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新型合成纤维与分散染料染色技术

文章出处:永利皇宫官网责任编辑:人气:-发表时间:2014-11-24 15:57【

合成纤维于二战前后开始研究和开发,随着石油工业的壮大,真正的工业化始于2O世纪5O年代,其中发展最快的当推聚酯纤维,2010年世界产量已达3641.3万t,占合纤总量的84.7%,如今发展的是新聚酯纤维(如哪、PLA纤维)和芳纶、芳砜纶高性能纤维,产量正逐步上升,这些新纤维都用分散染料染色,所不同的是m纤维可用PET纤维适用的传统分散染料,芳纶和芳砜纶则需使用特殊添加剂存在下的载体染色,要求载体无毒、无味、易洗除、给色量高、不影响色牢度。而PLA是脂肪类聚酯,与PET、PrT芳香族聚酯性能有所不同,由于分子结构相差大,存在介电常数,极性与染料作用力有所不同,造成匀染性、色相、色牢度存在差异。采用溶解度参数或无机t性值侑机性值,从传统分散染料中筛选或设计PLA专用分散染料的分子结构。

1、合成纤维的发展带动染料的开发

在20世纪三四十年代,合成纤维开创了纺织纤维的新纪元,相继有多种合成纤维问世,染料的发展历来与纤维的开发紧密联系。1935年和1938年开发出锦纶66和锦纶6,1949年出现了1:2型金属络合染料(即中性染料);1941年开发出聚酯纤维(涤纶),1953年在醋酸纤维用染料基础上,出现了聚酯纤维用分散染料;1942年开发出腈纶纤维1953年开始工业化生产,1955年在碱性染料基础上出现了腈纶用阳离子染料。这些新开发的合成纤维,它们的专用染料都要滞后若干年。从近几年纤维与染料的同步发展可以看到染料的开发与纤维的发展紧密地联系在一起。

2010年世界主要纤维产量为7257.5万t,比2009年增长12.6%,其中化纤产量占总产量的63.7%,棉占总产量的34.6%,增长率分别为12.O%和14.6%。天然纤维以棉为主,近4年中国生产量减少,印度、巴西、美国等国产量增加。羊毛因世界最大生产国澳大利亚产量减少,影响世界产量。化学纤维2位数增长主要依靠合纤的增长。其中主要品种涤纶的世界产量2010年为3641-3万t(长丝2293.8万t,短纤l 347.5万t);而中国于2010年涤纶产量2513.4万tf长丝1678.9万t,短纤834.5万t),占世界产量的69%.锦纶f长丝+短纤)2010年世界产量387.5万t,中国产量为161.8万t.腈纶短纤2010年世界产量198.1万t,中国为65.7万tf较2009年下跌5%)。再生纤维素2010年世界产量323.8万t,中国为183.5万t.2010年中国的化学纤维产量为世界产量的64.1%。

摘要:合成纤维于二战前后开始研究和开发,随着石油工业的壮大,真正的工业化始于2O世纪5O年代,其中发展最快的当推聚酯纤维,2010年世界产量已达3641.3万t,占合纤总量的84.7%.如今发展的是新聚酯纤维(如哪、PLA纤维)和芳纶、芳砜纶高性能纤维,产量正逐步上升。这些新纤维都用分散染料染色,所不同的是m 纤维可用PET纤维适用的传统分散染料,芳纶和芳砜纶则需使用特殊添加剂存在下的载体染色,要求载体无毒、无味、易洗除、给色量高、不影响色牢度.而PLA是脂肪类聚酯,与PET、PrT芳香族聚酯性能有所不同,由于分子结构相差大,存在介电常数,极性与染料作用力有所不同,造成匀染性、色相、色牢度存在差异.采用溶解度参数或无机t性值侑机性值,从传统分散染料中筛选或设计PLA专用分散染料的分子结构

1 合成纤维的发展带动染料的开发

在20世纪三四十年代,合成纤维开创了纺织纤维的新纪元,相继有多种合成纤维问世.染料的发展历来与纤维的开发紧密联系.1935年和1938年开发出锦纶66和锦纶6,1949年出现了1:2型金属络合染料(即中性染料);1941年开发出聚酯纤维(涤纶),1953年在醋酸纤维用染料基础上,出现了聚酯纤维用分散染料;1942年开发出腈纶纤维1953年开始工业化生产,1955年在碱性染料基础上出现了腈纶用阳离子染料。这些新开发的合成纤维,它们的专用染料都要滞后若干年,从近几年纤维与染料的同步发展可以看到染料的开发与纤维的发展紧密地联系在一起。

2010年世界主要纤维产量为7257.5万t,比2009年增长12.6%,其中化纤产量占总产量的63.7%,棉占总产量的34.6%,增长率分别为12.O%和14.6%.天然纤维以棉为主,近4年中国生产量减少,印度、巴西、美国等国产量增加.羊毛因世界最大生产国澳大利亚产量减少,影响世界产量,化学纤维2位数增长主要依靠合纤的增长.其中主要品种涤纶的世界产量2010年为3641-3万t(长丝2293.8万t,短纤l347.5万t);而中国于2010年涤纶产量2513.4万tf长丝1678.9万t,短纤834.5万t),占世界产量的69%.锦纶f长丝+短纤)2010年世界产量387.5万t,中国产量为161.8万t.腈纶短纤2010年世界产量198.1万t,中国为65.7万tf较2009年下跌5%).再生纤维素2010年世界产量323.8万t,中国为183.5万t.2010年中国的化学纤维产量为世界产量的64.1%.

2003-2010年,我国染料产量2003—2005年徘徊于6O万t/年以下,2006年开始增长到7O万t/年以上,2008年受国际金融危机影响产量下降.与国内外纤维产量发展趋势一致的是2009年下半年开始增长,2010年产量达到历史最高水平。其中活性染料增长最快,达228 508.7t,分散染料保持稳定,为349549t,二者占总产量的72.9%。

自2007年以来,分散染料除了2008年都稳定在35万t左右,占总产量的44%~48%,与涤纶纤维相匹配。活性染料每年都在t~dTK:(2004年除外),2010年占纤维素纤维染料(硫化、直接、还原、冰染、活性染料)总量的61%.纤维素纤维染料总量375051t,占总产量的47%,与棉及再生纤维素总量基本相匹配。当然,还要扣除染料进出口因素,一般都是出口量大于进口量。

涤纶纤维除了大宗传统产品外,大力发展差别化纤维。其中最重要的是超细纤维.由于其单位质量的表面积随单丝纤度变细而增大,造成染色速度快、表观给色浅和耐光牢度下降,对于分散染料,必须解决匀染性、盖染性、提升性和染色牢度问题。为此,一批涤纶超细纤维的专用分散染料问世。新型舒适型涤纶纤维如吸湿排汗、调温纤维的开发也需相应的分散染料及染色工艺。PTT和PLA等新型聚酯纤维使用传统分散染料染色存在许多缺陷。

高性能纤维是今后世界合成纤维发展的一个重要方向,随着技术的进步和应用范围的扩大,许多高性能合成纤维已经实现产业化.高性能合成纤维按合成原料的不同主要分为芳纶纤维、超高分子质量聚乙烯纤维、碳纤维、特殊玻璃纤维以及液晶高分子聚对苯并二噻唑和聚对苯并二咪唑纤维,其中芳纶纤维和芳砜纶纤维市场增长最快,因为这类高性能合成纤维不但用于国防及航天领域,还渗透到其他领域,包括缆绳、轮胎帘子线、运动及医疗器械:服装也由宇宙服、防弹服和特殊行业战斗服向民用服装发展.

商务部于2011年4月18 13发布《鼓励进口技术和产品目录(201 1年版)》,鼓励引进聚乳酸纤维PLA和新型聚酯P,rr成套设备的设计制造技术、高强高模芳纶(1414)(聚对苯二甲酰对苯二胺1成套设备的设计制造技术.这些纤维是国家发改委鼓励发展的新纤维。本文拟对聚对苯二甲酸丙二醇酯fP 和聚乳酸(PLA)等新型聚酯纤维和芳纶(av)、芳砜纶(PSA)等新型高性能纤维及其染整加工和所用染料进行评述。

2 新型聚酯纤维与染色

2.1 聚对苯二甲酸丙二醇l~(PTr)纤维与染色工艺P1Tr的制造技术在1941年已提出专利申请,但由于当时高质量的l,3一丙二醇太贵而未能实现工业化。直至1995年,美国壳牌化学公司研发出了1,3一丙二醇的新的生产路线,才于1996年建立第一个PTT生产厂。m纤维最大生产企业为壳牌化学、杜邦化学、美国Kosa、日本旭化成、日本东丽和韩国SK化学等公司,我国也已开始批量生产。

PTT纤维既保持了聚酯纤维的基本优点,即尺寸稳定性、电绝缘性和化学稳定性,又具有PET纤维不具备的性能,如柔软性、回弹性、蓬松性和低温染色性等。PTT纤维的长丝和短纤非常适合应用于生产各种高弹收缩和手感柔软的弹性针织和机织物,制造休闲服、泳衣、运动服、贴身内衣、袜子等。

2.1.1 PTT纤维的分子结构与性能

P1_r纤维分子的单元化学结构与PBT和PET的区别,仅在于苯环间的亚甲基个数,如下式所示:

m 与PET、PBT分子单元结构的区别不仅是亚甲基链的长短,PTT呈奇数,PET和PBT呈偶数.高分子聚合物结构中亚甲基的“奇碳效应”使苯环与3个亚甲基不处于同一平面,而且邻近2个羰基的斥力不能成180。平面排列,只能成120。空间错开,大分子结晶单元弯曲的链长是其完全伸直长度的75%;同样情况下,PET为98%,PBT为88%一96%。所以P1Tr在受力时大分子链比较容易拉伸和压缩汐 力除去后,能迅速回复到原状,PTT纤维拉伸达20%时,仍具有100%的弹性回复性.100%的PTT织物与含有4.7%氨纶的PET弹力丝织物有相同的弹性回复性。


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