第一节 聚丙烯腈纤维材料的纺前着色

随着合成纤维工业的快速发展，有色腈纶的生产技术得到不断完善。有色腈纶可用纺前着色和纺后化学染色等方法来获得。纺前着色腈纶具有色谱齐全、牢度较好、设备简单、成本低、对环境污染较低的优点。适用于遮阳布篷、野营帐篷、车棚船帆、淋浴遮棚布、躺椅布、花园家具布、旗帜等。其中，凝胶湿丝束染色的腈纶可用于编织物、装饰织物、毛毯、地毯、针织外衣、袜子、仿羊毛制品等。

一、聚丙烯腈纤维材料的纺前着色方法

由于腈纶具有优异的耐日光性和抗菌性，因此其在户外应用市场不断扩大。户外使用的纺织品必须满足以下要求：优异的耐光性和耐气候性、高强度、防霉不腐、不受环境因素的影响、颜色鲜艳且具有较高的耐日晒牢度。然而一般的染色工艺如散纤维染色、纱线染色及织物匹染等都不能满足这些要求，而通过原液着色法可以达到这些要求。因此，目前有色腈纶最常用的生产方法就是纺前原液着色法，还发展出了凝胶染色和湿丝束染色新方法。

1.原液着色

原液着色腈纶的生产方法是将颜（染）料和纺丝溶剂、表面活性剂或少量纺丝原液在砂磨机中磨成色浆，然后按一定比例与纺丝原液均匀混合，制成带色原液，过滤后经过纺丝而制成。

2.凝胶染色和湿丝束染色

在腈纶湿法纺丝过程中，由于初生聚丙烯腈纤维结构疏松，故须经两次拉伸和干燥，有人认为仅丝束在拉伸前的染色称为凝胶染色。凝胶染色是在腈纶处于凝胶成型状态时，加入染料、染化剂等相应原料，使纤维快速着色上染。凝胶染色纤维的染色过程具有许多技术优势：传统化学纤维染色时间长达上百分钟，而凝胶染色新工艺生产纤维仅需瞬间，比传统染色工艺节省了前处理、染色、干燥等多道工序，因而能耗成本较低；染料上染速度快、染色牢度高、色彩鲜艳，能耐日晒、汗渍、水洗等。

湿丝束染色则是指丝束在拉伸后干燥前的染色。其染色过程分为两步：第一步染色（染液被纤维吸附），第二步透风（染液向丝芯扩散并部分固着）。

二、聚丙烯腈纤维材料纺前着色剂的选择

1.颜料

原液着色用颜料要求与各种纺丝溶剂有很好的相容性，要充分考虑到其在溶剂中的可溶性大小，生产上要求微溶或不溶，要按最终织物的不同来选用不同耐光牢度的颜料。常用颜料见表11-1。

表11-1 腈纶原液着色用颜料

（1）色浆和色母粒。着色颜料均需进行再加工才能成为原液着色剂，通常先将颜料中的胶体保护层和稳定剂等高分子添加剂溶解，将颜料加工成浆料或浓色母粒。其中，浆状着色剂是将颜料分散于聚丙烯酯纺丝液中，这种由溶剂制成的浆料在运输中不安全，由于黏度关系，颜料量限制在15%以下；浓色母粒是将颜料分散在聚丙烯腈中制成固体着色剂，运输方便，不会因黏度关系限制颜料含量，不会因储存时间长而产生干粒。国外主要商品见表11-2。

表11-2 国外主要腈纶原液着色剂

（2）色粉。大日精化的PAB着色剂是将颜料分散在聚丙烯腈中制成粉状着色剂，其分散均匀，颜料含量为60%。载体树脂为100%的丙烯腈聚合物，用于腈纶原液着色不会降低原液着色纤维的物理性质，很少造成纺丝设备滤器堵塞等问题。应用的品种有PAB黄1201～1205，PAB红1201～1206，PAB紫1301，PAB棕1601，PAB黑1701，PAB蓝1401、1402，PAB绿1501、1502。

2.染料

（1）原液着色用染料。用于原液着色的染料有德国赫司特（Hoechst）公司在Courtelle工艺中应用的Remastral阳离子染料，这类染料不含填充剂，能溶于二甲基甲酰胺和二甲基乙酰胺，且着色强度高，色泽鲜艳，耐晒、耐湿处理。Remastral染料有9个品种，并在不断发展中，其匀染性和透染性均很好。

（2）凝胶染色和湿丝束染色用染料。凝胶染色和湿丝束染色要求染料有很好的耐汽蒸牢度，对纺丝浴残余物的稳定性好，有较高的溶解度，染液稳定性好，染料的相容性好，适用的染料有瑞士汽巴（Ciba）公司的液体阳离子染料Maxilon红GRL、红BL、金黄GL、蓝RL等；山德士（Sandoz）公司的Sandocryl金黄B-RLN、红B-2GL，蓝NB-L，黄棕B-RLN；国产阳离子黄7GL、红2GL、桃红FG、蓝FGL、紫GL、翠蓝GB、艳红X-5GN，红X-GRL、蓝X-GRL、嫩黄X-7GL、深黄X-2RL、黄X-6G、金黄X-GL等。有些国产阳离子液体染料可与瑞士产品媲美，如嫩黄SF4GL。

三、聚丙烯腈纤维材料纺前着色工艺

1.原液着色

（1）颜料着色。将符合纺丝要求的着色颜料加入到纺丝液中，经充分混合和过滤或在喷丝头之前定量地注入有色原液，经静态混合后纺成有色纤维。

大日精化Dymicro PAB着色剂的应用分为两步：第一步溶解着色剂，将溶剂放入带有搅拌器的容器内，常温下搅拌并缓缓加入浓度约为15%的着色剂，加入一定量后继续搅拌5min，使之充分溶解，如果需加热溶解（50～70℃溶解较快），应在着色剂全部加入后再加热；第二步把已制备好的着色溶液（通常染深色浓度为5%，染浅色为0.8%左右）加入纺丝溶液中，并进行搅拌，待色原液全部倒入后仍需搅拌5min。有色纺丝液制成后，须经过滤、脱泡处理。用一般干法或湿法纺丝设备即可纺出明亮的有色腈纶。色谱参考浓度见表11-3。

表11-3 Dymicro PAB着色剂部分色谱参考浓度

（2）染料着色。采用离子染料着色剂成本低廉，工艺简单。比较成熟的工艺是Courtelle工艺，采用Remastral阳离子染料。

Remastral阳离子染料在纺丝液中对聚丙烯腈的着色原理与常用阳离子染料染色机理一样，是与纤维共聚物中的酸性基团进行成盐反应。用于干纺工艺的工艺处方为：5%Remastral染料的DMF溶液2～8份，28%丙烯腈—丙烯酸甲酯—甲基烯丙基硝酸钠（94：5：1）的DMF溶液100份。

用于湿纺工艺时，染料加到纺丝液中，在纺丝凝固后，得到的胶态单纤维仍含有大量的有机溶液，经与非溶剂的水进行交换，同时拉伸纤维束，染料与溶液再同时转移到纺丝浴和拉伸浴中，可回收再利用。Remastral染料也可以与炭黑结合使用，而得到价廉的藏青、橄榄和棕色染料。

2.凝胶染色和湿丝束染色

腈纶从纺丝头喷出，从冷牵引到干燥的每个阶段，纤维结构疏松，表现出高孔隙和纤维表面积大的特征，可以作为凝胶染色和湿丝束染色的条件，其染色点和染色设备安置的位置及透风空气导管视纺丝流程而定，同时应在纤维不含有纺丝浴残余物的有害浓度后才能进行染色。染色方式用NaSCN湿法纺丝的凝胶染色和湿丝束染色，多用槽浸式浸渍和浸轧的方法，染色效果受到时间、温度、染料浓度的影响，约20s可以使染料吸收达到平衡，65℃下3s可吸收70%的染料，25℃下则需6s，故染深色采用较高温度有利。在同一染色条件下，染浴中染料浓度越高，湿丝束吸收的染料越多。

用DMAc湿法纺丝的凝胶染色和湿丝束染色，可以采用喷淋式染色方法。