，实施例6研磨10遍；3)将步骤2中所得液态分散体经过1000目滤网过滤后，得到可以用于聚酯纤维原液着色的液态着色剂。

表1中，数值表示每个组分占整个配方质量百分比。脂肪族聚酯A为重均分子量1000左右的聚己二酸一缩二乙二醇酯，脂肪族聚酯B为重均分子量600左右的聚己二酸一缩二乙二醇酯，脂肪族聚酯C为重均分子量2000左右的聚己二酸一缩二乙二醇酯；矿物油为工业级白油；分散剂A为2，4，6-三(1-甲基-1-苯基乙基)苯酚分别对其摩尔数5倍的环氧丙烷和20倍的环氧乙烷开环产物再与氯磺酸反应，加氢氧化钠溶液中和而得；分散剂B为2-苯甲基苯酚对其摩尔数10倍的环氧丙烷和10倍的环氧乙烷开环产物再与氯磺酸反应，加氨水溶液部分中和而得；分散剂C为2，4，6-三(1-甲基-1-苯基乙基)苯酚分别对其摩尔数20倍的环氧丙烷和5倍的环氧乙烷开环产物再与氯磺酸反应，加氢氧化钾溶液部分中和而得；分散剂D为壬基酚聚氧乙烯醚，每个分子中，平均含有20个乙氧基链段。

表1.实施例和对比实施例的配方组成(单位：wt.％)

稳定性测试：

将实施例1～6和对比实施例1～3制备的液态着色剂，制备完毕后，各取300ml放入500ml密闭的瓶中，常温储存30天后，观察储存前后的状态和细度变化。细度使用常用的50μm细度计，按照标准《GB/T 6753.1-2007色漆、清漆和印刷油墨研磨细度的测定》规定的方法进行测试，细度测试结果中，×表示无法读出细度。状态测试结果中，√表示流动性良好，无分层现象，○表示出现明显分层，但仍可以流动；●表示流动性较差，几乎无法流动。

表2.稳定性测试结果

纺丝性能测试：

分别取实施例1和对比实施例1、对比实施例3刚制备完毕的液态着色剂，以无色聚酯切片和液态着色剂按照100∶8的质量比，采用切片纺丝工艺流程进行纺丝，聚酯切片经干燥箱进入螺杆纺丝机，得到聚酯熔体，在熔体进入纺丝机之前，在熔体管道中分别注入上述液态着色剂，聚酯熔体与液态着色剂混合后，输送到纺丝机中进行熔融纺丝。

纺丝结束后，太阳下观察色丝，使用对比实施例1和对比实施例3液态着色剂制备的色丝，均发现因颜料分散不均匀导致纤维上出现黑度差异明显的现象，使用实施例1的液态着色剂制备的色丝，则未发现明显黑度差异。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种聚酯纤维原液着色用液态着色剂，其特征在于，液态着色剂由液态分散介质、着色剂和分散剂等组成，按照重量份计的如下组分：液态分散介质占液态着色剂总质量的65～95％，着色剂占液态着色剂总质量的3～30％，分散剂占液态着色剂总质量的2～5％。

2.根据权利要求1所述的一种聚酯纤维原液着色用液态着色剂，其特征在于，所述的液态分散介质是矿物油和脂肪族聚酯的两类物质的混合物，且矿物油占液态着色剂总质量的10～20％，矿物油优选可以作为化纤纺丝油剂的工业级白油。

3.根据权利要求1或者2所述的一种聚酯纤维原液着色用液态着色剂，其特征在于，所述液态分散介质中的脂肪族聚酯重均分子量为600～2000，该脂肪族聚酯，由二元酸和二元醇通过酯化缩聚反应而得；且所述的二元酸为碳原子数3～10的脂肪族二元酸，包括但不限于戊二酸、己二酸、壬二酸、癸二酸等，优选己二酸；所述的二元醇为碳原子数2～5的脂肪族二元醇，包括但不限于乙二醇、丙二醇、丁二醇、一缩二乙二醇、戊二醇等，优选一缩二乙二醇。

4.根据权利要求1所述的一种聚酯纤维原液着色用液态着色剂，其特征在于，所述的分散剂为是有通式(I)结构的分散剂：

在通式(I)中，n为数字1或2中的一种；R₁和R₂为H或CH₃中的一种，且互相独立；M为H、Na、K或NH₄中的至少一种；x为5～20的整数，且包含5和20y为5～20的整数，且包含5和20，且x和y互相独立。

5.根据权利要求4所述的分散剂，其特征在于，具有通式(I)结构的分散剂，优选2-苯甲基苯酚或2，4，6-三(1-甲基-1-苯基乙基)苯酚先后对环氧丙烷、环氧乙烷开环的产物，再与氯磺酸反应，加碱中和而得。

6.根据权利要求1所述的一种聚酯纤维原液着色用液态着色剂，其特征在于，所述的着色剂为一种或多种颜料、一种或多种染料、或者它们的组合。

7.根据权利要求1所述的一种聚酯纤维原液着色用液态着色剂的制备方法，其特征在于，其制备方法包括以下步骤：

步骤(1)：将分散剂添加到液态分散介质中在高速搅拌机上以800～3000转/分钟的速度搅拌均匀，再加入颜料，预分散15～120分钟后得到预分散体；

步骤(2)：将步骤(1)中所得预分散体经卧式砂磨机研磨5～10遍，得到液态分散体；

步骤(3)：将步骤(2)中所得液态分散体经过滤网过滤后，得到可以用于聚酯纤维原液着色的液态着色剂，优选1000目或孔径更小的滤网。