[发明专利]可染及抗静电性聚丙烯纤维及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可染及抗静电性聚丙烯纤维，尤其是涉及不含有碳粉等导电无机材料的纯高聚物与聚丙烯共混纺丝制备的吸湿、可染及抗静电性聚丙烯纤维。

背景技术

众所周知，聚丙烯纤维具有良好的化学稳定性、抗污性和耐磨性，质轻且保暖性好，细旦聚丙烯纤维还具有优良的导湿、排汗性，因此得到了广泛的应用。然而聚丙烯纤维也存在一定的缺陷，例如无法染色、吸湿性差和易产生静电等，这些都限制了它的进一步开发与应用。

对于聚丙烯纤维改性的研究，引起了人们广泛的兴趣。在染色性能、吸湿性、抗静电性等综合性能的提高上，人们曾经作过很多的努力。例如有人曾经致力于使用乙烯基类、丙烯酸类、环氧化合物、酰胺类单体等对聚丙烯纤维进行接枝共聚，在提高纤维的染色性能的同时，还能够适当地提高聚丙烯纤维的吸湿性能。也有人采用强氧化剂、卤化剂、氯磺化剂、磺化剂等对聚丙烯纤维进行表面的化学改性法，使在纤维表面形成可染染座。还有人采用低温等离子体改性法，使纤维表面粗糙化，增大比表面积，同时引入极性基团，提高聚丙烯纤维的亲水性和染色性能。然而，这些方案或由于生产的可操作性等技术原因，或因成本过高等均未能得到发展。

目前，较为常用的改性方法主要分为两大类：一类是采用复合纺丝技术来改善聚丙烯纤维染色等性能，得到皮芯型结构的复合纤维。通常是以聚丙烯作芯层，以可染高聚物作皮层，染色后皮层上染，芯层聚丙烯不上染；还有以聚丙烯作皮层，以可染高聚物作芯层制备短复合纤维，染色后皮层聚丙烯不上染，芯层上染，呈现一种朦胧色的色调。例如，本发明者就曾经公开了一种“抗静电、吸湿、可染皮芯型复合纤维及其制备方法”(CN 2006 10002873.1)，其通过双螺杆纺丝机和复合喷丝板进行复合纺丝的方法来制备皮芯结构的复合纤维，以A-B型嵌段共聚醚酯高聚物为芯层组分，以可熔体纺丝的成纤高聚物为皮层组分。虽然纤维的可染性有所改善，但复合纺丝的工艺设备要求高，通常需要两台设备挤出机分别将皮层、分层聚合物熔融挤出，设备复杂，投资费用较高，而且制成率不易提高，因此生产成本较高。

另一类是采用共混纺丝技术来改善聚丙烯纤维的可染性，其中包括：聚丙烯与有机金属盐类的共混熔融纺丝，即向聚丙烯纤维中引入金属离子，使聚丙烯纤维获得可染性，但是必须用特殊的分散媒介染料染色。还有人采用纳米技术制备可染性丙纶，即将作为染座的纳米颗粒(如粘土类)与聚丙烯共混，通过范德华力和氢键与染料分子结合而上染，但此方法的可纺性能较差。相关的报道还有，将聚对苯二甲酸乙二醇酯与聚丙烯共混纺丝，得到的纤维可以使用分散染料实现常压染色，表明非相容高聚物共混纤维内部两相之间存在的大量缝隙、孔洞提供了染料扩散和渗透的通道。也有报道是将适量的乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)或聚苯乙烯(PS)与聚丙烯共混纺丝，可得到分散染料可染性的聚丙烯纤维。将含碱性基团的聚酰胺类、聚氨酯类高聚物共混入聚丙烯纤维，可实现酸性染料染色。而将带有酸性官能团的聚合物(如阳离子染料可染聚酯)与聚丙烯制成的共混纤维可用阳离子染料上染。

虽然报道了大量的高聚物与聚丙烯共混纺丝方案，但其均只涉及聚丙烯纤维某一性能的改进，例如单一地改善染色或改善吸湿性等，尚未发现聚丙烯纤维在染色性能、吸湿性、抗静电性等综合性能上均有明显改善的报道。

曾经有人使用吸湿性强的高分子量聚氧乙烯(PEO)与聚丙烯共混制成同时具有吸湿、可染和抗静电性能均良好的纤维。但是PEO易溶于热水，织物在染色过程中由于PEO的流失，使抗静电性能丧失；此后又有将PEO的端羟基封闭，企图降低PEO在水中的溶解性能，以期获得耐久性抗静电性的报道，但并未获得预想的结果。

因此，非常需要提供一种具有优良吸湿性能、可染性能及抗静电性能的聚丙烯纤维及其制备方法。

发明内容

一种可染及抗静电性的聚丙烯纤维，该纤维通过至少一种可染聚合物组分与聚丙烯组分共混纺丝得到，其中可染聚合物组分与聚丙烯组分重量比为1：1.5—1：35，优选为1：2.5—1：20；所述的可染聚合物组分选自聚对苯二甲酸二元醇酯与聚二元醇构成的共聚物中的至少一种。

本发明所述的可染聚合物组分的主要成份是一种热塑性聚酯弹性体(Thermo Plastic Ether Ester)，即含有聚酯硬段和聚醚软段的嵌段共聚物(A-B嵌段共聚醚酯)。其中聚醚软段和未结晶的聚酯形成无定形相，聚酯硬段部分形成结晶微区，起物理交联点的作用。