间位芳纶织物的染色研究现状
极性溶剂对间位芳纶纤维结构与性能的影响
极性溶剂对间位芳纶纤维结构与性能的影响滕芝盈;单才华;张华鹏【摘要】间位芳纶纤维的染色困难限制了其在纺织面料上的应用.文章采用极性溶剂预处理间位芳纶纤维,探讨极性溶剂二甲基乙酰胺(DMAc)处理对间位芳纶纤维的结构与性能的影响.研究表明:经过DMAc处理后,间位芳纶纤维的氢键结构、结晶结构以及形态结构发生了较大变化,从而导致纤维的力学性能变化以及分散染料染色上染率的极大提升.【期刊名称】《现代纺织技术》【年(卷),期】2016(024)002【总页数】3页(P1-3)【关键词】极性溶剂;二甲基乙酰胺;间位芳纶纤维;结构与性能;分散染料【作者】滕芝盈;单才华;张华鹏【作者单位】浙江理工大学材料与纺织学院,杭州310018;浙江正特集团有限公司,浙江台州317004;浙江理工大学材料与纺织学院,杭州310018【正文语种】中文【中图分类】TS193.8间位芳纶(芳纶1313)纤维具有优异的热稳定性、阻燃性、电绝缘性、化学稳定性等诸多优点而被用在防护服、耐高温绝缘纸、高温过滤材料等场合。
间位芳纶的链刚性较大、玻璃化温度高、分子间氢键密度较高、结晶度较高等结构特点，造成了间位芳纶纤维染色困难，一定程度上限制了间位芳纶在纺织面料中的应用。
为改善间位芳纶的染色性，国内外提出了很多种方法和技术，主要包括纤维改性和染色过程改变两大类，前者包括如杜邦公司的可染间位芳纶、原液着色技术；后者主要包括各种载体染色技术，即在染色过程中加入能够促进染料吸附或者膨胀芳纶纤维的染色助剂或溶剂[1-10]。
本文采用极性溶剂膨胀预处理间位芳纶纤维，重点探讨了极性溶剂二甲基乙酰胺(DMAc)对间位芳纶纤维的结构、性能及对分散染料上染率的影响。
1.1 材料1.67dtex*38mm芳纶1313纤维(烟台氨纶纽士达)；DMAc和Na2CO3为阿拉丁试剂分析纯；AEO-9表面活性剂(淄博海杰化工有限公司，99%)；分散红FRL 200%(浙江闰土股份有限公司)。
间位芳纶的结构与耐酸碱性能研究
研究与开发合成纤维工业,2024,47(1):7CHINA㊀SYNTHETIC㊀FIBER㊀INDUSTRY㊀㊀收稿日期:2023-07-28;修改稿收到日期:2023-12-06㊂作者简介:王红红(1989 ),女,工程师,主要研究方向为高性能纤维的改性㊂E-mail:344015824@㊂基金项目:陕西省教育厅重点科学研究计划协同创新中心项目(20JY027)㊂间位芳纶的结构与耐酸碱性能研究王红红,孙润军,王㊀斌(西安工程大学,陕西西安710048)摘㊀要:通过X 射线衍射仪和红外光谱仪分别对间位芳纶的晶体聚集态结构和大分子结构进行表征,利用场发射扫描电镜观察其表面形貌,使用热重/差示扫描量热同步热分析仪测试其热学性能,并对酸碱处理后的纤维力学性能进行表征㊂结果表明:间位芳纶的结晶度为46.24%,晶区轴取向指数为0.8494;间位芳纶表面粗糙,内部大分子链中存在苯环结构;间位芳纶具有良好的耐热性能,在292ħ的高温内无任何损伤;间位芳纶具有一定的耐强酸强碱腐蚀能力,在85ħ下分别经体积分数小于等于20%的硫酸溶液及质量分数小于等于20%的氢氧化钠溶液处理,处理后其断裂强度均保持在原来的90%以上㊂关键词:间位芳纶㊀结构㊀热性能㊀力学性能㊀耐酸碱性能中图分类号:TQ342+.721㊀㊀文献标识码:A㊀㊀文章编号:1001-0041(2024)01-0007-05㊀㊀间位芳纶即聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)纤维㊂1962年美国杜邦公司率先研制出间位芳纶产品,其商品名为 Nomex ,并于1967年开始逐步实现了间位芳纶的工业化生产[1-2]㊂我国于2004年成功实现间位芳纶的工业化生产,经过长期努力,目前间位芳纶总产能仅次于美国,已成为全球第二大间位芳纶制造供应基地[3]㊂我国间位芳纶生产商主要有烟台泰和新材料股份有限公司㊁超美斯新材料股份有限公司和广东彩艳股份有限公司等[4]㊂间位芳纶的大分子结构很稳定,具有很好的耐高温㊁耐化学试剂性能及优良的阻燃性[5-6],是所有耐高温纤维品种中产量最大㊁应用最广的高性能纤维[7],已成为工业过滤和高温防护领域的主要材料之一[8-10]㊂为了提升间位芳纶的应用效能,研究者们就间位芳纶的制备工艺优化㊁力学性能及热学性能改善等开展了大量工作㊂任仲恺等[11]通过工艺优化制备了高强度间位芳纶,与常规间位芳纶对比,新工艺制备的纤维内部分子取向性增强,从而提升了纤维的强伸性能㊂李岱霖等[12]通过酸度㊁温度和时间3因素正交实验考察了间位芳纶的耐酸腐蚀性,发现纤维的耐酸腐蚀性能受温度和酸度的影响大,温度越高,耐腐临界酸度越低㊂已有的研究对间位芳纶的性能改善提供了一定的参考,但均未对其微观结构㊁聚集态结构㊁大分子结构㊁热学性能和力学性能等进行系统的研究㊂为了进一步提升国产间位芳纶的加工应用性能,作者对国产间位芳纶的结构㊁热学性能㊁力学性能和耐化学性能进行了系统研究,通过X 射线衍射(XRD)分析了大分子链聚集态结构,通过红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)表征了大分子结构中的官能团和表面形貌,利用热重(TG)/差示扫描量热(DSC)同步热分析研究了间位芳纶的热学性能,通过测试高温强酸和强碱处理后纤维的强伸性能,研究了间位芳纶的耐酸碱腐蚀性㊂1㊀实验1.1㊀原料及试剂间位芳纶(短纤维):密度为1.389g /cm 3,单纤维线密度为1.67dtex,烟台泰和新材料股份有限公司产;浓硫酸:质量分数98%,天津市富宇精细化工有限公司产;固体氢氧化钠(NaOH):纯度大于98%,天津市富宇精细化工有限公司产㊂1.2㊀主要设备与仪器HH-4A 型水浴锅:北京科伟永兴仪器有限公司制;D /MAX-RAPID Ⅱ型X 射线衍射仪:日本理学公司制;Spotlight 400&Frontier 傅里叶变换红外光谱仪:美国Perkin Elmer 公司制;Quanta 450FEG 场发射扫描电镜:美国FEI 公司制;STA 449F3Jupiter TG /DSC 同步热分析仪:德国耐驰公司制;Instron 5565万能强力机:美国英斯特朗公司制㊂1.3㊀酸碱腐蚀实验使用98%的浓硫酸配置体积分数分别为10%㊁20%㊁30%㊁40%㊁50%的硫酸溶液;使用NaOH 固体配置质量分数分别为10%㊁15%㊁20%㊁25%㊁30%的NaOH 溶液㊂利用水浴锅将上述溶液加热至85ħ,然后将间位芳纶分别浸泡于不同浓度的酸溶液和碱溶液中进行处理,处理时间均为4h,最后将纤维取出并进行洗涤㊁烘干㊂1.4㊀分析与测试聚集态结构:将间位芳纶纤维束直接夹持在X 射线衍射仪的试样台上进行检测,使用Cu 靶,电压为40kV,电流为30mA,扫描角(2θ)为10ʎ~90ʎ㊂使用MID Jade 5软件进行衍射峰拟合并计算纤维的结晶度(X c )和晶区轴取向指数(R ),计算公式分别见式(1)㊁式(2)[13]㊂X c =I cI c +K x I a(1)R =180ʎ-H 180ʎ(2)式中:I c 为结晶态部分的衍射积分强度,I a 为非晶态部分的衍射积分强度,K x 为修正常数即晶态与非晶态的相对衍射系数,H 是由X 射线衍射斑点图获得的 强度-转动角 曲线图的半高宽㊂大分子结构:采用衰减全反射法(ATR)测试间位芳纶的大分子官能团,将间位芳纶纤维束直接放置于红外光谱仪ATR 附件的检测台上,选择中红外扫描模式,检测波段为650~4000nm㊂表面形貌:将间位芳纶通过导电胶粘贴于金属试样台上,喷金后置于扫描电镜舱体内进行形貌观测,电压为20kV,放大倍数为12000㊂热学性能:将间位芳纶剪碎成粉末状,使用TG /DSC 同步热分析仪获得纤维的TG 曲线及DSC 曲线,测试气氛为氮气(N 2),测试温度为室温~900ħ㊂力学性能:将间位芳纶单丝加持在万能强力机的纤维夹头上进行拉伸,夹持长度为20mm,测试高温强酸和强碱处理前后纤维的强伸性能,并计算处理后纤维的强度保持率和伸长保持率,以表征纤维的耐酸碱腐蚀性㊂2㊀结果与讨论2.1㊀间位芳纶的聚集态结构通过X 射线衍射仪测试得到间位芳纶的XRD 图谱,并通过MID Jade 5软件对其进行分峰处理,结果见图1㊂从分峰结果可以看出:间位芳纶的晶体结构中同时存在结晶峰和非晶峰,其中非晶峰的2θ为20.957ʎ;在结晶峰中,2θ为23.471ʎ的结晶峰较为尖锐,其他结晶峰都呈现出宽化的状态,这表明间位芳纶内部存在不完整的晶相㊂通常,这种不尖锐又不像非晶峰一样弥散的衍射峰称作 次晶 或者 仲晶 ,此晶相中存在结晶态的大分子链,但其聚集排列很不完善[14]㊂图1㊀间位芳纶的XRD 图谱及衍射峰的分峰处理Fig.1㊀XRD patterns and peak separation of diffractionpeaks of m-aramid fibers㊀㊀从图2可以看出:间位芳纶的XRD 斑点图像中存在结晶态集中的衍射亮斑,同时伴随了非晶态的弥漫散射点,这与分峰结果一致;此外,在亮斑出现的地方可以看到亮斑分布较宽,意味着其对应的特征峰具有较大的半高宽,这是由于间位芳纶内部大分子链较低的结晶态所致㊂图2㊀间位芳纶的XRD 斑点图像Fig.2㊀XRD spot images of m-aramid fiber㊀㊀在XRD 斑点图像上的衍射强度最大处即2θ为23.471ʎ处沿着同心圆弧长方向上进行X 射线方位角(β)的衍射强度扫描,β为90ʎ~270ʎ,获取对应的 强度-转动角 曲线光谱[13],结果见图3㊂从图3可以看出,曲线相对噪音较大,此现象是由于XRD 斑点图像中因非晶态结构呈现出的弥漫8㊀合㊀成㊀纤㊀维㊀工㊀业㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2024年第47卷散射点所致㊂图3㊀间位芳纶的强度-转动角曲线Fig.3㊀Strength-rotation angle curve of m-aramid fiber㊀㊀从表1可知:间位芳纶的衍射峰中,非晶峰出现在2θ为20.957ʎ的位置,其他衍射峰均属于结晶峰,由此计算获得其X c 为46.24%;从间位芳纶的强度-转动角曲线中获得取向度特征峰的H 为27.1ʎ,计算得到纤维的晶区R 为0.8494㊂由此可见,间位芳纶的X c 不高,但晶体中大分子排列的取向度较好,这对纤维的力学性能和热学性能产生了积极的影响[15]㊂表1㊀间位芳纶的聚集态结构参数Tab.1㊀Aggregation state structural parametersof m-aramid fiber项目㊀㊀㊀㊀参数非晶峰2θ/(ʎ)20.957X c /%46.24H /(ʎ)27.1R0.84942.2㊀间位芳纶的大分子结构从图4和表2可以看出:在间位芳纶的FTIR图谱中1300~4000cm -1的官能团区,波数为3302,1646,1604,1477,1529,1410,1300cm -1的吸收峰分别由间位芳纶大分子链中酰胺键的N H 伸缩振动㊁C O 伸缩振动㊁苯环骨架振动㊁C N 伸缩和N H 弯曲偶合振动㊁N C O 非对称伸缩振动㊁苯环C N 伸缩振动引起;在650~1300cm -1的指纹区中,波数为1241cm -1处也是C N 伸缩和N H 弯曲偶合振动的吸收峰,950~1250cm -1处的多条谱带为苯环C H面内弯曲振动吸收峰,855cm -1处的吸收峰是苯环间位二取代孤立H 的面外弯曲振动引起,且779cm -1和682cm -1处的峰是苯环间位二取代3个相邻H 的面外弯曲振动吸收峰,715cm -1处的吸收峰为N H 面外弯曲振动峰㊂上述分析结果验证了间位芳纶中存在大量的苯环,直接影响纤维的热稳定性㊁耐化学腐蚀性和耐高温性能㊂图4㊀间位芳纶的FTIR 图谱Fig.4㊀FTIR spectra of m-aramid fiber表2㊀间位芳纶的FTIR 特征峰属性Tab.2㊀FTIR characteristic peak properties of m-aramid fibers波数/cm -1特征峰属性3302酰胺键的N H 伸缩振动1646酰胺键的C O 伸缩振动(酰胺Ⅰ谱带)1604㊁1477苯环骨架振动1529C N 伸缩和N H 弯曲偶合振动(酰胺Ⅱ谱带)1410N C O 非对称伸缩振动1300苯环C N 伸缩振动1241C N 伸缩和N H 弯曲偶合振动(酰胺Ⅲ谱带)950~1250苯环C H 面内弯曲振动855苯环间位二取代孤立H 的面外弯曲振动779㊁682苯环间位二取代3个相邻H 的面外弯曲振动715N H 面外弯曲振动2.3㊀间位芳纶的表面形貌从图5可知,间位芳纶的表面很粗糙,存在很多沟槽,此现象跟纤维制备中的纺丝工艺有关㊂纤维之间的抱合力是影响高性能纤维复合材料制品力学性能的关键因素之一,间位芳纶中这种沟槽有利于其复合材料制品中纤维之间抱合能力的增强,从而有利于提升复合材料的强度㊂图5㊀间位芳纶的表面SEM 照片Fig.5㊀Surface SEM image of m-aramid fiber9第1期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀王红红等.间位芳纶的结构与耐酸碱性能研究2.4㊀间位芳纶的热学性能使用TG /DSC 同步热分析仪测试获得的间位芳纶的TG 曲线及DSC 曲线见图6,TG /DSC 特征温度见表3㊂图6㊀间位芳纶的TG 曲线及DSC 曲线Fig.6㊀TG and DSC curves of m-aramid fiber表3㊀间位芳纶的TG /DSC 特征温度Tab.3㊀TG /DSC characteristic temperature of m-aramid fiber㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀项目㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀参数TG 特征温度㊀起始分解温度/ħ292外延起始温度/ħ428外延终止温度/ħ562失重终止温度/ħ900失重5%时温度/ħ439失重10%时温度/ħ455DSC 特征温度裂解吸热峰起始点/ħ418裂解吸热峰峰谷/ħ438㊀㊀从图6a 和表3可看出:间位芳纶在加热至292ħ时才开始分解;当温度高达428ħ时开始出现急剧的分解失重;最终加热至900ħ时,其质量仍保持在52%左右㊂从图6b 和表3可看出:在间位芳纶的DSC 曲线中,温度为100ħ时的峰为纤维中水分吸收热量而蒸发的吸热峰;在400~500ħ出现一个向上且较为尖锐的峰,此处为温度升高时间位芳纶内部大分子裂解的吸热峰,裂解吸热峰起始点位置为418ħ,裂解吸热峰峰谷位置为438ħ;当温度加热至900ħ左右时出现一个较高的吸热峰,结合TG 曲线中800~900ħ质量保持率无明显下降趋势,由此推断在此处间位芳纶的残留物发生晶相转变,因而产生吸热峰㊂由此可知,间位芳纶具有良好的耐高温性能㊂2.5㊀间位芳纶的耐强酸强碱性能从表4可知:酸处理前间位芳纶的单丝断裂强度为3.8cN /dtex,断裂伸长率高达32.3%,说明间位芳纶具有较高的强度及优异的延展性能;经体积分数10%~20%硫酸溶液处理后,纤维的断裂强度和断裂伸长率均保持初始强伸性能的90%以上,展现出优异的耐酸性能;经体积分数30%硫酸溶液处理后,纤维的断裂强度和断裂伸长率明显下降,但继续增大硫酸溶液体积分数至40%和50%处理后,纤维的断裂强度和伸长率仅略微下降,在经体积分数50%硫酸溶液处理后纤维强度保持率为76.32%㊁伸长保持率为60.68%,仍然具有一定的力学性能㊂由上述分析可知,间位芳纶具有良好的耐高温强酸腐蚀能力㊂表4㊀不同酸处理条件下间位芳纶的力学性能Tab.4㊀Mechanical properties of m-aramid fiberunder different acid treatment conditions硫酸溶液体积分数/%断裂强度/(cN㊃dtex -1)强度保持率/%断裂伸长率/%伸长保持率/%未处理 3.8100.0032.3100.0010 3.797.3729.892.2620 3.592.1129.691.6430 3.078.9523.071.2140 3.078.9521.265.63502.976.3219.660.68㊀㊀从表5可知:在NaOH 溶液质量分数为10%时,间位芳纶的断裂强度保持初始强度的97.37%,断裂伸长率保持初始的99.07%,其力学性能几乎未受到影响;继续增大NaOH 溶液质量分数为20%时,纤维的断裂强度仅仅是略微下降,强度保持率为94.74%,但断裂伸长率下降至初始的70%左右,显然,在NaOH 溶液质量分数小于等于20%时间位芳纶表现出了很好的耐高温强碱腐蚀性能;然而,当NaOH 溶液质量分数达25%~30%时,间位芳纶的断裂强度和断裂伸长率急剧下降,这是因为此时纤维受到腐蚀并使其大分子结构受到破坏,导致力学性能降低㊂由此可见,间位芳纶的耐高温强碱能力具有一定的局限性,但在合理的高温强碱环境下仍然具有较好的01㊀合㊀成㊀纤㊀维㊀工㊀业㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2024年第47卷耐腐蚀性能㊂表5㊀不同碱处理条件下间位芳纶的力学性能Tab.5㊀Mechanical properties of m-aramid underdifferent alkaline treatment conditionsNaOH 溶液质量分数/%断裂强度/(cN㊃dtex -1)强度保持率/%断裂伸长率/%伸长保持率/%未处理 3.8100.0032.3100.0010 3.797.3732.099.0715 3.797.3722.770.2820 3.694.7423.271.8325 1.642.11 4.213.00301.334.213.711.463㊀结论a.间位芳纶的X c 为46.24%,晶体内部存在不完整的非晶态结构,但其R 为0.8494,取向较好㊂间位芳纶大分子结构中存在苯环,纤维表面粗糙㊂间位芳纶的起始分解温度为292ħ,内部大分子结构开始裂解温度为418ħ,具有良好的耐高温性能㊂b.间位芳纶具有良好的耐高温强酸腐蚀能力,经85ħ㊁体积分数小于等于20%的硫酸溶液处理,断裂强度和断裂伸长率均保持初始强伸性能的90%以上;间位芳纶经85ħ㊁质量分数小于等于20%的NaOH 溶液处理,强度保持率为94.74%,伸长保持率约70%,NaOH 溶液浓度较高时其断裂强度和断裂伸长率急剧下降,其耐高温强碱能力具有一定的局限性,但在合理的高温强碱环境下仍然具有较好的耐腐蚀性能㊂参㊀考㊀文㊀献[1]㊀高启源.高性能芳纶纤维的国内外发展现状[J].化纤与纺织技术,2007(3):31-36.[2]㊀王家飞,耿胜男,孔祥宇,等.导电性间位芳纶的制备技术及应用研究进展[J].离子交换与吸附,2022,38(6):516-527.[3]㊀王芳,秦其峰.芳纶技术的发展及应用[J].合成技术及应用,2013,28(1):21-27.[4]㊀李明专,王君,鲁圣军,等.芳纶纤维的研究现状及功能化应用进展[J].高分子通报,2018(1):58-69.[5]㊀杨佑,曹凯凯,杨军,等.不同处理条件下间位芳纶的热氧老化性能研究[J].合成纤维工业,2022,45(6):24-28.[6]㊀尚润玲,李松波.间位芳纶织物的载体深色染色[J].毛纺科技,2023,51(3):52-56.[7]㊀姚穆.纺织材料学[M].3版.北京:中国纺织出版社,2009.[8]㊀宋翠艳,张春花.高性能防护服在欧洲的应用[J].中国个体防护装备,2009,97(4):53-54.[9]㊀王红,楚久英.芳香族聚酰胺纤维研究进展及应用[J].国际纺织导报,2020,48(4):4-9.[10]白琼琼.高性能纤维的发展现状及展望[J].毛纺科技,2021,49(6):91-94.[11]任仲恺,杨文华,张爱华.高强度间位芳纶的制备及力学性能测试[J].棉纺织技术,2019,47(12):13-15.[12]李岱霖,陈家旺,刘洋,等.间位芳纶耐酸腐蚀性能及表面改性研究[J].上海纺织科技,2012,40(12):26-28.[13]于伟东.纺织材料学[M].北京:中国纺织出版社,2006.[14]王红红,孙润军,吴蓓,等.芳纶Ⅲ的结构与热学性能研究[J].上海纺织科技,2017,45(5):3-7.[15]刘玉峰,曹凯凯,杨佑,等.干湿法纺丝制备高性能间位芳纶及其结构与性能研究[J].合成纤维工业,2022,45(5):33-36.Structure and acid-alkali resistance of m-aramid fibersWANG Honghong,SUN Runjun,WANG Bin(Xiᶄan Polytechnic University ,Xi ᶄan 710048)Abstract :The crystal aggregation structure and macromolecular structure of m-aramid fiber were characterized by X-ray diffrac-tion and infrared spectroscopy.The surface morphology was observed by field emission scanning electron microscopy.The thermal properties were tested with a thermogravimetry /differential scanning calorimetry synchronous thermal analyzer.And the mechani-cal properties of the fibers were characterized after acid-alkali corrosion.The results showed that the crystallinity of the m-aramid fiber was 46.24%,and the axial orientation index of the crystal region was 0.8494;the m-aramid fibers had a rough surface andbenzene ring structure in the internal macromolecular chain;the m-aramid fibers had no damage at a high temperature of 292ħ,indicating a good heat resistance;and the breaking strength remained above 90%of the original when the m-aramid fiber wastreated with sulfuric acid solution at a volume fraction of not higher than 20%and sodium hydroxide solution at a mass fraction ofnot higher than 20%at 85ħ,indicating a certain resistance to strong acid and alkali corrosion.Key words :m-aramid fiber;structure;thermal properties;mechanical properties;acid-alkali resistance11第1期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀王红红等.间位芳纶的结构与耐酸碱性能研究。
间位芳纶溶解及凝固性能研究
间位芳纶溶解及凝固性能研究2021年印尼企业科学与技术博览会上，科学家们发表了一项研究，以《间位芳纶溶解及凝固性能研究》为标题，探讨了间位芳纶的性能。
在本文中，将讨论间位芳纶溶解性及其凝固特性，以及如何使用它来改善各种材料的性能。
间位芳纶是分子中由二氧化硅结合的结构，其结构类似于聚氨酯，但其结构比聚氨酯更紧密。
间位芳纶具有优良的抗紫外线、耐高温、耐腐蚀、耐湿度和耐化学性能。
相比聚氨酯，它的抗热性和耐老化性更强。
因此，它受到越来越多的关注并被广泛应用。
在溶解过程中，间位芳纶由二氧化硅结合组成，当它接触到溶剂时，它会慢慢溶解，由于间位芳纶不同组分之间的亲和力很强，所以间位芳纶在溶剂中的溶解度不高。
为了更好地提高间位芳纶的溶解度，研究人员发现利用经过改性的溶剂来溶解间位芳纶可以更好地强化间位芳纶的溶解性能。
凝固过程中，间位芳纶的结构非常紧密，具有优良的热固性能。
相比聚氨酯，间位芳纶的热固性能更强，能够抗拉伸、抗冲击和抗拉伸性能高，所以它被广泛应用于工业领域，例如缝纫机和平板机等。
同时，间位芳纶具有很好的伸缩性能，它可以能够流动，从而可以用于生产有形状的产品，也可以用于填充的应用，这在医疗、运动和家具行业有着广泛的应用。
此外，研究人员发现，在实际应用中，利用间位芳纶改善材料的性能是非常有效的，它可以提高材料的强度，并且可以抵抗腐蚀，因此可以被广泛应用于许多行业，例如汽车、航空航天、冶金、石化等行业。
总之，间位芳纶具有优良的抗紫外线、耐高温、耐腐蚀、耐湿度和耐化学性能，在溶解和凝固性能方面也比聚氨酯有显著的改进，它的应用可以提高材料的强度，抵抗腐蚀，具有广泛的应用。
因此，未来研究者需要深入研究间位芳纶在改善材料性能方面的潜力，以便更好地应用到实际应用中。
间位芳纶着色技术研究进展
第３０卷㊀第２期２０２２年３月现代纺织技术A d v a n c e dT e x t i l eT e c h n o lo g yV o l ．３０,N o ．２M a r ．２０２２D O I :１０．１９３９８/j．a t t ．２０２１０５０２３间位芳纶着色技术研究进展宋吉贤１,江㊀华１,２,崔志华１,２,陈维国１(１．浙江理工大学生态染整技术教育部工程研究中心,杭州㊀３１００１８;２．浙江理工大学上虞工业技术研究院有限公司,浙江绍兴㊀３１２３００)㊀㊀摘㊀要:间位芳纶是一种新型高科技合成纤维,因具有极好的耐热性㊁阻燃性和稳定性而被广泛应用于阻燃服㊁军事㊁航空航天等领域.然而芳纶高分子链间作用力大㊁纤维结晶度高㊁纤维表面化学惰性强,使染料分子难以进入纤维内部或与纤维结合,导致芳纶染色性较差.目前,主要从两方面改善芳纶染色难题:通过提高温度㊁加入载体或改用非水染色介质等手段开发新型染色工艺提升染料上染率;对芳纶进行改性以提升芳纶可染性.文章对间位芳纶的着色技术现状进行综述,简要介绍了各类染色方法的基本原理及研究进展,重点阐述了芳纶结构与染色性能的关系,并总结了各染色方法所面对的挑战及应用前景.关键词:间位芳纶;纤维改性;着色方法;机理;展望中图分类号:T S １９３．５㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀文章编号:１００９Ｇ２６５X (２０２２)０２Ｇ０００９Ｇ０９收稿日期:２０２１０５１７㊀网络出版日期:２０２１０８０３基金项目:国家自然科学基金项目(２１８０８２１０),浙江省重点研发计划项目(２０２１C ０１０５８),中国博士后科学基金项目(２０２１M ６９２８６５),浙江理工大学基本科研业务费专项资金项目(２０２１Q ００６)作者简介:宋吉贤(１９９７－),女,宁夏中卫人,硕士研究生,主要从事新型染色技术方面的研究.通信作者:江华,E Ｇm a i l :jh ＠z s t u ．e d u ．c n R e s e a r c h p r o g r e s s o f c o l o r i n g t e c h n o l o g y fo rm e t a Ｇa r a m i d S O N GJ i x i a n １,J I A N G H u a １,２,C U IZ h i h u a １,２,C H E N W e i gu o １(１．E n g i n e e r i n g R e s e a r c hC e n t e r f o rE c o ＧD y e i n g &F i n i s h i n g o fT e x t i l e s ,M i n i s t r y ofE d u c a t i o n ,Z h e j i a n g S c i ＧT e c hU n i v e r s i t y ,H a n g z h o u３１００１８,C h i n a ;２．S h a n g y u I n d u s t r i a lT e c h n o l o g y Re s e a r c h I n s t i t u t e ,Z h e j i a n g S c i ＧT e c hU n i v e r s i t y ,S h a o x i n g ３１２３００,C h i n a )A b s t r a c t :M e t a Ｇa r a m i d i s an e w Ｇt y p e h i g h Ｇt e c h s y n t h e t i c f i b e rw i d e l y u s e d i n f l a m e Ｇr e t a r d a n t c l o t h i n g m i l i t a r y a e r o s p a c ea n d o t h e rf i e l d sd u et oi t ss u pe r i o rh e a tr e s i s t a n c ef l a m e r e t a r d a n c e a n d s t a b i l i t y 敭H o w e v e r i t i s h a r d f o r d y em o l e c u l e s t o e n t e r t h e f i b e r o r c o m b i n e w i t h t h e f i b e rb e c a u s eo f s t r o ng i n t e r a c t i o nb e t w e e nth ea r a mi d p o l y m e r c h a i n s h i ghf i b e r c r y s t a l l i n i t y a n d s t r o n g c h e m i c a l i n e r t n e s s o n t h e f i b e r s u r f a c e r e s u l t i n g i n p o o r p r o p e r t y o f a r a m i dd y e i n g 敭C u r r e n t l y a r a m i dd y e i n g i s s u e sc a nb ea d d r e s s e db y t w o m e a n s d e v e l o pn e w Ｇt y p e d y e i n gp r o c e s s e st o i m p r o v et h ed y e Ｇu p t a k eb y i n c r e a s i n g t e m p e r a t u r e a d d i n g a c a r r i e ro ru s i n g n o n Ｇa q u e o u sd y e i n g m e d i a i n s t e a d i m p r o v et h ed y e a b i l i t y t h r o u g ha r a m i d m o d i f i c a t i o n 敭T h i s p a p e rr e v i e w st h ec u r r e n ts t a t u so f m e t a Ｇa r a m i dc o l o r i n g t e c h n o l o g y b r i e f l y i n t r o d u c e st h ef u n d a m e n t a l p r i n c i p l e sa n dr e s e a r c h p r o g r e s so fav a r i e t y o fd y e i n g m e t h o d s s p e c i f i c a l l y e l a b o r a t e s o n t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n a r a m i d s t r u c t u r e a n d d y e i n g p r o pe r t i e s a n d s u m m a r i z e s t h e c h a l l e n g e s a n d a p p l i c a t i o n p r o s p e c t s of t h e s e d y e i ng a p p r o a ch e s 敭K e y wo r d s :m e t a Ｇa r a m i d f i b e rm o d i f i c a t i o n c o l o r i n g m e t h o d m e c h a n i s m p r o s p e c t㊀㊀芳纶,即 芳香族聚酰胺纤维 ,属于高性能纤维,包括对位芳纶和间位芳纶.其中,间位芳纶(亦称芳纶１３１３)是由杜邦公司于２０世纪６０年代所研制并于１９６７年推向市场的,商品名为N o m e x®[１].间位芳纶具有优异的耐热性㊁阻燃性㊁耐酸碱稳定性㊁电绝缘性和抗辐射等性能,对还原剂㊁漂白剂㊁有机溶剂等非常稳定,适于制作消防服㊁防火帘㊁宇航服㊁客机装饰织物㊁高温及腐蚀性场所用品等.目前,芳纶纤维的生产主要集中在美国㊁日本和欧洲一些国家[２].２０１９年全球芳纶年产量为１２．５５万吨,其中间位芳纶约４万吨[３Ｇ４].近年来,中国市场对芳纶需求量逐渐增大,但本土产量较低,对进口产品依赖较强.２０１９年中国芳纶年产量仅为１．２万吨,其中间位芳纶约１万吨[３].间位芳纶优异的性能源于其特殊的结构.间位芳纶即聚间苯二甲酰间苯二胺纤维,是由单体１,３Ｇ苯二胺和１,３Ｇ苯二酸缩聚后纺丝所得(见图１),其大分子主链由酰胺键和芳香环交替连接组成,呈锯齿状排列,分子间存在大量氢键,而芳环则极大增强了分子间的范德华力.因此,间位芳纶具有结构规整㊁结晶度高㊁玻璃化转变温度高的特征.图１㊀间位芳纶分子结构式[１]F i g．１㊀M o l e c u l a r s t r u c t u r a l f o r m u l a o fm e t a a r a m i d f i b e r[１]纺织品用芳纶需要有多种颜色才具有市场价值.当前,芳纶主要采用分散染料[５]或阳离子染料进行染色[６].但无论是对位芳纶还是间位芳纶,都存在结构规整㊁结晶度高且化学惰性强等特点,使得染料分子难以进入纤维内部或与纤维结合,较难获得理想的着色深度,从而极大地限制了其在服用领域的应用.为解决芳纶染色难题,国内外学者进行了大量研究.针对芳纶的结构特征,改进染色工艺,开发了超高温染色㊁载体染色和溶剂染色等方法;从纤维制造过程中寻找赋予芳纶颜色的机会,开发了共聚改性染/着色㊁共混改性染色㊁原液着色㊁表面处理或接枝改性后染色等方法.目前,对芳纶染色的研究报道主要集中在间位芳纶领域.本文简要介绍了各类未改性间位芳纶染色法和间位芳纶改性着色法的原理㊁性能及相应的研究进展,并对各类染色方法的应用前景进行了展望.下文中未特殊说明时,芳纶均指间位芳纶.１㊀未改性芳纶的染色方法１．１㊀超高温染色法芳纶特殊的结构使其玻璃化转变温度高达２７０ħ,远高于涤纶等纤维,因此采用常规的高温高压染色法(１３０ħ)染色时很难将纤维打开来容纳大量的染料分子.显而易见的改进方法便是进一步提升染色温度,通过增加纤维大分子链段运动程度来增加染料上染量.朱利锋等[７]的研究表明,随着染色温度的升高,可以显著提升分散染料对芳纶的上染率.不过即使温度升至１８０ħ,芳纶仍然不能达到透染的效果.华江楠等[８]的研究结果也证实,染色温度超过１３０ħ确实可以提高染色深度,但另一方面,对染料的耐高温稳定性也提出了要求.诸如分散红玉５B L㊁分散嫩黄S EＧ４G L和分散深蓝H G L 等受高温褪色的染料并不适合超高温染色法.根据染色原理,染色温度高于纤维玻璃化温度时可以获得满意的染料上染率.然而,芳纶的玻璃化转变温度极高,在染整行业采用相当温度以达到或接近芳纶玻璃化转变温度暂不现实.另外,单纯依靠提升染色温度来改善芳纶染色效果时,还需配套筛选或研发耐超高温型染料.１．２㊀载体染色法针对芳纶玻璃化转变温度过高致使染色困难的问题,在染色过程中使用载体可以有效改善染色效果.其原理是相对分子质量较小㊁与芳纶结构类似的载体在染色高温条件下可以抢先进入纤维内部,破坏纤维间氢键等弱作用力,显著提高芳纶溶胀程度,既能加快染料在芳纶内部的扩散速率,又能显著增加纤维对染料的吸收量,从而提高染色深度.由于载体主要作用于纤维的非晶区,对结晶区影响有限,因此,载体对芳纶的热性能和力学性能等影响有限.梁萍等[９]和刘昭雪等[１０]的研究结果均表明,具有与芳纶相似结构的载体C i n d y eD n k对芳纶具有很好的溶胀作用,能显著改善分散染料对芳纶的透染性.赵晶等[１１]自制的载体C ZＧ１２也具有很好的提升分散染料染色芳纶织物色深度的作用.张帅等[１２]则验证了载体E AＧ１对提高得色量的作用. S h e n g等[１３]创新性地使用２Ｇ苯氧基乙醇为载体,实现了间位芳纶在９５ħ染色的目的.另一方面,载体与分散染料之间也存在相互作用,且该作用也具有促进上染的能力.许晓锋等[１４]的研究结果表明,载体０１ 现代纺织技术㊀㊀㊀㊀第３０卷D E E T对分散蓝２B L N和分散金黄S EＧ５R具有显著的增溶作用,增加了分散染料在芳纶上的分配系数㊁平衡吸附量和染色亲和力,最终达到促染效果.采用阳离子染料染色时,加入电解质可以降低染料与芳纶间的正电荷排斥力,进一步促进纤维对染料的吸附及染料在纤维内部的扩散[１５].王建明等[１６]的研究结果表明,电解质氯化钠和载体P O E联合使用时表现出良好的协同作用,使染色芳纶的色深值提升效果更为显著.冯继红等[１７]的研究结果则证实电解质氯化钠和载体A CＧ１０１的协同使用对提升阳离子染料染色芳纶织物的色深有显著作用.载体染色法因被认为是一项节能降耗技术而受到广泛关注.但现阶段载体染色法仍然存在一些问题亟待解决.例如,使用的载体大多存在刺激性气味或有毒㊁载体乳化较难㊁使用量较大以及染后织物上的大量残留载体不易除去等.低毒㊁价廉㊁高促染和可回收将是芳纶染色用载体的重要研究方向.１．３㊀溶剂染色法芳纶作为一种疏水性合成纤维,当采用分散染料染色时,染料结构中由于不含水溶性基团,其在水中的溶解度极小,在使用过程中通常以聚集态形式存在,不利于染料对芳纶的上染.为解决此问题,可以采用非水溶剂作为染色介质对芳纶进行染色.染料和纤维均会受到溶剂的影响.其中,非水溶剂可以较好地溶解染料,使染料成为单分子状态,易于进入纤维内部.纤维也会因溶剂作用而增大溶胀程度,促使染料进入纤维内部,提升染料上染率. P r e s t o n等[１８]用吡啶作为染色介质对芳纶染色,获得了色深度优异的织物.溶剂法染色几乎不使用水,具有省水少水的优点,但吡啶等常规有机溶剂大多具有一定的毒性,且较难回收,增加了染色成本.为解决该问题,科研工作者又进一步提出了超临界C O２染色法和离子液体染色法.１．４㊀超临界C O２染色法超临界C O２是指温度和压力均高于其临界点的特殊流体.采用该流体作为染色介质时可以增大染料的溶解性并使纤维膨胀,增加染料在纤维上的扩散程度,提升上染率.K i m等[１９]采用分散染料对间位芳纶进行超临界C O２染色,在１５０ħ㊁３０M P a 的染色环境下得到了具有较高表观色深的芳纶. Z h e n g等[２０]在K i m的研究基础上将载体C i n d y e D n k加入到分散染料中,结果表明,超临界C O２染色体系中载体对芳纶同样具有较好的膨化效果,且该体系降低了芳纶纤维的玻璃化转变温度,所染织物的K/S值可提升五倍左右.刘轩等[２１]选用了自制载体M ZＧ３对间位芳纶纱线染色也再次证实了超临界C O２染色体系中载体对染色效果的促进作用.超临界C O２染色具有操作简单㊁工艺流程短㊁节能环保等优点,但工艺所需设备要求高且价格贵,对于芳纶的染色暂未实现工业化生产.１．５㊀离子液体染色法用作染色介质的离子液体特指由阴离子和阳离子组成的熔点低于１００ħ的盐.染色时离子液体可以较好地溶解染料,并对芳纶有一定刻蚀效果,使芳纶表面粗糙度变大,为离子型染料提供更多的吸附和上染位置,增强染色性能[２２].O p w i s等[２３]将阳离子型染料溶解在１Ｇ乙基Ｇ３Ｇ甲基咪唑乙基硫酸盐中对芳纶进行染色,其中,无定形芳纶在１２０~１４０ħ时即可染得较深颜色,结晶型芳纶在１８０ħ时也能获得相当色深.该染色方法无需另加载体或其他化学助剂,染色过程简便,得色量高㊁透染性好,但离子液体对芳纶表面产生的刻蚀作用会使织物机械性能受到一定损伤.通过改变染色工艺获得的各芳纶染色方法优缺点见表１.表１㊀未改性芳纶染色方法的优缺点T a b．１㊀A d v a n t a g e s a n dd i s a d v a n t a g e s o f d y e i n gm e t h o do f u n m o d i f i e da r a m i d f i b e r染色方法优点缺点超高温染色法工艺简单能耗高㊁需耐高温型染料载体染色法节能降耗载体气味大㊁有毒且难去除溶剂染色法废水少溶剂毒性大㊁回收难㊁成本高超临界C O２染色法流程短㊁节能环保对设备要求高离子液体染色法无毒㊁无污染离子液体回收难㊁损伤纤维２㊀芳纶改性着色法２．１㊀共聚改性染/着色法共聚改性是指纤维用高分子在合成过程中加入第三单体,使所合成高分子链中包含有一定程度的其他结构,从而使所制造的纤维性质发生改变.例如,L i等[２４]在聚间苯二甲酰间苯二胺的合成过程中１１㊀第２期㊀㊀㊀㊀宋吉贤等:间位芳纶着色技术研究进展加入３,４ᶄＧ二氨基二苯醚,在低温N ,N Ｇ二甲基乙酰胺溶液中通过缩聚反应合成了含醚键的间位芳纶共聚物(见图２).芳纶引入醚键后,纤维间氢键㊁范德华力等作用力减弱,染色时纤维高分子链段运动加剧,从而提高染料上染率.采用上述共聚改性方式所得芳纶称之为易染色间位芳纶,仍然需要使用额外染料进行染色.若在共聚改性过程中添加有色单体,则可直接获得有色芳纶,无需额外染色.T r i g o ＧL ópe z 等[２５]设计了一种蓝色芳香二胺单体,并将其加入聚间苯二甲酰间苯二胺的合成过程中,合成得到蓝色间位芳纶(图３),通过调节发色团单体的用量还可实现色调的变化.在共聚改性中加入的第三单体实际上改变了芳纶的结构,第三单体含量越高㊁分子结构越大,对芳纶结构的规整排列影响也越大,从而对芳纶的机械性能会产生一定影响.图２㊀含醚键间位芳纶的化学结构[２４]F i g ．２㊀C h e m i c a l s t r u c t u r e o fm e t a Ｇa r a m i d f i b e r c o n t a i n i n g et h e r b o n d [２４]图３㊀含蓝色单体的间位芳纶化学结构[２５]F i g ．３㊀C h e m i c a l s t r u c t u r e o fm e t a Ｇa r a m i d f i b e r c o n t a i n i n g bl u em o n o m e r [２５]㊀㊀２．２㊀共混改性染色法聚合物共混是指两种或两种以上的均聚物或共聚物经混合制成宏观上均匀的材料的过程.共混改性通过在纺前加入小分子粒子或高聚物,破坏大分子规整性来提升芳纶染色性能.梁冰等[２６]在聚间苯二甲酰间苯二胺浆液中分别加入蒙脱土和超支化聚合物两种改性剂制备出改性芳纶.超支化聚合物中极性基团和芳香环会增加染料分子对纤维的亲和力,蒙脱土则会破坏芳纶大分子规整性,使得纤维与染料的可染性提高.在纺丝浆液中添加质量分数为１０％的端羧基超支化聚酯时,阳离子染料对改性芳纶的上染率达９８％,比常规芳纶的上染率提高１３４％;玻璃化转变温度降低６ħ.共混改性条件温和,操作简便,对设备要求不高,具有工业化生产前景[２７].２．３㊀原液着色法原液着色法是指在纺丝溶液或熔体中加入着色剂,得到有色聚合物或熔体,经纺丝直接制成有色纤维.目前,生产原液着色纤维主要采用色母粒法和色浆法.色母粒是指超常量颜料均匀地载附于树脂上而制成的聚集体.色母粒法是根据纤维的色度要求,在纺丝过程中添加色母粒和其他助剂得到有色纤维的方法.色浆法是将着色剂(颜料/染料)㊁分散剂和溶剂等混合制成液态色浆,添加至原液中来生产有色纤维[２８].刘立起等[２９]用色浆法制备出有色间位芳纶,当颜料含量为３％时就能赋予着色纤维较好的染色深度.纺丝条件对原液着色纤维的颜色获取具有较大影响.纺丝后形成纤维原丝,形态结构还未成型,控制其干热拉伸程度可以调节纤维取向度,从而提升染色性能.张媛婧等[３０]的研究结果表明,当拉伸倍数为３．２时,纤维内部的结晶结构遭到明显破坏,取向度大幅降低,K /S 值达到最大.原液着色法工艺流程短,成本低,可以生产出具有较好色深和色牢度的芳纶,省去了后道染色工序,适用于大批量工业化生产,但与纺织服装领域小批量制作㊁快速反应等需求不匹配.２．４㊀湿态纤维染色法一般来说,经历完整制造工序的芳纶大分子链高度取向和结晶,且由于苯环的位阻效应,纤维表面２１ 现代纺织技术㊀㊀㊀㊀第３０卷几乎没有可以与染料反应的基团,难以与染料结合.而纺丝后未烘干的湿态纤维中由于含有大量与纤维以氢键结合的水分子而使得大分子间作用力较低,规整性较差,大分子链之间空隙较大,纤维处于一种开放状态,染料分子易于进入和扩散,染料上染率可以提高.虽然目前尚未见采用该种方法对间位芳纶进行染色的研究报道,但K o s u g e等[３１]和林琳等[３２]的研究结果已证实对位芳纶在纺丝后湿态时染色具有显著的增深作用,染色芳纶的K/S值随未干纤维含水率的增大而大幅提升.因此,湿态纤维染色法也是间位芳纶的潜在染色方法.２．５㊀高能射线辐照预处理染色法采用X射线等高能电子束处理芳纶,可以使芳纶表面分子间氢键和分子主链上酰胺键部分断裂,并与空气中的氧元素发生反应,而引入新的活性基团[３３].辐照处理还可以破坏纤维表面的规整取向和结晶结构,增加表面粗糙度,从而提升芳纶吸附染料的能力.K i m等[３４]在O３氛围下采用紫外线辐射间位芳纶薄膜,使薄膜表面的粗糙度从２３６．５n m 增加到４０８．９n m.随着紫外线能量的增加,水接触角从４９．８ʎ下降到２９．９ʎ,润湿性得到提高,从而增加了对阳离子染料的可染性.C h a n g等[３５]采用X 射线和紫外光对芳纶纤维进行改性,经处理后,纤维表面亲水性增加,在纤维表面引入了更多的含氧官能团,增加了芳纶表面活性,从而提高了染色性能.高能射线辐照处理方便环保,对环境无污染,是一种较好的改性方式.但当辐照强度过大时或紫外辐射波长不合适时会损伤纤维的本体结构[３６],从而降低纤维强度,影响后续应用.２．６㊀等离子体预处理染色法等离子体是由离子㊁电子以及未电离的中性粒子集合组成的离子化气体状物质,分为高温和低温等离子体两种,通常用于处理纤维的是低温等离子体[３７].低温等离子体可以使芳纶表面产生物理刻蚀和化学改性作用,导致芳纶的分子结构等发生变化,从而提升其染色效果.X i等[３８]采用空气介质阻挡放电等离子体改性芳纶,改性后的芳纶表面产生凹槽,粗糙度增大,表面能提高;此外,芳纶表面上还产生了一些含氧基团,提升了纤维的浸润性与可染性.沈丽等[３９]用空气等离子体处理间位芳纶,然后进行涂料印花研究,进一步论证了等离子体处理对间位芳纶的刻蚀作用,而间位芳纶纤维表面新增的羟基和羧基等基团,则提升了对阳离子染料亚甲基蓝的吸附能力.但是,对于等离子体对纤维的物理蚀刻和化学改性,其效果会随着储存时间的延长而下降,即发生老化.W a n g等[４０]采用等离子体诱导气相接枝聚合方法,将纤维在不同的等离子体条件下进行预处理,然后在纤维表面接枝丙烯酸,有效解决了等离子体表面改性的老化问题.等离子体处理芳纶是一个环保简便的过程,但处理效果存在时效性问题,且对纤维机械性能产生一定影响.２．７㊀溶剂预处理染色法溶剂预处理是指采用各种有机溶剂在染色前对芳纶进行预处理,使纤维溶胀,改变纤维形态结构,降低纤维的取向度与结晶度等,从而为后续染料的上染做好准备.M o o r e等[４１]的研究结果表明,二甲基甲酰胺㊁二甲基乙酰胺和二甲基亚砜等溶剂处理芳纶后,聚合物链取向丧失,形成空隙,随后采用阳离子染料染色时,芳纶染色性能大幅提高.W a n g 等[４２]的研究结果表明,经各类有机胺试剂处理的间位芳纶也得到较好溶胀,分子间作用力大幅减弱,其中三乙烯四胺处理后的纤维表面粗糙度最高,染色效果最好.H a n等[４３]合成了由[２Ｇ(甲基丙烯酰氧基)乙基]三甲基氯化铵衍生的二嵌段共聚物并采用该溶液对间位芳纶织物进行预处理,后应用于纤维的酸性染料染色.共聚物在芳纶纤维表面产生正电荷,与酸性染料的阴离子基团间存在强的吸引力.染色后,预处理过的纤维显示出比未处理过的纤维更高的颜色深度且色牢度更好.滕芝盈等[４４]的研究结果表明,二甲基乙酰胺预处理后的间位芳纶纤维发生了氢键重排与结晶重排,降低了芳纶结晶度,从而可极大提升分散染料对芳纶的上染率.２．８㊀试剂表面处理染色法强酸强碱等试剂可以刻蚀芳纶表面,使得芳纶表面粗糙度增大,从而吸附更多染料分子,提升芳纶染色性能.张帅等采用多聚磷酸对间位芳纶纤维进行表面改性后染色,多聚磷酸处理使染色织物的表观得色量和上染率明显提高.朱大勇[４５]用氯化钙乙醇溶液和多巴胺水溶液对芳纶进行改性处理,其中氯化钙能与芳纶发生络合反应,处理后纤维的氢键被破坏,芳纶表面刻蚀出凹槽,粗糙度增大.当多巴胺水溶液处理纤维时,多巴胺能够发生自聚反应而使纤维表面沉积一层聚多巴胺涂层,使纤维表面粗糙度增大,表面活性基团增加,染料与纤维的结合力增大,利于染色.X i a等[４６]的研究结果表明硫酸可以使对位芳纶的酰胺基分解,形成羧基㊁氨基和羟３１㊀第２期㊀㊀㊀㊀宋吉贤等:间位芳纶着色技术研究进展基等极性基团,使得芳纶的反应活性增大,染色更容易,因此,硫酸也可作为提升间位芳纶染色性能的处理试剂.经试剂预处理后的芳纶具有更好的染料吸附能力,且染色芳纶的耐水洗牢度和耐摩擦牢度更好.但该类试剂对人类健康存在威胁,染色后需以大量水来洗除纤维上试剂,存在试剂难回收㊁不环保㊁成本高等问题.２．９㊀接枝改性染色法接枝法是以某些活性基团为桥基,将具有特定结构的功能性分子与纤维以化学键相结合,从而达到功能改性的目的.主要包括化学接枝及等离子体㊁辐射㊁紫外光等引发的接枝[４７].K i m等[４８]采用光引发接枝法,用二甲氨基丙基甲基丙烯酰胺单体和二苯甲酮引发剂在连续紫外光照射下对间位芳纶织物进行接枝.接枝物所携带的仲氨基可与染料以共价键结合,织物表观色深的增长率与接枝率成正比.经C．I．活性红８４染色后,接枝芳纶织物的K/S 值为１４．８,接枝率为７．６％(w/w).S a等[４９]采用化学接枝法,将多巴胺自聚合在间位芳纶纤维表面,形成薄的㊁表面粘附的聚(多巴胺)膜.后使用环氧官能化硅烷在聚(多巴胺)涂覆的芳纶表面进行接枝.接枝后,纤维表面引入了环氧基团,增加了表面活性与极性,染料与纤维结合力增大,染色性能得到一定提升.对芳纶进行接枝改性后染色,不仅可以使染料牢固结合在芳纶上,还可以根据需求接枝其他功能性分子,以改善芳纶的亲疏水性㊁黏接性等,但接枝过程可能会对芳纶本身产生一定损伤.２．１０㊀超声波Ｇ微波联合处理染色法超声波对芳纶的影响来源于声波在作用期间形成的微气核空化泡崩溃而产生的空化作用[５０],超声波处理的芳纶表面可以产生深浅㊁大小不一的坑穴,从而大幅提升芳纶对染料的吸附能力[５１].微波辐射则可以增强染料分子在芳纶中的扩散,提高染料在芳纶染色中的上染率和固色率等性能.超声波Ｇ微波辐射联合处理体系可大幅提升织物的渗透性,并有助于将染料大颗粒碎裂成均匀的分散体,从而确保染料在织物上的良好吸收.A m e s i m e k u等[５２]采用超声波Ｇ微波辐射联合反应体系对间位芳纶织物进行阳离子染料染色,并加入C i n d y e v a s载体进一步增强了芳纶织物的溶胀能力,获得很好的染色效果.超声波处理新技术具有方便㊁迅速㊁有效㊁安全等特点,但过强的空化效应有可能对芳纶表面产生一定损伤.虽然芳纶在改性后的染色性得到了较好提升,但芳纶本身的结构性质也不可避免受到了一定损伤[５３],同时部分方法存在设备不完善㊁试剂不友好等问题,从而不利于各类改性染/着色方法的工业化应用.当前,仅有原液着色法进入到工业化应用.芳纶的各类改性着色法的特性与不足见表２.表２㊀芳纶改性着色法的特性与不足T a b．２㊀C h a r a c t e r i s t i c s a n dd i s a d v a n t a g e s o f a r a m i dm o d i f i e d c o l o r i n g m e t h o d 染色方法特性缺点共聚改性染/着色纤维易染色或直接赋予颜色共混改性染色操作简易㊁染色上染率高机械性能可能改变原液着色无需后道染色工序生产方式不灵活㊁不易换色湿态纤维染色纤维尚未完全干时染色结晶与取向性质可能改变高能射线辐照预处理染色改性操作简易损伤纤维等离子体预处理染色反应温和㊁不损伤纤维内部结构时效短㊁损伤纤维表面溶剂预处理染色纤维膨化程度高试剂表面处理染色增大纤维表面粗糙度试剂难回收㊁不环保接枝改性染色染料与纤维结合力强损伤纤维超声波Ｇ微波联合处理染色染料吸附好㊁扩散能力强损伤纤维３㊀结㊀语针对芳纶难染问题,无论是改进染色工艺,还是对纤维进行改性,其最终目标都是提升芳纶上的染料量.鉴于当前芳纶着色技术现状,针对芳纶着色的基础理论研究尚需进一步加强,以期在高色深着色机制上取得突破,为制备高色深芳纶提供理论依据.现阶段,着色芳纶的色牢度经常达不到令人满意的等级,且多数染色方法存在纤维损伤问题,这同样会影响芳纶的服用发展前景.如何平衡芳纶的着４１ 现代纺织技术㊀㊀㊀㊀第３０卷。
对位芳纶染色工艺研究
对位芳纶染色工艺研究摘要:对位芳纶化学分子结构是影响其染色特性的主要原因,本文汇总了近几年来研究对位芳纶的染色方案与工艺,结果显示,由于对位芳纶具有着高化学分子结构与高结晶性,小分子染料时无法穿透纤维大分子,直接影响着对位芳纶在防护服中的普遍应用和普及。
所以研究对位芳纶的染料结构理论,对提高其染料特性和色牢度具有意义。
研究对象为对位芳纶的材料即芳香族聚酰胺纤维。
目前,通过深入地研究对位芳纶的染色理论对于进一步提高其染料性能和色牢度有着重要意义。
对位芳纶又名为芳香族聚酰胺纤维。
目前,在市场上经销的主要商品为对位芳纶。
关键词:对位芳纶，染色，工艺研究，目标检测.一、引言对位芳纶是指由芳香族聚酰胺化合物通过再纺丝制成的有机合成纤维，对位芳纶由于其高分子结构和结晶速率高，在光通讯、汽车胶管增强、防护材料、航空航天等领域中有着很广阔的用途。
但是,由于构造和特性实际上也很难染色,用传统的染色方式很难达到这一目的。
有色对位芳纶目前在防护服领域应用开发已逐步趋于成熟，但由于国内对位芳纶染色技术未彻底突破，尤其是对位芳纶生产时的在线染色技术未得到突破，导致目前国内使用的有色对位芳纶主要依赖于进口。
同时，我国对位芳纶产能逐年提升，5000吨级规模化装置已建成投产，产能的释放需要下游应用得以职称。
所以,推动中国国内对位芳纶染色技术的发展已经迫在眉睫。
二、对位芳纶染色工艺背景2.1、对染色性能的影响对位芳纶的聚合物是由对苯二胺（PPDA）和对苯二甲酰氯（TPC）的低温溶液中，通过缩聚反应制备了均一分子量的族聚酰胺纤维聚合物。
将高结晶度、高特性粘度的树脂按照一定比列溶解在洁净的浓硫酸中，制备了液晶纺丝溶液。
对位芳纶的化学结构式如下：图1对位芳纶分子的棒状模型和晶胞单元2.2、对位芳纶的分子结构对位芳纶纤维具有高度结晶和定向的分子结构，结晶度为76%。
在确定元素参数时，通常将其视为准正交晶体系统，以便于计算。
用准正交晶体体系计算对位芳纶。
论芳纶纤维研究进展及制定其相关标准的重要性
Discussion on the Progress of Aramid Fiber Research and the Importance of Establishing Relevant Standards
Wang Zhaolei , Li Yupeng, Zhu Wei, Han Yejing (Tianjin Textile Fiber Inspection Institute)
目前，我国有 60 余所企业、高校及科研机构从 事与芳纶及其产品相关的研究生产工作，分布在山 东、广东、上海、四川等全国各地，例如山东烟台 泰和新材料股份有限公司、广东彩艳股份有限公司 及中蓝晨光化工研究院等在行业内较为知名。
4 应用领域
芳纶由于其综合性能突出，是高性能纤维中发 展最为迅速且重要的成员之一，其优异且全面的性 能使得其以多种形式形态应用于诸多方面，尤其在 高新科技领域日益扮演着重要角色。 4.1 建筑、橡胶、增强补强材料
所以为统一芳纶纤维在行业内的技术要求，急 需制定相关国家标准，以满足市场需求，便于管理 约束，并为实施售后服务、扩大竞争创造条件。制 定相关国家标准不仅可以规范社会生产活动、规范 市场行为，让遍布各地的企业在技术上保持高度的 统一，且为衡量产品质量好坏提供了主要依据。惟 有通过制定并提供统一完善的技术标准，方可使得 先进的科技成果转化为生产力，从而产生更好的经 济效益和社会效益。
芳纶织物的载体染色
１９
印染前处理新宠 脂肪酸甲酯乙氧基化物 FMEE 及其磺酸盐 FMES
与以上原料相比，FMES 则是性能全面的精练 原料，如耐碱性能优异，因此不需要复配磷酸酯
类产品，而磷酸酯类产品如 OEP 净洗力非常差， 过多使用会降低毛效。FMES 最大的优点是对各种 浆料的退浆率高，对棉蜡去除彻底，能有效的防 止轧液槽和水洗槽中浆料与其它杂质的凝聚。
因此 FMES 具有低泡、耐碱、高退浆率、高毛 效等诸多优点，特别适用于机织布前处理工艺。
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（▲上接第２ｌ页） 由图４知，随着ｐＨ值不断增大，分散染料染色
３ 结论
（１）锦棉混纺织物前处理采用精练酶冷轧堆工 艺。避免了高温强碱前处理对织物手感和强力的损伤， 保持了织物原有的弹性。
（２）锦棉混纺织物分散／活性同浆印花必须对分 散和活性染料筛选，以防染料相互沾染，造成色泽萎暗 和色牢度下降。
（３）通过选择优良的涂料印花配方和制定合理的 工艺，锦棉混纺织物涂料印花（中浅色）产品的柔软 性、色牢度和印花精细度等质量指标，均可达到染料印 花的效果。ＣＯ
度、高模量和耐高温等特性；而间位芳纶１３１３外观呈 乳白或淡黄色，纤细蓬松，具有优异的永久耐高温阻燃
性、电绝缘性、化学稳定性、机械特性和耐辐射性，主要 应用于特种防护服、高温过滤材料、电器绝缘材料和蜂
国产间位芳纶在产业纺织品领域的应用
国产间位芳纶在产业纺织品领域的应用王中平;宋翠艳;董旭海;顾裕梅【摘要】文章着重介绍了国产纽士达牌间位芳纶纤维的基本性能、主要规格型号及其在高温滤料、高温输送带、转移印花毯、汽车等产业领域的应用技术,阐明其十分广阔的应用前景.【期刊名称】《山东纺织科技》【年(卷),期】2010(000)004【总页数】3页(P54-56)【关键词】间位芳纶;规格;应用【作者】王中平;宋翠艳;董旭海;顾裕梅【作者单位】烟台氨纶股份有限公司,山东,烟台,264006;烟台氨纶股份有限公司,山东,烟台,264006;烟台氨纶股份有限公司,山东,烟台,264006;烟台氨纶股份有限公司,山东,烟台,264006【正文语种】中文【中图分类】TS102.52+7.51.1 间位芳纶概述间位芳纶是芳香族聚酰胺纤维(A ram id fibers)的一种,全称聚间苯二甲酰间苯二胺纤维,英文名Meta-aramid,简称 PM IA,我国也称芳纶1313。
间位芳纶是有机耐高温纤维中发展最快的品种,具有优异的热稳定性、阻燃性、电绝缘性、化学稳定性和耐辐射性,是一种综合性能优异的高新技术纤维,广泛应用于消防服、军服、耐热工装、高温滤料、工业用毡带、汽车胶管、高级音响弹波、电气绝缘、蜂窝结构材料等领域,市场前景十分广阔。
间位芳纶最早是由美国杜邦公司研制成功,并于1967年实现了工业化生产,产品注册为No-由于间位芳纶生产工艺复杂,技术难度大,加上美国、日本长期实行的技术封锁和市场垄断,因此发展非常缓慢,目前全球仅美国、日本、俄罗斯、中国有能力进行生产,总产能约3万t/年。
1.2 我国间位芳纶的发展我国早在20世纪60、70年代就投入大量人力、财力、物力进行间位芳纶的开发,也曾取得过一些研究成果,但由于受到各种条件的制约,在工程化关键技术方面始终没有获得突破,仅停留在小试阶段。
长期以来,国内间位芳纶完全依赖进口,严重受制于人。
烟台氨纶股份有限公司是中国特种纤维领域的龙头企业。
芳纶织物的载体染色性能
芳纶织物的载体染色性能冯继红1,张 庆1,吴玉娇2(1.上海市纺织科学研究院纺织化学中心,上海200082;2.东华大学化学与化工学院,上海201620)摘 要:采用阳离子染料对芳纶(Nomex )织物进行高温高压载体染色,比较自制载体AC 2101和市售载体S A 对芳纶织物染色性能的影响。
试验结果表明,AC 2101用量40g/L,染色时间50～70m in,可达到较好的染色效果,且各项牢度均较好。
关键词:载体染色;高温染色;阳离子染料;染色性能;芳香族聚酰胺纤维中图分类号:TS193157 文献标识码:A 文章编号:1000-4017(2006)19-0008-02Carr i er D ye i n g of aram i d f i berFE NG J ing 2hong 1,ZHANG Q ing 1,WU Yu 2jiao21.Textile Che m istry Center ,Shanghai Textile Research Institute,Shanghai 200082,China;2.College of Che m istry &Che m ical Engineering,D onghua U niversity,Shanghai 201620,ChinaAbstract:H i gh 2tem p e ra tu re 2h i gh 2p re s su re ca rri e r dye i ng p r o ce ss o f Nom e x fab ri c is ca rri e d o u t w ith ca ti o n i c dye s tuffs .Effec ts o f se l f 2m ade ca rri e r AC 2101and com m e rc i a l ca rri e r SA o n dye i ng be havi o rs o f Nom e x a re com p a re d.Re su lts show tha t Nom e x dye d fo r 50～70m i nu te s w ith 40g /L ca rri e r AC 2101ha s goo d dye i ng effec ts and fa s tne ss .Key words:ca rri e r dye i ng;h i gh tem p e ra tu re dye i ng;ca ti o n i c dye s;dye i ng p r op e rty;a r om a ti c po l yam i de fi be r0 前言Nomex 是间位芳纶纤维,其大分子一般由酰胺基与苯环连接而成,其稳定的骨架结构赋予该纤维优异的化学稳定性、热稳定性及高强度、高模量等特性。
我国芳纶纤维目前生产应用的状况以及存在的问题修正
我国芳纶纤维目前生产应用的状况以及存在的问题近年来，我国一直致力于芳纶纤维国产化、规模化的技术开发，芳纶纤维也被中国化纤工业协会列为“绿灯项目”。
但由于芳纶纤维具有重要的战略意义，发达国家对其一直实施技术封锁和有限禁运，导致国内芳纶产业起步晚，多层技术壁垒尚未根本破解，严重制约了产业发展。
专家指出，在夹缝中求生存的我国芳纶纤维产业如何集中优势力量抓紧突破国外技术壁垒，提早实现产业化已显得至关重要。
一、芳纶纤维的特性凡聚合物大分子的主链由芳香环和酰胺键构成，且其中至少85%的酰胺基直接键合在芳香环上，每个重复单元的酰胺基中的N原子和羰基均直接与芳香环中C原子相连接并置换其中的一个H原子的聚合物纤维称为芳香族聚酰胺纤维，我国定名为芳纶纤维。
芳纶纤维包括全芳香族聚酰胺纤维和杂环芳香族聚酰胺纤维两大类。
而全芳香族聚酰胺纤维中已经实现工业化的纤维，主要是对位芳纶和间位芳纶，这两大类芳纶的主要区别是，酰胺键与苯环上的C原子相连接的位置不同( 如图1)。
杂环芳香族纤维是指含有 N，O，S等杂原子的二胺和二酰氯缩聚而成的纤维，如有序结构的杂环聚酰胺纤维等。
[1-4]图1芳纶分子式芳纶纤维具有超高强度、高模量、耐高温、耐酸碱、质量轻等优良性能，其中比强度是钢的5 ～ 6倍，模量是钢丝和玻璃纤维的2 ～ 3倍，韧性是钢丝的2 倍，而密度仅为钢丝的1 /5 左右。
芳纶是综合性能优良、产量最大、应用最广的高性能纤维，在高性能纤维中占有重要的地位，在国防，航空航天，汽车减重节能减排，新能源开发等各方面具有不可替代的作用。
[5]二、芳纶纤维的分类芳纶主要分为两种：间位芳纶和对位芳纶。
2.1 间位芳纶间位芳纶，即聚间苯二甲酰间苯二胺纤维，我国称之为芳纶1313。
间位芳纶具有长久的热稳定性，这是其最重要的特性，可在200 ℃高温下长期使用不老化，具有极佳的尺寸稳定性。
间位芳纶具有本质阻燃性，其极限氧指数值(LOI)＞28 %，在空气中不会自燃、融化，也不会产生熔滴，离焰自熄。
芳纶织物的载体染色性能
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中图分类号 ： ５ ９ ．７ Ｔ １３ ５
文献标识码 ：Ａ
文章编号 ： ０ ０— ０ ７ ２０ ）９— ０ ８— ２ １０ ４ １ （０ ６ １ ０ ０ ０
2010.8.25 芳纶产品调查报告
关于拓展芳纶下游产品的调查报告一、芳纶1313 & 芳纶1414 的应用领域：特性：具有持久的热稳定性, 骄人的阻燃性, 极佳的电绝缘性, 优良的机械特性, 超强的耐辐射性.目前的芳纶1313品牌: 美国Nomex、俄罗斯的Fenilon、日本Conex、广东新会彩艳Chinfunex、烟台氨纶New Star等。
特性：强度是优质钢材的5~6倍；弹性模量是钢材或玻璃纤维的2~3倍；耐酸碱；在—196℃至204℃范围内可长期正常运行；良好的绝缘性和抗腐蚀性；生命周期很长。
应用领域: 国外：用于防弹衣、头盔等军工领域7%～8%；航空航天材料、体育用材料所占比例约为40%；轮胎骨架材料、传送带材料等领域约占20%；高强绳索约占13%国际上芳纶1414基本的下游产品分类如下：中国芳纶1414的用途：主用途是光纤补强材料，其次为防弹材料领域。
总体来看，下游应用开发还十分薄弱，表现出“有量无市“的尴尬。
二、部分品牌对位芳纶的主要应用特性对比：三、国际市场上开发的对位芳纶新产品因不同应用领域对芳纶纱性能在不同方面有不同的侧重要求，各公司针对不同的应用领域对芳纶进行了改性和加工处理，并给予这些不同的特性的芳纶纱新的牌号名称。
例如如下：（1）日本Teijin公司的某些芳纶新产品：Twaron1014和Twaron1015：分别专用于胶管和输送带增强的芳纶丝束，与标准型号Twaron1008相比，除了力学性能更适用于胶管和输送带的要求外，这两种产品还经过活化处理，应用时只需一步浸胶即可与橡胶基体粘合良好。
Twaron2100：是专为传动带开发的芳纶丝束，与标准型Twaron1008相比，它有相当低的模量，改善了的耐弯曲和耐压缩疲劳性能，动态性能出色。
Twaron2300：则专为动力胶管和高性能传动带开发，特点是同时具有高勾结强度和拉伸强度。
TwaronCT超细芳纶：防弹专用，显著提高了防弹性能。
超细、有色的芳纶短纤：用于生产耐切割手套。
间位芳纶纸市场分析报告
间位芳纶纸市场分析报告1.引言1.1 概述概述：本报告为间位芳纶纸市场的分析报告，旨在全面了解和分析当前间位芳纶纸市场的概况、需求分析以及竞争格局，为相关行业从业者提供市场发展趋势和建议展望。
通过对市场现状的深入研究和分析，我们将提供有价值的数据和见解，帮助读者更好地把握市场动态，做出明智的决策。
1.2 文章结构文章结构部分内容：本文分为引言、正文和结论三部分。
在引言部分中，将对间位芳纶纸市场进行概述，并介绍本文的结构和目的。
在正文部分中，将分别对间位芳纶纸市场的概况、需求分析和竞争格局进行详细分析。
在结论部分中，将对市场发展趋势进行展望，并提出建议，最后进行结论总结。
整个文章结构清晰，内容丰富，旨在全面分析间位芳纶纸市场的现状和未来发展。
1.3 目的:本报告的目的是对间位芳纶纸市场进行全面分析，包括市场概况、需求分析、竞争格局以及市场发展趋势等方面的内容。
通过对市场进行深入剖析，旨在为相关企业和投资者提供决策参考，帮助他们更好地了解市场现状，把握市场机遇，应对市场挑战，同时也为行业内从业人员提供行业发展方向的参考，推动间位芳纶纸市场的良性发展。
1.4 总结通过本文的分析，我们可以得出以下结论：首先，间位芳纶纸市场在当前处于一个持续增长的趋势。
随着消费者对环保和高品质产品的需求不断提高，间位芳纶纸作为一种环保材料，具有较大的发展空间。
其次，市场需求方面，间位芳纶纸在包装、印刷、建筑等领域有着广泛的应用需求，而随着相关行业的进一步发展，对间位芳纶纸的需求量也将持续增加。
再者，市场竞争格局方面，目前市场上存在着许多间位芳纶纸生产商，竞争较为激烈。
在这种情况下，企业需要不断提高产品质量，加强品牌建设，以及不断创新和拓展市场，才能在激烈的市场竞争中脱颖而出。
综上所述，间位芳纶纸市场具有较大的发展潜力，但也面临着激烈的市场竞争。
建议企业应该加强产品研发和技术创新，提高产品质量和品牌传播，以满足市场需求，获得更大的市场份额。
芳纶纤维的研究现状及其发展
芳纶纤维的研究现状及其发展芳纶纤维，又称为芳纶聚酰胺纤维。
它是一种由聚芳酰胺（aramid）所制成的纤维，具有高强度、高模量、优异的耐热性、抗腐蚀性和耐磨损性等特点。
芳纶纤维广泛应用于防弹材料、防护服装、绝缘材料、航空航天、车辆制造、电子产品和船舶等领域。
现将芳纶纤维的研究现状及发展进行概述。
1.纤维性能的研究：芳纶纤维的研究主要集中在纤维的性能改进和新型纤维的开发上。
近年来，研究人员通过改变芳纶纤维的纺丝工艺和化学结构，提高了其耐热性、力学性能和抗水解性。
同时，研究人员也致力于探索新型芳纶纤维，如改性芳纶纤维、混合纤维和纳米芳纶纤维，以满足不同领域的需求。
2.工艺技术的研究：芳纶纤维的制备过程中，纺丝、拉伸和后处理工艺对纤维性能具有重要影响。
目前，纺丝工艺主要有湿法纺丝法和干法纺丝法。
研究人员通过改变纺丝参数、纺丝溶液组成和纺丝设备，提高了纤维的拉伸性能和热稳定性。
同时，后处理技术也得到了广泛研究，如热固定、改性膜法和表面功能化等，以进一步提高芳纶纤维的性能。
3.应用研究的进展：芳纶纤维在防护领域的应用得到了广泛关注。
特别是在防弹材料和防护服装领域，芳纶纤维展现出了出色的性能。
研究人员对纤维的防弹性能进行了深入研究，并开发了具有更高防护能力的芳纶纤维复合材料。
此外，芳纶纤维在航空航天、车辆制造和电子产品等领域也有广泛应用的前景。
4.环境友好型纤维的研究：在当前环保意识不断增强的背景下，研究人员开始关注环境友好型芳纶纤维的研究。
他们利用可再生资源和新型合成方法，开发出低能耗、低排放的纤维制备技术，减少对环境的影响。
此外，研究人员还致力于研发可生物降解的芳纶纤维，以解决纤维废弃物对环境造成的问题。
总的来说，芳纶纤维的研究现状和发展趋势呈现出多样性，包括纤维性能的改进，工艺技术的研究，应用研究的进展和环境友好型纤维的研发。
随着科学技术的不断进步和需求的不断增长，芳纶纤维有望在更多领域得到广泛应用。
芳纶及其功能织物的研究动态
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言
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第 ３卷 第３ ２ 期
２ ０ 年 ６月 ０７
高科 丝 纤 维 与 应 用
Ｈｉ ｅ ｈ Ｆ ｂ ｒ Ａｐ ｌ ａｉ ｎ — ｃ ｉｅ ＆ Ｔ ｐｉ ｔ ｃ ｏ
芳纶纤维及其发展现状
芳纶1414纤维及其研究进展1.芳纶纤维简介Kevlar纤维是芳香族聚合物纤维,是以对苯二胺和对苯二甲酰为原料,在有机溶液中进行低温缩聚,得到高性能、高结晶度的树脂釆用液晶纺丝新技术,溶于浓硫酸或六甲基酸酷胺等一些溶剂中配成纺丝原液,然后用干湿法纺丝的技术制备而成。
Kevlar纤维的分子链是由苯环和醜胺基按一定规律排列而成。
醜胺基团的位置又都在苯环的直位上,故而这种聚合物具有良好的规整性,致使Kevlar纤维具有高结晶度。
这种刚性的聚集状分子链,在纤维轴向是高取向的,分子链上的氢原子将和其它分子链上的基(酷胺基团内)结合生成氢键,成为高聚物分子间的横向联结。
Kevlar纤维这种苯环结构,使它的分子链难于旋转,高聚物分子不能折叠,又是伸展状态,形成体状结构,从而使纤维具有很高的模量。
聚合物线性结构的分子间排列十分紧密,在单位体积内可容纳很多聚合物分子,这种高致密特性使纤维具有较高的强度。
此外,这种苯环结构由于环内电子的共辆作用,使纤维具有化学稳定性,又由于苯环结构的刚性,使高聚物具有晶体的本质,使纤维在高温状态下具有尺寸稳定性。
2.表面处理纤维借助超临界二氧化碳的溶胀及携带性能，将六亚甲基二异氰酸酯（&’）( 携带进入芳纶中，并对纤维进行改性，利用力学性能测试!红外光谱!扫描电镜!)*射线光电子能谱方法测试了纤维的力学性能以及纤维与基体树脂的界面黏附性能，观察了纤维的表面形貌，分析了纤维表面的元素分布等结果表明：经改性的纤维强度及模量均有提高；纤维表面变得粗糙，+ 元素含量明显增加，极性基团增加；复合材料界面剪切强力明显增加，表明纤维更适合用作复合增强材料。
[1] 周建军,孔海娟,张蕊,马禹,滕翠青,余木火. 超临界二氧化碳下以六亚甲基二异氰酸酯改性芳纶[J]. 合成纤维,2012,05:1-4.对位芳给(Para-aramid fiber)主要品种是凯夫拉,其化学名称为聚对苯二甲酷对苯二胺(PPTA),是一种新型高科技合成纤维,具有高强度、高模量、高结晶度和高取向度,由于它出色的热稳定性能和化学惰性,使其成为了高性能复合材料增强纤维的最佳候选之一。
一种易染间位芳纶及其制备方法与流程
一、引言1. 芳纶是一种高性能合成纤维材料，具有优异的耐磨、耐高温、耐腐蚀等特性，广泛应用于航空航天、汽车制造、电子产品等领域。
2. 在芳纶领域中，易染间位芳纶因其独特的染色性能备受关注。
本文将重点介绍易染间位芳纶的制备方法与流程。
二、易染间位芳纶的特性1. 易染间位芳纶相较于传统芳纶，具有较好的染色性能，可实现更丰富的颜色效果。
2. 与传统芳纶相比，易染间位芳纶的结构设计更有利于染料的渗透和固定，提高了染色效果和耐久性。
3. 易染间位芳纶在纺织品、服装等领域具有广泛的应用前景。
三、易染间位芳纶制备方法1. 原料准备：采用优质的对苯二甲酸二醋酸酐和对苯二甲酸作为主要原料。
2. 缩聚反应：采用高温高压下进行聚合反应，得到聚合物前驱体。
3. 纺丝工艺：通过溶液纺丝或熔融纺丝等工艺，将聚合物前驱体转化为纤维状的易染间位芳纶。
4. 染色处理：在纺丝后的后处理过程中，通过浸染、印染等工艺使易染间位芳纶获得丰富的颜色效果。
四、易染间位芳纶制备流程1. 原料准备阶段：对苯二甲酸二醋酸酐和对苯二甲酸的筛选和储备2. 缩聚反应阶段：反应釜的选择、反应条件的控制和聚合物前驱体的制备3. 纺丝工艺阶段：纺丝机的选择、纺丝条件的优化和纤维形态的控制4. 染色处理阶段：染料的选择、染色工艺的设计和染色效果的评估五、易染间位芳纶制备方法与流程的优势1. 易染间位芳纶的制备方法简单、成本低廉，在生产中具有一定的竞争优势。
2. 制备流程合理，可实现规模化生产，并且易于工业化应用。
3. 易染间位芳纶的制备方法与流程对环境友好，符合可持续发展的要求。
六、结语1. 易染间位芳纶作为一种新型材料，在纺织品、服装等行业有着广阔的市场前景。
2. 通过优化制备方法与流程，易染间位芳纶的产量和品质将得到进一步的提升，为相关行业的发展提供更好的支撑。
七、易染间位芳纶在纺织品领域的应用易染间位芳纶作为一种具有优异染色性能的合成纤维材料，其在纺织品领域具有广泛的应用前景。
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１ ．前 言
间位 芳纶 与锦纶相 同的是 都含 有酰胺基 （Ｃ Ｎ 一 ，不 同的是 ，锦纶 的主 链 由脂 －Ｏ Ｈ ） 肪链 和酰胺 键连接 ， 间位芳纶 的主 链 由芳 香环 和 酰胺键 连接 。虽 然都 含有酰胺 基 ， 而 但是 芳香 基代 替 了脂肪 基 ，纤 维 的性 能发 生 了很 大 的改变 。芳 香环和 酰胺 键连 接 ， 这 种稳 定 的骨架 结构赋 予芳纶 非常优 异 的阻燃性 ，耐 化学性 ，耐热稳 定性 以及 高模
溶 剂十 分稳 定 。 ２ ．３ 耐辐射 性 间位 芳纶 耐 Ｂ、ａ和 Ｘ 射线 的辐 射性 能十 分优异 。 例如在 ５ｋ 的Ｘ 线辐射 ｌＯ ， ０Ｖ 射 Ｏｈ 其 强度保 持 原来 的７％ ３ ，而此 时涤 纶和 锦纶 已变成 粉末 。 ２ ．４ 机械 特 性 间位 芳纶 是 一种柔 性 高分 子 ，具有 一般纺 织纤 维 的机 械加 工特性 ，其 长丝 可 以 采 用 普通 的长 丝织 造 设备加 工成 多种 纯 纺织物 和混 纺织物 ，其 短纤可 以使用一 般毛
工作者尝试通过特殊法对间位芳纶进行染色研究，在采用超高温高压染色法、载体
染色法、 助剂染色法等方面取得一定成果，国家染整工程技术研究中心在 ２０ 年选 ０３ 出了适合间位芳纶染色的工艺路线及染化料助剂 ，仿制小样成功染色 ，经测试均己 达到 Ｇ Ｉ－０ ２＜ Ａ Ｏ２ ０ 消防员灭火消防服》标准 中的面料色牢度要求 。 ２ ．间位芳纶的特性 … ２ 优异的热稳定性 。１
印染后整理
究发现颜色随温度升高而变深变浓 ，艳度增加，但色光并没有随温度变化。
３ ．２阳离子染料 高温高压载体染色
载体染色法的原理是，借助与纤维结构类似的有机物，使其先进入纤维内部，
溶胀纤维 ，降低织物结构紧密程度 ，以便染料扩散和上染。高温高压则加快染料分 子运动，促进纤维大分子链段运动，以利于上染。载体对染料的溶解能力比水强，
吸附在纤维表面载体层中的染料浓度比染浴的高，从而提高了染料在纤维内外的浓
度梯度和上染率。理想的载体应是无毒、无臭，促染效果好 ， 不降低染料 的亲和力， 不影响色泽和牢度 ，易于洗除和成本低廉的化合物 。 余艳娥等 人在研究阳离子染料高温高压载体法染芳纶中， 实验得出了染色晟
分散染料超高温高压染色实验证明了染色温度的升高可使 日晒牢度提高，这是 由于分散染料随染色温度的升高，它向纤维 内部的扩散性能在逐渐增加，但增加的
程度很小，纤维染透性有所改善．通过Ｌ Ｂ 的测定和表面深度值的测定 （ Ｓ ，研 Ａ值 Ｋ ） ／
‘ 河北纺织 ２ １ ０ ０年第三期 （ １２期 ） 总 ４
‘ 河北纺织 ＞２ １ ０ ０年第三期 （ １２期 ） 总 ４
印染后整理
间位芳纶主要特征是耐久热稳定性， 它可在２ ０２ ２ ＂使用十年 以上， （ 使用寿命高于
一
切工业有机高温纤维 。间位芳纶在火焰 中难 以自燃，即使点燃移开火焰后也会 自
熄。
２ ．２稳定的化学性质 间位芳纶是由酰胺桥键互相连接的芳基所构成的线型大分子， 晶体中，氢键 其 在两个平面 内排列，形成氢键 的三维结构。由于氢键作用较强，其结构稳定，具有 优异的耐热化学性，能耐大多数高浓无机物，耐碱性稍差，对其它化学助剂和有机
量 、 高强度 的性能 。 间位 芳 纶 的分 子链属 柔性链 ，因而 间位 芳纶纤 维 具有可 纺性 ，可 广泛应 用 于耐
高温 防护 服 、消 防服 、赛 车服 、军服和 航天服 及其 他领 。由于 芳纶 的特殊 结构 ，它 的玻 璃化 温度 高达２０Ｃ，以常 规 的方法 进行染 色 ，即使个 别染 料勉 强上染 ，但 色牢 ７＂ 度很 差 。作 为消防等特 殊行业 的服 装 ，要求有专 门的标志 、色彩 ， 以便 在紧 急 、混 乱 的现 场辨 认寻 找 。国外 虽成功 解 决了此 问题 ，但 染色工 费 高昂难 以消化 。 间位 芳纶纤 维大分 子 的排 列 比脂肪族 规整 ，使 得纤维 结构 更加 紧密 ，而且 整个 纤维 的疏水 性大 大提 高，理论 分析 可 以用 分散染 料 染色 ；又 由于分 子结 构 中含 有酰 胺 键 ，在 酸性条 件下 ，可 以用 染羊 毛 、蚕 丝的酸 性 染料染 色 ；在酸 性或弱 酸性 条件 下 ，纤 维带 有 电荷 ，因此 也可用 阳 离子染 料染色 。从这 些 理论 出发 ， 国内许多研 究
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ห้องสมุดไป่ตู้
印染后整理
间位芳纶织物 的染色研 究现状
闰丽君
（ 石家庄 河北科技大学纺织化学与染整工程 ００７ ） ５０１
［ 摘 要］ ：问位芳纶虽然具有高模量 、高强度，由于其独特的分子结构，具有普通 纤维 的可纺性 ，
决定 了其在特殊行业服装上 的应用 ．而其难以染色 。多年来一直成为 国内外研 究工 作者 的攻克重 点 。文 中介绍 了近年来国内研究者对 间位芳纶采用不同染色方法，均获得一 定的染色效果． ［ 关键词］ ：间位芳纶，酰胺键，分散染料 ，阳离子燃料
棉 纺织 设备 加 工成 多种织 物和 无纺 布 。
３ 。染 色方 法 ３ ．１分 散 染料超 高温 高 压染 色 间位 芳纶 纤 维大分 子 的排列 规整 ，纤 维结 构紧密 ，而且 整个纤 维 的疏水 性很 强，
与分散染料有一定亲和力。 朱利锋 乜 等人采用分散染料对间位芳纶进行超高温高压 染色 ， 旨在使芳纶的染透性提高， 进而提高染色纤维的日晒牢度 。 试验中浴比为４ ０： １ ，染料浓度３ ，用冰醋酸调节ｐ 值为５ ５ ％ Ｈ ．左右 ，在这染色条件下染色ｌ ， ／ 时。 Ｊ 温度是分散染料染色的重要因素，直接影响染料分子向纤维 内部扩散 的速率。 由于染料结构的不同，分散染料各品种之间的扩散性能差别很大，这对确定染色温 度和染透纤维所需要的时间有重要的意义。 是其在不同温度下芳纶纱线在上述条 表１ 件染色后的所测得的 日晒牢度 。 表 ｌ不同染色温度下纱线的 日晒牢度