第四节 聚丙烯纤维材料的着色

聚丙烯纤维是世界五大合成纤维之一，具有相对密度低、化学稳定性好、强力高、耐磨等优点，同时由于原料来源丰富、制造简单、价格低廉，因而发展相当迅速，在工业和日常生活中得到了广泛的应用。细旦聚丙烯纤维具有独特的疏水导湿作用，制成的内衣穿着滑爽、舒适。但是，由于聚丙烯是一种饱和的碳氢高聚物，疏水性很强，是一种非极性结构，其分子中没有可与任何染料分子相结合的极性基团和反应性基团，而且聚丙烯纤维的结晶度很高，结构紧密，内部缺乏染料扩散必需的孔隙，因此，目前一般常用的染料，甚至分散染料也几乎不能使聚丙烯纤维染色。作为服用纺织材料，聚丙烯纤维的染色问题是聚丙烯纤维进一步发展中急需解决的问题。

一、聚丙烯纤维材料的纺前着色

纤维着色的传统方法是对散纤维、纱线、织物等形式用染料染色，但丙纶由于其非极性结构，一般的常用染料几乎都不能对其上染。所以，市售的聚丙烯纤维织物，除采用改性过的丙纶外，一般都采用原液着色法生产有色丙纶。

丙纶纺前原液着色工艺有三种。第一种是将聚丙烯粉末与颜料助剂粉末搅拌混合后，挤压造粒，然后挤压纺丝；或直接进入挤压机纺丝（如日本的Dymicro PPT色母粒，颜料含量＜3%）。第二种是将聚丙烯粒子加入粉状颜料（如日本的Dymicro干着色剂PPD，含颜料40%～80%）或浓色母粒（如德国Remafin AE 30）经挤压造粒再挤压纺丝。第三种是将聚丙烯粒子与色母粒在纺丝机螺杆挤压机上进行混合纺丝。色母粒法生产有色聚丙烯纤维具有染色牢度很好且耐水洗、成本低、环境污染小等优点，是目前主要采用的原液着色生产有色纤维的方法，但只适宜大批量生产，存在色泽不鲜艳、换色麻烦等缺点，难以适应服装等色彩变化需求迅速的行业。

1.色母粒的组成

丙纶色母粒由颜料、添加剂、载体等组成，添加剂包括分散剂、润湿剂、钛白粉等，其中最主要的添加剂是分散剂。

（1）颜料。丙纶色母粒中的无机颜料有钛白、钛黄、镉红、镉黄、铬黄、钼铬红、铁红、铁黄、溴靛蓝、氧化铬绿、群青等。常用的有机颜料在耐热性、耐光性、耐候性、耐迁移性等各项牢度性能上均为优良，无条件适用的颜料品种有Cormophtal黄3G，异吲哚啉酮黄2GLT、3RLT，Novaperm黄H10GL、H2G，Gostaperm黄H4G，PV Fast黄HRO2，Novoperm橙HL，Hostaperm橙GR，Novoperm红紫MR，Hostaperm Pink E，大分子红BR，Novoperm红BL，大分子红R，喹啉啶酮红，永固紫RL，酞菁蓝，无金属酞菁蓝等。

（2）分散剂。分散剂的作用是将颜料分散成一定粒径的颗粒，使颜料能稳定均匀地分布在纤维中，并在加工过程中不再凝聚，从而改善聚合物熔体流动性，提高可纺性。要求分散剂与树脂的相容性好，熔点低于树脂，对颜料有一定的亲和力。常用的分散剂有低分子聚乙烯蜡、杂环叔胺、二十烷基磺酸钠、液体石蜡等，其中低分子聚乙烯蜡的相对分子质量在2000为宜。

（3）载体。载体是色母粒的基体，聚丙烯纺前着色使用的载体都是高分子聚合物。为了尽可能地减少用作载体的聚合物与对象聚合之间产生的流变效应或渗色而损害纤维的性质和手感，要求载体有良好的相混性和浸润能力，对颜料有抗絮凝性和分散性，不影响纤维的性能。载体可以是流动性大于被纺丝树脂，熔点低于被纺丝树脂的同结构聚丙烯树脂。载体的加入量为1%～5%。

2.丙纶色母粒的性能要求

丙纶是一种纯粹的碳氢化合物，分子链中含有叔碳原子，受热、受光后在叔碳原子处分子易裂解，使丙纶品质变坏，所以，要求制成的色母粒在高温纺丝中易于扩散，不损坏纤维品质，不使纤维褪色，有优良的耐光性、耐磨性、抗溶剂性，能够经受严格的纺丝牵伸。

（1）耐热性。对色母粒所选用颜料的最基本要求是能够耐受聚丙烯纤维生产过程中的温度，保持其性能的稳定。纺丝温度的选取：短纤为270～280℃、长丝为280～290℃、裂膜纤维为270～300℃。

（2）分散性。色母粒用颜料应具有优良的分散性能，其在色母粒中要分散均匀，且使用的分散剂不能降低丙纶的品质。否则，不能生产出品质好的原液着色纤维，运转也不稳定，在牵伸纤维时易断裂或产生异常纤维。

（3）光亮度。丙纶原液着色纤维有多种用途，用于床罩基布和针织物，要求具有明亮的色调，因有机颜料比较明亮鲜艳，且容易上色，故凡使用于上述用途的产品都须使用有机颜料。

（4）耐光性。在光的作用下，有些颜料有光敏作用，使着色纤维褪色和脆损，而颜料的耐光性基本上与其化学结构有关，所以，在制作色母粒时，要充分考虑颜料的耐光性，必需使用耐光性差的颜料时，可以考虑添加紫外线吸收剂。

（5）稳定性。在色母粒中使用的颜料，要对着色丙纶有优良的稳定性。即着色纤维聚合物经长时间接触热、光或经受高温时，颜料不会与纤维反应，形成新的化学基团使聚合物性能降低。所以，色母粒中应选用尽可能纯的颜料，不含铁、铜、铅等盐的杂质，以保证着色丙纶的物理性能优良。

（6）耐水性、耐干洗性、耐油性。着色丙纶制品在使用过程中特别是用于地毯时，难免要经过水洗或溶剂干洗，会接触到油剂，所以，其使用的着色剂要具有良好的耐水洗性、耐干洗性及耐油性。

3.丙纶纺前着色用色母粒的品种

丙纶用色母粒着色有20～30年历史，由于其着色的优越性，使得其发展迅速，品牌众多。表12-8和表12-9分别列举了部分丙纶色母粒品牌和部分丙纶原液着色剂品种。

表12-8 部分丙纶色母粒品牌

表12-9 部分丙纶原液着色剂品种

续表

4.色母粒配色

日常有色纤维种类大致有红、橙、黄、绿、紫、蓝、黑、灰、棕、白等色，但颜色之间并非孤立存在，而是有一定的内在联系。为了满足人们对颜色的需求，可以采用配色的方法得到各种不同的颜色。表12-10和表12-11分别列举了燕山牌丙纶色母粒和大日精化Dymicro PPM（F）丙纶色母粒的用量和性能。配色时还需注意以下一些问题。

（1）配色时要注意色母粒颜色的减色混合与色光加色混合两种不同拼色方法的不同，否则会出现拼色后色泽变暗现象。

拼色时，因各种色母粒的配比不同，往往会产生色差，所以当色母粒的配比相差较大时，最好进行第二次造粒，避免出现色差现象。

（2）选择色母粒时，要按适用范围选用，丙纶色母粒有细旦级、粗旦级之分，粗旦级的色母粒绝不能用于细旦级配色，配色时应考虑纺制纤维的单丝旦数，选择同类级别的色母粒。

（3）选用的色母粒最好是同一生产厂家的产品，为降低成本，应选用高浓色母粒。色母粒的颜料有高、中、低档之分，配色时应根据成纤的品质要求进行选用，恰当地选择不同级别的色母粒。为避免因颜料耐光、耐热稳定性不同而引起成品纤维的品质变异，配色时还应选择符合纤维品质需求的，具有相同耐光、耐热稳定级别的色母粒。

（4）配色混合的色母粒种类越多，色泽越暗，对于相同深浅的颜色，粗纤维比细纤维需要的浓度低，其色母粒应用配比正比于纤维旦数的平方根。

（5）色母粒中颜料的结构和粒子的粒径及形状，影响着色纤维的光泽和纺丝效果，一般要求颜料粒径应小于纤维直径的1/10为宜。

（6）为了减小配色后纤维色差，需对色母粒进行稀释，并控制混入比例，长丝应控制在3%～10%，短纤控制在1%～3%。

表12-10 燕山牌丙纶色母粒用量和性能

续表

表12-11 大日精化Dymicro PPM（F）用量和性能

二、阳离子染料可染丙纶织物的染色

阳离子染料可染丙纶属于改性丙纶类型。在聚丙烯原料中加入含有阳离子基团的可染剂，使纤维具有用阳离子染料染色的可能性。采用常规常压沸染的染色工艺，就能使丙纶染色，得到鲜艳坚牢的中深色。阳离子染料的上染率都在95%以上，而且染色均匀，无环境污染现象，染色牢度较好。可染丙纶在温度较低时的上染速率较慢，随着染色温度升高，上染率呈直线上升，到95℃时速率减慢，在100℃沸染时达到染色平衡，上染率最高达98%以上。

可染丙纶也可用分散染料染色，采用高温高压染色法或常压沸染法都能染得均匀的中色，上染率在60%以上。可染丙纶在后加工中可采用纤维染色、绞纱染色、毛线染色、织物染色、毛毯染色，也可以进行阳离子染料的印花，特别是织物印花、毛毯印花等。