论文摘要
聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）是聚酯新产品,其具有优良的综合性能,虽然PTT的染色性能较PET好,但在要求染深色需要110～120℃的高温高压蒸汽染色,且染料局限于分散染料,国内目前使用的染整设备90%不具备高温高压的工艺条件,限制了PTT纤维在我国的应用推广。本论文采用共聚结合共混的方法开发出常温常压阳离子可染PTT纤维有望推进PTT纤维在我国发展应用,并可解决以往分散染料染色过程中染料利用率低、工业废水严重、纤维色泽单一等问题。本论文首先合成了阳离子可染改性共聚酯CDPTT,并对其聚合工艺和性能进行了研究。考虑到工艺的经济性和第三单体与母液的相容性,论文在借鉴CDPET聚合工艺基础上,对CDPTT的聚合工艺进行改进:通过酯交换将间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠（SIPM）与1,3-丙二醇（PDO）按1:6比例合成第三单体间苯二甲酸丙二醇酯-5-磺酸钠（SIPT）的PDO溶液,并在对苯二甲酸（PTA）与PDO酯化结束后加入进行共缩聚,制得CDPTT切片。研究发现合理第三单体添加时机和温度、合适的缩聚催化剂及其它添加剂选择结合共聚工艺控制可以制得特性粘度较理想的CDPTT切片。论文制备不同SIPT含量CDPTT切片,研究了1HNMR,DSC等测试方法对CDPTT的序列结构以及熔融热行为进行研究,发现实际进入CDPTT大分子链上的SIPT链段与添加量接近,其熔点Tm及结晶度Xc由于SIPT的存在破坏了链段的规整性,随着SIPT含量的增加而有所降低。同时测试特性粘度发现,CDPTT在几乎相同的熔融粘度（聚合搅拌扭矩相同）下其特性粘度也随着SIPT含量的增加而下降。切片染色实验发现上染率随SIPT含量的增加而增加。选用高SIPT摩尔含量的CDPTT-10与纯PTT按不同的共混比例通过双螺杆熔融挤出共混,制得系列CDPTT/PTT共混聚酯切片,并考察了共混温度、共混时间对CDPTT/PTT共混切片的热降解影响,发现CDPTT中SIPTT链段上磺酸基团的存在,在一定程度上抑制了体系的热降解,其中CDPTT/PTT的共混比为20/80时,特性粘度降较小。通过1HNMR,DSC,热台偏光等对CDPTT/PTT的序列结构、结晶形态等进行了表征,研究发现随着CDPTT/PTT共混比的增加,结晶度Xc、熔点Tm、热结晶温度Tc逐渐减小,SIPT链段上的磺酸基团数目增加,次基团带有极强的极性和空间位阻效应,降低了分子链的运动,结晶困难,而少量（≤2%）不对称结构链段SIPT的引入起到类增塑的作用,有利于晶核的形成,使得CDPTT/PTT=20/80晶粒尺寸最大。在对CDPTT/PTT共混研究的基础上,选择CDVTT/PTT=20/80共混切片进行了熔融纺丝及不同倍数拉伸试验,制备CDPTT/PTT纤维未拉伸丝和拉伸丝,并与PTT纤维进行了比较。在纺制CDPTT/PTT纤维时,螺杆各区和纺丝箱体的温度均较纯PTT适当降低。纺丝前后CDPTT/PTT纤维较PTT纤维特性粘度低,进一步表明SIPT的引入抑制了降解反应。通过纤维纤度、强度、声速取向、WAXD等方法对纤维的力学性能及结晶取向进行表征,研究发现CDPTT/PTT中SIPT的引入,纤维的相对断裂强度、取向度、声速模量、结晶度均有所下降,而断裂伸长率、沸水收缩率均高于PTT纤维,使得CDPTT/PTT纤维力学性能更趋于中强中伸型或低强高伸型。采用分散型阳离子红SD-GRL对CDPTT/PTT及PTT的初生纤维及拉伸纤维进行染色动力学实验研究,研究了拉伸倍数、染色温度、染色时间、浴比及染液pH对纤维上染率的影响,实验发现染色温度为97℃,染色时间为60min,染液pH=4.5时,CDPTT/PTT纤维的上染率可达84.9%,约为PTT纤维上染率的3倍。同时测定了扩散系数D和半染时间t1l/2,在同一温度下,扩散系数D随着染色时间先增加后减小,在20min有最大的扩散系数,半染时间与扩散系数成反比;在相同染色时间下,扩散系数D随染色温度的增加而增大。
论文目录
相关论文文献
标签：聚对苯二甲酸丙二醇酯论文; 间苯二甲酸丙二醇酯磺酸钠论文; 常温常压阳离子可染论文; 纤维论文; 共聚论文; 共混纺丝论文; 染色动力学论文;