本发明涉及高分子材料的制备技术领域，具体涉及一种阳离子易染尼龙66树脂及其制备方法。
背景技术
尼龙66树脂所制纤维具有优良性能，成为仅次于pet之第二大合成纤维。市场上色彩饱满、耐水洗、吸湿性好的高档尼龙66面料备受青睐。
阳离子染料(cationicdyes)是纺织染料的一种，又称碱性染料和盐基染料。溶于水中呈阳离子状态，阳离子染料可溶于水，在水溶液中电离，生成带正电荷的有色离子的染料。染料的阳离子能与织物中第三单体的酸性基团结合而使纤维染色，是腈纶纤维染色的专用染料，阳离子染料水溶性好、色泽亮丽、色谱齐全。但尼龙66分子链排列紧密、取向度高，有较强的疏水性，分子中鲜有可与燃料分子相结合的极性基团，分子链上透入染料的间隙有限，从而导致阳离子染料对尼龙66纤维染色时出现染色速率不均、着色不匀、色泽饱满度不一等问题。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种阳离子易染尼龙66树脂及其制备方法，所制备的尼龙66树脂在发挥其优良性能基础上，还具有染色性能优良、所制面料上色亮丽、手感舒适、更易吸湿且染色均匀、色牢度高等特点。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种阳离子易染尼龙66树脂的制备方法，该方法首先将间苯二甲酸-5-磺酸盐与己二胺溶液发生反应生成含磺酸基团的盐溶液；生成的含磺酸基团的盐溶液再与尼龙66盐溶液发生共聚反应，即得到所述阳离子易染尼龙66树脂。该方法具体包括如下步骤：
(1)将间苯二甲酸-5-磺酸盐与己二胺溶液混合并在室温条件下发生反应，得到含磺酸基团的盐溶液，其中：所述间苯二甲酸-5-磺酸盐与己二胺溶液中己二胺的摩尔比例为1：1；所述含磺酸基团的盐溶液的ph为7.0～7.5。
(2)将尼龙66盐与脱盐水混合并调配成浓度为50～53.5wt％的尼龙66盐溶液；调配温度为50～55℃；
(3)将步骤(1)中所得含磺酸基团的盐溶液与步骤(2)制备的尼龙66盐溶液加入聚合反应釜中进行聚合反应，得到阳离子易染尼龙66树脂。
所述间苯二甲酸-5-磺酸盐为间苯二甲酸-5-磺酸钠、间苯二甲酸-5-磺酸锂或间苯二甲酸-5-磺酸钾。
上述步骤(1)中，所述己二胺溶液的浓度为50wt.％。
上述步骤(3)中，所述含磺酸基团的盐溶液与尼龙66盐溶液的加入量按照间苯二甲酸-5-磺酸盐的重量为尼龙66盐重量的1-6wt.％的比例添加，优选3～5wt％。当添加量高于6wt％时，树脂所制纤维染色性能优良，强度下降，加弹毛丝增多可纺性下降明显，当添加量低于1wt％时，有较高的强度，其色泽，耐光性，色牢度下降明显。
上述步骤(3)中，所述聚合反应的过程为：将步骤(1)中所得含磺酸基团的盐溶液与步骤(2)制备的尼龙66盐溶液加入聚合反应釜中，将体系温度升高至208～230℃(优选208-218℃)，同时压力升至1.75～2.0mpa，进行保压，保压时间1.5～2.0h；然后将体系温度升至225-240℃时开始降压，经过30～50min将体系压力降至常压，降压过程中将体系温度提升至260～285℃；体系降至常压后再抽真空至-0.075～-0.09mpa，保持10～20min；最后充入高纯氮气，出料并切粒，得到阳离子易染尼龙66树脂。
本发明的设计机理如下：
阳离子染料在尼龙66纤维中扩散性差，本发明将亲水性磺酸基团引入，使得此种尼龙66树脂所制纤维在一定的阳离子基团，有限的上染纤维，其分子链上能提供足够与阳离子结合的染座(染座：染料分子或离子在纤维上的特定吸附位置，本发明中是纤维上的离子基团与染料离子相互吸引结合的位置)，它们能与阳离子结合成溶解度较低的胶态化合物，随着染色温度的提高这种松弛结合会释放出阳离子，染料阳离子与纤维具有较大的亲和力，逐渐取代出酸性基团中的na+以达到缓染匀染加固染色的色牢度，使其色号均匀。
本发明通过共聚改善尼龙66分子链提高尼龙66纤维染色性能，反应机理为5-磺酸钠间苯二甲酸分子中所含羧基(-cooh)与二元胺反应生成盐液再与尼龙66盐发生共聚反应。反应制得尼龙66树脂的分子链上增加了磺酸基团，金属na+的存在达到缓染匀染且提高色牢度。较现有通过添加母粒及熔融共混等方式挤出切片是一种从根本上更行之有效的解决方案。解决了本行业实际生产中色度不匀漂移而导致工序繁多等问题。本发明采用的5-磺酸钠间苯二甲酸国内已批量生产，原料易得且本公司聚合、纺丝，均不成为问题。
本发明的优点及有益效果如下：
1、本发明通过选取共聚单体5-磺基-1,3苯二甲酸单钠盐和相适应比例配方、聚合工艺，开发出阳离子易染尼龙66树脂，其所制得纤维织物更具有染色坚牢度强，耐光性好，上色速率高，色彩鲜亮，上染百分率达到90％。
2、本发明优异与通过熔融共混等方式改善纤维对阳离子的染色性能，从分子链着手使尼龙66树脂所制纤维上色后色彩均匀，染色差异缩小。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步阐述，其目的是为更好理解本发明的内容，所举之例并不限制本发明的保护范围。
本发明为一种阳离子易染尼龙66树脂的制备方法，过程如下：
(1)将间苯二甲酸-5-磺酸盐与己二胺溶液混合并在室温条件下发生反应，得到含磺酸基团的盐溶液，其中：所述间苯二甲酸-5-磺酸盐与己二胺溶液中己二胺的摩尔比例为1：1；所述间苯二甲酸-5-磺酸盐(5-磺基-1,3苯二甲酸单钠盐)的分子式为c8h5naso7，分子量为268.18；所述己二胺的分子式为h2n(ch2)6nh2，分子量为116.21。
(2)将尼龙66盐与脱盐水混合并调配成浓度为50～53.5wt％的尼龙66盐溶液；调配温度为50～55℃；尼龙66盐是聚己二胺己二酸的俗称。
(3)将步骤(1)中所得含磺酸基团的盐溶液与步骤(2)制备的尼龙66盐溶液加入聚合反应釜中进行聚合反应，得到阳离子易染尼龙66树脂。
聚合反应具体过程为：将步骤(1)所得溶液与(2)所得溶液混合后加入反应釜内，将体系升温至208℃～230℃，同时釜内压强升至1.75～2.0mpa，进行保压，保压时间为1.5～2.0h；控制体系温度至225℃～240℃进行降压，降压时间为30～50分钟，降压同时对体系进行提温至260～285℃，反应釜内压力降至常压后抽取真空至-0.075～-0.09mpa，时间约10～20分钟后经铸带头挤出，冷却，切粒，获得阳离子易染尼龙66树脂切片。聚合反应中物料总投入量一般为聚合反应釜容积的50～90％。聚合反应中，反应釜需预先抽取真空并充入高纯氮气再抽取真空，将反应体系内空气排出，出料时采取充入高纯氮气，压力为0.2～0.5mpa破真空出料。
实施例1
1、称取尼龙66盐2kg，脱盐水2kg(50℃)，混合并搅拌，配制成50wt％的尼龙66盐溶液。
2、取间苯二甲酸-5-磺酸钠40g，浓度为50wt％的己二胺溶液34.66g，在室温下中和成含磺酸基团的盐溶液，溶液的ph值为7.2；
3、用高纯氮气置换反应釜空气并抽取真空，将步骤1和2所得两种盐溶液加入高温高压反应釜(10l反应釜)，体系升温至212℃压力升至1.8mpa，保压2小时；然后将釜内温度升至232℃时开始缓慢持续降压，降压同时继续提升釜温至270℃，约40min降至大气压，抽真空至-0.09mpa后，再持续11分钟，搅拌电流至0.56a，充入高纯氮气破真空，排料，切粒，得到阳离子易染尼龙66树脂切片。所得树脂粘度指数123.2，熔点254.3℃。
实施例2：
1、取间苯二甲酸-5-磺酸钠80g，浓度为50wt％的己二胺溶液69.32g，在室温下中和成含磺酸基团的盐溶液，溶液的ph值为7.1；
2、称取尼龙66盐2kg，脱盐水2kg(50℃)，混合并搅拌，配制成50wt％的尼龙66盐溶液；
3、用高纯氮气置换反应釜空气并抽取真空，将步骤1和2所得两种盐溶液加入高温高压反应釜(10l反应釜)，体系升温至212℃压力至1.8mpa，保压2小时；然后将釜内温度升至232℃时开始缓慢持续降压，降压同时继续提升釜温至270℃，约37min降至大气压，抽真空至-0.09mpa后，持续13分钟，搅拌电流至0.56a，充入高纯氮气破真空，排料，切粒，得到阳离子易染尼龙66树脂切片。所得树脂粘度指数为122.8，熔点254℃。
实施例3
1、取间苯二甲酸-5-磺酸钠120g，浓度为50wt％的己二胺溶液104g，在室温下中和成含磺酸基团的盐溶液，溶液的ph值为7.2；
2、称取尼龙66盐2kg，脱盐水2kg(50℃)，混合并搅拌，配制成50wt％的尼龙66盐溶液；
3、用高纯氮气置换反应釜空气并抽取真空，将步骤1和2所得两种盐溶液加入高温高压反应釜(10l反应釜)，体系升温至212℃压力至1.8mpa，保压2小时；然后将釜内温度至232℃开始缓慢持续降压，降压同时继续提升釜温至270℃，约40min降至大气压，抽真空至-0.09mpa后，持续18分钟，搅拌电流至0.56a，充入高纯氮气破真空，排料，切粒，得到阳离子易染尼龙66树脂切片。所得树脂粘度指数为119.8，熔点252℃。
将上述实施例1-3所得尼龙66树脂切片制成纤维，编筒测试，详情见附表。
以下表中洗涤色牢度根据trs2006a中a-2的测试标准：肥皂5g/l，液量100ml，容量550士50ml，温度50士2℃，旋转时间为30min。处理后的样品以不高于60℃的环境中干燥，试验片试验前后颜色的变化和添付布的污染与灰色分级卡进行比较区分等级。
耐光色牢度根据trs2008a的测试标准：a)试料的制作①试料布的埸合选取icmx6cm以上的试验片1块。②试料纱的埸合在长边方向以均一的厚度平行的卷进icmx6cm以上的厚纸。b)测试条件及判断根据trs2008a的测试标准试样在温度为63士3℃，湿度为50％以下的条件下，经过紫外线的照射，因判断级别不同，分别照射3h～40h，光照射过样品和未照射样品的颜色变化与蓝色标准分级卡的光照射部和未照射部色的变化进行比较，对变退色的程度进行等级区分。