论文总字数：15194字

摘 要

超高分子量聚乙烯纤维是一种优秀的纤维材料，但是由于UHMWPE纤维分子链上无支链、无极性基团，对染料分子缺少亲和力，导致纤维的着色很是困难，本课题将对UHMWPE纤维的着色性能进行研究。

本课题选用偶氮类红颜料（PR170）、酞菁类蓝颜料（PB15:0）、酞菁类绿颜料（PG7），使用高温高压法对UHMWPE纤维染色，通过调整温度、时间、颜料浓度、助剂使用等变量来达到探究UHMWPE纤维着色性能的目的。实验发现在最佳染色温度130℃情况下UHMWPE纤维着色性能随染色时间的增加有明显提高，当温度达到140℃左右时纤维性质会发生明显改变，纤维硬化。本课题还采用了印花染色，结果发现纤维柔软性下降。

关键词：UHMWPE纤维 偶氮颜料 酞菁颜料 着色性能

Study on the coloring properties of ultra high molecular weight polyethylene fibers

Abstract

UHMWPE fiber is an excellent fiber material. However, since UHMWPE fiber has no branches and no polar groups on its molecular chain, and the affinity for the dye molecules is lacking, which makes it difficult to color the fibers. This topic will study the coloring properties of UHMWPE fibers.

This topic uses azo red pigment (PR170), phthalocyanine blue pigment (PB15:0), phthalocyanine green pigment (PG7), and this topic uses high temperature and high pressure method to dye UHMWPE fiber. This topic aims to explore the coloring properties of UHMWPE fibers by adjusting the temperature, time, pigment concentration, and additives. It was found that the coloring performance of UHMWPE fiber increased significantly with the increase of dyeing time at the optimum dyeing temperature of 130 ℃. When the temperature reaches about 140 ℃, the fiber properties will change significantly and the fibers will harden. The subject also used printing dyeing, and found that the fiber softness decreased.

Key words： UHMWPE fiber; Azo pigment; Phthalocyanine pigment; Coloring performanc

目 录

摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第一章 文献综述 1

1.1 前言 1

1.2 UHMWPE纤维的简介 1

1.2.1 UHMWPE纤维的发展概况 1

1.2.2 UHMWPE纤维的结构与性能 2

1.2.3 UHMWPE纤维的应用 5

1.3 UHMWPE纤维的制备 6

1.3.1 高压固态挤出法 7

1.3.2 表面结晶生长法 7

1.3.3 熔融纺丝法 7

1.3.4 凝胶纺丝法 8

1.4 UHMWPE纤维的着色研究 9

1.4.1 原液着色 10

1.4.2 纤维改性着色 10

1.4.3 特殊工艺 10

1.4.4 特殊染料 11

1.4.5 常规染色 12

1.5 本课题研究问题及研究途径 12

1.5.1 本课题研究的问题 12

1.5.2 本课题研究的途径 12

第二章 实验部分 13

2.1 实验材料 13

2.2 实验仪器 13

2.3 实验材料 13

2.4 实验过程 14

2.4.1 工艺流程曲线 14

2.4.2 实验过程 14

2.5 K/S值测量 14

第三章 结果与讨论 15

3.1 助剂对纤维着色性能的影响 15

3.2 时间对纤维着色性能的影响 16

3.3 浓度对纤维着色性能的影响 18

3.4 温度对纤维着色性能的影响 19

3.5 印花染色 19

第四章 小结与展望 21

4.1 实验结论 21

4.2 展望 21

参考文献 22

致谢 24

第一章 文献综述

• 1. 前言

超高分子量聚乙烯纤维（UHMWPE），是一种快速发展的新型纤维，应用范围多为绳索、航天、军事等领域，具有极其重要的战略意义。UHMWPE纤维密度为0.97g/cm³，强度高，耐磨性好，同时耐强酸强碱的腐蚀，摩擦系数也低于大多数材料。然而其依旧有着许多的不足，比如耐热性差，熔点仅有145摄氏度到160摄氏度之间，抗蠕变性能也差，加工成型难度大等等。UHMWPE纤维的众多缺点严重制约着纤维的发展，例如本课题的研究，纤维的着色性能。由于UHMWPE纤维是以聚乙烯为基本结构形成的长分子链，纤维上几乎不含有极性基团，难以与所接触物质发生化学反应，虽然由此拥有了极好的耐腐蚀、耐化学性能，但也导致其难以与染料分子作用，染色性能不好^[1-3]。

• 1. UHMWPE纤维的简介
     1. UHMWPE纤维的发展概况

UHMWPE纤维的研究最先开始于上世纪七十年代。Leeds大学的Ward教授团队通过熔融纺丝和多段拉伸的方法制备了有着较强强度的高分子量的聚乙烯纤维^[4]。荷兰Groneegen大学Zwijnenburg、Pennings通过表面结晶生长法制备了高分子量的聚乙烯纤维^[5]。曼彻斯特大学的Potter、Kanamoto、Zachariades课题组通过固态挤出法制备了高分子量的聚乙烯纤维^[6]。帝斯曼公司于1975年投入研发，主要研究重心是Zwijnenburg、Pennings的表面结晶生长法以及Smith、Lemstra的凝胶法。Smith、Lemstra在Zwijnenburg、Pennings理论基础上深入研究，以十氢化萘为溶剂，通过凝胶纺丝法成功制得高性能的聚乙烯纤维，并于1979年以此申请专利，1981年获得授权，1985年帝斯曼公司成功完成聚乙烯纤维的商品化生产^[7-8]。

自1985年荷兰帝斯曼公司完成高性能的聚乙烯纤维的商品化生产后，有关高性能的聚乙烯纤维的研发进入高速发展期。日本Mitsui公司于上世纪八十年代成功开发石蜡增塑纺工艺，以石蜡为溶剂，通过凝胶纺丝法制得聚乙烯纤维，而后在八十年代末成功完成生产。美国Allied Signal公司改良帝斯曼凝胶纺丝法工艺，用矿物油替代十氢化萘，同样于八十年代末成功完成生产。到了上世纪九十年代，美国Celanese公司以及意大利Snia纤维公司相继通过熔融纺丝法生产商品化的高性能的聚乙烯纤维，日本石油公司也通过研究固态挤出法完成高性能的聚乙烯纤维的商品化生产^[8-10]。

请支付后下载全文，论文总字数：15194字