專利名稱：聚合物核殼結(jié)構(gòu)納米粒子改性的可染細旦丙綸及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可染細旦聚丙烯纖維及其制備方法，尤其涉及一種分散染料可染的 細旦丙綸及制備方法。
背景技術(shù)：
丙綸，即聚丙烯纖維是一種多功能的合成纖維，聚丙烯纖維因其成本低、性能優(yōu)良、 用途廣泛，日益受到人們重視。
隨著細旦、超細旦纖維的研制成功，聚丙烯纖維在民用服裝領(lǐng)域有了更廣闊的發(fā)展 前景，同時對其可染性也提出了新的要求。但是由于聚丙烯纖維大分子具有極其規(guī)整的 等規(guī)立體結(jié)構(gòu)，并且不含任何可染基團，使得這種具有明顯疏水導(dǎo)濕性、外觀如真絲、 穿著舒適的細旦聚丙烯纖維的根本無法上染。
目前聚丙烯纖維的著色還主要采用色母粒紡絲原液著色的方法，該方法不失為一種 簡單且廉價的生產(chǎn)方法，但是也純在一些嚴(yán)重的缺點，如色譜不廣、不能進行調(diào)色、換 色、上染和印花，限制了織物品種多樣化，因此主要應(yīng)用在地毯和工業(yè)用途，極少用于 對著色要求高靈活度的服裝面料上。
國內(nèi)外自上世紀(jì)七十年代開始著手可染聚丙烯纖維的研究，提出了多種改善聚丙 烯纖維染色性的方法，通常有三種方法 一類是共聚改性，但共聚物單體的加入往往帶 來催化劑中毒效應(yīng)，為這一途徑的實施帶來了阻力； 一類是對纖維表面改性，但該方法 成本較高；另一類是在聚丙烯熔體加入其它組分再進行共混紡絲，賦予纖維內(nèi)部合適的 染座，從而改善聚丙烯纖維的染色性能。
隨著對可染細旦聚丙烯纖維研究的進行，出現(xiàn)了許多新型的共混改性可染細旦聚丙 夂希纟千纟隹。iS文獻Lalit Toshniwal， Qingu() Fan, Samuel C. Ugbolue, Dyeable PolypropyleneFibers via Nanotechnology, Journal of Applied Polymer Science, 2007,106， 706—71 lb報道， 由Qinguo Fan等制備了有機納米粘/聚丙烯復(fù)合纖維。該方法是先將納米粘土經(jīng)過球磨、 超聲后與聚丙烯按照比例溶解在二甲苯中，然后加熱到140'C去除二甲苯，實現(xiàn)納米粘 土在聚丙烯切片的良好分散，以納米粘土為染座提高聚丙烯纖維的染色性，但此方法工 藝復(fù)雜，而且最終也沒有細旦聚丙烯纖維，染色深度只達到中色。S.M. Burkinshawa， P. E. Froehling, M. Mignanelli, The effect of hyperbranched polymers on the dyeing of polypropylene fibres, Dyes and Pigments,2002,53, 229-235報道了一種聚丙烯/超支化聚酰 氨酯復(fù)合纖維，復(fù)合纖維能可染至中偏深，但是該超支化聚酰氨酯生產(chǎn)工藝復(fù)雜，成本 較高，在纖維中該超支化聚酰氨酯的分散性及穩(wěn)定性難以控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種聚合物核殼結(jié)構(gòu)納米粒子改性的可染細旦丙綸及制備方 法，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷。
本發(fā)明所說的聚合物核殼結(jié)構(gòu)納米粒子改性的可染細旦丙綸，其中，含有聚合物納 米粒子粉體1 10重量份，可染細旦聚丙烯纖維專用樹脂為90 99重量份，單絲纖度 0.8 1.3dtex;
所說的聚合物核殼結(jié)構(gòu)納米粒子是這樣制備的 (l)核殼乳膠粒子的制備
在N2保護下，將乳化劑、水和總重量10 30%的第一混合單體，攪拌預(yù)乳化，然
后在70 80°C，加入引發(fā)劑總重量30% 50%引發(fā)反應(yīng)；
滴加剩余的第一混合單體，控制滴加速度，在l 2h滴完，保溫20 30min;加入 引發(fā)劑總重量20 30%,再滴加第二混合單體，控制滴加速度，在l 2h內(nèi)滴完；
最后加入剩余的引發(fā)劑，熟化20 30min，冷卻到室溫，調(diào)節(jié)pH值為中性，制得 核殼結(jié)構(gòu)的乳膠粒子；。)聚合物核殼結(jié)構(gòu)納米粒子粉體的制備-將步驟(l)所制備的核殼乳膠粒子，在-40 15'C冷凍干燥18 24小時，獲得聚合物
核殼結(jié)構(gòu)納米粉體 各個組分的重 第一混合單體 第二混合單體
乳化劑 引發(fā)劑 水
所說的第一混合單體為苯乙烯和二甲基丙烯酸乙二醇酯的混合物，其中，二甲基丙
烯酸乙二醇酯的含量為第一混合單體總重量的0.1 0.6%; 所說的第二混合單體中各個組分的重量百分比含量為
苯乙烯 37 43%
甲基丙烯酸甲酯 34 39。%
丙烯酸丁酯 4 8%
丙烯酸甲酯 14 19%
二甲基丙烯酸乙二醇酯 0 0.2%
所說的乳化劑為十二垸基硫酸鈉，所說的引發(fā)劑為過硫酸銨； 上述的核殼結(jié)構(gòu)的聚合物納米粒子粉體作為添加劑，與細旦聚丙烯纖維樹脂混合， 以制備可染細旦聚丙烯纖維專用樹脂，進一步制備可染細旦聚丙烯纖維，所獲得的可染 細旦聚丙烯纖維，用分散染料染色可染淺、中及深色，上染率可達到85% 90%，色牢 度4 5級，且具有廣泛的色譜；
所述的細旦聚丙烯纖維樹脂由東華大學(xué)樹脂廠提供，或采可染細旦聚丙烯纖維專用
6
量份用量如下
30 100份 25 90份 2 6份 0.2 1.5份 130 270份樹脂的制備[CN1339623]文獻報道的方法進行制備；
所說的可分散染料可染細旦聚丙烯纖維的制備方法包括如下步驟-將所說的聚合物核殼結(jié)構(gòu)納米粒子粉體與細旦聚丙烯纖維樹脂，經(jīng)捏合機捏合30
60min，捏合溫度為60 100°C，經(jīng)雙螺桿擠出機共混，共混溫度為170 220°C、螺桿
轉(zhuǎn)速為100 200rpm，擠出、造粒制得可染細旦聚丙烯纖維專用樹脂切片；
將上述的可染細旦聚丙烯纖維專用樹脂切片經(jīng)紡絲、牽伸兩步法制得聚合物核殼結(jié)
構(gòu)納米粒子改性的分散染料可染細旦聚丙烯纖維。
紡絲條件為，紡絲溫度210 240。C，紡絲速度300 400m/min,后牽伸倍數(shù)為3
4倍，上盤溫度為50 80°C，下盤溫度為80 120°C。
采用上述方法制備的分散染料可染細旦聚丙烯纖維的單絲纖度0.8 1.3dtex，強度
為3 5cN/dtex，用分散染料染色可染淺、中及深色，上染率可達到85% 90%，色牢
度4 5級，且具有廣泛的色譜。
本發(fā)明以所說的聚合物核殼結(jié)構(gòu)納米粒子為添加劑，與細旦聚丙烯切片混合，充分
利用聚合物核殼結(jié)構(gòu)納米粉體殼層的酯基可染基團，賦予了聚丙烯纖維良好的可染性，
經(jīng)常壓沸染證明用分散染料染色可染淺、中及深色，上染率可達到高，且具有廣泛的色
譜。同時有效的實現(xiàn)了可染化與細旦化的統(tǒng)一。
具體實施例方式
實施例1
原料
第一混合單體為苯乙烯和二甲基丙烯酸乙二醇酯的混合物，其中，二甲基丙烯酸乙
二醇酯的含量為第一混合單體總重量的0.1%;
第二混合單體中各個組分的重量百分比含量為.-苯乙烯 37%甲基丙烯酸甲酯 37% 丙烯酸丁酯 7.4% 丙烯酸甲酯 18.6%
在N2保護下，往四口燒瓶中加入2g十二垸基硫酸鈉和130g去離子水，在水浴中 加熱溶解，加入10g第一混合單體，機械攪拌30min進行預(yù)乳化，升溫度至70。C，加 入0.2g的過硫酸銨引發(fā)反應(yīng)，保持?jǐn)嚢瑁链藭r產(chǎn)物出現(xiàn)藍光；
滴加剩余的20g第一混合單體，控制滴加速度，在2h滴完，保溫30min;加入0.2g 過硫酸銨，再滴加27g第二混合單體，控制滴加速度，在2h內(nèi)滴完；最后加入剩余的 O.lg過硫酸銨，熟化30min，冷卻到室溫，釆用氨水調(diào)節(jié)pH值為中性，制得核殼乳膠 粒子，出料，在0'C冷凍干燥24小時，獲得聚合物核殼結(jié)構(gòu)納米粒子粉體；
將細旦聚丙烯纖維樹脂與上述聚合物核殼結(jié)構(gòu)納米粒子粉體在捏合機中8(TC捏合 30min后再在雙螺桿擠出機中共混，共混溫度為170°C、螺桿轉(zhuǎn)速為200rpm，擠出、造 粒制得可染細旦聚丙烯纖維專用樹脂切片，切片中含有聚合物核殼結(jié)構(gòu)納米粒子lwt%;
將上述可染細旦聚丙烯纖維專用樹脂切片經(jīng)紡絲、牽伸兩步法制得聚合物核殼結(jié)構(gòu) 納米粒子改性分散染料可染細旦聚丙烯纖維。紡絲條件日本Fuji Filter Mfg Co. Ltd的 MSTC-400型紡絲機，紡絲溫度為230。C，紡絲速度為400m/min，噴絲板孔數(shù)為28孔。 牽伸條件蘇州特發(fā)機電有限公司的TF-100型平行牽伸機，牽伸4倍，上盤溫度為6(TC, 下盤溫度為115°C。
采用上述方法制備的可染細旦聚丙烯纖維的單絲纖度為1.16dtex，強度為4.85 cN/dtex，斷裂深長46.30%用分散染料染色可染淺色，上染率可達到85% 90%，色牢 度4 5級，且具有廣泛的色譜。
實施例2
原料第一混合單體為苯乙烯和二甲基丙烯酸乙二醇酯的混合物，其中，二甲基丙烯酸乙 二醇酯的含量為第一混合單體總重量的0.2%;
第二混合單體中各個組分的重量百分比含量為總量50g 苯乙烯 40%
甲基丙烯酸甲酯 34% 丙烯酸丁酯 8% 丙烯酸甲酯 18%
在N2保護下，往四口燒瓶中加入3.6g十二烷基硫酸鈉和230g去離子水，在水浴中 加熱溶解，加入15g第一混合單體，機械攪拌30min進行預(yù)乳化，升溫度至75°C，加 入0.35g的過硫酸銨引發(fā)反應(yīng)，保持?jǐn)嚢?，至此時產(chǎn)物出現(xiàn)藍光；
滴加剩余的45g第一混合單體，控制滴加速度，在lh滴完，保溫30min;加入0.4g 過硫酸銨，再滴加50g第二混合單體，控制滴加速度，在lh內(nèi)滴完；最后加入剩余的 O.lg過硫酸銨，熟化30min，冷卻到室溫，采用氨水調(diào)節(jié)pH值為中性，獲得核殼乳膠 粒子，出料"采用實施例1相同的方法，冷凍干燥，獲得聚合物核殼結(jié)構(gòu)納米粒子粉體。
將細旦聚丙烯纖維樹脂與上述聚合物核殼結(jié)構(gòu)納米粒子粉體在捏合機中80'C捏合 30min后再在雙螺桿擠出機中共混，共混溫度為190°C、螺桿轉(zhuǎn)速為200rpm，擠出、造 粒制得可染細旦聚丙烯纖維專用樹脂切片，切片中含有聚合物核殼結(jié)構(gòu)納米粒子5wt%;
將上述可染細旦聚丙烯纖維專用樹脂切片經(jīng)紡絲、牽伸兩步法制得聚合物核殼結(jié)構(gòu) 納米粒子改性分散染料可染細旦聚丙烯纖維。紡絲條件日本Fuji Filter Mfg Co. Ltd的 MSTC-400型紡絲機，紡絲溫度為24(TC,紡絲速度為400m/min，噴絲板孔數(shù)為28孔。 牽伸條件蘇州特發(fā)機電有限公司的TF-100型平行牽伸機，牽伸3.6倍，上盤溫度為 50°C，下盤溫度為80'C。
采用上述方法制備的可染細旦聚丙烯纖維的單絲纖度為1.30dtex，強度為4.21cN/dtex，斷裂深長31.64%，用分散染料染色可染深色，上染率可達到85% 90%，色 牢度4 5級，且具有廣泛的色譜。
實施例3
原料-
第一混合單體為苯乙烯和二甲基丙烯酸乙二醇酯的混合物，其中，二甲基丙烯酸乙 二醇酯的含量為第一混合單體總重量的0.5%;
第二混合單體中各個組分的重量百分比含量為總量70.14g
苯乙烯 43%
甲基丙烯酸甲酯 38.5%
丙烯酸丁酯 4.3%
丙烯酸甲酯 14%
二甲基丙烯酸乙二醇酯 0.2%
在N2保護下，往四口燒瓶中加入5.4g十二垸基硫酸鈉和270g去離子7K，在水浴中 加熱溶解，加入35g第一混合單體，機械攪拌30min進行預(yù)乳化，升溫度至80°C，加 入0.5g的過硫酸銨引發(fā)反應(yīng)，保持?jǐn)嚢?，至此時產(chǎn)物出現(xiàn)藍光；
滴加剩余的65g第一混合單體，控制滴加速度，在2h滴完，保溫30min;加入0.6g 過硫酸銨，再滴加70.14g第二混合單體，控制滴加速度，在l 2h內(nèi)滴完；最后加入剩 余的0.3g過硫酸銨，熟化30min，冷卻到室溫，采用氨水調(diào)節(jié)pH值為中性，制得核殼 乳膠粒子，出料，采用實施例l相同的方法，冷凍干燥，獲得聚合物核殼結(jié)構(gòu)納米粒子 粉體。
將細旦聚丙烯纖維樹脂與上述聚合物核殼結(jié)構(gòu)納米粒子粉體在捏合機中8(TC捏合 30min后再在雙螺桿擠出機中共混，共混溫度為21(TC、螺桿轉(zhuǎn)速為200rpm，擠出、造 粒制得可染細旦聚丙烯纖維專用樹脂切片，切片中含有聚合物核殼結(jié)構(gòu)納米粒子10wt%;
將上述可染細旦聚丙烯纖維專用樹脂切片經(jīng)紡絲、牽伸兩步法制得聚合物核殼結(jié)構(gòu) 納米粒子改性分散染料可染細旦聚丙烯纖維。紡絲條件日本Fuji Filter Mfg Co. Ltd的 MSTC-400型紡絲機，紡絲溫度為220。C，紡絲速度為400m/min，噴絲板孔數(shù)為28孔。 牽伸條件蘇州特發(fā)機電有限公司的TF-100型平行牽伸機，牽伸3.6倍，上盤溫度為 80°C，下盤溫度為100°C。
采用上述方法制備的可染細旦聚丙烯纖維的單絲纖度為1.04dtex，強度為5 cN/dtex， 斷裂深長21.30%，用分散染料染色可染深色，上染率可達到85% 90%，色牢度4 5 級，且具有廣泛的色譜。
權(quán)利要求
1.聚合物核殼結(jié)構(gòu)納米粒子改性的可染細旦丙綸，其特征在于，所說的可染細旦丙綸中，含有聚合物納米粒子粉體1～10重量份，可染細旦聚丙烯纖維專用樹脂90～99重量份。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物核殼結(jié)構(gòu)納米粒子改性的可染細旦丙綸，其特征 在于，單絲纖度為0.8 1.3dtex。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物核殼結(jié)構(gòu)納米粒子改性的可染細旦丙綸，其特征在于，所說的聚合物核殼結(jié)構(gòu)納米粒子是這樣制備的 (l)核殼乳膠粒子的制備在N2保護下，將乳化劑、水和總重量10 30%的第一混合單體，攪拌預(yù)乳化，然 后在70 8(TC，加入引發(fā)劑總重量30% 50。％引發(fā)反應(yīng)；滴加剩余的第一混合單體，控制滴加速度，在l 2h滴完，保溫20 30min;加入 引發(fā)劑總重量20 30%的，再滴加第二混合單體，控制滴加速度，在l 2h內(nèi)滴完；最后加入剩余的引發(fā)劑，熟化20 30min，冷卻到室溫，調(diào)節(jié)pH值為中性，制得 核殼結(jié)構(gòu)的乳膠粒子；(2)聚合物核殼結(jié)構(gòu)納米粒子粉體的制備-將步驟(l)所制備的核殼乳膠粒子，在-40 15X:冷凍干燥18 24小時，獲得核殼結(jié) 構(gòu)的聚合物納米粒子粉體；所說的第一混合單體為苯乙烯和二甲基丙烯酸乙二醇酯的混合物，其中，二甲基丙 烯酸乙二醇酯的含量為第一混合單體總重量的0.1 0.6%;所說的第二混合單體中各個組分的重量百分比含量為苯乙烯 37 43% 甲基丙烯酸甲酯 34 39%丙烯酸丁酯 4 8% 丙烯酸甲酯 14 19% 二甲基丙烯酸乙二醇酯 0 0.2%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚合物核殼結(jié)構(gòu)納米粒子改性的可染細旦丙綸，其特征 在于，各個組分的重量份用量如下第一混合單體 30 100份25 90份第二混合單體 乳化劑 引發(fā)劑 水2 60.2~1.5份 130 270份。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚合物核殼結(jié)構(gòu)納米粒子改性的可染細旦丙綸，其特征 在于，所說的乳化劑為十二烷基硫酸鈉，所說的引發(fā)劑為過硫酸銨。
6. 制備權(quán)利要求1 5任一項所述的聚合物核殼結(jié)構(gòu)納米粒子改性的可染細旦丙綸 的方法，其特征在于，包括如下步驟-將所說的聚合物核殼結(jié)構(gòu)納米粒子粉體與細旦聚丙烯纖維樹脂，經(jīng)捏合機捏合30 60min，捏合溫度為60 100°C，經(jīng)雙螺桿擠出機共混，共混溫度為170 220°C、螺桿 轉(zhuǎn)速為100 200rpm，擠出、造粒制得可染細旦聚丙烯纖維專用樹脂切片；將上述的可染細旦聚丙烯纖維專用樹脂切片經(jīng)紡絲、牽伸兩步法制得聚合物核殼結(jié) 構(gòu)納米粒子改性的分散染料可染細旦聚丙烯纖維。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，紡絲條件為，紡絲溫度210 24(TC， 紡絲速度300 400m/min，后牽伸倍數(shù)為3 4倍，上盤溫度為50 80°C，下盤溫度為 80 120。C。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種聚合物核殼結(jié)構(gòu)納米粒子改性的可染細旦丙綸及制備方法，其特征在于，所說的可染細旦丙綸中，含有聚合物納米粒子粉體1～10重量份，可染細旦聚丙烯纖維專用樹脂90～99重量份。本發(fā)明的分散染料可染細旦聚丙烯纖維的單絲纖度為0.8～1.3dtex，強度為3～5cN/dtex，用分散染料染色可染淺、中及深色，上染率可達到85％～90％，色牢度4～5級，且具有廣泛的色譜，同時有效的實現(xiàn)了可染化與細旦化的統(tǒng)一。
文檔編號D01F6/46GK101319412SQ200810040190
公開日2008年12月10日 申請日期2008年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月3日
發(fā)明者昊 俞, 瑜 張, 朱美芳, 閻惠至, 龍 陳, 陳彥模 申請人:東華大學(xué)