酸性染料可染改性涤纶研究的进展

Vol.32 No.7Jul.2010
染 整 技 术
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收稿日期：2010-05-05
作者简介：王钱（1983-），男，在读硕士，主要研究方向为改性涤纶的酸性染料上染
王 钱1 汪少朋2 武志云1
酸性染料可染改性涤纶研究的进展
摘要：本文介绍了涤纶酸性染料可染（ADP）改性的两种方法:共混改性和共聚改性，叙述了其研究和发展状况，指出了制备ADP的实际意义。

关键词：涤纶；改性；酸性染料可染
中图分类号：TS 193.9 文献标识码：A 文章编号：1005-9350(2010)07-0018-03
（1.内蒙古工业大学 轻工与纺织学院 内蒙古 010051
2.中国纺织科学研究院 北京 100025）
随着生活水平的提高以及科学技术的发展，消费者对穿着要求也越来越高，不但要穿着舒适，还要求服装颜色鲜艳，有回归自然的感觉。

因此化学纤维只有通过改性才能满足竞争越来越激烈的市场需求[1]。

涤纶纤维由于其良好的性能得到了广泛应用，但由于它是疏水性的合成纤维，缺乏能与酸性染料结合的官能团，致使染色困难。

通常只能用分散染料染色，并且必须在高温高压下或借助载体进行染色，成本较高，对环境也造成污染。

而酸性染料价格低廉、色谱齐全、色泽鲜艳[2]，且酸性染料可染涤纶(ADP)能与羊毛等同浴染色，具有很好的应用前景。

因此制备ADP成为许多科学工作者多年来不断追求的目标[3]。

几十年来，为纺制阴离子染料可染型（ADP）涤
纶，国外有许多学者一直致力于这一课题的研究、开发工作，也曾取得了一定的进展。

采用共聚法在涤纶纤维中引进带叔胺基的化合物，由于热稳定性差，效果不佳，未能获得工业应用；采用接枝法虽可制取ADP涤纶，但由于接枝后的纤维，拉伸性能差，也未能工业化；直至1972年，日本东洋纺公司采用叔胺基涤纶于PET共混纺丝研制成功后，才开发了ADP涤纶长丝——商品名“Cerece”。

用其制成的织物，染色后色彩鲜艳，但不足的是其色牢度差，同时还需采用高温（130℃）高压染色，仍不够理想。

由于上述原因，所以ADP涤纶尚未获得广泛应用[4]。

鉴于涤纶纤维缺乏与酸性染料亲和的基团，并且结构紧密，不利于染料的扩散，所以为了使涤纶具有对酸性染料的亲和性能，就必须从以下两方面着手：（1）疏松纤维的内部结构；（2）在涤纶大分子链中引进碱性的极性基团。

2.1 共混改性
1 酸性染料可染改性涤纶的发展概况
2 酸性染料可染改性涤纶的研究现状
第32卷第7期
2010年7月19
王 钱等：酸性染料可染改性涤纶研究的进展
目前广泛采用切片共混纺丝来改善PET的染色性，其目的是为了使PET纤维物理结构变得疏松，从而使染料易进入纤维，也有引入含染座大分子的作用。

PET和锦纶6、锦纶66共混，虽可使染料上染率提高，达到染色改性的目的，但由于大量掺入了能与酸性染料结合的末端胺基，其结果会降低涤纶的物理性能及某些优越特性，造成加工上的困难。

PET和聚酰胺、PEG共混，由于添加了PEG，所得原丝的白度和耐酸稳定性降低，且添加的PEG易于从纤维中脱落而产生染斑，故此法也不理想。

PET和含有叔胺的二元醇的涤纶共混，此法共分两步进行。

第一步是将含有叔胺的二元醇和DMT经酯交换、缩聚反应后得到含有叔胺的涤纶。

第二步是将制得的含叔胺的涤纶先与PET共混，再经熔融纺丝即可制得酸性染料可染的涤纶纤维[4]。

美国专利[5]公开了PET和含叔胺基团的聚酰胺共混，由于使用了磷化物来提高涤纶的可染性，导致纤维的白度下降。

王连军等[6]将PET和含有一哌嗪环的聚酰胺在195℃下共混，获得了酸性染料可染的涤纶纤维。

2.2 共聚改性
通过引入含有碱性基团的共聚组分，使共聚酯对酸性染料具有亲和性，通常引入的第三组分为含氮的二元酸，二元醇或羟基酸[7]，或者是胺（叔胺、季胺）类化合物。

这一改性方法对PET纤维与羊毛混纺织物进行同浴染色时将有裨益，但由于含氮的第三单体的热稳定性差，导致上染纤维色牢度差，从而制约了它的发展。

（1）PET与一端带有叔胺基、另一端带有羧酸或酯的、平均聚合度为5～50的聚含氧亚烷基共聚制得共聚酯。

由于低分子胺在高温共聚反应中，易于热分解而导致显著着色，所以此法未能达到实用阶段。

（2）PET与内含一个或两个以上的胺或铵盐，并且至少在一个末端基有酯形成基的线状乙烯聚合物共聚。

所谓酯形成基是指具有酯键形成能力的官能团，如-COOR、-COOH等。

乙烯聚合物的分子量在1～5万时，分散性和染色性较好。

乙烯聚合物在试样内的添加量应合适，添加量过低，染色性变差，添加量过高，涤纶的机械性能降低。

（3）用双折射率为（15～100）×10-3的高取向聚酯未拉伸丝，经过疏水性基团引发剂、膨润剂、胺基乙烯酯改性剂处理，使之接枝共聚制的ADP。

此法会使纤维回缩，而且接枝后的纤维拉伸性能差，丧失涤纶的优良性能[4]。

1958年杜邦公司为了改进涤纶纤维的可染性，采用添加2%摩尔的间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠（SIPM）作为第三组分制出称为达克伦T-64[8]的共聚品种。

同年，帝人公司和伊斯曼柯达公司用1，4-双羟基甲基环己烷代替乙二醇与对苯二甲酸缩聚，制成了称为柯达尔或威可坦[8]的涤纶纤维。

加拿大专利[9]中，以1，4-双氨丙基哌嗪作为改性剂，先于对苯二甲酸、脂肪酸反应生成盐，再加入到反应釜中进行缩聚，得到的改性涤纶对酸性染料有很好的上染率。

美国专利[10]中，以四甲基哌啶醇为改性剂，当涤纶中氮的质量分数为0.05%～0.25%时，得到的改性涤纶在酸性染浴中染色，获得令人满意的效果。

涤纶纤维手感柔软，光泽柔和，具有很好的抗起球性，既能纯纺，也能和棉、毛、丝、麻等天然纤维混纺。

由于其良好的性能得到了广泛的应用，但由于其缺少染色基团，很难实现常压染色，酸性染料可染涤纶的研究更是一个难题。

毛/涤混纺织物的染色，通常需要分别对涤纶和毛条进行条染，这一方面加大了染色工艺控制的难度，延长了产品对市场的响应时间[11]，另一方面也增大了生产成本。

酸性染料可染涤纶纤维可与羊毛、丝绸等同浴染色，且上色均匀，同时也解决了上述难题，具有很大的发展前途和市场前景，一旦实现工业化，将会带来显著的经济社会效益，为我国国民经济的发展、为纺织品的附加值提升做出贡献。

4 参考文献
3 结语
吴海霞,杨 韬,周静宜等.聚酯纤维的染色改性[J]聚酯工业,2000,13(3):11.
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[4][5][6][7][8][9][10][11]64问：使用中文名称和中文符号应注意什么？答：单位的中文名称在文章的叙述性文字中可以不受限制地使用，但单位的中文符号按规定是“只在小学、初中教科书和普通书刊中在有必要时使用”，因此在科技性的论文中应尽量不要使用。

乘方形式的单位名称，其顺序是指数名称在前，单位名称在后，指数名称由相应的数字加“次方）构成，但长度的2次和3次幂分别表示面积和体积时，则其相应的名称分别为”“平方”、“立方”，如单位m 2、m 3的名称为“平方米”、“立方米”，不应称为“二次方米”、“三次方米”。

单位的中文名称与中文符号是有区别的，千万不要把两者搞混了。

尤其不应出现既不是中文名称，也不是中文符号的诸如“摩尔/升”（如是中文名称则应把“/”改成“每”；如是中文符号则应为“摩/升”）等一类的“东西”出现在科技论文中，而在来稿中这类问题又是经常出现的，应引起重视。

65问：书写和使用单位的国际符号有何规定？答：单位的国际符号在科技论文中与数值一起来表示某个物理量的量值，可用于一切使用单位的场合。

国家有关规定明确指出：“表达量值时，在公式图表和文字叙述中，一律使用单位的国际符号，只在通俗出版物中使用单位的中文符号。

”因此作为学术性期刊的本刊，当然属于“一律使用”的范畴。

在来稿中大多已使用了国际符号，但不彻底，还经常冒出几个中文符号，尤其对“min，h，d，a”这些单位符号，仍使用中文符号分，时，天，年。

这里主要存在一个误区，认为写3 d、5 h 别扭，这是因为他们在写“d”、“h”时只是把其
读成字母，而不是将其读成单位名称。

在书写单位的国际符号时应注意两点：一是所有单位的国际符号均无例外地采用正体；二是单位的国际符号，除来源于人名的用大写外，其它均为小写体（升例外，虽然它不是来自人名，它可用大写也可用小写，而且推荐用大写）。

这里需要指出的是，在来稿中经常出现大小写乱用的情况，如米的单位用“M”、吨的单位用“T”、公斤的单位用“Kg”、摩[尔]的单位用“Mol”、帕[斯卡]的单位用“pa”、电子伏的单位用“ev”（应为“eV）、赫[兹]的单位用“HZ”（应为“Hz”）等。

66问：组合单位的国际符号如何构成？答：组合单位符号的构成规则为：①相乘的组合单位有2种形式，如电阻率的单位为“Ω•m”或“Ωm”，后一种形式中单位符号间也可以不留空隙，写成“Ωm”。

但当单位符号同时也是词头时，应尽可能将它置于右侧，以免引起混淆。

如把“Ωm”写成“mΩ”，则表示“毫欧姆”而非“欧姆米”。

②相除的组合单位有3种表示方式，如质量浓度的单位为“g/L”、“g•L -1”和“gL -1”。

但要注意的是，用斜线表示的形式中，斜线“/”只能有一条，因为如出现2条以上“/”，必将引起歧义。

如将透气量的单位写成m 3/m 2/s，可以有两种理解，一是（m 3•s）/m 2；二是m 3/（m 2•s），在这里正确的是后一种。

如把该单位写成（m 3/m 2）/s，确已避免了歧义，但有无法读的问题，因此“/”还是只用一条好。

③分子为1的组合单位，一般采用负数幂的形式。

④平面角的单位“度、分、秒”的符号在组合单位中应该用带圆括号的“（º）、（′）、（″）”形式。

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