CN113668094A

CN113668094A - 一种聚苯丙/颜料复合有色丝的制备方法

Info

Publication number: CN113668094A
Application number: CN202110818449.9A
Authority: CN
Inventors: 戚栋明; 崔中兰; 李家炜; 汪继承; 宋理想
Original assignee: Zhejiang Sci Tech University ZSTU
Current assignee: Zhejiang Sci Tech University ZSTU
Priority date: 2021-07-20
Filing date: 2021-07-20
Publication date: 2021-11-19

Abstract

本发明公开了一种聚苯丙/颜料复合有色丝的制备方法，将丙烯腈、苯乙烯等硬单体与甲基丙烯酸丁酯等软单体与有机颜料于冰浴混合，通过调节不同软硬单体比例、分散剂用量、填料含量等组分及悬浮聚合条件，可得到聚苯丙/颜料复合微球，将真空干燥后复合微球与丙纶、尼龙等化纤切片于双螺杆挤出机中进行熔融共混挤出，并进行牵伸并卷绕成型。本发明制备得到的颜料复合有色丝既解决了有色母粒与化纤聚合物直接共混相容性差的问题，又省去了染色原液制备的流程，合成工艺简单，原料廉价易得，制备所得复合有色丝具有一定力学、抗静电等性能，可应用于涂层、纺织材料、膜材、抗静电材料等领域，具有良好的市场推广价值。

Description

一种聚苯丙/颜料复合有色丝的制备方法

技术领域

本发明涉及有色丝的生产领域，具体涉及一种化纤材料与颜料复合有色丝的制备方法。

背景技术

一般的有色丝是通过对纤维或丝线进行染液染色制备而成，但其成本较高且产生的工业废水对生态环境危害较大。此外，染色牢度和耐洗牢度等影响服用效果一直是待研究的难点。为此，近年来有研究者提出将有色母粒与纤维直接制备有色丝的方法避免上述染色制丝所产生的问题，如施兴瑜等人 [CN110938890A；CN106149091A]将PET母粒和分散剂加入高速搅拌机干燥混合制得预混料，然后将其与VOC分解剂、载体、彩色母粒等通过双螺杆挤出机制成纺丝熔体，经过喷丝、卷绕、拉伸、定型后得到一种涤纶有色丝。张志明等人[CN101525786]通过将一定配比的聚酯、颜料色母粒及添加剂干燥脱水后经常规纺丝设备熔融、纺丝、卷取、热定型成为有色异型丝，该发明制得的有色丝断裂强度高，断裂伸长低。上述制备有色丝方法均采用有色母粒与化纤切片直接共混的方法，颜料颗粒与聚合物基材的低相容性易导致有色丝发生断丝、色彩不匀等现象。因此，制备同时兼具优良色彩和良好性能的复合丝是目前有色丝制备领域的难点与热点。

对无机粒子表面进行改性可提高无机粒子与有机聚合物基体之间的相容性，从而获得具有良好性能的复合材料。对此，王振等人[浙江理工大学,2017；浙江理工大学学报(自然科学版),2017,37(04):480-484； CN104695043A]通过原位微悬浮聚合利用MPS偶联修饰SiO₂后通过原位微悬浮聚合制得一系列尺寸、SiO₂含量以及交联结构不同的石榴状PAcr/MPS-SiO₂复合胶粒，在此基础上，雷中秋等人[浙江理工大学,2019； CN107435171B]通过调节交联剂用量及种类、SiO₂用量等制备出交联程度可控、具有双重交联结构的聚丙烯酸酯微球。受上述有机/无机复合微球制备方法的启发，戚栋明等人[J Mater Chem,2010,20:8112～8115；高分子学报，2011(2):145～150；Polymer,2006,47:4622～4629；Advances in Colloid and Interface Science.2014,211:47～62；CN103467678A；CN105777978A]研究发现可将染料、颜料等通过细乳液、乳液等各类聚合方式包覆于复合微球内，从而实现其在聚合物基体内的良好分散。

同时，共混方式制备有机/无机复合材料的研究也较为广泛，如四川大学李忠明等[Chinese J Polym Sci,2013,31(2):211～217；J Mater Sci,2013, 48:1214～1224]将碳纳米管、碳黑、CaCO₃等填料经预分散后，经原位微纤化的方法及过程使填料粒子在两相界面集中分布，得到导电与良好力学性能兼具的复合纤维，但此方法中填料以物理共混的方式与聚合物复合，无法从根本上解决上述复合材料的相容性问题。

在上述研究背景基础上，不同于陈廷伟等人[北京化工大学,2017.]将酸性绿25和酸性蓝25共插层至层状复合金属氢氧化物层间制备插层结构杂化颜料的方法，也区别于通常研究的共沉淀法或固相法制备复合(杂化)颜料的途径。

发明内容

本发明基于乳液聚合、细乳液聚合、悬浮聚合等体系制备各类形态复合微球的方法，结合有色丝制备现状与双螺杆挤出机制备纤维的微纤化技术，提供了一种实施容易、工艺简单的聚苯丙/颜料复合有色丝的制备方法。

本发明首次通过原位悬浮聚合体系将有机颜料包覆于聚苯丙复合微球内，且通过调节软硬单体比例、分散剂含量及悬浮聚合条件成功制得相容性良好、平均粒径为5～200μm的聚苯丙/颜料复合微球，将其经干燥等处理后与丙纶等化纤基体以一定比例于双螺杆挤出机中熔融共混挤出并经恒温拉伸后可得到成色均匀且具有一定力学、抗静电等性能的聚苯丙/颜料复合有色丝。

本发明核心思想(附图1)是：将丙烯腈、苯乙烯等单体与有机颜料冰浴预聚混合，以确保颜料被包覆到复合微球内，通过调节不同软硬单体比例、分散剂用量、填料含量等组分比例及聚合条件，经原位悬浮聚合后制成平均粒径为5～200μm左右的聚苯丙/颜料复合微球，将上述复合微球与丙纶、涤纶、尼龙等化纤切片经真空干燥处理后以一定比例混合投入双螺杆挤出机中进行熔融共混挤出，于恒温条件下进行牵伸并卷绕成型。这种经悬浮聚合制备颜料复合微球并结合双螺杆挤出机熔融共混制备有色丝的方法工艺简单，操作方便，可省去染液染色的成本与其造成的废水污染问题，又能明显改善有色母粒直接与聚合物或化纤材料混合制丝分散性差的问题，可应用于涂层、纺织材料、膜材、抗静电材料等领域，具有良好的制备推广价值。

本发明的关键是：一、通过预聚将0.1％～20％含量的颜料包覆到复合微球内制成颜料复合微球，再经悬浮聚合制备得到平均粒径分布为5～200μm 的聚苯丙/颜料复合微球。二、将干燥处理后聚苯丙/颜料复合微球与丙纶等化纤切片以一定比例投入双螺杆挤出机中熔融共混挤出并恒温牵伸制丝，所制聚苯丙/颜料复合有色丝具有增强、导电、抗静电等多重功能，解决了有色母粒直接与聚合物物理共混导致所制复合丝因分散性和相容性差而出现断丝等一系列问题，并省去染液原液制备过程，降低环境污染，缩减加工成本。

一种聚苯丙/颜料复合有色丝的制备方法，包括：

在预聚条件下，将0.1％～20％有机颜料与一定比例丙烯腈、苯乙烯等单体混合均匀以确保颜料被包覆在微球内，再通过原位悬浮聚合制得平均粒径为5～200μm左右且软硬单体比例、分散剂用量、填料含量等组分比例不相同的聚苯丙/颜料复合微球，将上述复合微球与丙纶、涤纶、尼龙等化纤切片经真空干燥处理后以一定比例混合投入双螺杆挤出机中进行熔融共混挤出，于恒温条件下进行牵伸并卷绕成型，最终得到具有抗静电、力学优良等多重性能的聚苯丙/颜料复合有色丝。

优选的，一种聚苯丙/颜料复合有色丝的制备方法，包括以下步骤：

(1)通过悬浮聚合制备聚苯丙/颜料复合微球，具体步骤如下：

将苯乙烯(St)、丙烯腈及甲基丙烯酸丁酯(BMA)三种单体与颜料冰浴预聚后，加入到分散剂溶液中混合均匀，再向混合液中加入引发剂搅拌均匀，经悬浮聚合即得到聚苯丙/颜料复合微球，经干燥后得到聚苯丙/颜料复合微球粉末；

(2)将聚苯丙/颜料复合微球粉末与化纤切片投入双螺杆挤出机中熔融共混挤出，经恒温拉伸卷绕成型，得到聚苯丙/颜料复合有色丝。

为取得更好发明效果，对本发明进行进一步的优选：

所述聚苯丙/颜料复合微球的制备体系中选用单体丙烯腈原因如下：一是为提高所制复合微球与所用化纤切片丙纶的相容性；二是其提供的极性可提升所制复合有色丝的抗静电性能，而苯乙烯作为体系内硬单体起到为复合微球提供形态支撑及提升力学强度的作用，甲基丙烯酸丁酯单体则为复合微球提供软链段，使所述复合微球在熔融挤出过程中具有一定剪切变形能力，此外，所述聚合体系内不同比例的软硬单体可以调节聚合后胶乳状态及聚苯丙 /颜料复合微球的形态与性能，从而在后续熔融挤出及牵伸过程中赋予复合有色丝各项优良性能，同时，对于不同的化纤基体，可选用与化纤聚合物具有相同或相似化学结构的单体以提升复合微球与化纤基体的相容性，从而制得具有多项优良性能的颜料复合有色丝。

步骤(1)中，所述苯乙烯、丙烯腈等单体与化纤连续相有一定相似结构的硬单体，旨在提高所制复合微球与化纤连续相的相容性而获得成纤均匀的复合有色丝，甲基丙烯酸丁酯为提升所述复合微球变形能力的软单体，所述的聚苯丙/颜料复合微球聚合体系中软、硬单体比例为9:1～1:9，通过实验证明，进一步优选为5:1～1:1。所述悬浮聚合体系内丙烯腈单体主要为提供与丙纶聚合物基体相容性，因此，所述软硬单体比例为软单体甲基丙烯酸丁酯(BMA)与硬单体苯乙烯比例。当软单体与硬单体比例为9:1时，所述悬浮聚合体系中软单体含量较高，合成胶乳粘性与弹性较强，复合微球形态成球度较差，且粒径控制不均一，导致颜料复合有色丝断裂伸长率较高，可达 18.64％，而断裂强度仅为41.17MPa，无法达到韧性与强度兼具的有色丝目标；当软单体与硬单体比例为5:1～1:1时，测得复合微球的凝胶率30～50％，表明软硬单体结合下复合微球具有一定交联程度，使复合微球在螺杆流动场剪切、挤出和牵伸过程中发生轴向形变，从而增强复合纤维力学性能，且此比例下悬浮聚合后胶乳呈明显沙感，复合微球成球度较高且粒径分布较均匀，将其与化纤基体熔融共混挤出，可获得如表1所述具有良好力学性能的颜料复合有色丝；当软单体与硬单体比例为1:9时，所述复合微球成球度极高，但因硬单体比例增加，所述复合微球刚性增强，导致其在熔融共混挤出过程中难以变形，无法起到交联点作用，因而所得颜料复合有色丝力学性能较低。综上所述，选用软单体:硬单体＝5:1～1:1时复合体系可制得具有良好成球度和均一粒径的聚苯丙/颜料复合微球，从而获得具有良好力学性能且成色均匀的颜料复合有色丝。以质量百分比100％计，所述的苯乙烯(St)、丙烯腈及甲基丙烯酸丁酯(BMA)三种单体的百分含量分别为6％～54％、10％～50％和 6％～54％，所述的甲基丙烯酸丁酯(BMA，软单体)、苯乙烯(St，硬单体)质量比为9:1～1:9，进一步优选为5:1～1:1。

所述颜料除本发明所用酞菁蓝颜料之外，酞菁绿、联苯胺黄、永固黄、永固红、喹吖啶酮紫等常用颜料中的一种或多种也同样适用于本体系，酞菁蓝颜料和石墨相对于苯乙烯(St)、丙烯腈及甲基丙烯酸丁酯(BMA)三单体总质量的质量分数均为0.1％～20％，本发明使用此范围内颜料具有如下好处：一、铜酞菁蓝颜料亲油性极强，且上述悬浮聚合体系中分散剂含量有限，当其用量超过20％时，极易在所述悬浮聚合体系中团聚，导致体系分散性下降且粒径分布较宽，将其与化纤切片进行熔融共混挤出时，颜料团聚体的存在会导致所制复合有色丝中杂化颜料分散状态差，应力集中明显且伴有成色不均匀现象，对纤维力学劣化影响较大，最终无法获得成色均匀兼具力学优势的复合有色丝；二、所述复合有色丝制备过程中颜料起交联点及成色作用，含量低于0.1％时，所述复合微球体系中交联点数量较少，因而复合微球间接枝链关联程度有限，聚苯丙/颜料复合微球易在挤出牵伸过程中被解离，导致挤出牵伸的复合有色丝增强效果不明显甚至降低其力学性能，此外，当颜料含量低于0.1％时，其在整个聚合体系及熔融混合体系中含量太低，使得所制复合丝成色较浅或成色不匀，无法达到制备复合有色丝的目的；三、此含量范围内进行悬浮聚合时，颜料损耗量小，对环境污染性低，易于回收处理，综合上述考虑，颜料含量优化为1％～10％。

所述的分散剂溶液为含氢氧化镁和十二烷基硫酸钠的溶液。

所述体系选用偶氮二异丁酸二甲酯(AIBME)为引发剂，且其用量为苯乙烯(St)、丙烯腈及甲基丙烯酸丁酯(BMA)三单体总质量的0.1％～2％，当其用量低于0.1％时，体系中AIBME含量不足以引发单体发生悬浮聚合，无法制得熔融挤出聚苯丙/颜料复合微球所需量；经实验证明，当AIBME用量超过2％时，聚合体系易发生爆聚现象，体系中单体在大量引发剂存在下迅速聚合产生明显黏桨行为及粘性团聚体，因此不利于制备5～200μm具有良好球形的聚苯丙/颜料复合微球，因此，经进一步优选后所述聚合体系引发剂用量为1％～2％。

上述体系悬浮聚合的条件为：40～75℃反应2h-48h，后80-90℃反应1-4h，搅拌转速为50～500rpm。本发明所述聚合体系选用引发剂为偶氮二异丁酸二甲酯，结合其不同温度下的半衰期限制及反应条件，故设置聚合反应条件为：反应温度为50～95℃，反应时间为2～48h；聚合温度低于50℃时，体系内引发剂分解速率较慢，导致悬浮聚合反应时间和进程较长，所制复合微球粒径分布较宽；当聚合温度高于95℃时，加快了聚合反应进程的同时加大了聚合的生产难度，且此温度段下进行聚合极易引起爆聚或黏桨，导致所制复合微球粒径分布出现多分散分布甚至无法制得所需复合微球，选用两段升温法进行聚合，第一段反应温度下聚合时可将分解后AIBME充分利用，使制备得到的复合微球粒径分布及形貌分布较为均匀，合理控制聚合反应进程与速度的同时，便于后续熔融共混挤出过程得到成色均匀、分散良好、力学优良的复合有色丝；第二段升温聚合反应为所述悬浮聚合的熟化阶段，此阶段内聚合反应转化率大幅度提升，有效利用体系内单体及引发剂的同时，可制得粒径分布较为均一的聚苯丙/颜料复合微球，在上述聚合条件下，当搅拌速度低于50rpm时，聚合液无法均匀混合及分散，部分无剪切力区域易团聚或粘结；当搅拌速率高于500rpm时，搅拌转速太快导致聚合液溅壁现象严重，且高剪切作用下所制复合微球粒径分布较小不利于后续挤出使用，同时经观察证明，高剪切作用下复合微球成球形态不均一且大多为不规则形状，不利于熔融共混挤出时变形取向，综合考虑，且经实验证明，本发明聚合反应条件优化为：聚合反应第一阶段于60～75℃反应24～48h，持续升温至80～85℃熟化 1～3h，搅拌转速为200～280rpm。

所述聚苯丙/颜料复合微球平均粒径为5～200μm，进一步优选为10～30 μm，本质上聚苯丙/颜料复合微球对于复合纤维基体是一种杂质，其尺寸决定复合纤维的力学性能，复合微球尺寸超过200μm，其在复合纤维中应力集中明显，极易堵塞喷丝孔，且易造成应力集中从而导致复合有色丝力学性能降低；复合微球尺寸小于5μm，无法对颜料进行有效的包覆，极易形成大量空白粒子，使得共混挤出时在低剪切力作用下即可将复合微球解离，从而无法获得具有较高长径比和优良力学性能的复合纤维。综上，为获得具有良好分散相容性和优良应用性能的复合有色丝，进一步优选聚苯丙/颜料复合微球尺寸为10～30μm。

所述的干燥为真空干燥，所述的真空干燥的条件为：在50℃～70℃真空干燥12h～36h，优选在60℃真空干燥24h。

步骤(2)中，所述复合微球及化纤切片的进料方式为：使复合微球投入量为化纤基体的5％～45％，将两种物料混合均匀后分五次均匀进料，促进物料混合均匀性的同时减少或避免复合微球解离现象的产生。

所述熔融挤出时聚苯丙/颜料复合微球粉末的加入量为化纤切片质量的 5～45％，进一步优选为15～25％，合适的填料组分及适当的共混挤出比有利于提高填料在聚合物基体中的分散性和有序排布，从而达到提高复合丝力学及抗静电等性能的目标，同时，将复合微球与化纤基体按照所述比例分成五份分段加入双螺杆挤出机中熔融挤出，确保物料混合均匀以得到成色均匀且具有多重功能的复合有色丝，当复合微球加入量低于5％时，复合微球在聚合物基体中易于分散且排布良好，但较低含量的复合微球会导致有色丝性能提升效果受限；当复合微球加入量高于45％时，投入的复合微球易在有色丝内发生聚集及粘结，导致有色丝形态不均匀，表面粗糙，长径比低，且在复合有色丝部分区域形成应力集中和力学缺陷区，从而降低颜料复合色丝的力学机抗静电等多重性能。进一步实验表明，当复合微球加入量为15～25％时，聚苯丙/颜料复合微球在复合有色丝内分散均匀，有色丝表面光滑且长径比高，无明显力学缺陷区，即几乎不存在复合微球粘并和聚集现象，因而可获得表面光滑、具有一定力学、导电及抗静电性能的聚苯丙/颜料复合有色丝。

所述的牵伸方式为滚筒恒温拉伸制备有色丝，以保持挤出拉伸后纤维内取向结构。

所述的双螺杆挤出机中，共混温度为220～270℃，转速10～60r·min^-1，优选为共混温度为245℃，转速30r·min^-1，

本发明在保证制丝具有较好的形态结构和力学、抗静电等性能的同时，所用悬浮聚合原料及化纤基体廉价易得，具有较高的实施价值，方法简单，操作简便。

再优选，一种聚苯丙/颜料复合有色丝的制备方法，包括：

1)通过原位悬浮聚合法制备聚苯丙/颜料复合微球，且聚合反应条件为：第一阶段60～75℃反应24～48h，第二阶段80～85℃熟化1～3h，搅拌速率优选为200～280rpm；

所述聚苯丙/颜料复合微球的制备所用引发剂为偶氮二异丁酸二甲酯 (AIBME)，用量为1％～2％；

所述的聚苯丙/颜料复合微球平均体积粒径为10～30μm，且呈良好球形；

所述的聚苯丙/颜料复合微球中酞菁蓝颜料在体系内质量分数为1％～10％，且铜酞菁蓝颜料可换为酞菁绿、联苯胺黄、永固黄、永固红、喹吖啶酮紫等颜料中的一种或多种；

所述的聚苯丙/颜料复合微球制备时软单体与硬单体加入比例为5:1～1:1，且软单体选用甲基丙烯酸丁酯等，硬单体为苯乙烯、丙烯腈等，其根据化纤基体的不同选择与聚合物基体结构相似的单体，以提高复合微球与化纤基体的相容性；

2)将干燥后化纤切片和聚苯丙/颜料复合微球粉末按一定比例投入双螺杆挤出机中熔融共混挤出，经恒温拉伸后卷绕成丝，得到颜料复合有色丝；

所述的聚苯丙/颜料复合微球的加入量为丙纶化纤切片质量的15％～25％，且通过将复合微球与化纤切片等比例分成五份进行分段进料，以确保复合微球与化纤切片混合均匀，从而得到成色均匀且性能优良的聚苯丙/颜料复合有色丝；

所述的化纤切片为丙纶、涤纶、尼龙、腈纶等材料的一种或几种，可调控不同的单体组成调节复合微球与不同化纤基体的相容性，从而获得分散均匀的颜料复合有色丝。

在此条件下，所制聚苯丙/颜料复合有色丝的拉伸强度为60.12MPa，断裂伸长率为14.38％。本发明在赋予化纤材料有色丝功能的同时，比相应不含填料的纯聚合物基材断裂强度普遍提高4.36％以上。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

一、如背景所述有色丝的制备方法，通过提前制备染液染色原生纤维而获得有色丝的方法，工艺复杂且冗长，本发明通过悬浮聚合法将颜料包覆到聚苯丙复合微球内形成聚苯丙/颜料复合微球，其与化纤聚合物基体相容性良好，避免了制丝牵伸过程中颗粒间的大规模聚集现象，从而减少了断丝现象并提高了有色丝的着色均匀性。

二、通过悬浮聚合法将上述颜料包覆到聚苯丙类聚合物中，解决了颜料与聚合物基体相容性差的问题，因此可将本技术所述颜料拓宽至其他颜料或无机粒子的选择范围。

三、本发明所述的聚苯丙/颜料复合微球的制备技术成熟且易行，微球的粒径、接枝交联程度和颜料填料含量等均可在较大范围内自由调控。所述的聚苯丙/颜料复合微球混合液经处理后可用于棉、涤纶等织物的涂覆，从而赋予织物设计图案及服用性能，还可根据服用需要对聚合体系进行设计和调控。

四、本发明制备的颜料复合有色丝，相对于普遍聚合物材料具有更好的力学性能，且赋予聚合物色丝功能，因此，本发明所制产品可作为有色功能纤维，用于纺织、建筑、膜材生产等领域。

五、本发明制备得到的颜料复合有色丝既解决了有色母粒与化纤聚合物直接共混相容性差的问题，又省去了染色原液制备的流程，合成工艺简单，原料廉价易得，制备所得复合有色丝具有一定力学、抗静电等性能，可应用于涂层、纺织材料、膜材、抗静电材料等领域，具有良好的市场推广价值。

附图说明

图1为所述颜料复合有色丝的生产工序；

图2为原始颜料及实施例1复合微球粒径分布对比图；

图3中a为原始铜钛菁蓝颜料的光学显微镜照片，b为实施例1中聚苯丙/颜料复合微球的典型光学显微镜图片；

图4中c为实施例2中聚苯丙/颜料复合微球的扫描电镜照片；

图5中d为原始颜料透射电镜照片，e为实施例1中聚苯丙/颜料复合微球透射电镜图片；

图6为聚苯丙/颜料复合微球经万能试验机拉伸后断面局部扫描电镜图。

具体实施方式

实施例1～15

一种聚苯丙/颜料复合有色丝的制备方法，包括：

如上权利要求所述，特选择丙烯腈等单体与聚丙烯(丙纶)基体作为实施例进行代表说明，仅代表本发明实施内容的一部分，并不用于限制本发明, 其依然可对所述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。

按照9:1～1:9比例配制苯乙烯(St)、丙烯腈及复配软单体甲基丙烯酸丁酯 (BMA)单体相，向其中加入0.1％～20％(相对于三单体总质量)铜酞菁蓝颜料(PB)，待其冰浴搅拌混合均匀后，将其加入到30g氢氧化镁(Mg(OH)₂)水溶液及8g十二烷基硫酸钠复配分散剂混合溶液中，再向其中加入0.1％～2％ (相对于三单体总质量)偶氮二异丁酸二甲酯(AIBME)引发剂，经超声30min 混合均匀后，在65℃反应24h，后持续升温至80℃反应1h，于300rpm搅拌转速下聚合得到聚苯丙/颜料复合微球，将其经60℃真空干燥24h后得到所述复合微球粉末。

取1g上述聚苯丙微球粉末与4g聚丙烯粒料挤出样五份，各自混合均匀后加入双螺杆挤出机中，共混温度为245℃，转速30r·min^-1，经过200℃恒温拉伸、卷绕处理后得到聚苯丙/颜料复合有色丝，各原料根据表1所示投料比例加入，并通过万能试验机测试各有色丝的拉伸强度和断裂伸长率，结果如表1所示。

对比例1

取干燥后25g聚丙烯粒料分五次加入双螺杆挤出机中，设置共混温度 245℃和转速30r·min^-1下熔融共混，而后经过200℃恒温拉伸、卷绕处理后得到常规聚丙纶丝，测试其拉伸强度和断裂伸长率，以与其它组分体系的力学性能做对比分析，结果如表1所示。

对比例2

将34.8g甲基丙烯酸丁酯(BMA)、34.8g丙烯腈及17.4g苯乙烯(St)单体加入到30g氢氧化镁(Mg(OH)₂)水溶液及8g十二烷基硫酸钠复配分散剂混合溶液中，再向其中加入1.305g偶氮二异丁酸二甲酯(AIBME)引发剂混合均质搅拌30min，随后加入到夹套反应器中在65℃下搅拌加热反应24h，再升温至80℃持续搅拌熟化1h后，于300rpm搅拌转速下得到聚苯丙空白微球，将其60℃真空干燥24h后得到干燥聚苯丙粉末。

取1g上述聚苯丙微球粉末与4g聚丙烯粒料挤出样五份，各自混合均匀后加入双螺杆挤出机中，共混温度为245℃，转速30r·min^-1，而后经过200℃ 恒温拉伸、卷绕处理后得到聚苯丙复合丝，通过万能试验机测试其拉伸强度和断裂伸长率，结果如表1所示。

对比例3

向17.4g甲基丙烯酸丁酯(BMA)、23.925g丙烯腈、2.175g苯乙烯(St)单体中加入10.875g铜钛菁蓝颜料(PB)于冰浴混合均匀，再将其加入到30g氢氧化镁(Mg(OH)₂)水溶液及8g十二烷基硫酸钠复配分散剂混合溶液中，随后向其中加入2.001g偶氮二异丁酸二甲酯(AIBME)引发剂，经均质搅拌30min 后得到聚苯丙/颜料混合溶液，将其加入三口夹套反应器中于65℃下搅拌加热反应24h，再升温至80℃持续搅拌反应1h后，于300rpm搅拌转速下得到聚苯丙/颜料复合微球，将其60℃真空干燥24h后得到干燥聚苯丙/颜料粉末。

取1g上述聚苯丙/颜料粉末与4g聚丙烯粒料挤出样五份，各自混合均匀后加入双螺杆挤出机中，共混温度为245℃，转速30r·min^-1，而后经过200℃ 恒温拉伸、卷绕处理后得到聚苯丙/颜料复合丝，通过万能试验机测试其拉伸强度和断裂伸长率，结果如表1所示。

对比例4

向17.4g甲基丙烯酸丁酯(BMA)、2.175g丙烯腈、23.925g苯乙烯(St)单体中加入1.305g铜钛菁蓝颜料(PB)于冰浴混合均匀，后将其加入到30g氢氧化镁(Mg(OH)₂)水溶液及8g十二烷基硫酸钠复配分散剂混合溶液中，再向其中加入2.001g偶氮二异丁酸二甲酯(AIBME)引发剂，经均质搅拌30min后得到聚苯丙/颜料混合溶液，将其加入三口夹套反应器中于65℃下搅拌加热反应24h，再升温至80℃持续搅拌反应1h后，于300rpm搅拌转速下得到聚苯丙/颜料复合微球，将其60℃真空干燥24h后得到干燥聚苯丙/颜料粉末。

取1g上述聚苯丙/颜料粉末与4g聚丙烯粒料挤出样五份，各自混合均匀后加入双螺杆挤出机中，共混温度为245℃，转速30r·min^-1，而后经过200℃恒温拉伸、卷绕处理后得到聚苯丙/颜料复合丝，然后通过万能试验机测试其拉伸强度和断裂伸长率，结果如表1所示。

表1

实施例、对比例中涉及的表征方法说明：

通过激光粒度仪(英国Malvern公司的Mastersizer-2000)测量聚苯丙/ 颜料复合微球的粒径分布，并得到其平均粒径值和粒径分布指数Span值。

通过光学显微镜(舜宇光学科技有限公司的DMEX30)观察聚苯丙/颜料复合微球形态及颜料包覆情况，并测量其粒径分布情况。

利用透射电镜TEM(日本JEOL公司JSM～1200EXT20)观察聚苯丙/ 颜料复合微球的形态结构，并观测PB在复合微球内部包覆状态。

通过场发射扫描电镜SEM(德国Zeiss公司ULTRA 55)观察所述复合微球表面形貌，并表征PB颜料在复合微球中的包覆情况。

通过万能试验机(Thwing-Albert Instrument Company的EJA series VantageNX Universal Testing Machine)测试聚苯丙/颜料复合有色丝的拉伸强度和断裂伸长率。

Claims

1.一种聚苯丙/颜料复合有色丝的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)通过悬浮聚合制备聚苯丙/颜料复合微球，具体步骤如下：

将苯乙烯、丙烯腈及甲基丙烯酸丁酯三种单体与颜料冰浴预聚后，加入到分散剂溶液中混合均匀，再向混合液中加入引发剂搅拌均匀，经悬浮聚合即得到聚苯丙/颜料复合微球，经干燥后得到聚苯丙/颜料复合微球粉末；

2.根据权利要求1所述的聚苯丙/颜料复合有色丝的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，以质量百分比100％计，所述的苯乙烯、丙烯腈及甲基丙烯酸丁酯三种单体的百分含量分别为6％～54％、10％～50％和6％～54％，所述的甲基丙烯酸丁酯、苯乙烯质量比为9:1～1:9。

3.根据权利要求1所述的聚苯丙/颜料复合有色丝的制备方法，其特征在于，所述的甲基丙烯酸丁酯、苯乙烯质量比为5:1～1:1。

4.根据权利要求1所述的聚苯丙/颜料复合有色丝的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的颜料为酞菁蓝、酞菁绿、联苯胺黄、永固黄、永固红、喹吖啶酮紫中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的聚苯丙/颜料复合有色丝的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的颜料相对于苯乙烯、丙烯腈及甲基丙烯酸丁酯三单体总质量的质量分数为0.1％～20％。

6.根据权利要求1所述的聚苯丙/颜料复合有色丝的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的分散剂溶液为含氢氧化镁和十二烷基硫酸钠的溶液。

7.根据权利要求1所述的聚苯丙/颜料复合有色丝的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的引发剂为偶氮二异丁酸二甲酯，且其用量为苯乙烯、丙烯腈及甲基丙烯酸丁酯三单体总质量的0.1％～2％。

8.根据权利要求1所述的聚苯丙/颜料复合有色丝的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的悬浮聚合的条件为：先40～75℃反应2h-48h，然后80-90℃反应1-4h，搅拌转速为50～500rpm。

9.根据权利要求1所述的聚苯丙/颜料复合有色丝的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述聚苯丙/颜料复合微球粉末的加入量为化纤切片质量的5～45％。

10.根据权利要求1所述的聚苯丙/颜料复合有色丝的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的双螺杆挤出机中，共混温度为220～270℃，转速10～60r·min^-1。