常壓陽(yáng)離子染料可染滌綸的仿腈綸改性及與腈綸染色一致性的解決

1、ECDP的仿腈綸改性及與腈綸染色的一致性 田崇著 聚丙烯腈纖維（簡(jiǎn)稱(chēng)腈綸）具有許多優(yōu)良性能，如柔軟性和保暖性好，有“合 成羊毛”之稱(chēng)，耐光性和耐輻射性優(yōu)異等，但其強(qiáng)度并不高，耐磨性和抗疲勞性也 較差。進(jìn)入 70 年代，由于受原料的限制，腈綸纖維的發(fā)展有所減緩。到 1978 年世 界總產(chǎn)量突破 200 萬(wàn)噸以后，其產(chǎn)量增加緩慢， 1995年的全世界總產(chǎn)量?jī)H為 230 多 萬(wàn)噸。為此，作為羊毛替代品的腈綸纖維的價(jià)格一直維持在較高的水平上，特別是 近一、二年來(lái)，毛紡的成本已到了無(wú)法再壓縮的地步，尋求毛紡制品中腈綸的替代 品，已經(jīng)成為一個(gè)急待解決的問(wèn)題。滌綸具有高模量、高強(qiáng)度，彈性、保型性好， 耐熱和

2、耐光性好，不易起皺等特點(diǎn)，是一種理想的毛紡織品替代材料1 。為了能與羊毛混紡后易于染色并降低成本，通常腈綸都為在不易染色的均聚聚 丙烯腈的基礎(chǔ)之上，在聚合時(shí)加入少量的第二單體和第三單體，以便聚丙烯腈纖維 （腈綸）可以實(shí)現(xiàn)常壓陽(yáng)離子染料可染。所以，一般的聚丙烯腈纖維中都含有與陽(yáng) 離子染料有親和力的羧基或磺酸基團(tuán)的單體，如丙烯磺酸鈉、甲基丙烯磺酸鈉、衣 康酸等。而普通滌綸大分子中缺乏能與直接染料、 酸性染料、 堿性染料等結(jié)合的官能團(tuán)， 雖然具有能與分散染料形成氫鍵的酯基，但由于滌綸的結(jié)晶度高、結(jié)構(gòu)緊密、染料 分子不易進(jìn)入纖維內(nèi)部，使染色困難、色澤單調(diào)。在 PET的共聚酯中，以間苯二甲酸磺酸鹽作為改

3、性劑，制得陽(yáng)離子染料可染的 聚酯（簡(jiǎn)稱(chēng) CDP），磺酸基團(tuán)上的金屬離子易與陽(yáng)離子染料中的陽(yáng)離子進(jìn)行離子交換。 陽(yáng)離子染料以離子鍵固定在 CDP的分子鏈上，同時(shí)釋出鹽類(lèi)。因染色是在水浴中進(jìn) 行，鹽類(lèi)可被去除，平衡朝著有利于染料固定在纖維上的方向發(fā)展，用磺酸鹽作為 改性劑還可以降低聚酯的結(jié)晶度，增大非晶區(qū)中分子鏈的活動(dòng)性，從而達(dá)到改進(jìn)染 色性的目的。用上述方法改性的共聚酯，必須在高壓下才能進(jìn)行陽(yáng)離子染料染色，因此，再 以第四共聚組分作為改性劑加入共聚酯中，就能制得常壓陽(yáng)離子染料可染聚酯（簡(jiǎn) 稱(chēng) ECDP），使其在常壓下進(jìn)行陽(yáng)離子染料染色。滌綸纖維對(duì)腈綸纖維替代的關(guān)鍵問(wèn)題，是要解決滌綸纖維與羊毛或腈

4、綸混紡時(shí) 染色速度和染色均勻程度的一致性。通過(guò)電鏡和纖維比表面積吸附的測(cè)定，人們認(rèn) 識(shí)到羊毛纖維從里到外存在著許多裂縫、凹坑和孔隙，實(shí)際上它是一種微孔結(jié)構(gòu)的 纖維。由于腈綸，特別是濕紡腈綸，適于紡制短纖維且纖維似羊毛，它在紡絲過(guò)程 中的凝固成型階段，初生纖維中存在著從數(shù)納米到上百納米的許多微孔。隨著拉伸、 干燥、熱定型工序的進(jìn)行，雖然纖維中微孔基本上都發(fā)生致密化而大部分消失，但 成品纖維中仍然遺留下一些孔徑在幾納米的微孔。在特定的工藝條件下，腈綸與羊 毛混紡后染色是容易達(dá)到滿意的均勻效果的 1 。而滌綸纖維是通過(guò)熔體紡絲來(lái)制造 的，其表面結(jié)構(gòu)是光滑完整的，如果三單體和四單體的加入量控制不好，聚

5、合及紡 絲過(guò)程中工藝條件不完善，即使是在其他應(yīng)用領(lǐng)域質(zhì)量不錯(cuò)的常壓陽(yáng)離子可染滌綸 與羊毛混紡后染色時(shí)，也不能起到滿意的效果，這就是多年來(lái)， ECDP纖維替代腈綸 的困難之所在。腈綸與 ECDP纖維的共同之處在于： 二者都是通過(guò)磺酸鈉鹽來(lái)改進(jìn)陽(yáng)離子染料的可染性，也都要通過(guò)加入其他單體 以減弱各自大分子間的作用力，有利于染料分子進(jìn)入纖維內(nèi)部，以達(dá)到陽(yáng)離子染料 常壓可染的目的。腈綸與 ECDP纖維的不同之處在于 2 ： 腈綸是通過(guò)溶液紡絲獲得的，腈綸的縱向表面比較粗糙，并存在沿軸向的溝槽。纖維橫截面的形狀隨紡絲方法的不同而不同。濕法紡絲纖維截面呈圓形或腰圓形； 干法紡絲纖維截面呈啞鈴形。腈綸形態(tài)結(jié)構(gòu)

6、的另一重要特征是：纖維截面內(nèi)有空穴 存在，這有利于染料向纖維內(nèi)部的滲透。ECDP纖維則是通過(guò)熔體紡絲獲得的， ECDP纖維的縱向表面比較光滑、 均勻而且 無(wú)條痕，纖維橫截面的形狀基本上是圓形實(shí)體。染料與纖維的結(jié)合可通過(guò)離子鍵、氫鍵以及偶極的相互作用等，對(duì)于活性染料 的染色還包括共價(jià)鍵的相互作用，有時(shí)則是各種作用的綜合結(jié)果。纖維結(jié)構(gòu)對(duì)纖維 與染料的親和力影響很大，對(duì)于合成纖維，采用適當(dāng)?shù)墓簿邸⒐不斓雀男苑椒?，?可以引入親染料基團(tuán)，增加染色親和力，又可以增大纖維結(jié)構(gòu)上的無(wú)序程度和松散 性，提高染色速度 3 。由于 ECDP與聚丙烯腈的相同特性，對(duì)于替代腈綸的 ECDP的制造，除應(yīng)控制三 單體和四

7、單體的加入量以外，還應(yīng)加入一定量的添加劑，并調(diào)整催化體系，以調(diào)整滌綸纖維原色與羊毛的一致性及染色牢度 4 ，同時(shí)控制好規(guī)定的工藝條件，以保證 ECDP纖維與腈綸染色效果的一致。但是，由于 ECDP纖維與腈綸的形態(tài)結(jié)構(gòu)差異較大，僅靠 ECDP聚合過(guò)程中的改 性是很難保證二者在混紡后的染色過(guò)程中，染色速率和染色飽和值達(dá)到一致，而不 會(huì)產(chǎn)生色差的，只有人為的使 ECDP纖維縱向表面達(dá)到一定的粗糙程度 5 ，才能確 保 ECDP纖維對(duì)腈綸的徹底替代。仿腈綸型 ECDP纖維的紡絲以短纖維為主，多為細(xì)旦絲和中空纖維。與其他滌綸 短纖維紡制過(guò)程不同的是： 仿腈綸型 ECDP纖維在拉伸過(guò)程中間需要對(duì)纖維進(jìn)行適當(dāng) 的堿減量處理。常壓陽(yáng)離子可染聚酯纖維在毛紡制品中的應(yīng)用是非常廣泛的，相信隨著人們對(duì) 常壓陽(yáng)離子可染聚酯的不斷深入研究，它對(duì)腈綸的替代會(huì)越來(lái)越普遍和深遠(yuǎn)。 參考文獻(xiàn)：1 肖長(zhǎng)發(fā)化學(xué)纖維概論 中國(guó)紡織出版社 2001 年 1 月2 范雪榮紡織品染整工藝學(xué)中國(guó)紡織出版社199