易染色聚丙烯纤维及其制备方法
【专利摘要】本发明公开一种易染色聚丙烯纤维，该纤维各组分重量百分比为：聚丙烯为80-95%，丙烯基磺酸钠为5-10%，马来酸酐为5-10%，催化剂为0.04-0.05%，上述各组分重量百分比之和为100%。本发明以对丙烯基磺酸钠为染座，通过丙烯磺酸钠与马来酸酐与之反应，接枝到聚丙烯大分子链上，经过马来酸酐改性的丙烯磺酸钠，都含有丙烯基官能团，与聚丙烯分子链有较好的相容性，并且能够产生部分接枝共聚物，打乱了聚丙烯纤维结晶过程，破环了了聚丙烯纤维中大分子链的取向和结晶，同时保留了磺酸基团这个阴离子官能团，能够和阳离子染料在低温条件下进行离子交换，从而使阳离子染料进入纤维表面和内部，得到易染色聚丙烯纤维。
【专利说明】 易染色聚丙烯纤维及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于化学纤维制造及染色【技术领域】，具体涉及一种易染色聚丙烯纤维及其制备方法。
【背景技术】
[0002]聚丙烯纤维因为容易结晶，分子链排列规整，染料分子难以结合到纤维表面和内部，而且聚丙烯分子链上不含有极性基团，难以和染料分子结合，因而聚丙烯纤维难以染色。为了使染料进入纤维表面和内部，有几种方法进行了尝试。第一种方法是表面处理，通过等离子体法、电晕放电法、浸溃法等方法，使纤维表面带有极性基团，和染料分子结合，从而具有染色性能。然而表面处理改性方法难以连续法生产，而且改性效果不是很好，难以实现产业化生产。第二种方法是共聚，由于丙烯是气体，对催化剂要求很高，加入第二单体会降低催化效率，因此，难以直接嵌段共聚，常用接枝共聚方式，把染座(能接受染料官能团的部分)接枝在聚丙烯大分子链上，从而使纤维分子具有染色性能，常用辐射、氧化和加热方式接枝染座，但加工繁琐，而且在接枝共聚过程中对聚丙烯纤维的力学性能产生较大影响，不能满足实际需求，难以工业化生产。第三种方法是共混方法，即在聚丙烯纤维中添加可染组分，在纤维表面和内部形成染料接受体，从而具有染色性能。常用的添加物有低分子化合物、高分子化合物和金属盐化合物。无论采用何种添加剂，都需要解决添加剂与聚丙烯分子的相容性及加工流动性能的问题，一方面要打乱聚丙烯纤维在成型过程中的结晶行为，同时又要不破坏纤维的力学性能，要兼顾这两方面比较难，而且低分子添加剂还存在黏度太小，流动太快的不足；金属盐添加剂除了流动快以外，只适用于深色染料，应用范围窄。
【发明内容】
[0003]本发明针对现有技术的上述不足，提供一种加工简单、不破坏纤维的力学性能，使染座均匀分布在聚丙烯纤维表面和内部的能够实现工业化生产的易染色聚丙烯纤维。
[0004]为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为:一种易染色聚丙烯纤维，该纤维各组分重量百分比为:聚丙烯为80-95%，丙烯基磺酸钠为5-10%，马来酸酐为5-10%，催化剂为0.04-0.05%，上述各组分重量百分比之和为100%。
[0005]本发明中丙烯基磺酸钠，可以是丙烯磺酸钠或甲基丙烯磺酸钠，其熔点在180-230°C。
[0006]本发明中催化剂可以是过氧化苯甲酰。
[0007]本发明还提供一种上述易染色聚丙烯纤维的制备方法，制备步骤包括:
[0008](I)按照如下比例称料:聚丙烯为80-95% ;丙烯基磺酸钠为5-10% ;马来酸酐为5-10% ;催化剂为0.04-0.05%，上述各组分重量百分比之和为100% ;把称量好的原料投入高速搅拌器中，先低速5-150转/分搅拌5-10分钟，再高速200-800转/分搅拌15-25分钟，控制搅拌温度(低速和高速的搅拌温度)在90-120°C之间，使各种原料均匀混合；
[0009](2)将步骤(I)在高速混合搅拌器中均匀混合的原料，投入在反应型双螺杆挤出机中，螺杆挤出温度为160-230度，经熔融混合后，丙烯基磺酸钠和马来酸酐在催化剂作用下，挤出、拉条、切粒，得到共混粒子；
[0010](3)将共混粒子投入到在纺丝螺杆挤出机中，设定螺杆挤出温度为190-250°c，熔融物料经喷丝组件进入孔数为24-108的喷丝板挤出成熔体纤维，然后经风温为16-35度、吹风速度为0.3-1.5米/分的冷却风吹风冷却，然后经过50-90度的热辊拉伸，拉伸倍数为1.5-3.0倍，然后在卷绕速度为1500-3000米/分的卷绕机上卷绕成型，得到易染色聚丙烯纤维。
[0011]本发明的优点和有益效果:
[0012]1.本发明以对丙烯基磺酸钠为染座，通过丙烯基磺酸钠与马来酸酐反应，接枝到聚丙烯大分子链上，在双螺杆作用下，均匀混合，通过螺杆纺丝，得到易染色聚丙烯纤维。经过马来酸酐改性的丙烯磺酸钠，都含有丙烯基官能团，与聚丙烯分子链有较好的相容性，并且能够产生部分接枝共聚物，打乱了聚丙烯纤维结晶过程，破环了聚丙烯纤维中大分子链的取向和结晶，同时保留了磺酸基团这个阴离子官能团，能够和阳离子染料在低温条件下进行离子交换，从而使阳离子染料进入纤维表面和内部，得到阳离子染色聚丙烯纤维即易染色聚丙烯纤维。
[0013]2.本发明克服了现有技术的添加剂要么是可染共聚聚酯，要么是金属盐造成的与聚丙烯共混的加工流动性能不好、而且聚丙烯纤维染色需要的温度高的缺陷；本发明采用有一定聚合度的极性分子，其熔点在纤维加工温度范围内，有较高染座百分含量，而且与聚丙烯分子有较好的相容性，可以顺利加工成纤维。
【具体实施方式】
[0014]下面通过实施例进一步详细描述本发明，但本发明不仅仅局限于以下实施例。
[0015]实施例1:
[0016]称量聚丙烯为90.95份、丙烯磺酸钠为6份、马来酸酐为3份；过氧化苯甲酰0.05份。把称量好的原料投入高速搅拌器中，先低速50转/分搅拌10分钟，再高速500转/分搅拌20分钟，控制搅拌温度在95°C，使各种原料均匀混合。将均匀混合好的原料，投入在反应型双螺杆挤出机中，螺杆挤出温度为210°C，经熔融混合后，挤出、冷却、拉条、切粒，得到共混粒子。
[0017]将共混粒子投入到真空干燥机中，设定干燥温度为110°C，干燥3小时后，取出投入到纺丝螺杆挤出机中，设定螺杆挤出温度为220°C，通过熔融喷丝，经喷丝组件进入喷丝板孔数为24孔的喷丝板挤出成熔体纤维，然后经风温为20度、吹风速度为1.0米/分的冷却风吹风冷却后，经过60度的热辊拉伸，拉伸倍数为2.0倍，然后在卷绕速度为2800米/分的卷绕机上卷绕成型，得到易染色聚丙烯POY纤维。
[0018]实施例2:
[0019]称量聚丙烯为89.95份、甲基丙烯磺酸钠为8份、马来酸酐为2份；过氧化苯甲酰
0.05份。把称量好的原料投入高速搅拌器中，先低速100转/分搅拌10分钟，再高速600转/分搅拌20分钟，控制搅拌温度在105°C，使各种原料均匀混合。将均匀混合好的原料，投入在双螺杆挤出机中，螺杆挤出温度为210°C，经熔融混合后，丙烯基磺酸钠和马来酸酐在催化剂作用下，挤出、拉条、切粒，得到共混粒子。将共混粒子投入到真空干燥机中，设定干燥温度为110°C，干燥2小时后，取出投入到反应型纺丝螺杆挤出机中，设定螺杆挤出温度为220°C，纺丝箱体温度为240°C，通过熔融喷丝，经喷丝组件进入喷丝板孔数为96孔的喷丝板挤出成熔体纤维，然后经风温为25度、吹风速度为1.2米/分的冷却风吹风冷却后，经过80度的热辊拉伸，拉伸倍数为2.8倍，然后在卷绕速度为2500米/分的卷绕机上卷绕成型，牵伸后得到易染色聚丙烯DT纤维。
[0020]实施例3:
[0021]称量聚丙烯为91份、丙烯磺酸钠为5.95份、马来酸酐为3份；过硫酸铵0.05份。把称量好的原料投入高速搅拌器中，先低速150转/分搅拌10分钟，再高速800转/分搅拌20分钟，控制搅拌温度90°C，使各种原料均匀混合。将均匀混合好的原料，投入在反应型双螺杆挤出机中，设定螺杆挤出温度为200°C，经熔融混合后，丙烯基磺酸钠和马来酸酐在催化剂作用下，挤出、拉条、切粒，得到共混粒子。将共混粒子投入到真空干燥机中，设定干燥温度为90°C，干燥3小时后，取出投入到纺丝螺杆挤出机中，设定螺杆挤出温度为210°C，纺丝箱体温度为230°C，通过熔融喷丝，经喷丝组件进入喷丝板孔数为108孔的喷丝板挤出成熔体纤维，然后经风温为30度、吹风速度为1.5米/分的冷却风吹风冷却后，经过90度的热辊拉伸，拉伸倍数为2.5倍，然后在卷绕速度为3000米/分的卷绕机上卷绕成型，牵伸假捻后得到易染色聚丙烯DTY纤维。
[0022]将上述实施例的样品采用阳离子染料进行阳离子染色，其染色率(着色率、上色率)进行检测(参照GB/T16602-1996上色率的测定方法)，其染色率达到85-97% ;因此，本发明的聚丙烯纤维具有染色率高，染色牢固的优点。
【权利要求】
1.一种易染色聚丙烯纤维，其特征在于:该纤维各组分重量百分比为:聚丙烯为80-95%，丙烯基磺酸钠为5-10%，马来酸酐为5-10%，催化剂为0.04-0.05%，上述各组分重量百分比之和为100%。
2.根据权利要求1所述的易染色聚丙烯纤维，其特征在于:所述的丙烯基磺酸钠，为熔点在180-230°C的丙烯磺酸钠或甲基丙烯磺酸钠。
3.根据权利要求1所述的易染色聚丙烯纤维，其特征在于:所述的催化剂为过氧化苯甲酰。
4.一种易染色聚丙烯纤维的制备方法，其特征在于:制备步骤包括: (1)按照如下比例称料:聚丙烯为80-95%;丙烯基磺酸钠为5-10% ;马来酸酐为5-10% ；催化剂为0.04-0.05%,上述各组分重量百分比之和为100% ;把称量好的原料投入搅拌器中，先5-150转/分搅拌5-10分钟，再200-800转/分搅拌15-25分钟，控制搅拌温度在90-120°C之间，使各种原料均匀混合； (2)将步骤(I)在高速混合搅拌器中均匀混合的原料，投入在反应型双螺杆挤出机中，螺杆挤出温度为160-230度，经熔融混合后，丙烯基磺酸钠和马来酸酐在催化剂作用下，挤出、拉条、切粒，得到共混粒子； (3)将共混粒子投入到在纺丝螺杆挤出机中，设定螺杆挤出温度为190-250°C，熔融物料经喷丝组件进入孔数为24-108的喷丝板挤出成熔体纤维，然后经风温为16-35度、吹风速度为0.3-1.5米/分的冷却风吹风冷却，然后经过50-90度的热辊拉伸，拉伸倍数为.1.5-3.0倍，然后在卷绕速度为1500-3000米/分的卷绕机上卷绕成型，得到易染色聚丙烯纤维。
【文档编号】D01D5/08GK103590129SQ201310487988
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年10月17日 优先权日:2013年10月17日
【发明者】王立岗, 颜志勇, 陈细云, 胡英 申请人:惠阳中核辉新化纤有限公司