[发明专利]一种有色超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法

说明书

一种有色超高分子量聚乙烯纤维及其制备方法，该制备方法包括：(1)超声配制染液；分散剂占染液的质量百分比分别为0.05％～0.5％，染料占纤维的质量百分比为0.5％～10％，浴比为1∶(10～100)；染料为偶极矩小于5.0Debye的高疏水性偶氮类分散染料或蒽醌类分散染料；(2)将染液与超高分子量聚乙烯萃取纤维置于染色机中，染色温度为90℃～120℃，染色时间为15min～150min，染液pH值为4～9，完成染色的萃取纤维进行还原清洗、干燥；(3)将干燥的超高分子量聚乙烯有色萃取纤维进行拉伸取向，得到成品的有色超高分子量聚乙烯纤维。该方法简便易控制，制备的有色超高分子量聚乙烯纤维具有高表观深度、色牢度和强力保留率。

技术领域

本发明涉及一种超高分子量聚乙烯萃取纤维的染色加工方法，属于纺织材料的染色技术领域。

背景技术

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维，是世界三大高性能纤维材料之一。自问世以来以其高强度、高模量、低密度、耐磨擦、耐切割等优良特性，在军工国防、航空航海诸多领域发挥着重要作用，随着其应用领域向民用领域的拓展、开发，有色UHMWPE纤维的研制势在必行。然而，由于超高分子量聚乙烯具有分子结构规整、对称，非极性的链结构及伸直链结构，化学惰性、高疏水和高结晶度等特征，使超高分子量聚乙烯纤维极不易和染料发生反应而固着；同时超高分子量聚乙烯纤维的熔点较低，随着加工温度的提高，纤维模量和强度显著下降，150℃即可融化。正是超高分子量聚乙烯纤维极其难以染色，限制了其应用领域的拓宽。

现有技术中原液着色使用较广。原液着色是在纺丝前将凝胶纺丝液着色，然后纺丝得到有色UHMWPE纤维。在专利CN 101886295 A、CN 103572397 A、CN 101718003 A、CN102199805 A、CN 103866416 A、CN 103572397 A都公开了有关原液着色的加工方法。但原液染色在加工生产过程中对染色系统的污染较大，更换颜色时费时费力，难以满足市场对纤维色彩千变万化的需求，且提高了生产成本。

CN 103711007A、CN 102953186都公开了采用染料对超高分子量聚乙烯纤维成品丝进行染色，为了提高上染率，均采用约130℃保温染色，经此工艺，纤维的强度和模量必然显著受损，削弱超高分量聚乙烯纤维作为高强高模纤维的优势和特性。

针对超高分量聚乙烯初生纤维分子结构还未经过牵伸达到高度取向，染料较容易进入纤维自由体积时进行染色的特性，现有技术中，专利CN 103422195 A公开了用染色载体、染料和渗乳剂配制成染液，将该染液边升温边搅拌投入到供料釜中，冷却至室温，静置。将染液通过计量泵控制以适当的速度喷涂到无张力状态下的超高分子量聚乙烯初生纤维上进行着色，经过后处理、烘干等工序再对着色的丝束进行多步热拉伸。此方法中使用兰纳洒脱染料，该染料为1∶2型酸性含媒染料，染料本体络合有重金属离子、结构较大，且含磺酸钠等亲水性基团，与结构简单的超疏水性聚乙烯纤维结构差异大，且该专利中并未提及染色的得色深度及具体的各种色牢度的测试结果。专利CN 103015233 A公开了将干燥后的UHMWPE初生纤维放入高压染色舱内，然后将二氧化碳气体加热加压到超临界状态，将该状态的二氧化碳打入染料槽内，用超临界流体溶解染料，然后送至高压染色舱内与UHMWPE纤维接触染色，染色后的纤维再进行超倍牵伸、收卷，超临界染色方法反应条件较苛刻，温度或压力的微小差异都会影响最终产品的上染情况，因而无法大规模应用。

发明内容