一种丙纶纤维的晶变改性方法
【专利摘要】本发明涉及一种丙纶纤维的晶变改性方法，是将丙纶纤维置于密闭容器中，充入改性介质，升压至改性压力，然后瞬间释放压力，去除改性介质，即获得晶变改性丙纶纤维。本发明采用以上技术方案的优点如下：1、通过改变晶格形状和渗入功能性介质来达到改性目的的，改性后的纤维克服其原有缺陷，孔隙增大。2、采用瞬间释放压力的方法，大幅提高了介质扩散系数，从而大幅提高了上染率和色牢度等性能。
【专利说明】一种丙纶纤维的晶变改性方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种丙纶纤维的晶变改性方法，具体地说是一种通过将改性介质增压 到改性压力并保压一段时间后瞬间释放压力的丙纶纤维晶变改性方法。
【背景技术】
[0002]丙纶纤维具有良好的耐磨性、回弹性好、防霉、防蛀、耐化学性等优良特性。但其染 色性、吸湿性不好，上染率及色牢度也不高，导致其服用性能差，不易做成高端纺织材料，绝 大多数是低附加值的产品。
[0003]为了改变上述现状，已有很多种改性方法，如物理改性方法、化学改性方法和生物 改性方法。物理改性方法主要包括放电技术改性、高压蒸汽闪爆改性、超声空化及微波辐照 改性、液氨加工改性等。化学改性方法主要包括纤维素酯类改性、纤维素醚类改性、纤维素 接枝改性和纤维素交联改性等。生物改性方法主要利用生物酶对纤维进行脱胶、抛光等处 理。上述改性方法大多针对天然纤维改性，多数方法由于成本、环境污染、技术可行性可靠 性等原因尚停留在实验室阶段。
[0004]现在国内外针对丙纶纤维等合成纤维染色难的问题，主要采用的方法有:(1)与 分子体积庞大的化合物共聚；(2)与具有可塑化效应的化合物混合纺丝；(3)导入和分散性 染料亲和性好的基团，如醚键等。目前，共聚方法改性在工业中应用比较广。采用该方法制 得的改性纤维熔点低，结晶度低，但由于纤维的热性能和机械性能受到了很大程度的损害， 此方法在某些领域的应用也受到了制约。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种丙纶纤维的晶变改性方法，具体地说是一种通过将改性 介质增压到改性压力并保压一段时间后瞬间释放压力的丙纶纤维晶变改性方法。
[0006]本发明的一种丙纶纤维的晶变改性方法，将丙纶纤维置于密闭容器中，充入改性 介质，升压至改性压力，然后瞬间释放压力，去除改性介质，即获得晶变改性丙纶纤维。其原 理是:将丙纶纤维置于密闭容器中，该密闭容器可以在高压下动密封和负压下动密封，并且 零泄漏。通过压力平衡充液和非平衡调速充液，可调节充入密闭容器中改性介质的流量、时 间和温度，从而调控改性的压力、两相界面及上述参数的变化速率，进而调控液态介质的渗 透率、渗透速率及蒸发速率等工作参数；同时调节改性压力的保压时间；上述工艺可使改 性介质的扩散系数提高，改性介质较好的渗透到纤维组织中，加剧纤维素大分子链段运动， 使纤维素分子间发生溶胀作用，改变了纤维的微观结构，如孔隙变圆变大，以致相对分子质 量较大的染料能进入纤维内部，从而提高了合成纤维的上染率和色牢度。最后采用加热和 抽真空并行的蒸发方法去除丙纶纤维中的改性介质即完成了所述的晶变改性方法。针对不 同组成成分的合成纤维，调节上述的相关参数，即可实现所述的晶变改性。采用所述的晶变 改性方法，可使晶变改性丙纶纤维的微观晶格与所述丙纶纤维的微观晶格相比，孔隙变圆， 且增大3%?5% ;所述晶变改性丙纶纤维与所述丙纶纤维相比，上染率提高50%?70%，色牢度 32% -40%o
[0007]作为优选的技术方案:
[0008]如上所述的一种丙纶纤维的晶变改性方法，所述丙纶纤维的长度为20-300mm， 细度为0.11-2tex。
[0009]如上所述的一种丙纶纤维的晶变改性方法，改性介质为液氨或二氧化碳。改性介质需具备如下三点特征:1)具有优良的扩散性；2)能使合成纤维的晶格形状发生改变，提高纤维的溶胀性能；3)易于相变蒸发与回收。液氨具有分子量小、粘性小、表面张力小、易于相变等特殊的物理性质，这些性质使其具有优良的扩散性；氨分子渗入合成纤维中，可使纤维孔隙增大，产生较好的膨化效果。在温度高于临界温度(Tc=31.26°C )，压力高于临界压力(Po=7.39MPa)的状态下，二氧化碳既具有气体的低黏度和高扩散系数，又具有液体的高密度，因而有很好的传质、传热和渗透性能；其良好的渗透性能使之能迅速的渗透进纤维素中，使纤维素的孔隙增大；用超临界二氧化碳作为介质可将可溶解的相对分子质量大的染料分子转移到纤维上，对纤维进行染色。同时，液氨和二氧化碳均易于相变蒸发与回收。
[0010]如上所述的一种丙纶纤维的晶变改性方法，对于丙纶纤维，要获得良好改性效果， 改性压力应大于等于9MPa，改性压力会达到15MPa，因此所述改性压力P应为9-15MPa。 要达到很好的溶胀效果，应要求压力瞬间降到改性压力的1%以下。
[0011]如上所述的一种丙纶纤维的晶变改性方法，所述压力为绝对压力。
[0012]如上所述的一种丙纶纤维的晶变改性方法，，要获得优良的溶胀效果，要求压力从改性压力降到改性压力的1%的时间小于等于4.0秒即可，在0.3秒-4秒为宜，因此所述释放压力的瞬间为0.3秒-4秒，对应的所述释放压力的降压速率为20MPa/s-30MPa/s。
[0013]如上所述的一种丙纶纤维的晶变改性方法，为获得改性介质良好的扩散性及最佳改性效果，且改性过程能量消耗最小，需要调控充液过程中氨液的流量、时间和温度，达到调控压力的目的，进而调控介质渗透率、渗透速率、蒸发率、蒸发速率和相变过程。而升压过程是最重要的影响因素之一，对不同的纤维需采用不同的升压过程，大量试验表明: 丙纶纤维适合用抛物线升压和间隙升压的组合方式进行升压，升压速率k均满足关系式k=dp/dt=1/2t2+ko,其中t为升压时间，ko为初始升压速率。对丙纶纤维，初始升压速率ko不小于0.5MPa/min,会达到2.5MPa/min,因此所述抛物线初始升压速率为0.5MPa/min-2.5MPa/min范围内；间隙升压时，间隙时间不小于1min，间隙时间为1min-15min，每次间歇升压时间为Imin-5min。间歇初始升压速率kQ不小于0.5MPa/min,会达到2.5MPa/min, 间隙初始升压速率kQ为0.5MPa/min-2.5MPa/min范围内。
[0014]如上所述的一种丙纶纤维的晶变改性方法，在改性过程中，升压后保压一段时间是为了使改性介质能更充分的渗透到纤维组织结构中，更好的使发生纤维素溶胀作用。这一过程对所有纤维的晶变改性都是必要的。对丙纶纤维，升压后保压时间需大于5min，可达 30min,因此所述升压后保压时间为5-30min。
[0015]如上所述的一种丙纶纤维的晶变改性方法，去除改性介质是必不可少的工艺过程，该过程并不影响纤维的晶格结构，但如何高效率、低能耗、无污染、零排放的完成该过程是实现大规模工业化生产的关键因素，这将直接影响晶变改性方法的生命力，关于如何高效率、低能耗、无污染、零排放的完成该过程将再另案撰写系列专利表述。本案中所述去除改性介质为采用加热和抽真空并行的蒸发方法去除丙纶纤维中的改性介质。
[0016]有益效果:
[0017]本发明采用以上技术方案的优点如下:
[0018]1、通过改变晶格形状和渗入功能性介质来达到改性目的的，改性后的纤维克服其原有缺陷，孔隙增大。
[0019]2、采用瞬间释放压力的方法，大幅提高了介质扩散系数，从而大幅提高了上染率和色牢度等性能。
【具体实施方式】
[0020]下面结合【具体实施方式】，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0021]实施例1
[0022]一种丙纶纤维的晶变改性方法，将长度为20_、细度为0.1ltex的丙纶纤维置于密闭容器中，充入液氨，按抛物线升压和间隙升压的方式组合升压，升压速率k均满足关系式
【权利要求】
1.一种丙纶纤维的晶变改性方法，其特征是:将丙纶纤维置于密闭容器中，充入改性介质，升压至改性压力，然后瞬间释放压力，去除改性介质，即获得晶变改性丙纶纤维。
2.根据权利要求1所述的一种丙纶纤维的晶变改性方法，其特征在于，所述丙纶纤维的长度为20?300mm，细度为0.11?2tex。
3.根据权利要求1所述的一种丙纶纤维的晶变改性方法，其特征在于，所述晶变改性丙纶纤维的微观晶格与所述丙纶纤维的微观晶格相比，孔隙变圆，且增大3%?5% ;所述晶变改性丙纶纤维与所述丙纶纤维相比，上染率提高50%?70%，色牢度提高32%?40%。
4.根据权利要求1所述的一种丙纶纤维的晶变改性方法，其特征在于，所述改性介质为液氨或二氧化碳。
5.根据权利要求1所述的一种丙纶纤维的晶变改性方法，其特征在于，所述改性压力P 为9?15MPa，所述瞬间释放压力是指压力瞬间降到所述改性压力的1%以下。
6.根据权利要求5所述的一种丙纶纤维的晶变改性方法，其特征在于，所述压力为绝对压力。
7.根据权利要求1或5所述的一种丙纶纤维的晶变改性方法，其特征在于，所述瞬间是指0.3秒?4秒，所述释放压力的降压速率为20MPa/s?30MPa/s。
8.根据权利要求1所述的一种丙纶纤维的晶变改性方法，其特征在于，所述升压为抛Ap 丨物线升压和间隙升压的组合，升压速率k均满足关系式& 二 y = +aO I中t为升压时at 2间，1?为初始升压速率；抛物线升压时，初始升压速率1?在0.5MPa/min?2.5MPa/min范围内；间隙升压时，间隙时间为Imin?15min，每次间歇升压时间为I?5min，初始升压速率 k。在 0.5MPa/min ?2.5MPa/min 范围内。
9.根据权利要求1所述的一种丙纶纤维的晶变改性方法，其特征在于，升压后保持 5min ?30mino
10.根据权利要求1所述的一种丙纶纤维的晶变改性方法，其特征在于，所述去除改性介质为采用加热抽真空并行的蒸发方法去除丙纶纤维中的改性介质。
【文档编号】D06B5/14GK103437220SQ201310320651
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年7月26日 优先权日:2013年7月26日
【发明者】孙以泽, 孟婥, 孙菁菁, 赵博翀 申请人:东华大学, 上海盟津光电科技有限公司