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1、對(duì)位芳香族聚酰胺纖維有著優(yōu)異的力學(xué)性能、熱性能和耐化學(xué)性能,在航空航天、軍事、消防等領(lǐng)域有著廣泛的用途。由于PPTA纖維結(jié)構(gòu)緊密,結(jié)晶度高,小分子染料很難進(jìn)入纖維大分子內(nèi)部,導(dǎo)致其染色困難。因此目前市場(chǎng)上有色對(duì)位芳綸所占比重較少。這阻礙了PPTA纖維在防護(hù)服等應(yīng)用領(lǐng)域的進(jìn)一步拓展。本文采用未干的PPTA纖維,選擇陽(yáng)離子紅染料和分散藍(lán)染料對(duì)其進(jìn)行高溫高壓染色,研究在未干纖維的染色機(jī)理及兩種染料對(duì)纖維的染色工藝,以及染色工藝對(duì)纖維產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)
2、與性能的影響,為對(duì)位芳香族聚酰胺纖維的染色工藝優(yōu)化提供基礎(chǔ)和理論指導(dǎo)。
論文首先就陽(yáng)離子紅染料和分散藍(lán)染料的性質(zhì)作了比較,分析了兩種染料的粒徑分布,耐熱性能,以及染料的結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明:陽(yáng)離子紅染料的分解溫度在210℃,而分散藍(lán)染料沒(méi)有一個(gè)固定的熱分解溫度,因此,用這兩種染料對(duì)PPTA纖維進(jìn)行染色時(shí),染色溫度不易高于200℃。陽(yáng)離子紅染料和分散藍(lán)染料的平均粒徑分別為185nm和214nm。染料的粒徑越小,染料的透明度、光澤度、著
3、色強(qiáng)度也越高。兩種染料的結(jié)構(gòu)中含有苯環(huán),而這樣的結(jié)構(gòu)使染料性能穩(wěn)定,不易在染色過(guò)程中發(fā)生其他化學(xué)反應(yīng)。
其次,采用對(duì)位芳綸生產(chǎn)線上經(jīng)液晶紡絲、凝固、水洗之后未經(jīng)干燥的PPTA纖維,分別用陽(yáng)離子染料和分散染料對(duì)其進(jìn)行高溫高壓染色,測(cè)試了染色纖維的上染率及K/S值,探討纖維含水率、染色溫度、染色時(shí)間、染料種類和用量對(duì)纖維染色性能的影響。結(jié)果表明:相比于成品PPTA纖維,使用未干的PPTA纖維,可明顯提高纖維的上染率和K/S值。隨著
4、纖維含水率的增加,染色纖維的上染率和K/S值也隨之增加,當(dāng)含水率為50%時(shí),陽(yáng)離子紅染料染色纖維的上染率可達(dá)到99.9%以上,K/S值可達(dá)到7.0;隨著染液濃度的增大,纖維因?qū)θ玖系奈搅恐饾u增加并趨于飽和而使上染率有所下降,K/S值隨之增加;隨著染色溫度的升高,染色纖維的上染率和K/S值先有所升高,又因高溫使部分染料降解而下降。因此,合理的染色工藝為:浴比為1∶20,纖維含水率為30%以上,染色溫度為110-120℃,染色時(shí)間為100
5、min以上,陽(yáng)離子染料優(yōu)于分散染料。
然后,論文研究了不同染色工藝條件處理下,PPTA染色纖維的色牢度,以及日曬對(duì)纖維的染色深度及力學(xué)性能的影響,并對(duì)染色前后PPTA纖維的表面形態(tài)、熱性能、力學(xué)性能、化學(xué)結(jié)構(gòu)以及結(jié)晶度進(jìn)行了分析。結(jié)果表明:染色前纖維表面較為光滑,而染色后纖維表面較為粗糙,附有顆粒物,相比于分散藍(lán)染料,用陽(yáng)離子紅染色的纖維,其表面更為粗糙,顆粒物負(fù)載量更多;經(jīng)染色后的纖維,其力學(xué)性能略微有所下降,但降幅不大;熱
6、重測(cè)試表明,經(jīng)染色后的纖維,其熱分解溫度較原絲略有提高,而纖維殘留率則有所下降;成品PPTA纖維經(jīng)過(guò)染色后,其色牢度較差,而未干PPTA纖維經(jīng)過(guò)染色后,表現(xiàn)出了較好的耐皂洗色牢度和耐摩擦色牢度;未干PPTA纖維經(jīng)高濃度的染料染色后,纖維表現(xiàn)出較好的耐日曬性能。經(jīng)過(guò)40小時(shí)的日曬,成品 PPTA纖維的強(qiáng)度保持率達(dá)到94.26%,而用分散藍(lán)染料和陽(yáng)離子紅染料染色后的纖維,其強(qiáng)度保持率分別為83.97%和84.10%;成品纖維及未干纖維染色后
7、纖維的結(jié)構(gòu)基本相同,染色對(duì)PPTA纖維的化學(xué)結(jié)構(gòu)沒(méi)有產(chǎn)生影響;成品 PPTA纖維的結(jié)晶度的結(jié)晶度為70.68%,未干纖維的結(jié)晶度為64.75%,未干纖維染色后纖維的結(jié)晶度為65.24%,結(jié)晶度的下降,有利于染料的上染。
最后,基于陽(yáng)離子染料和分散染料的染色機(jī)理,以具有熒光性的羅丹明 B替代染料,研究了染料在纖維表面以及纖維內(nèi)部的擴(kuò)散情況。結(jié)果表明:未干PPTA纖維用羅丹明B染色后,在熒光顯微鏡下能觀察到強(qiáng)烈的熒光,而成品PPT
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