聚丙烯纖維是主要合成纖維品種之一,原料豐富、價格低、比重輕、熱穩定性高、疏水性及保暖性好,且耐腐蝕、抗霉變、具有優良的加工性能和物理機械性能。但是聚丙烯結晶度高,沒有可與染料分子相作用的極性基團,從而導致其染色困難[1]。欲使聚丙烯纖維具有可染性,需對聚丙烯進行改性[2,3],其方法之一是摻混可染添加劑。用于共混改性聚丙烯的添加劑一般為極性物質,如聚酯類、聚酰胺類、聚烯烴類、反應性添加劑和樹脂狀聚合物等,而且至少必須具備下列四個條件:
----改性劑與聚丙烯有較好的相容性,在成型過程中可形成基體—微纖兩相結構,并產生大量的微孔隙,形成染料擴散到纖維內部的通道,從而實現染色
----改性劑與染料有較好的親和力,保證制成的纖維具有足夠的染色深度和色牢度;
----改性劑應具有良好的熱穩定性和化學穩定性,無毒害;
----改性劑不應對聚丙烯的可紡性、機械性能、熱學性能和光學性能產生不良影響。
聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)及其改性物是最常用的聚丙烯纖維可染添加劑之一。使用聚酯改性聚丙烯具有兩方面優點:一方面,操作簡單、色譜廣、色澤鮮艷;另一方面,由于帶有染座的添加劑在聚丙烯中均勻分布,因此該法不僅能使聚丙烯纖維表面染色,而且也能使聚丙烯纖維本體染色。聚酯類共混添加劑不僅使聚丙烯的結構疏松,而且還能在聚丙烯中原位成纖,形成基體-微纖兩相結構,由于在兩相間存在大量相界面,并形成大量微孔,有利于染料分子沿微孔擴散到纖維內部,即產生所謂“芯吸效應”,并借助聚酯中的酯基和苯環等親合染料的活性部位,在微弱的氫鍵、范德華力、離子鍵或極性共價鍵作用下將染料吸附,從而達到染色的目的。
1聚酯共混添加劑的可染性與改性聚丙烯可染性的關系
用于聚丙烯改性、提高其染色性能的添加劑本身必須是可染的。改性聚丙烯的可染類型與添加劑相同,即如果添加劑是分散可染的,則改性聚丙烯也只能分散可染;如果添加劑是陽離子可染,則改性聚丙烯
2聚酯共混添加劑的可染性
早期用于改性聚丙烯的聚酯為PET。但僅用PET改性聚丙烯,只能在高溫高壓條件下,用分散染料染色。陰離子染料可染聚酯添加劑是通過引入含有堿性基團的共聚組分,使其對酸性染料具有親和性,通常引入的第三組分是胺(叔胺、季胺)類化合物。但含氮的第三單體熱穩定性差,致使染色纖維往往耐熱性差,色牢度低。因此,限制了該類添加劑的發展。
由于陽離子染料色譜齊全、顏色鮮艷且價格便宜,因此在聚酯主鏈上引入第三單體———間苯二甲酸二甲酯磺酸鈉(SIPM),而得到可與陽離子染料結合獲得牢固的色澤的聚酯共混添加劑是研究的熱門之一。含SIPM的添加劑除引入了染座之外,其間位結構已破壞了聚酯大分子的規整結構[4],使其結晶速度減慢,結晶度降低,無定形區增大,有利于染料分子自無定型區向聚酯內部滲透,并與-SO3-結合。
雖然添加劑上染率隨SIPM含量增加而增加,但是如果SIPM的加入量過大,則添加劑的可紡性及其他物理性能變差。SIPM含量在1.5%摩爾(相對于對苯二甲酸的含量,以下同)以下時,纖維染色性較差,染料大部分殘留在殘液中;SIPM含量達1.5%摩爾以上時,纖維色澤基本達到要求[5]。因此一般SIPM含量為2%~3%摩爾。
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