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應(yīng)用服務(wù)部 姬書亮

摘要：文章綜述了聚酯纖維易染改性的研究進(jìn)展，從化學(xué)改性、物理改性、后整理改性各個(gè)方面闡述了近年來(lái)聚酯纖維沸染上色的研究成果。

關(guān)鍵詞：聚酯纖維改性

  2016年是“十三五”開局之年，也是供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的開篇之年。紡織印染行業(yè)以供給側(cè)改革為指引，深入推進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，通過(guò)加快科技進(jìn)步，技術(shù)創(chuàng)新，生產(chǎn)模式調(diào)整和市場(chǎng)模式轉(zhuǎn)型，提高產(chǎn)品研發(fā)水平、落實(shí)節(jié)能減排及綠色環(huán)保等措施，使全行業(yè)經(jīng)濟(jì)保持減速增效的發(fā)展。對(duì)于科技工作者來(lái)說(shuō)如何做好節(jié)能減排是推進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)的重中之重。

聚酯纖維染色，傳統(tǒng)工藝都是采用高溫高壓染色法使纖維獲得色彩的，如果能在100℃使聚酯纖維上色，將大大減少企業(yè)的能耗，縮短工藝流程，以下綜述了近年來(lái)聚酯纖維易染改性的研究成果。

1、化學(xué)改性

1.1大分子基本結(jié)構(gòu)改性

1.1.1PTT纖維

a、PTT簡(jiǎn)介 聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯商品名稱為Corterra，簡(jiǎn)稱PTT，可被熱定型，可以被拉伸至15％以上，具有易染性。PTT纖維生產(chǎn)發(fā)展的重點(diǎn)是開發(fā)1，3-丙二醇，合成的關(guān)鍵主要是催化劑。

b、PTT纖維的染色基本上和PET纖維的染色相同，惟一不同的是染色溫度相對(duì)于PET纖維約低20℃。PTT的玻璃化溫度為48℃(PET纖維為70~80℃)，因此，中能量(SE)型分散染料的臨界溫度范圍(染料吸盡率10％~90％的溫度范圍)為70~110℃，即如果使用分散染料，在110℃時(shí)色牢度^好。定型溫度可在140~150℃進(jìn)行，高于此溫度，有可能破壞纖維所特有的卷曲性和直線性[1]。

1.1.2PBT纖維

a、PBT簡(jiǎn)介 聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(Polybutylene terephthalate)，簡(jiǎn)稱PBT，纖維是上世紀(jì)80年代美國(guó)賽拉尼斯(CELNESE）公司首先研制出一種彈性高于錦綸僅次于氨綸的聚酯纖維

b、PBT纖維的染色染料向PBT纖維內(nèi)部的擴(kuò)散速率比向PET纖維內(nèi)部擴(kuò)散的速率高，其染色轉(zhuǎn)變溫度比PET低，在相同時(shí)間與溫度下的平衡上染百分率比PET高。工業(yè)上^佳上染工藝是100℃無(wú)載體沸染，PET120℃ 高溫高壓染色上染率相當(dāng)、上染速率要快[2]。

PET、PBT、PTT樹脂性能對(duì)比

1.2 引進(jìn)第三單體、第四單體等改性

通過(guò)引入第三、第四和第五組分，破壞大分子的規(guī)整性，降低玻璃化溫度Tg，增大無(wú)定形區(qū)，增大分子鏈的活動(dòng)能力，從而使染料能夠擴(kuò)散到纖維的內(nèi)部和提高纖維吸收染料的能力，達(dá)到無(wú)載體下沸染。

a.間位結(jié)構(gòu)：如聚間苯二甲酸二乙二醇酯

b.柔性結(jié)構(gòu)：如聚乙二醇和癸二酸等二元醇、二元酸類，^終合成的分散染料常壓可染共聚酯

c.網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)：如三羧酸類和多元醇類

2、物理改性

2.1 共混改性

通過(guò)在聚酯纖維的制造過(guò)程中混入改性劑，來(lái)改善染色性能并達(dá)到常壓沸染的目的。常用的改性劑是PEG、PBT、PTT。與共聚改性相比，要達(dá)到常壓沸染的效果，PEG和PBT對(duì)PET共混改性時(shí)的用量較大，數(shù)均相對(duì)分子質(zhì)量也不能太低，PEG用量應(yīng)占共混聚酯纖維的15 %以上，PBT用量一般應(yīng)占共聚酯纖維的25%以上。

2.2 超高速紡絲

由于超高速紡絲（6000m/min以上)制取的全取向絲具有高結(jié)晶取向、大晶粒和無(wú)定形區(qū)取向的超分子結(jié)構(gòu)，在形態(tài)結(jié)構(gòu)上存在著帶有裂紋的皮芯結(jié)構(gòu)和微原纖體系，非晶區(qū)部分的分子呈松弛的聚集態(tài)，有利于染料分子的進(jìn)入，當(dāng)卷繞速度達(dá)到12000m/min時(shí)紡出的纖維可用分散染料常壓染中深色。

2.3 雙組分復(fù)合紡絲

雙組分復(fù)合紡絲法可生產(chǎn)皮芯型和海島型復(fù)合纖維，由于這兩種纖維具有較松散的結(jié)構(gòu)，因而可改善分散染料的染色性，如將占總量不足80%的PET作為皮芯，占總量大于20%的IPA改性PET共聚作為皮層，紡得的復(fù)合纖維可用分散染料常壓沸染[3]。

2.4 熱處理改性

纖維熱處理法是指采用常規(guī)聚酯長(zhǎng)絲或高速紡的原絲進(jìn)行熱處理和再拉伸，或是在高速紡絲時(shí)施加溫度梯度拉伸的方法降低纖維非晶區(qū)的取向度，并使無(wú)定形區(qū)中分子鏈堆砌密度大的轉(zhuǎn)向堆砌密度小的區(qū)域，從而使纖維在100℃以下即可形成足夠多的自由體積，以充分接受分散染料分子。用常規(guī)拉伸絲和高速紡原絲的熱處理和再拉伸法制取的聚酯纖維以分散染料進(jìn)行常壓沸染與常規(guī)拉伸絲用高溫高壓染色相比有更高的染料吸盡率，能很好地滿足常壓沸染的要求。例如，將熔紡擠出的PET長(zhǎng)絲通過(guò)一長(zhǎng)度大于等于5 m、溫度控制在150℃和PET熔點(diǎn)之間的加熱區(qū)，并在加熱區(qū)下面設(shè)一真空區(qū)，加熱后再進(jìn)行拉伸，纖維卷繞速度大于等于5000 m /min，即得到能夠用常壓沸染的聚酯纖維。日本帝人公司在其 公布的專利中稱，如先在110℃下拉伸120%，再于100℃下拉伸40%，亦能大大提高纖維對(duì)分散染料的上色率[4]。

2.5 無(wú)機(jī)物添加改性

工業(yè)上，在聚酯聚合過(guò)程中，往往添加適量的非活性無(wú)機(jī)微粒子，以減小纖維的動(dòng)靜摩擦因數(shù)，使纖維的運(yùn)行張力降低且均勻，從而大大改善絡(luò)筒、加捻、卷繞、紡織等后加工各個(gè)環(huán)節(jié)的性能。常見的無(wú)機(jī)粒子為Al2O3、SiO2、ZnO、TiO2、ZrO2、高嶺土、滑石粉、CaCO3及BaSO4等物質(zhì)。

李唯唯，陳國(guó)強(qiáng)，張瑞欣等人用高嶺土（Al2O3-2SiO2-2H2O）對(duì)聚酯纖維進(jìn)行改性，并探討改性后聚酯纖維的一些基本染色特性，包括染色溫度對(duì)上染百分率的影響、不同應(yīng)用性能染料的升溫上染特性和不同結(jié)構(gòu)的分散染料在改性聚酯 纖維上的提升性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：高嶺土改性聚酯纖維在較低溫度下具有良好的可染性，可在100~110℃染色，高嶺土改性聚酯纖維的染色轉(zhuǎn)變溫度比普通聚酯纖維低，應(yīng)選擇較低的始染溫度；雜環(huán)結(jié)構(gòu)的分散染料在高嶺土改性聚酯纖維上的提升性并不好，這與普通聚酯纖維的提升性規(guī)律有所不同[5]。

3、聚酯纖維后整理改性

3.1 低溫等離子體滌綸改性

宋筱毓、崔桂新等人通過(guò)空氣常壓等離子體對(duì)滌綸織物進(jìn)行表面改性，結(jié)果表面同等條件下經(jīng)等離子處理的滌綸織物染色速率及上染率較未處理樣品明顯提高，且經(jīng)空氣常壓等離子處理的滌綸織物在110℃條件下染色可以達(dá)到常規(guī)130℃條件下的染色上染率[6]。

3.2 超臨界CO2流體對(duì)PBT纖維改性

余志金、蔣耀興等人利用超臨界CO2流體技術(shù)對(duì)PBT纖維在不同條件下進(jìn)行工藝試驗(yàn)，結(jié)果表明：經(jīng)超臨界CO2流體處理后，PBT纖維內(nèi)低聚物在超臨界CO2流體的增塑和溶脹作用下，從纖維內(nèi)移出并附著在纖維表面，隨著溫度和壓力的增高，會(huì)有越來(lái)越多的低聚物從纖維內(nèi)部移出；在一定溫度和壓力的條件下，這種低聚物會(huì)隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)而溶解在超臨界CO2流體中；PBT纖維結(jié)晶度總體上呈下降趨勢(shì)；經(jīng)過(guò)超臨界CO2流體處理后PBT纖維的斷裂強(qiáng)力、斷裂伸長(zhǎng)率及斷裂功等力學(xué)性質(zhì)出現(xiàn)了不同程度的降低，當(dāng)超臨界CO2流體處理溫度為80℃、壓力為20MPa、處理時(shí)間為1h時(shí)PBT纖維的各項(xiàng)力學(xué)性能下降程度^為明顯；同時(shí)PBT纖維的熱穩(wěn)定性經(jīng)CO2流體處理后有所降低[7]。

3.3 其他表面處理易染改性

用一種液態(tài)聚酞胺在110-130℃能滲透到未拉伸纖維中，拉伸后能使纖維用酸性染料染色；用NaOCI通過(guò)輻射誘導(dǎo)亞硝化，能用堿性或酸性染料染色用1-環(huán)己基氮丙啶和催化劑對(duì)聚合物進(jìn)行表面處理可獲得酸性染料可染；用二鹵化烷基化合物處理聚醋纖維能改進(jìn)對(duì)分散染料的吸收[8]。

[1]汪多仁 高品級(jí)聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯纖維的開發(fā)和應(yīng)用《河北紡織》2009.04

[2]姜華文  PBT與PET纖維染色性能的比較《河北輕化工學(xué)院學(xué)報(bào)》1989.04

[3]韓長(zhǎng)青，姚江偉 分散染料易染聚酯纖維的改性技術(shù)《合成纖維工業(yè)》2000.08

[4]韓長(zhǎng)青，姚江偉 分散染料易染聚酯纖維的改性技術(shù)《合成纖維工業(yè)》2000.08

[5]李唯唯，陳國(guó)強(qiáng)，張瑞欣 高嶺土改性聚酯纖維的染色性能《紡織學(xué)報(bào)》2008.09

[6]宋筱毓，崔桂新 空氣常壓低溫等離子處理滌綸織物上染率與手感研究《天津紡織科技》2008.03

[7]余志金，蔣耀興 超臨界CO2流體處理對(duì)PBT纖維結(jié)構(gòu)與性能的影響《蘇州大學(xué)碩士論文》2012.05

[8]鄧賢，鄒汪 聚酯的染色改性技術(shù)《合成纖維》1985.05