專利名稱：改性聚丙烯腈/芳族聚酰胺纖維共混物的染色的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及改性聚丙烯腈/芳族聚酰胺纖維共混物的染色。
2、相關技術 本發(fā)明涉及一種纖維共混物的染色，該共混物特別可用于不僅具有耐燃性而且具有一或多項附加性能的織物。附加性能的例子包括耐電弧性、高水平抗張強度和耐磨性。
Soiron等人在USP 4,066,395中公開一種以陽離子染料在含有載體(不含成酮的羰基基團)和陰離子助劑的水介質中給芳族聚酰胺纖維染色或印花的方法。
Lundsford等人在USP 6,547,835中公開一種采用選擇的染色助劑給包含含有阻燃化合物的纖維素纖維的耐燃性織物共混物染色的方法。
目前需要一種染耐燃性纖維的特定共混物卻又不使纖維單單由于染色程序而過分收縮或不恰當?shù)亟┯驳娜旧椒ā?br> 發(fā)明概述 本發(fā)明涉及一種采用陽離子染料和染色助劑給改性聚丙烯腈纖維和芳族聚酰胺纖維的共混物染色的方法，其中改性聚丙烯腈纖維以1～99wt％，而芳族聚酰胺纖維以99～1wt％的數(shù)量存在，以改性聚丙烯腈纖維和芳族聚酰胺纖維為基準計。該方法包括下列步驟令纖維共混物在70～100℃的溫度范圍與包含陽離子染料和以不大于15克/升染浴數(shù)量存在的染色助劑的含水染浴進行接觸，所述染色助劑選自芳基醚、芐醇、N-環(huán)己基吡咯烷酮、N，N-二丁基甲酰胺、N，N-二乙基苯甲酰胺、十六烷基三甲基銨鹽、N，N-二甲基苯甲酰胺、N，N-二乙基-間-甲苯甲酰胺、N-辛基吡咯烷酮、N，N-二甲基辛酰胺和N，N-二甲基癸酰胺的共混物以及上述化合物的混合物。
發(fā)明詳述 本發(fā)明染色工藝的起始材料是改性聚丙烯腈和芳族聚酰胺纖維的共混物。通常，該共混物染色時其纖維以紗線或以制成織物的紗線形式進行染色。然而，本發(fā)明染色工藝的范圍包括，纖維的共混物先行染色，然后再成形為，例如，紗線或織物的情況。
該起始材料的組成是改性聚丙烯腈/芳族聚酰胺共混物，它包含1～99wt％改性聚丙烯腈纖維和99～1wt％芳族聚酰胺，以改性聚丙烯腈和芳族聚酰胺組分為基準計?；谶@兩種組分的優(yōu)選范圍的例子是40～70wt％改性聚丙烯腈纖維，5～20wt％對位芳族聚酰胺纖維和10～40wt％間位芳族聚酰胺纖維。該優(yōu)選范圍的實例得到的共混物可用于紗線和織物，以提供耐電弧和火焰保護作用。
所謂“紗線”指的是紡制或加捻在一起形成一根連續(xù)線的纖維的集合，它可用于機織、針織、編織或打辮編織(plaiting)，或者制成紡織材料或織物。
所謂改性聚丙烯腈纖維是指由主要包含丙烯腈的聚合物制成的丙烯酸類合成纖維。優(yōu)選的是，該聚合物是包含30～70wt％丙烯腈和70～30wt％含鹵素乙烯基單體的共聚物。含鹵素乙烯基單體是至少一種選自，例如，氯乙烯、偏二氯乙烯、溴乙烯、偏二溴乙烯等的單體?？晒簿垡蚁┗鶈误w的例子是丙烯酸、甲基丙烯酸、此類酸的鹽或酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺和醋酸乙烯酯。
本發(fā)明優(yōu)選的改性聚丙烯腈纖維是丙烯腈與偏二氯乙烯組合的共聚物，該共聚物另外還具有一種或多種銻氧化物用于改善阻燃性。此類可用的改性聚丙烯腈纖維包括但不限于，美國專利3,193,602公開的纖維，具有2wt％三氧化銻；美國專利3,748,302公開的纖維，用各種不同銻氧化物制成，這些銻氧化物以至少2wt％，并優(yōu)選不大于8wt％的數(shù)量存在；以及美國專利5,208,105和5,506,042公開的纖維，具有8～40wt％銻化合物。
這里所使用的術語“芳族聚酰胺”是指這樣的聚酰胺，其中至少85％的酰胺(-CONH-)鍵直接連接到2個芳香環(huán)上。添加劑可用于芳族聚酰胺中，事實上，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，高達10wt％其它聚合物材料可與芳族聚酰胺進行摻混，或者可使用這樣的共聚物，它具有多達10％其它二胺以替代芳族聚酰胺的二胺，或者具有多達10％其它二酰氯以替代芳族聚酰胺的二酰氯。合適的芳族聚酰胺纖維描述在Man-Made Fibers-Science and Technology卷2，章節(jié)名為Fiber-Forming AromaticPolyamides，p.297，W.Black等人，Interscience Publishers，1968。芳族聚酰胺纖維還公開在美國專利4,172,938；3,869,429；3,819,587；3,673,143；3,354,127；和3,094,511中。間-芳族聚酰胺是那些其酰胺鍵位于彼此間位的位置的芳族聚酰胺，而對-芳族聚酰胺是那些其酰胺鍵位于彼此對位的位置的芳族聚酰胺。在本發(fā)明的實施中，最常使用的芳族聚酰胺是聚(對苯二甲酰對苯二胺)和聚(間苯二甲酰間苯二胺)。
要知道，可將一種或多種額外的纖維或組分包括在該改性聚丙烯腈和芳族聚酰胺纖維中。兩個例子是，耐磨纖維和可以纖維形式存在的抗靜電組分。
所謂耐磨，是指纖維或織物耐受表面磨耗和刮擦的能力。優(yōu)選的是，耐磨纖維是尼龍。這里所說的尼龍是指由脂族聚酰胺聚合物制成的纖維；而聚己二酰己二胺(尼龍66)是優(yōu)選的尼龍聚合物。其它尼龍如聚己內酰胺(尼龍6)、聚丁內酰胺(尼龍4)、聚(9-氨基壬酸)(尼龍9)、聚庚內酰胺(尼龍7)、聚辛內酰胺(尼龍8)、聚癸二酰己二胺(尼龍6，10)等是合適的。這些耐磨纖維，若存在的話，一般占到紗線的2～15wt％。
抗靜電組分的說明性例子是鋼纖維、碳纖維或涂布到現(xiàn)有纖維上面的碳。當結合到紗線、織物，或服裝中時，碳或金屬例如鋼的電導率提供幫助消散靜電集聚的導電管路。靜電的放電可能對于與敏感電氣設備打交道或附近有可燃蒸汽的工作人員是有害的?？轨o電組分，若使用的話，可以總紗線的1～5wt％的數(shù)量存在。
本發(fā)明紗線可采用本領域普遍公知的紗線紡紗技術生產(chǎn)，例如但不限于，環(huán)錠紡紗、包芯紡紗和噴氣紡紗或者更高級的氣流紡紗(airspinning)技術，例如，Murata噴氣紡紗，其中空氣被用來將短纖維加捻成為紗線。典型地，任何普通方法生產(chǎn)的單紗隨后在一起合股形成包含至少2根單紗的合股-加捻的紗，然后再轉化為織物。
術語織物指的是一種采用一種或多種不同類型的本發(fā)明紗線經(jīng)過機織、針織或按其它方式裝配形成的層。優(yōu)選的是，織物是機織織物。最優(yōu)選的是，該織物是斜紋組織。
耐燃性織物的染色乃是現(xiàn)有技術所公知的。然而，在本發(fā)明中，關鍵就在于陽離子染料與載體的使用。
公開的適宜陽離子染料可見諸于USP 4,066,395。陽離子染料習慣上包括鹽、氯化物、硫酸鹽或金屬鹵化物、氯化鋅、那些陽離子特性由例如碳正離子、氧、锍或銨基團衍生的鹽。發(fā)色體系的例子是偶氮染料，主要是單偶氮或腙染料，二苯甲烷、三苯甲烷、次甲基或偶氮次甲基染料，香豆素、酮-亞胺、花青、xanthese、吖嗪、嗪或噻嗪染料。也可使用酞菁或蒽醌系列與外部基團，例如，烷基銨或環(huán)狀銨基團的染料鹽，還有含環(huán)狀銨基團的苯并-1，2-吡喃染料鹽。此類染料的混合物也可使用。
本發(fā)明的必要組分是染色助劑。合適的染色助劑公開在USP6,547,835中。特別地，這些染色助劑是N-環(huán)己基吡咯烷酮、芐醇、N，N-二丁基甲酰胺、N，N-二乙基苯甲酰胺、十六烷基三甲基銨鹽、N，N-二甲基苯甲酰胺、N，N-二乙基-間-甲苯甲酰胺、N-辛基吡咯烷酮、芳基醚、N，N-二甲基辛酰胺和N，N-二甲基癸酰胺的大于50/50共混物以及以上化合物的混合物。
在水浴中用陽離子染料和染色助劑的染色可按照傳統(tǒng)方式實施。就典型而言，染色是在70℃～100℃的溫度范圍進行的。
然而，在本發(fā)明中關鍵是，染色助劑以不大于15g/L染浴的濃度存在。優(yōu)選的濃度為不大于12g/L，更優(yōu)選不大于10g/L。假定所有其它染色工藝條件保持不變，較低染色助劑的濃度，例如，低于5g/L將意味著較長的染色時間。
過多染料載體的使用可導致2項不理想的性質。第一個性質是紗線和織物的過分收縮。第二個性質是紗線和織物不正常的僵硬。
在下面的實施例中，所有部分和百分數(shù)都是指重量而言，而度則是以℃為單位，除非另行指出。
實施例的顏色和色澤深度(color and shade depth)按照傳統(tǒng)方式通過測定Hunger“L”、“a”和“b”數(shù)值來確定?！癓”顏色分量是樣品黑度或白度的度量尺度，而“a”值則是樣品顏色在紅到綠范圍內的位置的度量，而“b”值是樣品顏色在藍到黃范圍內的位置的度量。
實施例 包含70wt％改性聚丙烯腈纖維、15wt％間位-芳族聚酰胺纖維、5wt％對位-芳族聚酰胺纖維和10wt％尼龍纖維的織物，采用染料和染色助劑以一步間歇方法(one step batch process)進行染色。
下面的程序用于商業(yè)染色方法。然而，正如將在下面另外再解釋的，此種商業(yè)染色方法由于染色設備較小而做了修改。
將織物裝入到壓力噴射染色容器內，在其中，該織物在連續(xù)環(huán)管中穿過鉆孔的文丘里管做循環(huán)運動，這是通過將織物的兩端縫合在一起而實現(xiàn)的?？椢镌?.5g/L MerpolHCS表面活性劑的水溶液中在60℃下煮練10min。煮練之后，將染色容器排凈并加入染料、染色助劑和初始溫度70℃的水?？椢镞M行10min的染色，其間浴溫以1℃/min的速率升高。隨后，通過加入乙酸將溶液的pH值調節(jié)到3～4之間。然后，向容器內補加染料和染色助劑，并將溫度在80℃維持恒定10min。隨后，溫度按照1℃/min的速率升高直至浴溫到達98℃。浴液在98℃下維持60min或者直至染料被吸盡。然后，將浴液冷卻至60℃并排凈浴液。然后，向容器中加入2g/L連二亞硫酸鈉、2g/L碳酸鈉和水的溶液以中和該溶液。使浴溫以1℃/min的速率升高到60℃，并使其循環(huán)10min。隨后，將容器排凈，并再加入水。然后，使水溫以1℃/min的速率升高到60℃的溫度，并等其循環(huán)10min。然后，將容器排凈，織物進行干燥。
為取得以下數(shù)據(jù)，采用了較小的染色設備，即，Ahiba Polmat不銹鋼罐式染色裝置(采用聚乙二醇(carbowax)作為熱媒)。
采用的染料是 Viocryl Blue RLS染料(ci-41)0.6％織物重量 Viocryl Red AGL染料(ci-29)0.75％織物重量 Yorocryl Yellow 6GL(ci-21)0.15％織物重量。
上面所描述的織物在60℃以織物重量的0.5％Merpol HCS和織物重量的3％Cekogen OX(氧化劑)預煮練20min，隨后冷卻，排凈和以水清洗。
織物在98℃的最終溫度染色60min。該最終溫度是通過大約1℃/min地升溫達到的。染浴的pH值為約3～4。使用2、5、10、15、20和30g/L數(shù)量的芳基醚或芐醇。將染浴冷卻至約60℃，然后排放。
染色的織物在60℃以還原劑進行20min的后精煉以中和染料溶液(連二亞硫酸鈉和碳酸鈉，2g/L)，然后將溶液冷卻并排放。
染色的織物在水分快速測定儀裝置中利用熱空氣鼓風機進行干燥。
下面的數(shù)據(jù)代表在不同用量的芳基醚和芐醇染色助劑條件下織物的面積收縮百分率 當以高百分率染色助劑染色時，織物表現(xiàn)出過大的收縮率。
當采用大于20g/L染色助劑時，織物還變得僵硬。上染率也受到高百分率染色助劑的負面影響，正如下面的顏色測定表所表明的。

權利要求
1.一種采用陽離子染料和染色助劑給改性聚丙烯腈纖維和芳族聚酰胺纖維的共混物染色的方法，其中改性聚丙烯腈纖維以1～99wt％，而芳族聚酰胺纖維以99～1wt％的數(shù)量存在，以改性聚丙烯腈纖維和芳族聚酰胺纖維為基準計，包括下列步驟
令共混物在70～100℃的溫度范圍與包含陽離子染料和以不大于15g/L染浴數(shù)量存在的染色助劑的含水染浴進行接觸，所述染色助劑選自芳基醚、芐醇、N-環(huán)己基吡咯烷酮、N，N-二丁基甲酰胺、N，N-二乙基苯甲酰胺、十六烷基三甲基銨鹽、N，N-二甲基苯甲酰胺、N，N-二乙基-間-甲苯甲酰胺、N-辛基吡咯烷酮、N，N-二甲基辛酰胺和N，N-二甲基癸酰胺的共混物以及上述化合物的混合物。
2.權利要求1的方法，其中纖維以紗線形式存在。
3.權利要求1的方法，其中纖維以織物形式存在。
4.權利要求1的方法，具有40～70wt％改性聚丙烯腈纖維、5～20wt％對位-芳族聚酰胺纖維和10～40wt％間位-芳族聚酰胺纖維，以改性聚丙烯腈和芳族聚酰胺纖維為基準計。
5.權利要求1的方法，其中共混物另外還包含耐磨纖維。
6.權利要求5的方法，其中耐磨纖維是尼龍。
7.權利要求1的方法，其中共混物包含抗靜電組分。
8.權利要求1的方法，其中染色助劑以不超過12g/L染浴的數(shù)量存在。
9.權利要求8的方法，其中染色助劑以不超過10g/L染浴的數(shù)量存在。
10.權利要求1的方法，其中染色助劑是芳基醚或芐醇。
11.服裝，它包括用權利要求1的方法染色的纖維共混物。
全文摘要
一種采用陽離子染料和染色助劑給改性聚丙烯腈纖維和芳族聚酰胺纖維的共混物染色的方法，采用不超過15g/L染浴濃度的染色助劑濃度。
文檔編號D06P3/24GK1934310SQ20058000875
公開日2007年3月21日 申請日期2005年3月16日 優(yōu)先權日2004年3月18日
發(fā)明者R·朱 申請人:納幕爾杜邦公司