摘 要: 合成纖維于二戰前后開始研究和開發,隨著石油工業的壯大,真正的工業化始于2O世紀5O年代.其中發展最快的當推聚酯纖維,2010年世界產量已達3 641.3萬t,占合纖總量的84.7%.如今發展的是新聚酯纖維(如哪、PLA纖維)和芳綸、芳砜綸高性能纖維,產量正逐步上升.這些新纖維都用分散染料染色,所不同的是m 纖維可用PET纖維適用的傳統分散染料,芳綸和芳砜綸則需使用特殊添加劑存在下的載體染色,要求載體無毒、無味、易洗除、給色量高、不影響色牢度.而PLA是脂肪類聚酯,與PET、PrT芳香族.
聚酯性能有所不同,由于分子結構相差大,存在介電常數,極性與染料作用力有所不同,造成勻染性、色相、色牢度存在差異.采用溶解度參數或無機t性值侑機性值,從傳統分散染料中篩選或設計PLA專用分散染料的分子結構.
1 合成纖維的發展帶動染料的開發
在20世紀三四十年代,合成纖維開創了紡織纖維的新紀元,相繼有多種合成纖維問世.染料的發展歷來與纖維的開發緊密聯系.1935年和1938年開發出錦綸66和錦綸6,1949年出現了1:2型金屬絡合染料(即中性染料);1941年開發出聚酯纖維(滌綸),1953年在醋酸纖維用染料基礎上,出現了聚酯纖維用分散染料;1942年開發出腈綸纖維 1953年開始工業化生產,1955年在堿性染料基礎上出現了腈綸用陽離子染料. 這些新開發的合成纖維,它們的專用染料都要滯后若干年.從近幾年纖維與染料的同步發展可以看到染料的開發與纖維的發展緊密地聯系在一起.
日本化纖協會于2011年1月30日發表了《內外的化學纖維生產動向》,2004~2010年世界的主要纖維生產見表1.
2010年世界主要纖維產量為7 257.5萬t,比2009年增長12.6%,其中化纖產量占總產量的63.7%,棉占總產量的34.6%,增長率分別為12.O%和14.6%.天然纖維以棉為主,近4年中國生產量減少,印度、巴西、美國等國產量增加.羊毛因世界最大生產國澳大利亞產量減少,影響世界產量.化學纖維2位數增長主要依靠合纖的增長.其中主要品種滌綸的世界產量2010年為3 641-3萬t(長絲2 293.8萬t,短纖l 347.5萬t);而中國于2010年滌綸產量2 513.4萬tf長絲1 678.9萬t,短纖834.5萬t),占世界產量的69%.錦綸f長絲+短纖)2010年世界產量387.5萬t,中國產量為161.8萬t.腈綸短纖2010年世界產量198.1萬t,中國為65.7萬tf較2009年下跌5%).再生纖維素2010年世界產量323.8萬t,中國為183.5萬t.2010年中國的化學纖維產量為世界產量的64.1%.
2003 -2010年,我國染料產量見表2.i 我國染料產量2003—2005年徘徊于6O萬t/年以下,2006年開始增長到7O萬t/年以上,2008年受國際金融危機影響產量下降.與國內外纖維產量發展趨勢一致的是2009年下半年開始增長,2010年產量達到歷史最高水平.其中活性染料增長最快,達228 508.7 t,分散染料保持穩定,為349 549 t,二者占總產量的72.9%.
自2007年以來,分散染料除了2008年都穩定在35萬t左右,占總產量的44%~48%,與滌綸纖維相匹配.活性染料每年都在t~dTK:(2004年除外),2010年占纖維素纖維染料(硫化、直接、還原、冰染、活性染料)總量的61%.纖維素纖維染料總量375 051 t,占總產量的47%,與棉及再生纖維素總量基本相匹配.當然,還要扣除染料進出口因素,一般都是出口量大于進口量.
滌綸纖維除了大宗傳統產品外,大力發展差別化纖維。其中最重要的是超細纖維.由于其單位質量的表面積隨單絲纖度變細而增大,造成染色速度快、表觀給色淺和耐光牢度下降.對于分散染料,必須解決勻染性、蓋染性、提升性和染色牢度問題.為此,一批滌綸超細纖維的專用分散染料問世.新型舒適型滌綸纖維如吸濕排汗、調溫纖維的開發也需相應的分散染料及染色工藝.PTT和PLA等新型聚酯纖維使用傳統分散染料染色存在許多缺陷.
高性能纖維是今后世界合成纖維發展的一個重要方向,隨著技術的進步和應用范圍的擴大,許多高性能合成纖維已經實現產業化.高性能合成纖維按合成原料的不同主要分為芳綸纖維、超高分子質量聚乙烯纖維、碳纖維、特殊玻璃纖維以及液晶高分子聚對苯并二噻唑和聚對苯并二咪唑纖維,其中芳綸纖維和芳砜綸纖維市場增長最快,因為這類高性能合成纖維不但用于國防及航天領域,還滲透到其他領域,包括纜繩、輪胎簾子線、運動及醫療器械:服裝也由宇宙服、防彈服和特殊行業戰斗服向民用服裝發展.
商務部于2011年4月18 13發布《鼓勵進口技術和產品目錄(201 1年版)》,鼓勵引進聚乳酸纖維PLA和新型聚酯P,rr成套設備的設計制造技術、高強高模芳綸(1414)(聚對苯二甲酰對苯二胺1成套設備的設計制造技術.這些纖維是國家發改委鼓勵發展的新纖維.本文擬對聚對苯二甲酸丙二醇酯fP 和聚乳酸(PLA)等新型聚酯纖維和芳綸(av)、芳砜綸(PSA)等新型高性能纖維及其染整加工和所用染料進行評述.
2 新型聚酯纖維與染色
2.1 聚對苯二甲酸丙二醇l~(PTr)纖維與染色工藝P1Tr的制造技術在1941年已提出專利申請,但由于當時高質量的l,3一丙二醇太貴而未能實現工業化.直至1995年,美國殼牌化學公司研發出了1,3一丙二醇的新的生產路線,才于1996年建立第一個PTT生產廠.m 纖維最大生產企業為殼牌化學、杜邦化學、美國Kosa、日本旭化成、日本東麗和韓國SK化學等公司,我國也已開始批量生產.
PTT纖維既保持了聚酯纖維的基本優點,即尺寸穩定性、電絕緣性和化學穩定性,又具有PET纖維不具備的性能,如柔軟性、回彈性、蓬松性和低溫染色性等.PTT纖維的長絲和短纖非常適合應用于生產各種高彈收縮和手感柔軟的彈性針織和機織物,制造休閑服、泳衣、運動服、貼身內衣、襪子等.
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