易染色聚丙烯纖維及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種易染色聚丙烯纖維，該纖維各組分重量百分比為：聚丙烯為80-95%，丙烯基磺酸鈉為5-10%，馬來酸酐為5-10%，催化劑為0.04-0.05%，上述各組分重量百分比之和為100%。本發(fā)明以對丙烯基磺酸鈉為染座，通過丙烯磺酸鈉與馬來酸酐與之反應(yīng)，接枝到聚丙烯大分子鏈上，經(jīng)過馬來酸酐改性的丙烯磺酸鈉，都含有丙烯基官能團，與聚丙烯分子鏈有較好的相容性，并且能夠產(chǎn)生部分接枝共聚物，打亂了聚丙烯纖維結(jié)晶過程，破環(huán)了了聚丙烯纖維中大分子鏈的取向和結(jié)晶，同時保留了磺酸基團這個陰離子官能團，能夠和陽離子染料在低溫條件下進行離子交換，從而使陽離子染料進入纖維表面和內(nèi)部，得到易染色聚丙烯纖維。
【專利說明】 易染色聚丙烯纖維及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化學纖維制造及染色【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種易染色聚丙烯纖維及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚丙烯纖維因為容易結(jié)晶，分子鏈排列規(guī)整，染料分子難以結(jié)合到纖維表面和內(nèi)部，而且聚丙烯分子鏈上不含有極性基團，難以和染料分子結(jié)合，因而聚丙烯纖維難以染色。為了使染料進入纖維表面和內(nèi)部，有幾種方法進行了嘗試。第一種方法是表面處理，通過等離子體法、電暈放電法、浸潰法等方法，使纖維表面帶有極性基團，和染料分子結(jié)合，從而具有染色性能。然而表面處理改性方法難以連續(xù)法生產(chǎn)，而且改性效果不是很好，難以實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。第二種方法是共聚，由于丙烯是氣體，對催化劑要求很高，加入第二單體會降低催化效率，因此，難以直接嵌段共聚，常用接枝共聚方式，把染座(能接受染料官能團的部分)接枝在聚丙烯大分子鏈上，從而使纖維分子具有染色性能，常用輻射、氧化和加熱方式接枝染座，但加工繁瑣，而且在接枝共聚過程中對聚丙烯纖維的力學性能產(chǎn)生較大影響，不能滿足實際需求，難以工業(yè)化生產(chǎn)。第三種方法是共混方法，即在聚丙烯纖維中添加可染組分，在纖維表面和內(nèi)部形成染料接受體，從而具有染色性能。常用的添加物有低分子化合物、高分子化合物和金屬鹽化合物。無論采用何種添加劑，都需要解決添加劑與聚丙烯分子的相容性及加工流動性能的問題，一方面要打亂聚丙烯纖維在成型過程中的結(jié)晶行為，同時又要不破壞纖維的力學性能，要兼顧這兩方面比較難，而且低分子添加劑還存在黏度太小，流動太快的不足；金屬鹽添加劑除了流動快以外，只適用于深色染料，應(yīng)用范圍窄。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種加工簡單、不破壞纖維的力學性能，使染座均勻分布在聚丙烯纖維表面和內(nèi)部的能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的易染色聚丙烯纖維。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種易染色聚丙烯纖維，該纖維各組分重量百分比為:聚丙烯為80-95%，丙烯基磺酸鈉為5-10%，馬來酸酐為5-10%，催化劑為0.04-0.05%，上述各組分重量百分比之和為100%。
[0005]本發(fā)明中丙烯基磺酸鈉，可以是丙烯磺酸鈉或甲基丙烯磺酸鈉，其熔點在180-230°C。
[0006]本發(fā)明中催化劑可以是過氧化苯甲酰。
[0007]本發(fā)明還提供一種上述易染色聚丙烯纖維的制備方法，制備步驟包括:
[0008](I)按照如下比例稱料:聚丙烯為80-95% ;丙烯基磺酸鈉為5-10% ;馬來酸酐為5-10% ;催化劑為0.04-0.05%，上述各組分重量百分比之和為100% ;把稱量好的原料投入高速攪拌器中，先低速5-150轉(zhuǎn)/分攪拌5-10分鐘，再高速200-800轉(zhuǎn)/分攪拌15-25分鐘，控制攪拌溫度(低速和高速的攪拌溫度)在90-120°C之間，使各種原料均勻混合；
[0009](2)將步驟(I)在高速混合攪拌器中均勻混合的原料，投入在反應(yīng)型雙螺桿擠出機中，螺桿擠出溫度為160-230度，經(jīng)熔融混合后，丙烯基磺酸鈉和馬來酸酐在催化劑作用下，擠出、拉條、切粒，得到共混粒子；
[0010](3)將共混粒子投入到在紡絲螺桿擠出機中，設(shè)定螺桿擠出溫度為190-250°c，熔融物料經(jīng)噴絲組件進入孔數(shù)為24-108的噴絲板擠出成熔體纖維，然后經(jīng)風溫為16-35度、吹風速度為0.3-1.5米/分的冷卻風吹風冷卻，然后經(jīng)過50-90度的熱輥拉伸，拉伸倍數(shù)為1.5-3.0倍，然后在卷繞速度為1500-3000米/分的卷繞機上卷繞成型，得到易染色聚丙烯纖維。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果:
[0012]1.本發(fā)明以對丙烯基磺酸鈉為染座，通過丙烯基磺酸鈉與馬來酸酐反應(yīng)，接枝到聚丙烯大分子鏈上，在雙螺桿作用下，均勻混合，通過螺桿紡絲，得到易染色聚丙烯纖維。經(jīng)過馬來酸酐改性的丙烯磺酸鈉，都含有丙烯基官能團，與聚丙烯分子鏈有較好的相容性，并且能夠產(chǎn)生部分接枝共聚物，打亂了聚丙烯纖維結(jié)晶過程，破環(huán)了聚丙烯纖維中大分子鏈的取向和結(jié)晶，同時保留了磺酸基團這個陰離子官能團，能夠和陽離子染料在低溫條件下進行離子交換，從而使陽離子染料進入纖維表面和內(nèi)部，得到陽離子染色聚丙烯纖維即易染色聚丙烯纖維。
[0013]2.本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的添加劑要么是可染共聚聚酯，要么是金屬鹽造成的與聚丙烯共混的加工流動性能不好、而且聚丙烯纖維染色需要的溫度高的缺陷；本發(fā)明采用有一定聚合度的極性分子，其熔點在纖維加工溫度范圍內(nèi)，有較高染座百分含量，而且與聚丙烯分子有較好的相容性，可以順利加工成纖維。
【具體實施方式】
[0014]下面通過實施例進一步詳細描述本發(fā)明，但本發(fā)明不僅僅局限于以下實施例。
[0015]實施例1:
[0016]稱量聚丙烯為90.95份、丙烯磺酸鈉為6份、馬來酸酐為3份；過氧化苯甲酰0.05份。把稱量好的原料投入高速攪拌器中，先低速50轉(zhuǎn)/分攪拌10分鐘，再高速500轉(zhuǎn)/分攪拌20分鐘，控制攪拌溫度在95°C，使各種原料均勻混合。將均勻混合好的原料，投入在反應(yīng)型雙螺桿擠出機中，螺桿擠出溫度為210°C，經(jīng)熔融混合后，擠出、冷卻、拉條、切粒，得到共混粒子。
[0017]將共混粒子投入到真空干燥機中，設(shè)定干燥溫度為110°C，干燥3小時后，取出投入到紡絲螺桿擠出機中，設(shè)定螺桿擠出溫度為220°C，通過熔融噴絲，經(jīng)噴絲組件進入噴絲板孔數(shù)為24孔的噴絲板擠出成熔體纖維，然后經(jīng)風溫為20度、吹風速度為1.0米/分的冷卻風吹風冷卻后，經(jīng)過60度的熱輥拉伸，拉伸倍數(shù)為2.0倍，然后在卷繞速度為2800米/分的卷繞機上卷繞成型，得到易染色聚丙烯POY纖維。
[0018]實施例2:
[0019]稱量聚丙烯為89.95份、甲基丙烯磺酸鈉為8份、馬來酸酐為2份；過氧化苯甲酰
0.05份。把稱量好的原料投入高速攪拌器中，先低速100轉(zhuǎn)/分攪拌10分鐘，再高速600轉(zhuǎn)/分攪拌20分鐘，控制攪拌溫度在105°C，使各種原料均勻混合。將均勻混合好的原料，投入在雙螺桿擠出機中，螺桿擠出溫度為210°C，經(jīng)熔融混合后，丙烯基磺酸鈉和馬來酸酐在催化劑作用下，擠出、拉條、切粒，得到共混粒子。將共混粒子投入到真空干燥機中，設(shè)定干燥溫度為110°C，干燥2小時后，取出投入到反應(yīng)型紡絲螺桿擠出機中，設(shè)定螺桿擠出溫度為220°C，紡絲箱體溫度為240°C，通過熔融噴絲，經(jīng)噴絲組件進入噴絲板孔數(shù)為96孔的噴絲板擠出成熔體纖維，然后經(jīng)風溫為25度、吹風速度為1.2米/分的冷卻風吹風冷卻后，經(jīng)過80度的熱輥拉伸，拉伸倍數(shù)為2.8倍，然后在卷繞速度為2500米/分的卷繞機上卷繞成型，牽伸后得到易染色聚丙烯DT纖維。
[0020]實施例3:
[0021]稱量聚丙烯為91份、丙烯磺酸鈉為5.95份、馬來酸酐為3份；過硫酸銨0.05份。把稱量好的原料投入高速攪拌器中，先低速150轉(zhuǎn)/分攪拌10分鐘，再高速800轉(zhuǎn)/分攪拌20分鐘，控制攪拌溫度90°C，使各種原料均勻混合。將均勻混合好的原料，投入在反應(yīng)型雙螺桿擠出機中，設(shè)定螺桿擠出溫度為200°C，經(jīng)熔融混合后，丙烯基磺酸鈉和馬來酸酐在催化劑作用下，擠出、拉條、切粒，得到共混粒子。將共混粒子投入到真空干燥機中，設(shè)定干燥溫度為90°C，干燥3小時后，取出投入到紡絲螺桿擠出機中，設(shè)定螺桿擠出溫度為210°C，紡絲箱體溫度為230°C，通過熔融噴絲，經(jīng)噴絲組件進入噴絲板孔數(shù)為108孔的噴絲板擠出成熔體纖維，然后經(jīng)風溫為30度、吹風速度為1.5米/分的冷卻風吹風冷卻后，經(jīng)過90度的熱輥拉伸，拉伸倍數(shù)為2.5倍，然后在卷繞速度為3000米/分的卷繞機上卷繞成型，牽伸假捻后得到易染色聚丙烯DTY纖維。
[0022]將上述實施例的樣品采用陽離子染料進行陽離子染色，其染色率(著色率、上色率)進行檢測(參照GB/T16602-1996上色率的測定方法)，其染色率達到85-97% ;因此，本發(fā)明的聚丙烯纖維具有染色率高，染色牢固的優(yōu)點。
【權(quán)利要求】
1.一種易染色聚丙烯纖維，其特征在于:該纖維各組分重量百分比為:聚丙烯為80-95%，丙烯基磺酸鈉為5-10%，馬來酸酐為5-10%，催化劑為0.04-0.05%，上述各組分重量百分比之和為100%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的易染色聚丙烯纖維，其特征在于:所述的丙烯基磺酸鈉，為熔點在180-230°C的丙烯磺酸鈉或甲基丙烯磺酸鈉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的易染色聚丙烯纖維，其特征在于:所述的催化劑為過氧化苯甲酰。
4.一種易染色聚丙烯纖維的制備方法，其特征在于:制備步驟包括: (1)按照如下比例稱料:聚丙烯為80-95%;丙烯基磺酸鈉為5-10% ;馬來酸酐為5-10% ；催化劑為0.04-0.05%,上述各組分重量百分比之和為100% ;把稱量好的原料投入攪拌器中，先5-150轉(zhuǎn)/分攪拌5-10分鐘，再200-800轉(zhuǎn)/分攪拌15-25分鐘，控制攪拌溫度在90-120°C之間，使各種原料均勻混合； (2)將步驟(I)在高速混合攪拌器中均勻混合的原料，投入在反應(yīng)型雙螺桿擠出機中，螺桿擠出溫度為160-230度，經(jīng)熔融混合后，丙烯基磺酸鈉和馬來酸酐在催化劑作用下，擠出、拉條、切粒，得到共混粒子； (3)將共混粒子投入到在紡絲螺桿擠出機中，設(shè)定螺桿擠出溫度為190-250°C，熔融物料經(jīng)噴絲組件進入孔數(shù)為24-108的噴絲板擠出成熔體纖維，然后經(jīng)風溫為16-35度、吹風速度為0.3-1.5米/分的冷卻風吹風冷卻，然后經(jīng)過50-90度的熱輥拉伸，拉伸倍數(shù)為.1.5-3.0倍，然后在卷繞速度為1500-3000米/分的卷繞機上卷繞成型，得到易染色聚丙烯纖維。
【文檔編號】D01D5/08GK103590129SQ201310487988
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月17日
【發(fā)明者】王立崗, 顏志勇, 陳細云, 胡英 申請人:惠陽中核輝新化纖有限公司