专利名称：聚酰胺与聚烯烃的深染工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及染色领域，特别涉及一种聚酰胺(Nylon，Polyamide，简称为PA，包含 尼龙4、尼龙6、尼龙46、尼龙66、尼龙7、尼龙8、尼龙9、尼龙610、尼龙1010、尼龙11、尼龙 12、尼龙13、尼龙612，尼龙9T，尼龙13，MC尼龙，尼龙MXD6尼龙以及所有聚酰胺衍生物)与 聚烯烃聚烯烃(Polyolefin，包含乙烯共聚物、丙烯共聚物、及其相关衍生物)的深染工艺， 该深染工艺利用一相容剂先质与一胺基、羟基或环氧基化学品针对该聚酰胺与聚烯烃进行 改质，此经改质后的聚酰胺与聚烯烃，具有低温可染性，最后利用一反应性染料及/或酸性 染料进行染色，即可使得染色后的聚酰胺与聚烯烃纤维具有很好的染色牢度、耐日光牢度、 耐磨擦牢度、耐水洗牢度。
背景技术：
一般称为尼龙(或耐隆(Nylon))的聚酰胺(Polyamide，简称为PA)，是由一酰胺 基(-C0NH-)的主键重复构成的一直线型缩合聚合物，具有高结晶性、耐化学药品、耐油剂、 耐溶剂、抗磨擦性佳、摩擦系数小、不易热裂解、加工范围广、以及自润滑性等特性；另外，尼 龙在机械性质上具有拉伸强度高、耐冲击性高以及很好的弹性、韧性以及延展性等优点，故 广泛应用于纺织产业、工业用纤维及纤维补强等各种复合材料上。尼龙(Nylon)的结构特征在于其分子链的末端具有一羧基(-C00H)与一胺基 (-NH2)等具有染色性能的官能基，在分子链的中间具有大量的一碳氢链(-CH2)和一酰胺 基(-NHC0-)，故许多染料例如一盐基性染料、一酸性媒染染料、一金属错盐酸性染料、一 直接染料、一分散性染料、一偶氮染料、一瓮染料、以及一酸性染料等都能对其进行染色，而 纤维的染着性取决于染料的一扩散行为、以及纤维-染料间的一亲和力(affinity)与结 合方式，在上述的这些染料中，仅有该酸性染料含有一磺酸钠根(_S03Na)的亲水性基团， 可通过一离子键结(ionicbond)或一静电力(electrostatic force)与尼龙纤维中的该 胺基(-NH2)结合，进而具有一较好的染着性与鲜艳色泽，其余的这些染料均只通过一氢键 (hydrogenbond)或一凡德瓦尔力(Van der Waals forces)与尼龙纤维结合，仅能染上较浅 的颜色，因此就均染性等各方面考虑上，该酸性染料为当前针对尼龙纤维染色的首选，在相 关应用上为最普遍、使用量也最大。现有技术的聚酰胺纤维染色工艺，参见图2，步骤21 将聚酰胺纤维通过一改质工 艺进行改质，步骤22 再以该酸性染料进行染色；其中现有的针对聚酰胺的改质工艺有添 加一不同种类与添加量的链调节剂，以增加尼龙分子链末端的该胺基(-NH2)的含量，同时 导入一特殊结构的官能基，或是在染色过程中添加一均染剂或一其它助剂，同时以一超音 波处理，最后通过氧化还原体系染色后，进行固色处理、或利用水作为一开环剂使该酰胺基 (-NHC0-)开环聚合，加以缩短其诱导期，提高反应速率，当达到新的平衡时，因其中的聚合 物分子增加，该胺基(-NH2)的含量也随之增加，或适当地提高该酰胺基(-NHC0-)水解聚合 前后期的温度，以增加末端的该胺基(-NH2)的含量，进而达到改质的目的。然而，由于聚酰胺(尼龙，Nylon)的分子链末端的该胺基(-NH2)的含量极低(仅为羊毛的5 10%左右)，通过上述的改质工艺仍无法大幅提升该胺基(-NH2)的含量，即 无法明显改善尼龙的染色效果，综合上述可得知现有的尼龙纤维染色工艺存在有下列缺点。一、仅能得到中等深度的染色效果由于该酸性染料染色与聚酰胺是由该离子键 结或该静电吸引力结合，由于键结(bonding)较弱，因此仅能得到中等深度的染色效果。二、染色牢度、耐日光牢度、以及耐水洗牢度均不佳通过现有的聚酰胺纤维染色 工艺染色的尼龙，极易受洗涤、日光照射或暴露在特殊气体中等环境因素的影响，从而发生 一染料褪色或沾染现象、具有染色牢度、耐日光牢度、以及耐水洗牢度均不佳的缺点。三、染色质量不均、成本高现有的聚酰胺纤维的深染工艺容易因染色条件与该助 剂的选择不当等因素，导致色差、异色、染班等现象，同时该现有的尼龙纤维的染色工艺的 染色工序繁杂、固色处理成本高。四、染色温度高现有的聚烯胺纤维的染色工艺温度必须在100 120°C以上，导 致成本高昂、耗费有效能源。由此可见，现有的聚酰胺纤维染色工艺具有许多缺点，因而有待改进。另外，聚烯烃(polyolefin，如聚乙烯、聚丙烯)质轻，原料丰富，具有工艺简易、 比重轻、吸水性低的特性及耐化性、防静电性、防污性优的功能，综合性能优良，生产成本较 低，所以用途广泛。由于聚烯烃的非极性结构，通常认为无法染色是其最大的缺点，由于纤维本身亲 水性能极低，故与染料及化学助剂之间的亲和力不佳，运用传统染色及印花方式，均无法达 到着色的效果。目前聚烯烃纤维着色方法大部分在纺丝时，加入有机或无机颜料，使其上 色，此种方式简单、成本低廉而且能够获得较好的牢度，然而，此法也有其不可避免的缺点， 只适合大量生产单一色系，在色谱上跟不上消费市场及更新的要求，其它缺点如无法印 花、库存积压等，因此，使用上以无色或需求量较大的地毯产品及少量流行服饰产品为主， 如何把一般性的染整技术，应用于聚烯烃纤维，使之成为受欢迎的新素材是有待考虑的问 题。因此，可以通过下列方法改善聚烯烃染色效能以次氯酸钠氯化及光化学溴化处理改质 聚丙烯纤维来与阳离子染料染色，改质过的聚丙烯纤维和染料产生共价力，漂白、耐洗、耐 海水牢度提升，纤维回潮率提高，但强度却下降，并且需做后处理才可改善其耐日光牢度； 或者用丙烯酸酯系列的化合物，以射线照射共聚合聚丙烯制造出适合盐基性染料、酸性染 料及分散性染料染色的共聚合物；也可以在聚丙烯上增加一些极性的添加剂且纺成可酸性 染色的纤维；甚至可以用hydrogenated oligocyclopentadiene或者以羊毛对聚丙烯混纺 并讨论其结果。这些方法能增加聚丙烯的染色能力，然而，却造成聚丙烯对光的敏感性，机 械性质的降低，及最重要的是改质所需的高成本使聚丙烯不利于商业用途。分散性染料与 疏水性纤维在超临界二氧化碳中，分子间良好的兼容性使其适合染色而不需要任何助剂。 由此通过理想的PET (polyethylene ter印hthalate，聚对苯二甲酸乙二醇酯)染色技术进 而研究分散性染料在纤维中的扩散及在超临界中的溶解情形。而染料的扩散及溶解度则是 根据染料本身的性质而定。此外，也有以分散性染料在超临界C02下染聚烯烃纤维，使用的 染料为分散型偶氮染料，其含有奈环结构，因此其颜色较一般分散性染料深。除了成本高， 无法商业化外，且偶氮染料在当今提倡环保的新世纪，并不被鼓励使用，尤其在先进的国家 已被禁用(如欧盟)，综合上述可得现有的聚烯烃纤维染色工艺存在有下列的缺点
一、仅能得到中等深度的染色效果由于现有的改质聚烯烃大多通过分散性 染料染色，其是通过该物理键(如氢键或凡得瓦尔力)之间的吸引力而染色，由于键结 (bonding)较弱，故仅能得到中等深度的染色效果。二、染色牢度、耐日光牢度、以及耐水洗牢度均不佳通过现有的染色工艺染色的 聚烯烃纤维，极易受洗涤、日光照射或暴露在特殊气体中等环境因素的影响，而发生一染料 褪色或沾染现象、具有染色牢度、耐日光牢度、耐水洗牢度以及磨擦牢度均不佳的缺点。三、染色质量不均、成本高现有的聚烯烃纤维的染色工艺容易因染色条件与该助 剂的选择不当等因素，导致色差、异色、染班等现象，同时现有的聚烯烃的染色工艺的染色 工序繁杂、固色处理成本高。四、染色温度高现有的聚烯烃纤维的染色工艺温度必须在90 120°C以上，导致 成本高昂、耗费有效能源。五、不环保偶氮染料与含重金属染料在当今提倡环保的新世代，并不被鼓励使 用，尤其在先进的国家(如欧盟)已被禁用。由此可见，现有的聚烯烃纤维染色工艺仍具有许多缺点，因而有待改进。
发明内容
有鉴于上述现有的尼龙纤维染色工艺具有仅能得到中等深度的染色效果、染色牢 度、耐日光牢度、以及耐水洗牢度均不佳、以及染色质量不均、成本高等缺点；因此，本发明 提供了一种聚酰胺与聚烯烃的深染工艺，该工艺包括下列步骤在一聚酰胺(Nylon，Polyamide,简称PA，包含尼龙4、尼龙6、尼龙46、尼龙66、尼 龙7、尼龙8、尼龙9、尼龙610、尼龙1010、尼龙11、尼龙12、尼龙13、尼龙612，尼龙9T，尼龙 13，MC尼龙，尼龙MXD6尼龙以及所有聚酰胺衍生物)与聚烯烃(Polyolefin，包含乙烯共聚 物、丙烯共聚物、及其相关衍生物)中加入一相容剂先质，并透过一混合机具在一预定温度 下，以一预定转数挤压混炼，进行第一次改质；在该第一次改质后的聚酰胺与聚烯烃中加入一胺基、羟基或环氧基化学品，再透 过该混合机具在该预定温度下，以该预定转速挤压混炼，进行第二次改质；以及在该二次改质后的聚酰胺与聚烯烃进行熔融纺丝，再利用一反应性染料及/或酸 性染料进行染色，即完成该聚酰胺与聚烯烃的深染。本发明还提供了另一种聚烯胺与聚烯烃的深染工艺，该工艺包括下列步骤在一聚酰胺与聚烯烃中同时加入一相容剂先质与一胺基、羟基或环氧基化学品， 并透过一混合机具在一预定温度下，以一预定转数挤压混炼，进行改质；以及再将该改质后的聚酰胺与聚烯烃进行熔融纺丝，并利用一反应性染料及/或酸性 染料进行染色，即完成该聚酰胺与聚烯烃的深染。通过本发明提供的聚酰胺与聚烯烃的深染工艺，可使该染色后的聚酰胺与聚烯烃 具有很好的染色牢度、耐日光牢度、耐磨擦牢度、耐水洗牢度以及低温可染性，解决了现有 的尼龙纤维染色工艺所具有的仅能得到中等深度的染色效果、染色牢度、耐日光牢度、耐磨 擦牢度、以及耐水洗牢度均不佳、染色质量不均、染色温度高、成本高的缺点。
图1为本发明提供的聚酰胺与聚烯烃的深染工艺流程示意图；图2为现有的聚酰胺纤维染色工艺的流程示意图；图3为分别将一经过现有的聚酰胺纤维染色工艺与经过本发明的深染工艺所染色的聚酰胺，经100°c与反应性染料进行染色后，利用紫外线光谱仪进行染料的吸光度的检 测结果；图4为分别将一经过现有的聚酰胺纤维染色工艺与经过本发明的深染工艺所染 色的聚酰胺，经100°c与反应性染料进行染色后，利用光谱测色仪进行染料的κ/s值(染色 力度)的检测结果。
具体实施例方式为让本发明的目的、技术方案和优点更能明显易懂，下面将结合附图对本发明实 施方式作进一步地详细描述。本发明提供了一种聚酰胺与聚烯烃的深染工艺，其首先利用一相容剂先质(如 该相容剂先质可以是一烷羧基化聚合物、一酸酐基化聚合物、一羟基化聚合物、一环氧基化 聚合物、一氰酸基化合物中的其中之一)与一胺基(该胺基化学品选自一乙二胺、一二乙烯 三胺、一三乙烯四胺、一四乙烯五胺、一五乙烯六胺、一六乙烯七胺、一多乙烯多胺以及其它 相关衍生物中的其中之一)、羟基或环氧基化学品(该羟基、环氧基化学品选自一环氧树脂 (EEff 128-280)及其环氧树脂相关衍生物中的其中之一)，对聚酰胺(Nylon，Polyamide，简 称PA)与聚烯烃(Polyolefin，简称P0)进行改质，再利用一反应性染料及/或酸性染料进 行染色，即可使染色后的聚酰胺与聚烯烃具有很好的染色牢度、耐日光牢度、耐磨擦牢度、 以及耐水洗牢度，以有效解决现有的聚酰胺纤维染色工艺所具有的缺点。参见图1，本发明提供的深染工艺包括下列步骤步骤11、将聚酰胺与聚烯烃进行第一次改质在一聚酰胺与聚烯烃中加入该相容 剂先质(Compatibilizer Precursor，简称为CP)，在本发明中该相容剂先质为一烷羧基化 聚烯烃(alkylcarboxy-substituted polyolefin)，然后通过一混合机具(如双螺杆挤出 机(screw extruder)或混炼机)，在一预定温度(如150 250°C，在本发明中该预定温 度为240°C )下，以一预定转数(1Hz至200Hz)挤压混炼，进行该聚酰胺与聚烯烃的第一次 改质，以制备出一改质后的聚酰胺(MPA)与改质后的聚烯烃(MPO)；步骤12、将经过第一次改质后的聚酰胺与聚烯烃进行第二次改质在该第一次改 质后的聚酰胺与第一次改质后的聚烯烃中加入该胺基化学品，在本发明中该胺基化学品为 一三乙烯四胺(Triethylenetetramine，简称为TETA)，再通过该混合机具在该预定温度 下，以该预定转数挤压混炼，进行该聚酰胺与聚烯烃的第二次改质，即，对经过第一次改质 后的聚酰胺与第一次改质后的聚烯烃再作一改质，其化学式如下所示
权利要求
一种聚酰胺与聚烯烃的深染工艺，其特征在于，该工艺包括下列步骤在一聚酰胺与聚烯烃中加入一相容剂先质，并通过一混合机具在一预定温度下，以一预定转数挤压混炼，进行第一次改质；在该第一次改质后的聚酰胺与聚烯烃中加入一胺基、羟基或环氧基化学品，再通过该混合机具在该预定温度下，以该预定转速挤压混炼，进行第二次改质；以及在该二次改质后的聚酰胺与聚烯烃进行熔融纺丝，再利用一反应性染料及/或酸性染料进行染色，即完成该聚酰胺与聚烯烃的深染。
2.根据权利要求1所述的聚酰胺与聚烯烃的深染工艺，其特征在于，其中该相容剂先 质选自一烷羧基化聚合物、一酸酐基化聚合物、一羟基化聚合物、一环氧基化聚合物及一氰 酸基化合物其中之一。
3.根据权利要求1所述的聚酰胺与聚烯烃的深染工艺，其特征在于，其中该胺基化学 品选自一乙二胺、一二乙烯三胺、一三乙烯四胺、一四乙烯五胺、一五乙烯六胺、一六乙烯七 胺及一多乙烯多胺以及其相关衍生物中的其中之一。
4.根据权利要求1所述的聚酰胺与聚烯烃的深染工艺，其特征在于，其中该羟基、环氧 基化学品选自一环氧树脂及其环氧树脂相关衍生物中的其中之一。
5.根据权利要求1所述的聚酰胺与聚烯烃的深染工艺，其特征在于，其中该预定温度 为 150 250°C。
6.一种聚烯胺与聚烯烃的深染工艺，其特征在于，该工艺包括下列步骤在一聚酰胺与聚烯烃中同时加入一相容剂先质与一胺基、羟基或环氧基化学品，并透 过一混合机具在一预定温度下，以一预定转数挤压混炼，进行改质；以及再将该改质后的聚酰胺与聚烯烃进行熔融纺丝，并利用一反应性染料及/或酸性染料 进行染色，即完成该聚酰胺与聚烯烃的深染。
7.根据权利要求6所述的聚酰胺与聚烯烃的深染工艺，其特征在于，其中该相容剂先 质选自一烷羧基化聚合物、一酸酐基化聚合物、一羟基化聚合物、一环氧基化聚合物及一氰 酸基化聚合物其中之一。
8.根据权利要求6所述的聚酰胺与聚烯烃的深染工艺，其特征在于，其中该胺基化学 品选自一乙二胺、一二乙烯三胺、一三乙烯四胺、一四乙烯五胺、一五乙烯六胺、一六乙烯七 胺及一多乙烯多胺以及其相关衍生物中的其中之一。
9.根据权利要求6所述的聚酰胺与聚烯烃的深染工艺，其特征在于，其中该羟基、环氧 基化学品选自一环氧树脂及其环氧树脂相关衍生物中的其中之一。
10.根据权利要求6所述的聚酰胺与聚烯烃的深染工艺，其特征在于，其中该预定温度 为 150 250°C。
全文摘要
本发明提供了一种聚酰胺(Nylon，Polyamide，简称PA，包含尼龙4、尼龙6、尼龙46、尼龙66、尼龙7、尼龙8、尼龙9、尼龙610、尼龙1010、尼龙11、尼龙12、尼龙13、尼龙612，尼龙9T，尼龙13，MC尼龙，尼龙MXD6尼龙以及所有聚酰胺衍生物)与聚烯烃(Polyolefin，包含乙烯共聚物、丙烯共聚物、及其相关衍生物)的深染工艺，属于染色领域。该工艺利用一相容剂先质与一胺基、羟基或环氧基化学品对该聚酰胺与聚烯烃进行改质，再利用一反应性染料及/或酸性染料进行染色；可使该染色后的聚酰胺与聚烯烃具有很好的染色牢度、耐日光牢度、耐磨擦牢度、耐水洗牢度以及低温可染性。
文档编号D06P3/79GK101988268SQ20091016258
公开日2011年3月23日 申请日期2009年8月3日 优先权日2009年8月3日
发明者叶正涛, 唐静雯, 邹智挥, 陈干男 申请人:叶正涛;正丰纤维股份有限公司