专利名称：可染聚丙烯纤维及其制备方法
技术领域：
本发明属于化纤领域，特别涉及一种可染聚丙烯纤维及其制备方法。
背景技术：
聚丙烯纤维原料来源丰富，制造工艺简单，能耗小，成本低廉，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、导湿性、保暖性好，手感柔软等，这些特点使聚丙烯有很大的市场竞争力。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。
目前聚丙烯的着色还主要采用色母粒法在纤维生产阶段进行，即在喷丝工艺中在PP热熔原液中加入适当的有机或无机涂料。该方法不失为一种比较简单且廉价的生产方法，但是也存在一些严重的缺点，比如更换颜色时耗时耗料，庞大的贮存涂料设备，无法在PP纤维织物上印花等等，因此主要应用于地毯和工业用途，极少应用于对着色要求高度灵活的服装面料上。
国内外从七十年代开始着手可染丙纶的研究，提出了多种改进聚丙烯纤维染色性能的方法。例如，用次氯酸盐溶液，氯的水溶液等处理纤维，然后用少数碱性的偶氮型分散染料染色，但这种方法的皂洗牢度十分不理想。可染丙纶的共混改性主要是添加有机金属化合物和高聚物两类，金属化合物利用络合染料的原理使聚丙烯上染，但存在色光萎暗，难以匀染的问题，而且成本较高并存在环境污染。大连轻工业学院等将带有磺酸基共聚酯的第二组分与等规聚丙烯树脂共混纺丝制取可染丙纶，但在常压染色时的染色实测值低于理论计算值，必须在染浴中加入某些渗透剂，提高染料的可及性。上海石化公司以磺酸缩聚物等为改性剂，与聚丙烯切片共混纺丝，制得可染丙纶，这类方法的普遍问题是可纺性不理想，无法纺细旦纤维。采用皮芯复合的方法是生产可染丙纶的有效方法，复合纤维工艺能赋予丙纶较好的可染性，但生产工艺复杂，成本较高。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种可染聚丙烯纤维，在保持聚丙烯纤维可纺性能和其他优点的前提下，使生产出的可染聚丙烯纤维流动性好，色谱齐全，色牢度好，使聚丙烯织物真正达到服用要求。
本发明的另一目的是提供一种可染聚丙烯纤维的制备方法，以普通聚丙烯切片为原料，通过添加纳米材料，对聚丙烯进行共混改性，降低聚丙烯的结构规整性，形成新的可染色点。
本发明的可染聚丙烯纤维是为包含层状纳米粉体的纤维，是通过熔体插层聚合法制备纳米复合可染聚丙烯功能浓缩母粒后，将浓缩母粒与聚丙烯切片混合经纺丝制成可染聚丙烯纤维。
本发明的可染聚丙烯纤维是包含层状纳米粉体的纤维，其中可染聚丙烯纤维含有纳米粉体1.5～12wt％，聚丙烯88％～98.5wt％。
所述的纳米粉体为结构中含大量可与染料结合的羟基基团的蒙脱土、水滑石或高领土等具有片层结构的含水铝氧硅酸盐。
本发明的可染聚丙烯纤维的制备方法是采用间接法，即先制造可染母粒，再进行纺丝生产，得到可染纤维。
(1).可染母粒的制备将聚丙烯和经表面处理后的层状纳米粉体按比例充分混合，在双螺杆挤出机中熔融混合制成浓缩母粒，浓缩母粒中纳米粉体的含量为10wt％～40wt％，聚丙烯为60wt％～90wt％。
(2).可染聚丙烯纤维的制备将步骤(1)得到的浓缩母粒添加到聚丙烯切片中均匀混合，经熔融法进行纺丝，制备出可染聚丙烯纤维，其中浓缩母粒添加量为浓缩母粒与聚丙烯切片总重量的15％～30％。
所述的熔融法纺丝温度为180℃～250℃，熔体压力为8～15MPa，纺丝速度400m/min，后牵伸倍数为3～4倍。
本发明的方法可制成可染聚丙烯长复丝、加弹丝或短纤维。
本发明的方法制备出的可染聚丙烯纤维由于充分利用了纳米层状粉体的羟基可染基团，赋予了聚丙烯纤维良好的可染性能。经常压沸染证明，上染率85～90％，色牢度4～5级，且具有广泛的色谱。
具体实施例方式
实施例1将PP和纳米蒙脱土按一定比例在双螺杆中熔融混合制成母料，母料中含有蒙脱土20wt％，聚丙烯为80wt％。
将母料与PP按重量比3∶10混匀后由料口加入螺杆纺丝机经熔融挤出通过喷丝板喷出经冷却卷绕成型，纺丝温度为180℃～250℃，熔体压力为8～15MPa，纺丝速度400m/min。
卷绕丝经平衡后由后纺牵伸，络筒制成可染聚丙烯纤维。后牵伸倍数为3～4倍，热盘温度75℃，热板温度为112℃-130℃。
所得聚丙烯纤维常压沸染上染率85～90％，色牢度4～5级，且具有广泛的色谱。
实施例2将PP和纳米水滑石按一定比例在双螺杆中熔融混合制成母料，母料中蒙脱土的重量比为40％。
将母料与PP按重量比1∶4混匀后由料口加入螺杆纺丝机经熔融挤出通过喷丝板喷出经冷却卷绕成型，纺丝温度为200℃～250℃，熔体压力为8～15MPa，纺丝速度400m/min。
卷绕丝经平衡后由后纺牵伸，络筒制成可染聚丙烯纤维。后牵伸倍数为3～4倍，热盘温度75℃，热板温度为112℃-130℃。
所得聚丙烯纤维常压沸染上染率85～90％，色牢度4～5级，且具有广泛的色谱。
实施例3将PP和纳米高领土按一定比例在双螺杆中熔融混合制成母料，母料中蒙脱土的重量比为20％。
将母料与PP按重量比1∶5混匀后由料口加入螺杆纺丝机经熔融挤出通过喷丝板喷出经冷却卷绕成型，纺丝温度为210℃～240℃，熔体压力为8～15MPa，纺丝速度400m/min。
卷绕丝经平衡后由后纺牵伸，络筒制成可染聚丙烯纤维。后牵伸倍数为3～4倍，热盘温度75℃，热板温度为112℃-130℃。
所得聚丙烯纤维常压沸染上染率85～90％，色牢度4～5级，且具有广泛的色谱。
权利要求
1.一种可染聚丙烯纤维，其特征是所述的可染聚丙烯纤维是包含层状纳米粉体的纤维，其中可染聚丙烯纤维中含有纳米粉体1.5wt％～12wt％，聚丙烯88wt％～98.5wt％。
2.如权利要求1所述的纤维，其特征是所述的纳米粉体为结构中含大量可与染料结合的羟基基团的蒙脱土、水滑石或高领土具有片层结构的含水铝氧硅酸盐。
3.如权利要求1所述的纤维，其特征是所述的可染聚丙烯纤维是可染聚丙烯长复丝、加弹丝或短纤维。
4.一种如权利要求1～3任意一项所述的可染聚丙烯纤维的制备方法，其特征是通过熔体插层聚合法制备纳米复合可染聚丙烯功能浓缩母粒后，将浓缩母粒与聚丙烯切片混合，经熔融法进行纺丝制成可染聚丙烯纤维。
5.如权利要求4所述的方法，其特征是所述的熔体插层聚合法制备纳米复合可染聚丙烯功能浓缩母粒，是将聚丙烯和经表面处理后的层状纳米粉体按比例充分混合，熔融混合制成浓缩母粒，浓缩母粒中纳米粉体的含量为10wt％～40wt％，聚丙烯为60wt％～90wt％。
6.如权利要求4所述的方法，其特征是所述的浓缩母粒与聚丙烯切片混合，是指浓缩母粒添加量为浓缩母粒与聚丙烯原料切片总重量的15％～30％。
7.如权利要求4所述的方法，其特征是所述的纺丝温度为180℃～250℃，熔体压力为8～15MPa，纺丝速度400m/min，后牵伸倍数为3～4倍，热盘温度75℃，热板温度为112℃-130℃。
全文摘要
本发明属于化纤领域，特别涉及一种可染聚丙烯纤维及其制备方法。本发明的可染聚丙烯纤维是为包含层状纳米粉体的纤维，是通过熔体插层聚合法制备纳米复合可染聚丙烯功能浓缩母粒后，将浓缩母粒与聚丙烯切片混合经纺丝制成可染聚丙烯纤维。其中可染聚丙烯纤维中含有纳米粉体1.5wt％～12wt％，聚丙烯88wt％～98.5wt％。本发明的方法制备出的可染聚丙烯纤维由于充分利用了纳米层状粉体的羟基可染基团，赋予了聚丙烯纤维良好的可染性能。经常压沸染证明，上染率85～90％，色牢度4～5级，且具有广泛的色谱。
文档编号D01F6/46GK1530475SQ0311932
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
发明者高曙光, 师杨, 李兰, 刘必前 申请人:中科纳米技术工程中心有限公司