专利名称：聚丙烯纤维或织物的染色方法
技术领域：
本发明属于纺织领域，特别涉及一种利用低温等离子体接枝聚合法对聚丙烯纤维或织物进行改性的染色方法。
背景技术：
众所周知，聚丙烯纤维是世界五大纤维之一，其原料来源丰富，制造工艺简单，成本低廉(约为涤纶的一半)，并且具有一般纤维不可比拟的优点，如质地轻、强力高、弹性好、耐腐蚀、不起球、导湿性、保暖性好等。但由于聚丙烯纤维大分子具有极其规整的等规立体结构，并且不含任何可染基团，使得这种本身具有非常良好的服用性能的纤维根本无法上染，严重阻碍了该纤维在服装服饰领域这一广阔市场中的发展。因此，聚丙烯纤维可染问题的解决不仅意味着一种具有优秀性能新型服用纤维的诞生，而且创造出极大的经济和社会效益。
目前，解决聚丙烯纤维的染色问题大致分为以下四种途径(1)采用常规的染色方法，选用合适的染料，通过添加促染剂、携染剂和纤维膨化剂等使未经改性的聚丙烯纤维染色；(2)在聚丙烯热熔原液中加入适当的有机或无机涂料；(3)把有接受染料能力的添加剂掺加到聚合物的熔体里去，然后再进行纺丝；(4)应用纤维的改性方法，即连接某种具有接受染料能力的单体或官能团到聚丙烯大分子上去，形成共聚物或接枝共聚物。但这些方法多存在不同程度的性能缺陷，如固色率低、深染性差、色谱狭窄、无法实现印花工艺、纤维强力差、无法进行细旦纺丝、对人体有害、成本较高无法实现工业化等。
通常，未经改性的聚丙烯分子结晶结构紧密，结晶度很高，纤维中不存在极性或离子性基团，缺少可以染色的染座，在纤维与染料之间唯一有可能存在的分子间力是较弱的范氏力，迄今为止尚未能找到合适的染料。有研究者以1，4二羟基蒽醌为母体和以邻甲基对烷基苯胺为原料，合成蒽醌染料，用于聚丙烯纤维或织物的染色，上染率可达70％；20世纪90年代，由德国发明的染色新工艺——超临界二氧化碳的无水染色法，可用分散染料上染聚丙烯纤维或织物，这种方法是使染料在超临界二氧化碳中呈单分子溶解状态，染浴中的染料分子运动活跃，快速到达纤维表面，容易渗透到纤维内部，其特点是染色时间短，色泽均匀，但目前尚属初试阶段；也有研究者对聚丙烯纤维或织物进行改性，在其表面引入可染染座，从而使纤维表面染上颜色，所用的试剂有强氧化剂、磺化剂、氯磺化剂、卤化剂等，特别是用卤化剂的卤化反应，能有效地提高聚丙烯的染色性；目前使用较多的共混改性方法是将异相高聚物均匀地混合在聚丙烯树脂中，直接纺丝制成可染型聚丙烯，如CN1141967A采用含有二羟基苯磺酸钠的聚对苯二甲酸双羟乙脂为添加剂，与聚丙烯共混，达到分散可染或阳离子可染；CN1036798C采用饱和二元酸与饱和二元醇的共聚物为第二组分，乙烯-醋酸乙烯脂共聚物、聚对苯二甲酸丁二醇脂或聚苯乙烯作为第三组分，得到分散染料可染聚丙烯纤维。
发明内容
本发明的目的是提供一种可使聚丙烯纤维或织物常压沸染的改性方法及相应的染色工艺。
本发明的方法是采用低温等离子体处理方法对聚丙烯纤维或织物进行表面改性，在织物表面引入丙烯酸类单体或利用丙烯酸类单体溶液在聚丙烯纤维或织物表面接枝上有利于上染和促进深染的染座，从而使得经此法处理的聚丙烯纤维或织物能采用“常压沸染”工艺染色。
本发明的聚丙烯纤维或织物改性方法(1)采用低温等离子体表面处理法将聚丙烯纤维或织物放入低温等离子体处理设备的反应腔中进行低温等离子体处理，处理条件为功率20W～120W，时间10s～180s，真空度0.2torr～1.0torr，处理气氛可选用空气、氧气、氮气、氩气或氦气；然后将处理后的纤维或织物浸泡在浓度为5wt％～50wt％的丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯或丙烯酸羟丙酯溶液中1h～8h；将处理后的纤维或织物采用“常压沸染”法进行染色；
或(2)采用等离子体接枝法将丙烯酸、乙烯吡啶或乙烯吡咯烷酮单体通入低温等离子体设备的反应腔中，控制等离子体设备的处理条件功率20W～100W，时间10s～180s，真空度0.2torr～1.0torr，使丙烯酸、乙烯吡啶或乙烯吡咯烷酮单体气氛起辉对聚丙烯纤维或织物进行低温等离子体处理；将处理后的纤维或织物采用“常压沸染”染色方法进行染色；所述的低温染色方法(见附图)采用“常压沸染”工艺，始染温度30～40℃，以1～2℃/min的速度逐渐升温至染液沸腾，续染40～50分钟，取出水洗。
所述的染色使用的染料为分散染料。
所述的染色使用的助剂为金属离子螯合物、分散剂(甲基萘磺酸盐甲醛缩合物分散剂或木质素磺酸盐)、匀染剂(具螯合、分散匀染作用的阴/非复配型表面活性剂)及醋酸/醋酸钠(或硫酸铵)缓冲剂。
利用低温等离子体接枝聚合法进行改性聚丙烯纤维或织物采用“常压染色”法染色，可染中深乃至黑色，色泽鲜艳、色谱广泛，上染率达80～90％，色牢度达到4～5级。
图1.本发明聚丙烯纤维或织物染色工艺示意图。
具体实施例方式
实施例1将聚丙烯织物放入低温等离子体处理设备反应腔中进行低温等离子体处理，处理条件为功率60W，时间120s，真空度0.5torr，处理气氛选用空气，然后将处理后的织物浸泡在浓度为20wt％的丙烯酸溶液中3h。用分散染料进行染色，始染温度30℃，以2℃/min的速度逐渐升温至染液沸腾，续染40～50分钟，取出水洗。上染率达80～90％，色牢度达到4～5级。
实施例2将聚丙烯织物放入低温等离子体处理设备反应腔中进行低温等离子体处理，处理条件为功率100W，时间90s，真空度0.7torr，处理气氛选用空气，然后将处理后的织物浸泡在浓度为15wt％的丙烯酸溶液中2h。用分散染料进行染色，始染温度30℃，以2℃/min的速度逐渐升温至染液沸腾，续染40～50分钟，取出水洗。上染率达80～90％，色牢度达到4～5级。
实施例3将聚丙烯织物放入低温等离子体处理设备反应腔中进行低温等离子体处理，处理条件为功率100W，时间100s，真空度0.3torr，处理气氛选用氩气，然后将处理后的织物浸泡在浓度为15wt％的丙烯酸溶液中4h。用分散染料进行染色，始染温度35℃，以2℃/min的速度逐渐升温至染液沸腾，续染40～50分钟，取出水洗。上染率达80～90％，色牢度达到4～5级。
实施例4将聚丙烯织物放入低温等离子体处理设备反应腔中进行低温等离子体处理，处理条件为功率100W，时间120s，真空度0.5torr，处理气氛选用氮气，然后将处理后的织物浸泡在浓度为15wt％的丙烯酸溶液中6h。用分散染料进行染色，始染温度30℃，以1℃/min的速度逐渐升温至染液沸腾，续染40～50分钟，取出水洗。上染率达80～90％，色牢度达到4～5级。
实施例5将聚丙烯织物放入低温等离子体处理设备反应腔中进行低温等离子体处理，处理条件为功率100W，时间120s，真空度0.5torr，处理气氛选用氮气，然后将处理后的织物浸泡在浓度为15wt％的丙烯酸溶液中2h。用分散染料进行染色，始染温度40℃，以1.5℃/min的速度逐渐升温至染液沸腾，续染40～50分钟，取出水洗。上染率达80～90％，色牢度达到4～5级。
实施例6将聚丙烯织物放入低温等离子体处理设备反应腔中进行低温等离子体处理，处理条件为功率100W，时间90s，真空度0.5torr，处理气氛选用空气，然后将处理后的织物浸泡在浓度为15wt％的丙烯酰胺溶液中2h。用分散染料进行染色，始染温度30℃，以2℃/min的速度逐渐升温至染液沸腾，续染40～50分钟，取出水洗。上染率达80～90％，色牢度达到4～5级。
实施例7将聚丙烯织物放入低温等离子体处理设备反应腔中进行低温等离子体处理，处理条件为功率120W，时间100s，真空度0.2torr，处理气氛选用空气，然后将处理后的织物浸泡在浓度为20wt％的丙烯酸羟丙酯溶液中2h。用分散染料进行染色，始染温度30℃，以2℃/min的速度逐渐升温至染液沸腾，续染40～50分钟，取出水洗。上染率达80～90％，色牢度达到4～5级。
实施例8将聚丙烯织物放入低温等离子体处理设备反应腔中进行低温等离子体处理，处理条件为功率30W，时间120s，真空度0.9torr，处理气氛选用空气，然后将处理后的织物浸泡在浓度为20wt％的丙烯酸溶液中5h。用分散染料进行染色，始染温度40℃，以2℃/min的速度逐渐升温至染液沸腾，续染40～50分钟，取出水洗。上染率达80～90％，色牢度达到4～5级。
实施例9将丙烯酸单体通入低温等离子体设备反应腔中，控制处理条件功率90W，时间180s，真空度0.5torr，使丙烯酸单体气氛起辉对聚丙烯织物进行低温等离子体处理。用分散染料进行染色，始染温度30℃，以1℃/min的速度逐渐升温至染液沸腾，续染40～50分钟，取出水洗。上染率达80～90％，色牢度达到4～5级。
实施例10将丙烯酸单体通入低温等离子体设备反应腔中，控制处理条件功率100W，时间120s，真空度0.8torr，使丙烯酸单体气氛起辉对聚丙烯织物进行低温等离子体处理。用分散染料进行染色，始染温度30℃，以2℃/min的速度逐渐升温至染液沸腾，续染40～50分钟，取出水洗。上染率达80～90％，色牢度达到4～5级。
实施例11将乙烯吡啶单体通入低温等离子体设备反应腔中，控制处理条件功率30W，时间180s，真空度1.0torr，使乙烯吡啶单体气氛起辉对聚丙烯织物进行低温等离子体处理。用分散染料进行染色，始染温度35℃，以2℃/min的速度逐渐升温至染液沸腾，续染40～50分钟，取出水洗。上染率达80～90％，色牢度达到4～5级。
实施例12将乙烯吡咯烷酮单体通入低温等离子体设备反应腔中，控制处理条件功率120W，时间120s，真空度0.2torr，使乙烯吡咯烷酮单体气氛起辉对聚丙烯织物进行低温等离子体处理。用分散染料进行染色，始染温度30℃，以2℃/min的速度逐渐升温至染液沸腾，续染40～50分钟，取出水洗。上染率达80～90％，色牢度达到4～5级。
权利要求
1.一种聚丙烯纤维或织物的染色方法，其特征是所述的染色方法是(1)采用等离子体表面处理法将聚丙烯纤维或织物放入低温等离子体处理设备的反应腔中进行低温等离子体处理，处理功率20W～120W，真空度0.2torr～1.0torr；然后将处理后的纤维或织物浸泡在浓度为5wt％～50wt％的丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯或丙烯酸羟丙酯溶液中；将处理后的纤维或织物采用常压沸染法进行染色；或(2)采用等离子体接枝法将丙烯酸、乙烯吡啶或乙烯吡咯烷酮单体通入低温等离子体设备的反应腔中，等离子体设备的处理功率20W～100W，真空度0.2torr～1.0torr，使丙烯酸、乙烯吡啶或乙烯吡咯烷酮单体气氛起辉对聚丙烯纤维或织物进行低温等离子体处理；将处理后的纤维或织物采用常压沸染法进行染色。
2.按权利要求1所述的方法，其特征是所述的采用等离子体表面处理法中使用的气氛是空气、氧气、氮气、氩气或氦气。
3.按权利要求1所述的方法，其特征是所述的纤维或织物在低温等离子体处理设备中的处理时间是10s～180s。
4.按权利要求1所述的方法，其特征是所述的浸泡时间是1小时～8小时。
5.按权利要求1所述的方法，其特征是所述的常压沸染工艺的始染温度为30～40℃，以1～2℃/min的速度逐渐升温至染液沸腾，续染40～50分钟，取出水洗。
6.按权利要求1或5所述的方法，其特征是所述的染色使用的染料为分散染料。
全文摘要
本发明属于纺织领域，特别涉及一种利用低温等离子体接枝聚合法对聚丙烯纤维或织物进行改性的染色方法。本发明的方法是采用低温等离子体处理方法对聚丙烯纤维或织物进行表面改性。本发明在等离子体处理的过程中引入丙烯酸等单体或利用丙烯酸等单体溶液在聚丙烯纤维或织物表面接枝上有利于上染和促进深染的染座，从而使得经此法处理的聚丙烯纤维或织物能采用“常温沸染”工艺染色。
文档编号D06P5/22GK1530489SQ0311932
公开日2004年9月22日 申请日期2003年3月14日 优先权日2003年3月14日
发明者师杨, 高曙光, 李兰, 刘必前, 师 杨 申请人:中科纳米技术工程中心有限公司