一种可染聚烯烃纤维
阅读：23发布：2020-06-12
专利汇可以提供一种可染聚烯烃纤维专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种可染聚烯 烃 纤维 ，该可染聚烯烃纤维主要由聚烯烃、1,4-环己烷二 甲酸 或1,4-环己烷二甲酸二甲酯改性的共聚酯、相容剂组成，所述共聚酯在可染聚烯烃纤维中的分散径为30～1000nm。所得聚烯烃纤维分散染料可染且 色调 良好，可广泛应用于服装领域。，下面是一种可染聚烯烃纤维专利的具体信息内容。
1.一种可染聚烯烃纤维，其特征在于：该可染聚烯烃纤维主要由聚烯烃、1,4-环己烷二甲酸或1,4-环己烷二甲酸二甲酯改性的共聚酯、相容剂组成，所述共聚酯在可染聚烯烃纤维中的分散径为30～1000nm。
2.根据权利要求1所述的可染聚烯烃纤维，其特征在于：所述共聚酯的特性粘度为
0.500～0.750dl/g。
3.根据权利要求1所述的可染聚烯烃纤维，其特征在于：所述1,4-环己烷二甲酸或1,4-环己烷二甲酸二甲酯占共聚酯中酸和酯总量的10～60mol%。
4.根据权利要求1或3所述的可染聚烯烃纤维，其特征在于：所述1,4-环己烷二甲酸或
1,4-环己烷二甲酸二甲酯占共聚酯中酸和酯总量的15～50mol%。
5.根据权利要求1所述的可染聚烯烃纤维，其特征在于：所述聚烯烃为直链型聚丙烯。
6.根据权利要求1所述的可染聚烯烃纤维，其特征在于：所述共聚酯占可染聚烯烃纤维的4.00～20.00wt%。
7.根据权利要求1所述的可染聚烯烃纤维，其特征在于：所述相容剂为马来酸酐改性聚丙烯。
8.根据权利要求项1或7所述的可染聚烯烃纤维，其特征在于：所述相容剂占可染聚烯烃纤维的0.05～5.00wt%。
一种可染聚烯烃纤维
技术领域
背景技术
[0002] 聚烯烃纤维具有轻量、保温、速干、环境友好等优异性能。但是由于聚烯烃没有极性官能团，无法和染料分子相结合，导致聚烯烃纤维的染色非常困难，不能广泛应用在衣料领域。目前，除了少量不要求颜色的衣料可以使用聚烯烃纤维外，大部分的聚丙烯纤维用于制备无纺布，过滤材，地毯等。
[0003] 作为赋予聚烯烃颜色的方法有很多，目前最常用的是通过向聚烯烃中加入颜料来获得有色聚烯烃纤维。除了这种着色方法也有其他一些染色方法。例如通过表面化学处理达到可染色的要求、通过二氧化碳超临界染色赋予颜色、复合纺丝的方法等。
[0004] 日本公开专利特开平4-209824公开了通过向聚丙烯中添加尼龙获得可染聚丙烯纤维的方法，但是这种方法不能获得染深色的聚丙烯纤维。中国专利CN102719009A公开了一种通过向聚丙烯中加入改性聚酯获得可染聚丙烯纤维的方法，但是该专利中公开的改性聚酯的制备方法复杂，而且添加这种聚酯的聚丙烯纤维不能染深色，应用受到限制。中国专利CN101365834A和日本专利特表2001-522947均公开了通过向聚丙烯中加入非晶性可染聚合物使其具有可染性能。虽然聚丙烯纤维也获得了可染性，但是只能获得淡色的可染聚丙烯纤维，无法获得可染深色的聚丙烯纤维，而且纤维的强度也低，在实际应用中受到很大限制。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于提供一种分散染料可染且色调良好的聚烯烃纤维。
[0006] 本发明的技术解决方案是：一种可染聚烯烃纤维，主要由聚烯烃、1，4-环己烷二甲酸或1，4-环己烷二甲酸二甲酯改性的共聚酯、相容剂组成。所述共聚酯在可染聚烯烃纤维中的分散径为30～1000nm。
[0007] 所述共聚酯的特性粘度优选0.500～0.750dl/g。
[0008] 所述1,4-环己烷二甲酸或1,4-环己烷二甲酸二甲酯优选占共聚酯中酸和酯总量的10～60mol%，更优选15～50mol%。
[0009] 所述聚烯烃优选直链型聚丙烯。
[0010] 所述共聚酯优选占可染聚烯烃纤维的4.00～20.00wt%。
[0012] 本发明的聚烯烃烯烃分散染料可染，且色调良好，制备方法简单。
具体实施方式
[0013] 本发明通过在聚烯烃中共混加入共聚酯类可染成分从而赋予聚烯烃纤维可染性能。所述共聚酯在聚烯烃纤维的分散径为30～1000nm。由于共聚酯和聚烯烃的相容性不好，共聚酯不容易在聚烯烃中分散。本发明通过相容剂的添加控制共聚酯在聚烯烃纤维中的分散径在30nm以上；分散径大于1000nm的话，所得聚烯烃纤维的强伸度积会降低，纤维物性变差，染色后的色调也不好。
[0014] 一般情况下，聚酯染色后，染料分子主要存在于聚酯的非晶区。因此，为了提高聚酯的色调，可以向聚酯中加入共聚成分，降低聚酯的结晶性，提高聚酯中的非晶区域，便于容纳更多的染料分子。
[0015] 同时，聚酯的折射率也会影响染色后聚酯的色调。当光线照射到纤维上时会发生反射、透射以及散射。反射光是白光，在反射光多的情况下，会降低纤维的色调。随着聚酯折射率的降低，纤维表面的反射光减少，可以提高纤维的色调。而在聚酯中添加共聚成分，在一定程度上可以起到降低聚酯折射率的效果。
[0016] 综上所述，本发明通过向聚酯中添加共聚成分降低聚酯的结晶性和折射率，提高最终聚烯烃的色调。可选择的共聚成分包括二醇类以及二酸类共聚成分。本发明中选择的共聚成分为1，4-环己烷二甲酸或1，4-环己烷二甲酸二甲酯。
[0017] 本发明所述经1，4-环己烷二甲酸或1，4-环己烷二甲酸二甲酯改性后的共聚酯的特性粘度为0.500～1.200dl/g。共聚酯的特性粘度低于0.500dl/g时，实际生产困难，无法获得满意的共聚酯切片；共聚酯的特性粘度高于1.200dl/g时，共聚酯在聚烯烃中不能良好分散，影响聚烯烃纤维的强伸度积以及染色性能。本发明优选共聚酯的特性粘度为0.500～0.750dl/g。
[0018] 所述共聚酯中1，4-环己烷二甲酸或1，4-环己烷二甲酸二甲酯的共聚合量占共聚酯中酸和酯总量的5～100mol%。共聚酯中共聚成分的含量会影响共聚酯的结晶性以及折射率。
[0019] 从结晶性的角度考虑，当向聚酯中加入共聚成分时，由于共聚成分破坏了聚酯分子的规整性，使聚酯的结晶性变差。因此，共聚酯中的共聚成分越多，共聚酯的结晶性越差，可供染料分子容纳的地方越多，染色性越好。
[0020] 从折射率的角度考虑，折射率越低，共聚酯所表现出的色调越好。而共聚酯的折射率和共聚酯中苯环的含量有关，苯环含量越低，共聚酯的折射率也就越低。加入1，4-环己烷二甲酸或1，4-环己烷二甲酸二甲酯作为共聚成分可以减少芳香族二元酸或其酯化物的量，也即减少共聚酯中苯环的含量，进而降低共聚酯的折射率。因此，共聚酯中的共聚成分越多，共聚酯的折射率越低，色调越好。
[0021] 但是共聚酯中共聚成分过多的话，共聚酯的玻璃化转变温度会降低，切片保存时会有结块现象，影响共聚酯的后续使用。所以，本发明所述共聚酯中的共聚成分占共聚酯中酸和酯总量优选10～60mol%，更优选15～50mol%。
[0022] 本发明所述聚烯烃由乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、4-甲基-1-戊烯等α-烯烃以及某些环烯烃单独聚合或共聚合而成。其中优选聚乙烯或其共聚物、聚丙烯或其共聚物，更优选直链型聚丙烯。
[0023] 本发明的可染聚烯烃纤维中所述共聚酯占可染聚烯烃纤维的3.00～20.00wt%。纤维中的共聚酯越多，纤维的色调越好。但是从纺丝角度考虑，共聚酯越多，共混后混合物的可纺性变差，纤维物性也变差。共聚酯的添加量过少，虽然对纤维的物性影响较小，但是会降低纤维的色调。本发明优选所述共聚酯占可染聚烯烃纤维的4.00～20.00wt%，更优选4.00～15.00wt%。
[0024] 为了提高共聚酯和聚烯烃基体的相容性，需要向其中加入相容剂。相容剂的主要作用是提高共聚酯在聚烯烃中的分散性，提高纤维的染色性能。相容剂可以选自马来酸酐改性的均聚或共聚聚烯烃、氨基或者亚胺基改性的均聚或共聚聚烯烃、环氧基团改性的均聚或共聚聚烯烃等改性型聚烯烃。具体的，可以列举的有马来酸酐改性聚丙烯、马来酸酐改性聚乙烯、氨基改性苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚烯烃、马来酸酐改性苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚烯烃、环氧基团改性聚丙烯等。本发明更优选马来酸酐改性聚丙烯。
[0025] 所述相容剂在纤维中的含量为0.01～10.00wt%。相容剂的含量小于0.01wt%时，起不到提高共聚酯在聚烯烃中的分散效果；相容剂的含量高于10wt%时，会影响聚烯烃纤维的物性以及生产操作性。本发明优选相容剂在可染聚烯烃纤维中的含量为0.05～5.00wt%。
[0026] 本发明的可染聚烯烃纤维用分散染料进行染色后具有良好的色调，可广泛用于衣料领域。
[0028] （2）共聚酯中共聚成分的合量取方法（1）得到的溶出成分（即共聚酯），将共聚酯采用三氟乙酸溶解测得其核磁图谱。
通过核磁图谱中环己烷二甲酸二甲酯的特有峰来计算共聚酯中的共聚成分含量。
通过核磁图谱中环己烷二甲酸二甲酯的特有峰来计算共聚酯中的共聚成分含量。
[0030] （4）可染聚烯烃纤维的色调将样品重叠成不透光状后用分光测色计(Datacolor Asia Pacific(H.K.)Ltd.制造的Datacolor 650在CEI标准光源D65，10o角条件下进行测色。
[0032] （6）纤维的强伸度积强度和伸度测定参照JIS L1013：2010（化学纤维中长纤维实验方法）8.8.1的基准算出。通过ORIENTEC Co., RTC-1225A强伸度试验机测出强度和伸度，
强伸度积＝强度×(伸度)0.5。
强伸度积＝强度×(伸度)0.5。
[0033] 下面通过具体实施方式对本发明的技术方案进行更详细地描述，但本发明并不限于这些实施方式。
[0034] 实施例1共聚酯的制备：将对苯二甲酸二甲酯、乙二醇、1，4-环己烷二甲酸二甲酯（DMCD）、催化剂醋酸锰混合均匀后投入到酯交换反应釜中，于170℃～230℃进行酯交换反应。酯交换反应结束后，将反应产物移入缩聚釜，添加催化剂三氧化二锑以及热稳定剂磷酸三甲酯，于
260℃～290℃进行缩聚反应。待聚合物达到需要粘度后吐出、切粒，得到所需要的共聚酯。
共聚酯中共聚的1，4-环己烷二甲酸二甲酯占对苯二甲酸二甲酯和1，4-环己烷二甲酸二甲酯总量的30mol%（即1，4-环己烷二甲酸二甲酯的共聚合率），共聚酯的特性粘度IV为
0.660dl/g。
260℃～290℃进行缩聚反应。待聚合物达到需要粘度后吐出、切粒，得到所需要的共聚酯。
共聚酯中共聚的1，4-环己烷二甲酸二甲酯占对苯二甲酸二甲酯和1，4-环己烷二甲酸二甲酯总量的30mol%（即1，4-环己烷二甲酸二甲酯的共聚合率），共聚酯的特性粘度IV为
0.660dl/g。
[0035] 可染聚烯烃纤维的制备：将上述制备得到的共聚酯、相容剂马来酸酐改性聚丙烯(mPP)以及聚丙烯（PP）采用混炼机在230℃～260℃之间进行混炼得到可染聚丙烯切片。将上述切片在230℃进行熔融纺丝最终得到可染聚丙烯纤维。纤维中聚丙烯含量为88.00wt%，相容剂含量为2.00wt%，共聚酯含量为10.00wt%，在纤维中的分散径为550nm。纤维的强伸度积为27，蓝色染料浓度1.0%o.w.f时，染色后的L值为43。
[0036] 实施例2～6变更共聚酯中1，4-环己烷二甲酸二甲酯的共聚合率，其它条件同实施例1制备得到聚丙烯纤维。具体物性见表1。
[0037] 实施例7～11变更相容剂的添加量，其它条件同实施例1制备得到聚丙烯纤维。具体物性见表1。
[0038] 实施例12～16变更共聚酯的添加量，其它条件同实施例1制备得到聚丙烯纤维。具体物性见表1。
[0039] 实施例17～20变更共聚酯的特性粘度IV，其它条件同实施例1制备得到聚丙烯纤维。具体物性见表2。
[0040] 实施例21变更相容剂为马来酸酐改性苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(mSEBS)，其在聚丙烯纤维中的含量为1.00wt%，其它条件同实施例1制备得到聚丙烯纤维。具体物性见表2。
[0041] 实施例22变更相容剂为亚胺基改性苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(aSEBS)，其在聚丙烯纤维中的含量为1.00wt%，其它条件同实施例1制备得到聚丙烯纤维。具体物性见表2。
[0042] 实施例23共聚酯的制备：将对苯二甲酸二甲酯、乙二醇、1，4-环己烷二甲酸（CHDA）混合均匀后逐渐加入到酯化反应釜中，于230℃～260℃进行酯化和酯交换反应。反应结束后，将反应产物移入缩聚釜，添加催化剂三氧化二锑、助催化剂醋酸锰以及热稳定剂磷酸三甲酯，于260℃～290℃进行缩聚反应。待聚合物达到需要粘度后吐出、切粒，得到所需要的共聚酯。共聚酯中共聚的1，4-环己烷二甲酸占对苯二甲酸二甲酯和1，4-环己烷二甲酸总量的30mol%（即1，
4-环己烷二甲酸的共聚合率），共聚酯的特性粘度IV为0.658dl/g。
4-环己烷二甲酸的共聚合率），共聚酯的特性粘度IV为0.658dl/g。
[0043] 可染聚丙烯纤维制备方法同实施例1，具体物性见表2。
[0044] 实施例24～26变更聚烯烃的种类，实施例24使用的是聚乙烯（PE），实施例25使用的是聚乙烯-丙烯共聚物（EMP），实施例26使用的是聚4-甲基-3-戊烯（PMP），其它条件同实施例1制备得到聚乙烯纤维。具体物性见表2。
[0045] 比较例1将纯聚丙烯切片采用实施例1的纺丝条件进行纺丝，得到聚丙烯纤维。具体物性见表2。
[0046] 比较例2共聚酯选用Eastman Chemical公司的无定形PETG 1428，其中共聚成分为环己烷二甲醇（CHDM），占共聚酯中酸的总摩尔数的30mol%。将上述无定形PETG 1428、相容剂马来酸酐改性聚丙烯以及聚丙烯采用混炼机在260℃之间进行混炼得到可染聚丙烯切片。将上述切片在230℃进行熔融纺丝最终得到可染聚丙烯纤维。评价结果见表2。
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