第四節(jié) 聚丙烯纖維材料的著色

聚丙烯纖維是世界五大合成纖維之一，具有相對(duì)密度低、化學(xué)穩(wěn)定性好、強(qiáng)力高、耐磨等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)由于原料來(lái)源豐富、制造簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，因而發(fā)展相當(dāng)迅速，在工業(yè)和日常生活中得到了廣泛的應(yīng)用。細(xì)旦聚丙烯纖維具有獨(dú)特的疏水導(dǎo)濕作用，制成的內(nèi)衣穿著滑爽、舒適。但是，由于聚丙烯是一種飽和的碳?xì)涓呔畚铮杷院軓?qiáng)，是一種非極性結(jié)構(gòu)，其分子中沒(méi)有可與任何染料分子相結(jié)合的極性基團(tuán)和反應(yīng)性基團(tuán)，而且聚丙烯纖維的結(jié)晶度很高，結(jié)構(gòu)緊密，內(nèi)部缺乏染料擴(kuò)散必需的孔隙，因此，目前一般常用的染料，甚至分散染料也幾乎不能使聚丙烯纖維染色。作為服用紡織材料，聚丙烯纖維的染色問(wèn)題是聚丙烯纖維進(jìn)一步發(fā)展中急需解決的問(wèn)題。

一、聚丙烯纖維材料的紡前著色

纖維著色的傳統(tǒng)方法是對(duì)散纖維、紗線(xiàn)、織物等形式用染料染色，但丙綸由于其非極性結(jié)構(gòu)，一般的常用染料幾乎都不能對(duì)其上染。所以，市售的聚丙烯纖維織物，除采用改性過(guò)的丙綸外，一般都采用原液著色法生產(chǎn)有色丙綸。

丙綸紡前原液著色工藝有三種。第一種是將聚丙烯粉末與顏料助劑粉末攪拌混合后，擠壓造粒，然后擠壓紡絲；或直接進(jìn)入擠壓機(jī)紡絲（如日本的Dymicro PPT色母粒，顏料含量＜3%）。第二種是將聚丙烯粒子加入粉狀顏料（如日本的Dymicro干著色劑PPD，含顏料40%～80%）或濃色母粒（如德國(guó)Remafin AE 30）經(jīng)擠壓造粒再擠壓紡絲。第三種是將聚丙烯粒子與色母粒在紡絲機(jī)螺桿擠壓機(jī)上進(jìn)行混合紡絲。色母粒法生產(chǎn)有色聚丙烯纖維具有染色牢度很好且耐水洗、成本低、環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)，是目前主要采用的原液著色生產(chǎn)有色纖維的方法，但只適宜大批量生產(chǎn)，存在色澤不鮮艷、換色麻煩等缺點(diǎn)，難以適應(yīng)服裝等色彩變化需求迅速的行業(yè)。

1.色母粒的組成

丙綸色母粒由顏料、添加劑、載體等組成，添加劑包括分散劑、潤(rùn)濕劑、鈦白粉等，其中最主要的添加劑是分散劑。

（1）顏料。丙綸色母粒中的無(wú)機(jī)顏料有鈦白、鈦黃、鎘紅、鎘黃、鉻黃、鉬鉻紅、鐵紅、鐵黃、溴靛藍(lán)、氧化鉻綠、群青等。常用的有機(jī)顏料在耐熱性、耐光性、耐候性、耐遷移性等各項(xiàng)牢度性能上均為優(yōu)良，無(wú)條件適用的顏料品種有Cormophtal黃3G，異吲哚啉酮黃2GLT、3RLT，Novaperm黃H10GL、H2G，Gostaperm黃H4G，PV Fast黃HRO2，Novoperm橙HL，Hostaperm橙GR，Novoperm紅紫MR，Hostaperm Pink E，大分子紅BR，Novoperm紅BL，大分子紅R，喹啉啶酮紅，永固紫RL，酞菁藍(lán)，無(wú)金屬酞菁藍(lán)等。

（2）分散劑。分散劑的作用是將顏料分散成一定粒徑的顆粒，使顏料能穩(wěn)定均勻地分布在纖維中，并在加工過(guò)程中不再凝聚，從而改善聚合物熔體流動(dòng)性，提高可紡性。要求分散劑與樹(shù)脂的相容性好，熔點(diǎn)低于樹(shù)脂，對(duì)顏料有一定的親和力。常用的分散劑有低分子聚乙烯蠟、雜環(huán)叔胺、二十烷基磺酸鈉、液體石蠟等，其中低分子聚乙烯蠟的相對(duì)分子質(zhì)量在2000為宜。

（3）載體。載體是色母粒的基體，聚丙烯紡前著色使用的載體都是高分子聚合物。為了盡可能地減少用作載體的聚合物與對(duì)象聚合之間產(chǎn)生的流變效應(yīng)或滲色而損害纖維的性質(zhì)和手感，要求載體有良好的相混性和浸潤(rùn)能力，對(duì)顏料有抗絮凝性和分散性，不影響纖維的性能。載體可以是流動(dòng)性大于被紡絲樹(shù)脂，熔點(diǎn)低于被紡絲樹(shù)脂的同結(jié)構(gòu)聚丙烯樹(shù)脂。載體的加入量為1%～5%。

2.丙綸色母粒的性能要求

丙綸是一種純粹的碳?xì)浠衔铮肿渔溨泻惺逄荚樱軣帷⑹芄夂笤谑逄荚犹幏肿右琢呀猓贡]品質(zhì)變壞，所以，要求制成的色母粒在高溫紡絲中易于擴(kuò)散，不損壞纖維品質(zhì)，不使纖維褪色，有優(yōu)良的耐光性、耐磨性、抗溶劑性，能夠經(jīng)受?chē)?yán)格的紡絲牽伸。

（1）耐熱性。對(duì)色母粒所選用顏料的最基本要求是能夠耐受聚丙烯纖維生產(chǎn)過(guò)程中的溫度，保持其性能的穩(wěn)定。紡絲溫度的選取：短纖為270～280℃、長(zhǎng)絲為280～290℃、裂膜纖維為270～300℃。

（2）分散性。色母粒用顏料應(yīng)具有優(yōu)良的分散性能，其在色母粒中要分散均勻，且使用的分散劑不能降低丙綸的品質(zhì)。否則，不能生產(chǎn)出品質(zhì)好的原液著色纖維，運(yùn)轉(zhuǎn)也不穩(wěn)定，在牽伸纖維時(shí)易斷裂或產(chǎn)生異常纖維。

（3）光亮度。丙綸原液著色纖維有多種用途，用于床罩基布和針織物，要求具有明亮的色調(diào)，因有機(jī)顏料比較明亮鮮艷，且容易上色，故凡使用于上述用途的產(chǎn)品都須使用有機(jī)顏料。

（4）耐光性。在光的作用下，有些顏料有光敏作用，使著色纖維褪色和脆損，而顏料的耐光性基本上與其化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)，所以，在制作色母粒時(shí)，要充分考慮顏料的耐光性，必需使用耐光性差的顏料時(shí)，可以考慮添加紫外線(xiàn)吸收劑。

（5）穩(wěn)定性。在色母粒中使用的顏料，要對(duì)著色丙綸有優(yōu)良的穩(wěn)定性。即著色纖維聚合物經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間接觸熱、光或經(jīng)受高溫時(shí)，顏料不會(huì)與纖維反應(yīng)，形成新的化學(xué)基團(tuán)使聚合物性能降低。所以，色母粒中應(yīng)選用盡可能純的顏料，不含鐵、銅、鉛等鹽的雜質(zhì)，以保證著色丙綸的物理性能優(yōu)良。

（6）耐水性、耐干洗性、耐油性。著色丙綸制品在使用過(guò)程中特別是用于地毯時(shí)，難免要經(jīng)過(guò)水洗或溶劑干洗，會(huì)接觸到油劑，所以，其使用的著色劑要具有良好的耐水洗性、耐干洗性及耐油性。

3.丙綸紡前著色用色母粒的品種

丙綸用色母粒著色有20～30年歷史，由于其著色的優(yōu)越性，使得其發(fā)展迅速，品牌眾多。表12-8和表12-9分別列舉了部分丙綸色母粒品牌和部分丙綸原液著色劑品種。

表12-8 部分丙綸色母粒品牌

表12-9 部分丙綸原液著色劑品種

續(xù)表

4.色母粒配色

日常有色纖維種類(lèi)大致有紅、橙、黃、綠、紫、藍(lán)、黑、灰、棕、白等色，但顏色之間并非孤立存在，而是有一定的內(nèi)在聯(lián)系。為了滿(mǎn)足人們對(duì)顏色的需求，可以采用配色的方法得到各種不同的顏色。表12-10和表12-11分別列舉了燕山牌丙綸色母粒和大日精化Dymicro PPM（F）丙綸色母粒的用量和性能。配色時(shí)還需注意以下一些問(wèn)題。

（1）配色時(shí)要注意色母粒顏色的減色混合與色光加色混合兩種不同拼色方法的不同，否則會(huì)出現(xiàn)拼色后色澤變暗現(xiàn)象。

拼色時(shí)，因各種色母粒的配比不同，往往會(huì)產(chǎn)生色差，所以當(dāng)色母粒的配比相差較大時(shí)，最好進(jìn)行第二次造粒，避免出現(xiàn)色差現(xiàn)象。

（2）選擇色母粒時(shí)，要按適用范圍選用，丙綸色母粒有細(xì)旦級(jí)、粗旦級(jí)之分，粗旦級(jí)的色母粒絕不能用于細(xì)旦級(jí)配色，配色時(shí)應(yīng)考慮紡制纖維的單絲旦數(shù)，選擇同類(lèi)級(jí)別的色母粒。

（3）選用的色母粒最好是同一生產(chǎn)廠(chǎng)家的產(chǎn)品，為降低成本，應(yīng)選用高濃色母粒。色母粒的顏料有高、中、低檔之分，配色時(shí)應(yīng)根據(jù)成纖的品質(zhì)要求進(jìn)行選用，恰當(dāng)?shù)剡x擇不同級(jí)別的色母粒。為避免因顏料耐光、耐熱穩(wěn)定性不同而引起成品纖維的品質(zhì)變異，配色時(shí)還應(yīng)選擇符合纖維品質(zhì)需求的，具有相同耐光、耐熱穩(wěn)定級(jí)別的色母粒。

（4）配色混合的色母粒種類(lèi)越多，色澤越暗，對(duì)于相同深淺的顏色，粗纖維比細(xì)纖維需要的濃度低，其色母粒應(yīng)用配比正比于纖維旦數(shù)的平方根。

（5）色母粒中顏料的結(jié)構(gòu)和粒子的粒徑及形狀，影響著色纖維的光澤和紡絲效果，一般要求顏料粒徑應(yīng)小于纖維直徑的1/10為宜。

（6）為了減小配色后纖維色差，需對(duì)色母粒進(jìn)行稀釋?zhuān)⒖刂苹烊氡壤L(zhǎng)絲應(yīng)控制在3%～10%，短纖控制在1%～3%。

表12-10 燕山牌丙綸色母粒用量和性能

續(xù)表

表12-11 大日精化Dymicro PPM（F）用量和性能

二、陽(yáng)離子染料可染丙綸織物的染色

陽(yáng)離子染料可染丙綸屬于改性丙綸類(lèi)型。在聚丙烯原料中加入含有陽(yáng)離子基團(tuán)的可染劑，使纖維具有用陽(yáng)離子染料染色的可能性。采用常規(guī)常壓沸染的染色工藝，就能使丙綸染色，得到鮮艷堅(jiān)牢的中深色。陽(yáng)離子染料的上染率都在95%以上，而且染色均勻，無(wú)環(huán)境污染現(xiàn)象，染色牢度較好。可染丙綸在溫度較低時(shí)的上染速率較慢，隨著染色溫度升高，上染率呈直線(xiàn)上升，到95℃時(shí)速率減慢，在100℃沸染時(shí)達(dá)到染色平衡，上染率最高達(dá)98%以上。

可染丙綸也可用分散染料染色，采用高溫高壓染色法或常壓沸染法都能染得均勻的中色，上染率在60%以上。可染丙綸在后加工中可采用纖維染色、絞紗染色、毛線(xiàn)染色、織物染色、毛毯染色，也可以進(jìn)行陽(yáng)離子染料的印花，特別是織物印花、毛毯印花等。