高含量阳离子易染共聚酯母粒的制备及其在聚酯纺丝中的应用

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聚酯纤维(PET)是化学纤维基本品种,具有量大面广,应用广泛的特点。由于聚酯纤维分子链排列规整,缺乏极性基团,需要在高温高压的条件下才能上染。染色过程需要过大的能耗及污水排放,对资源浪费严重且对生态环境造成较大的影响。通过聚酯化学改性制得如阳离子染料易染聚酯(ECDP)纤维相较于常规聚酯纤维则能够在常压下上染,且相较之下减少污水的排放,具有绿色低碳优点。本文针对聚酯纤维染色的需求,旨在开发一种高浓度阳离子染料易染共聚酯母粒。通过共聚的方法,将可以与染料分子发生离子键结合的磺酸基团引入到聚酯分子内制备成高含量的母粒并与聚酯切片共混纺丝并实现上染。本文通过共聚的方法,完成酯化反应后,在缩聚反应前添加三单体间苯二甲酸双羟乙酯-5-磺酸钠(SIPE)、四单体聚乙二醇(PEG),实现了制备不同三单体含量的高含量阳离子染料易染共聚酯母粒。通过~1H-NMR、FT-IR等分析方法表征分析母粒的实际共聚情况及观察是否成功将单体引入到分子链中。结果表明,随三单体SIPE含量提高共聚越困难。红外显示三单体SIPE组分特征吸收峰在1043 cm-1,755 cm-1,四单体PEG组分的特征吸收峰在2895 cm-1和628 cm-1,证明三单体和四单体被成功共聚到了分子链中。高含量阳离子染料易染共聚酯母粒也呈现出了很强的吸水、吸湿性能。研究高含量阳离子染料易染共聚酯母粒添加量对共混纤维热性能及流变性能的影响,发现共混后聚酯的无定形区仍然较大,Tg等相关数据未能检测出。磺酸基团的强极性加强了分子之间的作用力并发生离子聚集现象从而会影响聚酯的流变性能。虽然引入的SIPE链段中有破坏分子结构规整度的磺酸基团影响流变性能,但随着母粒添加含量的提高,四单体PEG引入了聚醚链段也随之增加。在双重作用影响下,熔体的流动性随母粒添加量提高而提升。基于共混熔融纺丝的方法,将高含量阳离子染料易染共聚酯母粒引入到聚酯中纺制纤维。对制备得到的离子染料易染聚酯纤维进行亲水性能研究,发现母粒的引入提高了共混改性聚酯纤维的亲水性且随着添加量高的样品亲水性能更高的增加而增强。有效含量在质量分数4 wt%时的共混纤维断裂伸长率186.1%,断裂强度低至0.98 c N/dtex。阳离子染料易染聚酯纤维主要的性能为常压下的染色性能研究。对阳离子染料易染共聚酯母粒与聚酯共混的纤维进行染色性能的研究,母粒添加含量越高的共混纤维上染率也相对较高,达90%以上。经测试,制备的母粒与聚酯切片共混纤维的K/S值随母粒添加量提高而变高,其中SIPE链段含量质量分数为4 wt%的共混纤维达到29.3。对其进行水洗色牢度测试,有沾色情况但整体色牢度良好。
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