對(duì)位芳綸的染色及纖維結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

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