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自聚丙烯纤维问世以来,其应用在工业、军事及民用上得到了迅猛的发展,特别是民用纺织服装方面,聚丙烯纤维一直被认为是很有潜力的纺织原料,但长期以来染色性能差这一致命的缺点却限制了它在纺织工业中更广泛的应用。这是因为聚丙烯纤维是一种碳氢键高聚物,分子中不含有任何与染料分子相结合的极性基团,而且其结晶度高,结构紧密,疏水性强,内部缺乏空隙,致使染料分子难以渗入纤维内部。 目前市场上销售的聚丙烯纤维,一般都是通过原液着色,但这只适合于大批量生产,在色谱上远远满足不了服装消费市场需求的不断变化,从而限制了其在服装领域的应用。为了使丙纶获得满意的染色效果,满足广大消费者的需要,四十年来,可染丙纶的开发,一直是染色和化纤科技人员研究的课题。 由于聚丙烯纤维的这种化学惰性和极大的疏水性,使得用一般的染料染色难以获得满意的渗透性和染料在纤维内部的持久性,各项牢度均很差。为改变这种状况及原液着色的不足,各国都在研制适于聚丙烯用的专用染料和对聚丙烯纤维进行改性。聚丙烯纤维改性的目的是使其结构中产生可染位置,便于常规染料上染。 本文是通过对一种全新共混改性(一种在聚丙烯纤维中引入—COOH、—OH等极性基团的全新方法)的聚丙烯纤维的染色研究,通过大量的基础性工艺实验,摸索出针对这种新可染pp纤维的基础染色性能,主要是针对新可染丙纶染色的染料选择、上染机理、染色相容性及一些染色特性的研究,筛选并确定染色工艺,分析并探讨了染色机理、染色相容性、染料分子空间结构尺寸和极性在某些染色性能方面的影响,并对它的结构特性、染色牢度及透湿性进行了测试,以为工业化生产及今后更深入的研究它的染色性能提供一些基础数据。 在对这种新可染聚丙烯纤维的染料选择过程中,我们发现分散染料对新可染丙纶的染色色谱比较全,且染色深度及牢度均较为理想,而极少部分阳离子染料染色时出现色变现象,可能是由于在生产聚丙烯过程中加入了可导致某些染料分解的物质所致。因此本文以分散染料上染新可染丙纶的染色性能作为研究对象。 在对分散染料上染新可染丙纶的染色性能研究中,我们是以分散染料上染涤纶纤维作为对比和参考,分别做了染色热力学、动力学方面的实验,主要是测定吸附等温线、升温上染速率曲线、染料提升力以及相容性的一些实验,相比于分散染料上染涤纶,这种新可染丙纶纤维的染色性能与涤纶有很多相似的地方,但在上染原理上,部分染料上染新可染丙纶的吸附等温线表现出Nernst型,而另一部分染料却表现出Nernst型和Langmuir型的复合,存在着双重吸附。 在对染料的相容性的研究中发现,分散染料在涤纶和新可染丙纶上的染色相容性并不相同,相对来说,这些染料组合在新可染丙纶上的相容性表现比涤纶上的要好一些,染色相容性差异表现在两个方面: 新可染聚丙烯纤维的染色性能研究 a.肋鞭因:主要是分散染料对涤纶和新可染丙纶的亲和力的的差异,即分散染料对涤纶的亲和力小,而对新可染丙纶的大; b.动力学原因:主要是两种纤维的半径大小的差异,新可染丙纶的纤维半径要小得多,因此用于染料扩散的时间很短,所表现出的相容性较好。 文中还就升温上染速率曲线、定型温度、染色温度以及常规牢度和新可染丙纶的一些结构、特性测试(透湿性、结晶度等)作了一系列实验,通过这些方面的考察,发现这种新可染丙纶在应用目前常规分散染料进行染色加工,可以得到较为满意的染色加工结果,而且gg$最大限度的保留丙纶本身优良的服用性能。 在本文中还采用了英国剑桥的CS-Chemffice软件对染料分子的空间结构进行了模拟,测量了分子的空间尺寸,和染料的极性、提升力、分子量等进行综合分析,发现染料的空间大小对染料的提升力基本上不起决定性的作用,所以提升力应与染料的极性等其它因素有关,而对于染料的空间大小,只能是起次要的作用。