间位芳纶的载体染色研究

论文摘要

间位芳纶纤维(如Dupont的Nomex?、Teijin的Conex?)由于其天然的阻燃、耐高温等卓越性能,常被用于一些特殊领域的工作服,如:消防、航空以及油田工作等。但是,由于间位芳纶具有很高的结晶度以及玻璃化温度而难以染色。高温载体染色是迄今为止染间位芳纶最经济可行的方法,而苯乙酮则被公认为是适用于此法最佳的载体之一,其助染性能优异,可以染得深色。然而,苯乙酮具有浓烈而持久的芳香味,给实际生产带来许多问题,因而需要更适合的载体来取代苯乙酮。本论文对Nomex?ⅢA的阳离子染料载体染色进行了研究,目的在于:（1）寻找更合适的载体,能兼顾低毒、无味、经济以及染深性能好的特点;（2）探索无机电解质对染色的作用;（3）探索染色机理,利用染色动力学及热力学理论分析染色过程中染料的吸附和扩散行为。针对上述目的,研究工作首先对多种载体进行了筛选,得出NCHP、PE以及DMP这三种载体具有相对优良的综合性能,其中NCHP的助染性能甚至超越了苯乙酮。在此基瓷?考虑到NCHP的经济性以及PE和DMP得色较浅等问题,研究将这三种载体进行复配,得出NCHP和PE的复配试剂CD-1以及PE和DMP的复配试剂CD-2。前者比较适用于中深色的染色,其助染效果较优于苯乙酮。后者比较适用于中浅色染色,其性能优于任一复配组分。此外,研究通过正交试验确定了载体NCHP、PE、DMP的最佳使用条件。接下来,研究选择了五种不同阴阳离子的无机电解质（NaNO3、NaCl、KCl、Na2SO4、K2SO4）来探索其在染色中所起的作用。对Nomex的阳离子染料载体染色而言,起作用的是电解质的阴离子部分,且其作用大小的次序为NO3->Cl->SO42-。最后,论文从染色转变温度、染料的扩散系数、染色亲和力、染色热、染色熵以及吸附等温线等方面分析了染色机理,得出结论:（1）在Nomex的阳离子染料载体染色过程中,染料以离子形式上染,但并不是以离子键与纤维形成定位吸附,而是以范德华力、氢键等分子间力在纤维上吸附固着,测得其吸附等温线为Freundlich型。（2）载体的加入增强了分子链段的运动性,降低了纤维聚合物大分子的玻璃化温度Tg,降低了染色转变温度Td,提高了染料的扩散速率,促进了染料的上染。（3）在无载体存在的情况下,染色亲和力随温度的升高而降低,染色过程为放热反应,染料上染导致体系紊乱度的降低。而在染浴中有载体存在的情况下,亲和力有悖常规地随染色温度升高而升高,染色热为正值,即染色过程表现为吸热反应,染色熵为正值,即染料上染致使体系紊乱度升高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 间位芳纶染色的现状
• 1.3 课题研究的内容
• 2 实验部分
• 2.1 试验材料
• 2.2 试验设备及测试仪器
• 2.3 试验方法
• 2.4 测试方法
• 3 结果与讨论
• 3.1 载体的初选
• 3.2 载体NCHP的应用试验
• 3.3 PE与NCHP复配载体的应用试验
• 3.4 PE与DMP复配载体的应用试验
• 3.5 染色品品质
• 3.6 染色机理的研究
• 4 结论
• 5 参考文献
• 6 附录
• 致谢