CN1528960A - 固色丙纶色丝的制备方法 - Google Patents

固色丙纶色丝的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种固色丙纶色丝的制备方法,是在纺丝成形过程中,在聚丙烯主链中引入极性基团,使色母粒中的着色成分与聚丙烯主链上的极性基团原位发生反应,形成着色成分与极性基团之间的化学结合;本发明所用制备原料均有工业级成品销售,因此原料易得;制备得到的固色丙纶色丝具有优良的水洗色牢度,可直接用于工业化生产,本发明方法可在现有丙纶制造设备上实施,不需要添加新的加工设备。

Description

固色丙纶色丝的制备方法
                              技术领域
本发明涉及丙纶的染色方法,具体地是固色丙纶色丝的制备方法。
                              背景技术
丙纶由于分子结构中没有可与染料分子相结合的极性基团,如-OH、-NH2、-CONH-、-COOR等,因此无染料可亲和的染色席座,染料难以与聚丙烯大分子间形成化学键合。同时由于丙纶的结晶度高,结构致密,疏水性强,因而染料分子只能扩散和渗入到无定型部分或晶区表面。目前丙纶的染色大致可分为三种方法:一是将丙纶改性,如采用接枝共聚、共混等方式,将活性基团引入到大分子结构中使产品纤维具有染料可亲和的染座而实现染色;二是采用母体着色法,即将颜料在熔融纺丝前加入;三是把染色配位体有机金属络合物加入到树脂中,再以含有络合基团的特殊分散性媒染染料进行染色。
母体着色法即采用含有高浓度颜料的树脂(母体)和普通纺丝用树脂混合,然后进行熔融纺丝,制取有色纤维。由于着色剂在纺丝前分散在聚合物基体中,因此其色泽鲜艳,色调均匀,简便易行,同时可以避免染色受纤维结构和力学性质不均匀的影响而导致染色均匀性差和染色废水污染环境的缺点。
母体着色虽使丙纶着色成为可能,但是由于聚丙烯本身分子链结构的非极性特征并没有改变,因此着色成分仅在物理缠结点的作用下分散固留于纤维基体中,在一定的条件下,一旦这种物理固着点取消,着色成分极容易从纤维基体中脱离,宏观表现为色丝的脱色。着色材料的分子量越小,这种脱色现象更为明显。因此,提高颜料分子量以制备固色色母是一个重要的研究开发方向。但是该种研究仅针对特定的颜料而进行,对于多色互配的场合缺少灵活互变性,限制其普遍使用。
在纤维的制备过程中,对初生纤维及成品纤维的上油是一个重要的工序。广义的化纤油剂是指应用于化纤生产与加工过程中的一类助剂,它可用于调节纤维的摩擦特性,防止和消除静电积累,赋予纤维一定的平滑、柔软等特性,使化学纤维顺利的通过纺纱、织造等工序。部分功能化油剂可赋予纤维不同的丝光性、防水性、防污性、防油性、阻燃性或抗静电性等。
                              发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的问题,提供一种固色丙纶色丝的制备方法,在纺丝成形过程中,在聚丙烯主链中引入极性基团,色母粒中的着色成分与聚丙烯主链上的极性基团原位发生反应,形成着色成分与极性基团之间的化学结合。
本发明所述的固色丙纶色丝的制备方法包括如下步骤:
(4)纺丝原料按配比为聚丙烯基体树脂∶功能性添加剂∶色母粒=90~98∶1.5~8∶0.5~2重量百分比机械共混后进行熔融共混纺丝挤出,纺丝温度的设定范围如表1所示:
                                                   表1
                                 螺杆   法兰   箱体
  一区   二区   三区   四区   五区
温度设定范围(℃)   200~220   220~240   230~250   230~250   210~220   210~235   210~235
(5)挤出初生纤维的拉伸、卷绕、功能性改性油剂上油处理,功能性改性油剂上油量占初生纤维的1.0~3.0%重量;
(6)初生纤维的后拉伸、定型、卷绕;
所述功能性添加剂是乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚酰胺、聚酯、聚氧乙烯、聚氧丙烯、聚酯-聚醚共聚物、聚丙烯接枝马来酸酐、聚丙烯接枝丙烯酸、聚酯液晶聚合物、聚烯烃类中一种或一种以上混合物;所述功能性改性油剂主要由平滑剂、集束剂、抗静电剂及其它功能助剂构成,其中平滑剂用量为油剂总量的30-70%重量、集束剂用量为油剂总量的25-65%重量、抗静电剂用量为油剂总量的0.5-3.0%重量、其它助剂用量为油剂总量的0-5%重量。
其中平滑剂由多元醇酯、聚醚型非离子表面活性剂、多元醇其中一种或一种以上混合物组成。
所述多元醇酯包括新戊二醇、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、季戊四醇、或甘油与一元酸的酯化产物、失水山梨醇油酸酯其中一种或一种以上混合物。
所述聚醚型非离子表面活性剂是聚环氧丙烷聚氧乙烯加成物。
所述多元醇是季戊四醇、异戊二醇、甘油、或其自身脱水齐聚物其中一种或一种以上混合物。
集束剂主要是酯型或醚型非离子表面活性剂,包括硫酸化蓖麻油、油酸三乙醇胺、烷基酰醇胺、脂肪酸聚氧乙烯酯、聚丙烯酸、聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺、改性淀粉、明胶、海藻酸钠、聚乙烯吡咯烷酮其中一种或一种以上混合物。借助高分子与水分子缔合产生的凝集力以提高纤维的集束性。也可采用丁基溶纤剂、矿物油、改性蓖麻油其中一种或一种以上混合物以提高纤维的集束性。
抗静电剂主要是非离子型、阴离子型或阳离子型表面活性剂,如脂肪醇磷酸酯类、聚氧乙烯脂肪醇磷酸酯类如十六醇磷酸酯钾盐;季铵盐阳离子表面活性剂如十二烷基二甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵等。
其它助剂包括硅酸盐类无机超细粉体;防霉剂如烷基三甲基溴化铵,烷基二甲基苄基溴化铵;消泡剂如辛醇、2-乙基己醇、月桂醇、聚乙二醇等。
改性油剂可以提供色丝更好的集束性、平滑性、更强的油膜强度,同时也利于纤维结晶性能的改善,增加纤维结构的均匀性和致密度,提高纤维对着色成分的固着能力,因此所得原液着色聚丙烯纤维不仅具有良好的水洗色牢度,同时具有一定摩擦色牢度。功能性改性油剂主要是由平滑剂、集束剂、抗静电剂及其它功能助剂所构成。其中平滑剂主要用于减少纤维间、纤维与转动锟间的摩擦,增加丝条表面油膜强度;集束剂要求对纤维附着性能好,油剂自身具有好的凝聚性,对纤维渗透性好,本身黏性大;抗静电剂主要用于消除纤维生产过程中纤维—纤维、纤维—机械部件之间摩擦所产生的静电,避免静电的集聚。
本发明与现有技术相比具有如下优点:
1、本发明方法制备的固色丙纶色丝具有优良的水洗色牢度;
2、本发明所用制备原料均有工业级成品销售,因此原料易得;
3、本发明方法制备的固色丙纶色丝可直接用于工业化生产;
4、本发明方法可在现有丙纶制造设备上实施,不需要添加新的加工设备,除纺丝成形温度需要根据功能性添加剂的用量和种类做适当调整外,其它工艺参数可依照原有工艺参数实施;
5、本发明固色效果好,成本低廉。
                           具体实施方式
实施例1
纺制900D/90f色丝,纺丝原料组成(以一吨计):
聚丙烯(MI=15g/10min)             0.93吨
功能性添加剂:乙烯-醋酸乙烯共聚物 0.03吨
              聚氧乙烯(5000)      0.02吨
色母粒(大红LD-03)                 0.02吨
纺丝成形温度设定:
                 螺杆   法兰   箱体
  一区   二区   三区   四区   五区
温度设定范围(℃) 205 220 235 235 220 215 215
油剂组成(按总量1000g计):
        聚氧乙烯蓖麻油                            200g
        聚氧乙烯醚(6)单月桂酸酯                   150g
        聚氧乙烯醚(10)单月桂酸酯                  200g
        油酸三乙醇胺                              150g
        失水山梨醇油酸酯                          100g
        聚乙烯醇                                  100g
        甘油                                      50g
        烷基三甲基溴化铵                          35g
        十六醇磷酸酯钾盐                          15g
所得油剂为乳白或浅黄色粘稠液体,使用时采用四倍去离子水稀释。纤维上油量为纤维重量的2.5%(重量百分数)。
所得红色丙纶纤维经过沸水浸泡0.5小时后,水透明澄清。依照AATCC61-1996测定其水洗色牢度均达到3-5级。
实施例2
纺制900D/90f色丝,纺丝原料组成(以一吨计):
聚丙烯(MI=15g/10min)              0.92吨
功能性添加剂:乙烯-醋酸乙烯共聚物  0.04吨
              聚乙烯(MI=10)       0.02吨
色母粒(大红LD-03)                  0.02吨
纺丝成形温度设定:
                 螺杆   法兰   箱体
  一区   二区   三区   四区   五区
温度设定范围(℃) 205 220 235 235 220 215 215
油剂组成(按总量1000g计):
        聚乙二醇(400)月桂酸酯                 400g
        油酸月桂醇酯                          200g
        聚乙二醇(600)油酸酯                   200g
        聚乙二醇                              100g
        聚丙烯酰胺                            50g
        十六醇磷酸酯钾盐                      30g
        烷基三甲基溴化铵                      10g
        明胶                                  10g
所得油剂为乳白或浅黄色粘稠液体,使用时采用四倍去离子水稀释。纤维上油量为纤维重量的2.3%(重量百分数)。
所得红色丙纶纤维经过沸水浸泡0.5小时后,水透明澄清。依照AATCC61-1996测定其水洗色牢度均达到3-5级。
实施例3
纺制900D/90f色丝,纺丝原料组成(以一吨计):
聚丙烯(MI=15g/10min)              0.94吨
功能性添加剂:聚酯                 0.02吨
              聚乙二醇             0.02吨
色母粒(大红LD-03)                  0.02吨
纺丝成形温度设定:
                 螺杆   法兰   箱体
  一区   二区   三区   四区   五区
温度设定范围(℃)   205   210   230   230   215   210   210
油剂组成(按总量1000g计):
        聚氧乙烯(6)山梨糖醇甘油酸酯                   300g
        失水山梨醇油酸单酯                            250g
        新戊二醇月桂酸单酯                            200g
        月桂酰醇胺                                    100g
        聚乙二醇                                      80g
        硅酸盐无机超细粉体                            20g
        烷基二甲基苄基溴化铵                          25g
        十二烷基二甲基氯化铵                          15g
        羧甲基纤维素钠                                10g
所得油剂为乳白或浅黄色粘稠液体,使用时采用四倍去离子水稀释。纤维上油量为纤维重量的2.5%(重量百分数)。
所得红色丙纶纤维经过沸水浸泡0.5小时后,水透明澄清。依照AATCC61-1996测定其水洗色牢度均达到4-5级。
实施例4
纺制900D/90f色丝,纺丝原料组成(以一吨计):
聚丙烯(MI=15g/10min)              0.93吨
功能性添加剂:聚酯-聚醚共聚物      0.04吨
              聚乙二醇             0.01吨
色母粒(大红LD-03)                  0.02吨
纺丝成形温度设定:
                 螺杆  法兰  箱体
 一区  二区  三区  四区  五区
温度设定范围(℃) 205 210 230 230 215 210 210
油剂组成(按总量1000g计):
        硬脂酸单甘油酯                             300g
        月桂酸酯聚氧乙烯醚                         300g
        异戊二醇                                   100g
        抹香鲸油                                   100g
        聚乙二醇                                   100g
        月桂酰醇胺                                 55g
        烷基二甲基溴化铵                           15g
        十二烷基二甲基氯化铵                       15g
        辛醇                                       10g
        海藻酸钠                                   5g
所得油剂为乳白或浅黄色粘稠液体,使用时采用四倍去离子水稀释。纤维上油量为纤维重量的2.0%(重量百分数)。
所得红色丙纶纤维经过沸水浸泡0.5小时后,水透明澄清。依照AATCC61-1996测定其水洗色牢度均达到4-5级。
实施例5
纺制900D/90f色丝,纺丝原料组成(以一吨计):
聚丙烯(MI=15g/10min)               0.96吨
功能性添加剂:聚丙烯接枝聚丙烯酸    0.02吨
色母粒(大红LD-03)                   0.02吨
纺丝成形温度设定:
                螺杆   法兰   箱体
  一区   二区   三区   四区   五区
温度设定范围(℃)   205   210   225   225   215   210   210
油剂组成(按总量1000g计):
        聚氧乙烯(10)山梨糖醇甘油酸酯            300g
        聚氧乙烯(6)壬基酚醚                     250g
        三羟甲基乙烷壬酸酯                      100g
        三羟甲基丙烷辛酸酯                      100g
        抹香鲸油                                100g
        聚乙二醇                                100g
        改性淀粉                                20g
        季铵盐阳离子表面活性剂                  15g
        硅酸盐无机超细粉体                      15g
所得油剂为乳白或浅黄色粘稠液体,使用时采用四倍去离子水稀释。纤维上油量为纤维重量的2.5%(重量百分数)。
所得红色丙纶纤维经过沸水浸泡0.5小时后,水透明澄清。依照AATCC61-1996测定其水洗色牢度均达到4-5级。
实施例6
纺制900D/90f色丝,纺丝原料组成(以一吨计):
聚丙烯(MI=15g/10min)              0.92吨
功能性添加剂:聚酰胺6              0.02吨
              聚乙二醇             0.02吨
              聚丙二醇             0.02吨
色母粒(大红LD-03)                  0.02吨
纺丝成形温度设定:
                螺杆   法兰   箱体
  一区   二区   三区   四区   五区
温度设定范围(℃)   215   220   235   235   220   215   215
油剂组成(按总量1000g计):
        聚氧乙烯(8)失水山梨糖醇甘油酸酯   300g
        聚氧乙烯(4)油醇醚                 240g
        失水山梨醇三硬脂酸酯              100g
        丙二醇单月桂酸酯                  100g
        改性白油                          100g
        异戊二醇                          100g
        十六烷基三甲基溴化铵              20g
        2-乙基己醇                        15g
        聚乙烯吡咯烷酮                    15g
        烷基二甲基苄基溴化铵              10g
所得油剂为乳白或浅黄色粘稠液体,使用时采用四倍去离子水稀释。纤维上油量为纤维重量的2.5%(重量百分数)。
所得红色丙纶纤维经过沸水浸泡0.5小时后,水透明澄清。依照AATCC61-1996测定其水洗色牢度均达到3-5级。
实施例7
纺制900D/90f色丝,纺丝原料组成(以一吨计):
聚丙烯(MI=15g/10min)             0.93吨
功能性添加剂:聚酰胺66            0.02吨
              聚乙二醇            0.02吨
              聚丙二醇            0.01吨
色母粒(大红LD-03)                 0.02吨
纺丝成形温度设定:
                螺杆   法兰   箱体
  一区   二区   三区   四区   五区
温度设定范围(℃)   215   220   235   235   220   215   215
油剂组成(按总量1000g计):
        聚氧乙烯(6)油醇醚                    240g
        聚氧乙烯(6)失水山梨糖醇甘油酸酯      150g
        聚氧乙烯(10)失水山梨糖醇甘油酸酯     150g
        渗透剂OT                             100g
        丙二醇单月桂酸酯                     100g
        聚氧乙烯十二烷基苯酚醚               100g
        异戊二醇                             100g
        聚乙烯醇                             20g
        十六烷基三甲基溴化铵                 15g
        2-乙基己醇                           15g
        烷基二甲基苄基溴化铵                 10g
所得油剂为乳白或浅黄色粘稠液体,使用时采用四倍去离子水稀释。纤维上油量为纤维重量的2.5%(重量百分数)。
所得红色丙纶纤维经过沸水浸泡0.5小时后,水透明澄清。依照AATCC61-1996测定其水洗色牢度均达到4-5级。
实施例8
纺制900D/90f色丝,纺丝原料组成(以一吨计):
聚丙烯(MI=15g/10min)            0.92吨
功能性添加剂:聚酰胺PA(纺丝级)   0.03吨
              聚乙二醇           0.03吨
色母粒(大红LD-03)                0.02吨
纺丝成形温度设定:
                 螺杆   法兰   箱体
  一区   二区   三区   四区   五区
温度设定范围(℃)   215   220   235   235   220   215   215
油剂组成(按总量1000g计):
        聚氧乙烯(10)油醇醚                    220g
        聚氧乙烯(6)失水山梨糖醇甘油酸酯       200g
        聚氧乙烯(2)失水山梨糖醇甘油酸酯       110g
        N,N二羟乙基油酰胺                    110g
        丙二醇单月桂酸酯                      100g
        矿物油                                   100g
        异戊二醇                                 100g
        丁基溶纤剂                               20g
        十六烷基三甲基溴化铵                     15g
        十二烷基磺酸钠                           15g
        烷基二甲基苄基溴化铵                     10g
所得油剂为乳白或浅黄色粘稠液体,使用时采用四倍去离子水稀释。纤维上油量为纤维重量的2.5%(重量百分数)。
所得红色丙纶纤维经过沸水浸泡0.5小时后,水透明澄清。依照AATCC61-1996测定其水洗色牢度均达到3-5级。

Claims (9)

1、一种固色丙纶色丝的制备方法,其特征在于在纺丝成形过程中,在聚丙烯主链中引入极性基团,使色母粒中的着色成分与聚丙烯主链上的极性基团原位发生反应,形成着色成分与极性基团之间的化学结合。
2、根据权利要求1所述的固色丙纶色丝的制备方法,其特征在于包括如下步骤:
(1)纺丝原料按配比为聚丙烯基体树脂∶功能性添加剂∶色母粒=90~98∶1.5~8∶0.5~2重量百分比机械共混后进行熔融共混纺丝挤出,纺丝温度的设定范围如表1所示:
                                      表1                               螺杆   法兰   箱体   一区   二区   三区   四区   五区 温度设定范围(℃)   200~220   220~240   230~250   230~250   210~220   210~235   210~235
(2)挤出初生纤维的拉伸、卷绕、功能性改性油剂上油处理,功能性改性油剂上油量占初生纤维的1.0~3.0%重量;
(3)初生纤维的后拉伸、定型、卷绕;所述功能性添加剂是乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚酰胺、聚酯、聚氧乙烯、聚氧丙烯、聚酯-聚醚共聚物、聚丙烯接枝马来酸酐、聚丙烯接枝丙烯酸、聚酯液晶聚合物、聚烯烃类中一种或一种以上混合物;所述功能性改性油剂主要由平滑剂、集束剂、抗静电剂及其它功能助剂构成,其中平滑剂用量为油剂总量的30-70%重量、集束剂用量为油剂总量的25-65%重量、抗静电剂用量为油剂总量的0.5-3.0%重量、其它助剂用量为油剂总量的0-5%重量。
3、根据权利要求2所述的固色丙纶色丝的制备方法,其特征在于所述平滑剂由多元醇酯、聚醚型非离子表面活性剂、多元醇其中一种或一种以上混合物组成。
4、根据权利要求3所述的固色丙纶色丝的制备方法,其特征在于所述多元醇酯包括新戊二醇、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、季戊四醇、或甘油与一元酸的酯化产物、失水山梨醇油酸酯其中一种或一种以上混合物。
5、根据权利要求3所述的固色丙纶色丝的制备方法,其特征在于所述聚醚型非离子表面活性剂是聚环氧丙烷聚氧乙烯加成物。
6、根据权利要求2所述的固色丙纶色丝的制备方法,其特征在于所述集束剂是硫酸化蓖麻油、油酸三乙醇胺、烷基酰醇胺、脂肪酸聚氧乙烯酯、聚丙烯酸、聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺、改性淀粉、明胶、海藻酸钠、聚乙烯吡咯烷酮其中一种或一种以上混合物。
7、根据权利要求2所述的固色丙纶色丝的制备方法,其特征在于所述集束剂是丁基溶纤剂、矿物油、改性蓖麻油其中一种或一种以上混合物。
8、根据权利要求2所述的固色丙纶色丝的制备方法,其特征在于所述抗静电剂是十六醇磷酸酯钾盐、十二烷基二甲基氯化铵、或十六烷基三甲基溴化铵。
9、根据权利要求2所述的固色丙纶色丝的制备方法,其特征在于所述其它助剂包括硅酸盐类无机超细粉体、烷基三甲基溴化铵、烷基二甲基苄基溴化铵、辛醇、2-乙基己醇、月桂醇、聚乙二醇其中一种或一种以上混合物。
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