专利名称：聚合物核壳结构纳米粒子改性的可染细旦丙纶及制备方法
技术领域：
本发明涉及一种可染细旦聚丙烯纤维及其制备方法，尤其涉及一种分散染料可染的 细旦丙纶及制备方法。
背景技术：
丙纶，即聚丙烯纤维是一种多功能的合成纤维，聚丙烯纤维因其成本低、性能优良、 用途广泛，日益受到人们重视。
随着细旦、超细旦纤维的研制成功，聚丙烯纤维在民用服装领域有了更广阔的发展 前景，同时对其可染性也提出了新的要求。但是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，使得这种具有明显疏水导湿性、外观如真丝、 穿着舒适的细旦聚丙烯纤维的根本无法上染。
目前聚丙烯纤维的着色还主要采用色母粒纺丝原液着色的方法，该方法不失为一种 简单且廉价的生产方法，但是也纯在一些严重的缺点，如色谱不广、不能进行调色、换 色、上染和印花，限制了织物品种多样化，因此主要应用在地毯和工业用途，极少用于 对着色要求高灵活度的服装面料上。
国内外自上世纪七十年代开始着手可染聚丙烯纤维的研究，提出了多种改善聚丙 烯纤维染色性的方法，通常有三种方法 一类是共聚改性，但共聚物单体的加入往往带 来催化剂中毒效应，为这一途径的实施带来了阻力； 一类是对纤维表面改性，但该方法 成本较高；另一类是在聚丙烯熔体加入其它组分再进行共混纺丝，赋予纤维内部合适的 染座，从而改善聚丙烯纤维的染色性能。
随着对可染细旦聚丙烯纤维研究的进行，出现了许多新型的共混改性可染细旦聚丙 夂希纟千纟隹。iS文献Lalit Toshniwal， Qingu() Fan, Samuel C. Ugbolue, Dyeable PolypropyleneFibers via Nanotechnology, Journal of Applied Polymer Science, 2007,106， 706—71 lb报道， 由Qinguo Fan等制备了有机纳米粘/聚丙烯复合纤维。该方法是先将纳米粘土经过球磨、 超声后与聚丙烯按照比例溶解在二甲苯中，然后加热到140'C去除二甲苯，实现纳米粘 土在聚丙烯切片的良好分散，以纳米粘土为染座提高聚丙烯纤维的染色性，但此方法工 艺复杂，而且最终也没有细旦聚丙烯纤维，染色深度只达到中色。S.M. Burkinshawa， P. E. Froehling, M. Mignanelli, The effect of hyperbranched polymers on the dyeing of polypropylene fibres, Dyes and Pigments,2002,53, 229-235报道了一种聚丙烯/超支化聚酰 氨酯复合纤维，复合纤维能可染至中偏深，但是该超支化聚酰氨酯生产工艺复杂，成本 较高，在纤维中该超支化聚酰氨酯的分散性及稳定性难以控制。
发明内容
本发明的目的是提供一种聚合物核壳结构纳米粒子改性的可染细旦丙纶及制备方 法，以克服现有技术存在的缺陷。
本发明所说的聚合物核壳结构纳米粒子改性的可染细旦丙纶，其中，含有聚合物纳 米粒子粉体1 10重量份，可染细旦聚丙烯纤维专用树脂为90 99重量份，单丝纤度 0.8 1.3dtex;
所说的聚合物核壳结构纳米粒子是这样制备的 (l)核壳乳胶粒子的制备
在N2保护下，将乳化剂、水和总重量10 30%的第一混合单体，搅拌预乳化，然
后在70 80°C，加入引发剂总重量30% 50%引发反应；
滴加剩余的第一混合单体，控制滴加速度，在l 2h滴完，保温20 30min;加入 引发剂总重量20 30%,再滴加第二混合单体，控制滴加速度，在l 2h内滴完；
最后加入剩余的引发剂，熟化20 30min，冷却到室温，调节pH值为中性，制得 核壳结构的乳胶粒子；。)聚合物核壳结构纳米粒子粉体的制备-将步骤(l)所制备的核壳乳胶粒子，在-40 15'C冷冻干燥18 24小时，获得聚合物
核壳结构纳米粉体 各个组分的重 第一混合单体 第二混合单体
乳化剂 引发剂 水
所说的第一混合单体为苯乙烯和二甲基丙烯酸乙二醇酯的混合物，其中，二甲基丙
烯酸乙二醇酯的含量为第一混合单体总重量的0.1 0.6%; 所说的第二混合单体中各个组分的重量百分比含量为
苯乙烯 37 43%
甲基丙烯酸甲酯 34 39。%
丙烯酸丁酯 4 8%
丙烯酸甲酯 14 19%
二甲基丙烯酸乙二醇酯 0 0.2%
所说的乳化剂为十二垸基硫酸钠，所说的引发剂为过硫酸铵； 上述的核壳结构的聚合物纳米粒子粉体作为添加剂，与细旦聚丙烯纤维树脂混合， 以制备可染细旦聚丙烯纤维专用树脂，进一步制备可染细旦聚丙烯纤维，所获得的可染 细旦聚丙烯纤维，用分散染料染色可染浅、中及深色，上染率可达到85% 90%，色牢 度4 5级，且具有广泛的色谱；
所述的细旦聚丙烯纤维树脂由东华大学树脂厂提供，或采可染细旦聚丙烯纤维专用
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量份用量如下
30 100份 25 90份 2 6份 0.2 1.5份 130 270份树脂的制备[CN1339623]文献报道的方法进行制备；
所说的可分散染料可染细旦聚丙烯纤维的制备方法包括如下步骤-将所说的聚合物核壳结构纳米粒子粉体与细旦聚丙烯纤维树脂，经捏合机捏合30
60min，捏合温度为60 100°C，经双螺杆挤出机共混，共混温度为170 220°C、螺杆
转速为100 200rpm，挤出、造粒制得可染细旦聚丙烯纤维专用树脂切片；
将上述的可染细旦聚丙烯纤维专用树脂切片经纺丝、牵伸两步法制得聚合物核壳结
构纳米粒子改性的分散染料可染细旦聚丙烯纤维。
纺丝条件为，纺丝温度210 240。C，纺丝速度300 400m/min,后牵伸倍数为3
4倍，上盘温度为50 80°C，下盘温度为80 120°C。
采用上述方法制备的分散染料可染细旦聚丙烯纤维的单丝纤度0.8 1.3dtex，强度
为3 5cN/dtex，用分散染料染色可染浅、中及深色，上染率可达到85% 90%，色牢
度4 5级，且具有广泛的色谱。
本发明以所说的聚合物核壳结构纳米粒子为添加剂，与细旦聚丙烯切片混合，充分
利用聚合物核壳结构纳米粉体壳层的酯基可染基团，赋予了聚丙烯纤维良好的可染性，
经常压沸染证明用分散染料染色可染浅、中及深色，上染率可达到高，且具有广泛的色
谱。同时有效的实现了可染化与细旦化的统一。
具体实施例方式
实施例1
原料
第一混合单体为苯乙烯和二甲基丙烯酸乙二醇酯的混合物，其中，二甲基丙烯酸乙
二醇酯的含量为第一混合单体总重量的0.1%;
第二混合单体中各个组分的重量百分比含量为.-苯乙烯 37%甲基丙烯酸甲酯 37% 丙烯酸丁酯 7.4% 丙烯酸甲酯 18.6%
在N2保护下，往四口烧瓶中加入2g十二垸基硫酸钠和130g去离子水，在水浴中 加热溶解，加入10g第一混合单体，机械搅拌30min进行预乳化，升温度至70。C，加 入0.2g的过硫酸铵引发反应，保持搅拌，至此时产物出现蓝光；
滴加剩余的20g第一混合单体，控制滴加速度，在2h滴完，保温30min;加入0.2g 过硫酸铵，再滴加27g第二混合单体，控制滴加速度，在2h内滴完；最后加入剩余的 O.lg过硫酸铵，熟化30min，冷却到室温，釆用氨水调节pH值为中性，制得核壳乳胶 粒子，出料，在0'C冷冻干燥24小时，获得聚合物核壳结构纳米粒子粉体；
将细旦聚丙烯纤维树脂与上述聚合物核壳结构纳米粒子粉体在捏合机中8(TC捏合 30min后再在双螺杆挤出机中共混，共混温度为170°C、螺杆转速为200rpm，挤出、造 粒制得可染细旦聚丙烯纤维专用树脂切片，切片中含有聚合物核壳结构纳米粒子lwt%;
将上述可染细旦聚丙烯纤维专用树脂切片经纺丝、牵伸两步法制得聚合物核壳结构 纳米粒子改性分散染料可染细旦聚丙烯纤维。纺丝条件日本Fuji Filter Mfg Co. Ltd的 MSTC-400型纺丝机，纺丝温度为230。C，纺丝速度为400m/min，喷丝板孔数为28孔。 牵伸条件苏州特发机电有限公司的TF-100型平行牵伸机，牵伸4倍，上盘温度为6(TC, 下盘温度为115°C。
采用上述方法制备的可染细旦聚丙烯纤维的单丝纤度为1.16dtex，强度为4.85 cN/dtex，断裂深长46.30%用分散染料染色可染浅色，上染率可达到85% 90%，色牢 度4 5级，且具有广泛的色谱。
实施例2
原料第一混合单体为苯乙烯和二甲基丙烯酸乙二醇酯的混合物，其中，二甲基丙烯酸乙 二醇酯的含量为第一混合单体总重量的0.2%;
第二混合单体中各个组分的重量百分比含量为总量50g 苯乙烯 40%
甲基丙烯酸甲酯 34% 丙烯酸丁酯 8% 丙烯酸甲酯 18%
在N2保护下，往四口烧瓶中加入3.6g十二烷基硫酸钠和230g去离子水，在水浴中 加热溶解，加入15g第一混合单体，机械搅拌30min进行预乳化，升温度至75°C，加 入0.35g的过硫酸铵引发反应，保持搅拌，至此时产物出现蓝光；
滴加剩余的45g第一混合单体，控制滴加速度，在lh滴完，保温30min;加入0.4g 过硫酸铵，再滴加50g第二混合单体，控制滴加速度，在lh内滴完；最后加入剩余的 O.lg过硫酸铵，熟化30min，冷却到室温，采用氨水调节pH值为中性，获得核壳乳胶 粒子，出料"采用实施例1相同的方法，冷冻干燥，获得聚合物核壳结构纳米粒子粉体。
将细旦聚丙烯纤维树脂与上述聚合物核壳结构纳米粒子粉体在捏合机中80'C捏合 30min后再在双螺杆挤出机中共混，共混温度为190°C、螺杆转速为200rpm，挤出、造 粒制得可染细旦聚丙烯纤维专用树脂切片，切片中含有聚合物核壳结构纳米粒子5wt%;
将上述可染细旦聚丙烯纤维专用树脂切片经纺丝、牵伸两步法制得聚合物核壳结构 纳米粒子改性分散染料可染细旦聚丙烯纤维。纺丝条件日本Fuji Filter Mfg Co. Ltd的 MSTC-400型纺丝机，纺丝温度为24(TC,纺丝速度为400m/min，喷丝板孔数为28孔。 牵伸条件苏州特发机电有限公司的TF-100型平行牵伸机，牵伸3.6倍，上盘温度为 50°C，下盘温度为80'C。
采用上述方法制备的可染细旦聚丙烯纤维的单丝纤度为1.30dtex，强度为4.21cN/dtex，断裂深长31.64%，用分散染料染色可染深色，上染率可达到85% 90%，色 牢度4 5级，且具有广泛的色谱。
实施例3
原料-
第一混合单体为苯乙烯和二甲基丙烯酸乙二醇酯的混合物，其中，二甲基丙烯酸乙 二醇酯的含量为第一混合单体总重量的0.5%;
第二混合单体中各个组分的重量百分比含量为总量70.14g
苯乙烯 43%
甲基丙烯酸甲酯 38.5%
丙烯酸丁酯 4.3%
丙烯酸甲酯 14%
二甲基丙烯酸乙二醇酯 0.2%
在N2保护下，往四口烧瓶中加入5.4g十二垸基硫酸钠和270g去离子7K，在水浴中 加热溶解，加入35g第一混合单体，机械搅拌30min进行预乳化，升温度至80°C，加 入0.5g的过硫酸铵引发反应，保持搅拌，至此时产物出现蓝光；
滴加剩余的65g第一混合单体，控制滴加速度，在2h滴完，保温30min;加入0.6g 过硫酸铵，再滴加70.14g第二混合单体，控制滴加速度，在l 2h内滴完；最后加入剩 余的0.3g过硫酸铵，熟化30min，冷却到室温，采用氨水调节pH值为中性，制得核壳 乳胶粒子，出料，采用实施例l相同的方法，冷冻干燥，获得聚合物核壳结构纳米粒子 粉体。
将细旦聚丙烯纤维树脂与上述聚合物核壳结构纳米粒子粉体在捏合机中8(TC捏合 30min后再在双螺杆挤出机中共混，共混温度为21(TC、螺杆转速为200rpm，挤出、造 粒制得可染细旦聚丙烯纤维专用树脂切片，切片中含有聚合物核壳结构纳米粒子10wt%;
将上述可染细旦聚丙烯纤维专用树脂切片经纺丝、牵伸两步法制得聚合物核壳结构 纳米粒子改性分散染料可染细旦聚丙烯纤维。纺丝条件日本Fuji Filter Mfg Co. Ltd的 MSTC-400型纺丝机，纺丝温度为220。C，纺丝速度为400m/min，喷丝板孔数为28孔。 牵伸条件苏州特发机电有限公司的TF-100型平行牵伸机，牵伸3.6倍，上盘温度为 80°C，下盘温度为100°C。
采用上述方法制备的可染细旦聚丙烯纤维的单丝纤度为1.04dtex，强度为5 cN/dtex， 断裂深长21.30%，用分散染料染色可染深色，上染率可达到85% 90%，色牢度4 5 级，且具有广泛的色谱。
权利要求
1.聚合物核壳结构纳米粒子改性的可染细旦丙纶，其特征在于，所说的可染细旦丙纶中，含有聚合物纳米粒子粉体1～10重量份，可染细旦聚丙烯纤维专用树脂90～99重量份。
2. 根据权利要求1所述的聚合物核壳结构纳米粒子改性的可染细旦丙纶，其特征 在于，单丝纤度为0.8 1.3dtex。
3. 根据权利要求1所述的聚合物核壳结构纳米粒子改性的可染细旦丙纶，其特征在于，所说的聚合物核壳结构纳米粒子是这样制备的 (l)核壳乳胶粒子的制备在N2保护下，将乳化剂、水和总重量10 30%的第一混合单体，搅拌预乳化，然 后在70 8(TC，加入引发剂总重量30% 50。％引发反应；滴加剩余的第一混合单体，控制滴加速度，在l 2h滴完，保温20 30min;加入 引发剂总重量20 30%的，再滴加第二混合单体，控制滴加速度，在l 2h内滴完；最后加入剩余的引发剂，熟化20 30min，冷却到室温，调节pH值为中性，制得 核壳结构的乳胶粒子；(2)聚合物核壳结构纳米粒子粉体的制备-将步骤(l)所制备的核壳乳胶粒子，在-40 15X:冷冻干燥18 24小时，获得核壳结 构的聚合物纳米粒子粉体；所说的第一混合单体为苯乙烯和二甲基丙烯酸乙二醇酯的混合物，其中，二甲基丙 烯酸乙二醇酯的含量为第一混合单体总重量的0.1 0.6%;所说的第二混合单体中各个组分的重量百分比含量为苯乙烯 37 43% 甲基丙烯酸甲酯 34 39%丙烯酸丁酯 4 8% 丙烯酸甲酯 14 19% 二甲基丙烯酸乙二醇酯 0 0.2%。
4.根据权利要求3所述的聚合物核壳结构纳米粒子改性的可染细旦丙纶，其特征 在于，各个组分的重量份用量如下第一混合单体 30 100份25 90份第二混合单体 乳化剂 引发剂 水2 60.2~1.5份 130 270份。
5. 根据权利要求3所述的聚合物核壳结构纳米粒子改性的可染细旦丙纶，其特征 在于，所说的乳化剂为十二烷基硫酸钠，所说的引发剂为过硫酸铵。
6. 制备权利要求1 5任一项所述的聚合物核壳结构纳米粒子改性的可染细旦丙纶 的方法，其特征在于，包括如下步骤-将所说的聚合物核壳结构纳米粒子粉体与细旦聚丙烯纤维树脂，经捏合机捏合30 60min，捏合温度为60 100°C，经双螺杆挤出机共混，共混温度为170 220°C、螺杆 转速为100 200rpm，挤出、造粒制得可染细旦聚丙烯纤维专用树脂切片；将上述的可染细旦聚丙烯纤维专用树脂切片经纺丝、牵伸两步法制得聚合物核壳结 构纳米粒子改性的分散染料可染细旦聚丙烯纤维。
7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，纺丝条件为，纺丝温度210 24(TC， 纺丝速度300 400m/min，后牵伸倍数为3 4倍，上盘温度为50 80°C，下盘温度为 80 120。C。
全文摘要
本发明提供了一种聚合物核壳结构纳米粒子改性的可染细旦丙纶及制备方法，其特征在于，所说的可染细旦丙纶中，含有聚合物纳米粒子粉体1～10重量份，可染细旦聚丙烯纤维专用树脂90～99重量份。本发明的分散染料可染细旦聚丙烯纤维的单丝纤度为0.8～1.3dtex，强度为3～5cN/dtex，用分散染料染色可染浅、中及深色，上染率可达到85％～90％，色牢度4～5级，且具有广泛的色谱，同时有效的实现了可染化与细旦化的统一。
文档编号D01F6/46GK101319412SQ200810040190
公开日2008年12月10日 申请日期2008年7月3日 优先权日2008年7月3日
发明者昊 俞, 瑜 张, 朱美芳, 阎惠至, 龙 陈, 陈彦模 申请人:东华大学