易染色聚丙烯纖維及其制備方法
【專利摘要】本發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，接枝到聚丙烯大分子鏈上，經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，并且能夠產生部分接枝共聚物，打亂了聚丙烯纖維結晶過程，破環了了聚丙烯纖維中大分子鏈的取向和結晶，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
【技術領域】
[0001]本發明屬于化學纖維制造及染色【技術領域】，具體涉及一種易染色聚丙烯纖維及其制備方法。
【背景技術】
[0002]聚丙烯纖維因為容易結晶，分子鏈排列規整，染料分子難以結合到纖維表面和內部，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，和染料分子結合，從而具有染色性能。然而表面處理改性方法難以連續法生產，而且改性效果不是很好，難以實現產業化生產。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生較大影響，不能滿足實際需求，難以工業化生產。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，應用范圍窄。

【發明內容】

[0003]本發明針對現有技術的上述不足，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部的能夠實現工業化生產的易染色聚丙烯纖維。
[0004]為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為: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]本發明中催化劑可以是過氧化苯甲酰。
[0007]本發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/分攪拌5-10分鐘，再高速200-800轉/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，投入在反應型雙螺桿擠出機中，螺桿擠出溫度為160-230度，經熔融混合后，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，設定螺桿擠出溫度為190-250°c，熔融物料經噴絲組件進入孔數為24-108的噴絲板擠出成熔體纖維，然后經風溫為16-35度、吹風速度為0.3-1.5米/分的冷卻風吹風冷卻，然后經過50-90度的熱輥拉伸，拉伸倍數為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]本發明的優點和有益效果:
[0012]1.本發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，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，并且能夠產生部分接枝共聚物，打亂了聚丙烯纖維結晶過程，破環了聚丙烯纖維中大分子鏈的取向和結晶，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.本發明克服了現有技術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，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明，但本發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/分攪拌10分鐘，再高速500轉/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，投入在反應型雙螺桿擠出機中，螺桿擠出溫度為210°C，經熔融混合后，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，設定螺桿擠出溫度為220°C，通過熔融噴絲，經噴絲組件進入噴絲板孔數為24孔的噴絲板擠出成熔體纖維，然后經風溫為20度、吹風速度為1.0米/分的冷卻風吹風冷卻后，經過60度的熱輥拉伸，拉伸倍數為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/分攪拌10分鐘，再高速600轉/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，設定干燥溫度為110°C，干燥2小時后，取出投入到反應型紡絲螺桿擠出機中，設定螺桿擠出溫度為220°C，紡絲箱體溫度為240°C，通過熔融噴絲，經噴絲組件進入噴絲板孔數為96孔的噴絲板擠出成熔體纖維，然后經風溫為25度、吹風速度為1.2米/分的冷卻風吹風冷卻后，經過80度的熱輥拉伸，拉伸倍數為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/分攪拌10分鐘，再高速800轉/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，投入在反應型雙螺桿擠出機中，設定螺桿擠出溫度為200°C，經熔融混合后，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，經噴絲組件進入噴絲板孔數為108孔的噴絲板擠出成熔體纖維，然后經風溫為30度、吹風速度為1.5米/分的冷卻風吹風冷卻后，經過90度的熱輥拉伸，拉伸倍數為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，本發明的聚丙烯纖維具有染色率高，染色牢固的優點。
【權利要求】
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.根據權利要求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.根據權利要求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/分攪拌5-10分鐘，再200-800轉/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，投入在反應型雙螺桿擠出機中，螺桿擠出溫度為160-230度，經熔融混合后，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，設定螺桿擠出溫度為190-250°C，熔融物料經噴絲組件進入孔數為24-108的噴絲板擠出成熔體纖維，然后經風溫為16-35度、吹風速度為0.3-1.5米/分的冷卻風吹風冷卻，然后經過50-90度的熱輥拉伸，拉伸倍數為.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 優先權日:2013年10月17日
【發明者】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