專利名稱：適用于強(qiáng)uv光照最終用途的聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯纖維的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及染色聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯纖維和制造聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯纖維的方法。該纖維適用于纖維要經(jīng)受顯著UV光照的應(yīng)用如汽車應(yīng)用中。
背景技術(shù)：
近來，聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯(也叫做“PTT”)已作為適用于紡織、鋪地板、包裝和其它產(chǎn)品用途的聚合物而受到重視。
某些產(chǎn)品用途對(duì)纖維有嚴(yán)格要求。例如，在汽車內(nèi)部，希望織物在長期使用中和可能的極端環(huán)境條件下保持理想的物理性能。即使隨遮陽染色玻璃的出現(xiàn)，UV光照仍可能很強(qiáng)。各種極端環(huán)境包括優(yōu)選軟度甚于脆度的冰點(diǎn)以下直至過熱溫室之類的條件，尤其在南美洲大陸較南方的地區(qū)。運(yùn)輸產(chǎn)品用途，從飛機(jī)直至娛樂船只，具有一些與更普遍的汽車產(chǎn)品用途相同的嚴(yán)酷條件。
在汽車內(nèi)部，不同的產(chǎn)品用途包括椅套材料、門板裝飾板和車頂內(nèi)襯。在所有這些應(yīng)用中都要求色牢度。除顏色外，還希望保持物理特性。在有些這類應(yīng)用中，比任何給定物理參數(shù)如伸長率(有些能通過設(shè)計(jì)考慮而得到補(bǔ)償)的絕對(duì)值也許更重要的是長期試驗(yàn)和使用中物理性能的穩(wěn)定性。
除了與運(yùn)輸相關(guān)的產(chǎn)品用途外，戶外產(chǎn)品用途，包括遮蓋物(遮陽篷)、花園或天井家具和某些服裝和個(gè)人防護(hù)(防曬)設(shè)備在內(nèi)，都要求所用的織物材料有很好的UV和熱穩(wěn)定性。
具有非常理想美觀質(zhì)量的織物材料是用包含聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯，也稱做“PTT”的纖維制成的織物。這類織物的理想性能中包括軟度(手感)、回彈性和拉伸回復(fù)性。試驗(yàn)的重要物理性能包括韌度和伸長率。
旅行和運(yùn)輸紡織品(Ciba Specialty Chemicals，Inc.，April 2000)發(fā)表了關(guān)于汽車織物染色技術(shù)的綜述。根據(jù)聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯纖維誘人的物理學(xué)性能，討論了它在汽車織物中的潛在應(yīng)用性，但高溫耐光牢度試驗(yàn)的結(jié)果表明“難以達(dá)到常規(guī)聚酯(即聚對(duì)苯二甲酸乙二酯)的性能水平”。該出版物指出“常規(guī)聚酯已經(jīng)變成且在不久的將來仍將是裝璜的首要纖維?！庇懻撝邪咽褂肬V吸收劑作為提高耐光牢度的方法，但僅與常規(guī)聚酯(試驗(yàn)中使用的是源自Rhodia的Tersuisse牌聚酯)聯(lián)系在一起。
日本2000 192375A公開了染色聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯織物以產(chǎn)生升華色牢度的方法。該出版物公開在聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯織物在90～140℃染色15～90min后，從溫度在55℃～染浴沸點(diǎn)之間的染浴中取出染色織物，這樣能得到理想的色牢度。對(duì)所得染色聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯織物進(jìn)行的僅有試驗(yàn)是升華牢度和儲(chǔ)存期間升華牢度的試驗(yàn)。
日本2002 180384A公開了耐光色牢度等級(jí)為3或更高的由聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯纖維組成的染色制品及其生產(chǎn)方法，以三嗪和/或苯并三嗪衍生物作為耐光改進(jìn)劑。該出版物公開染色能在90～130℃進(jìn)行15～120min，以及典型的染色在120℃進(jìn)行45min。未討論UV光照和耐光牢度試驗(yàn)的條件。
已經(jīng)知道，聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯能在大氣壓下、100℃或更低的溫度下在水介質(zhì)內(nèi)染色。例如，U.S.專利5,782,935公開了聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯纖維的染色方法如下在無載體和不施壓的含水液內(nèi)，在或低于含水液沸點(diǎn)的溫度下處理纖維。U.S.專利6,187,900 B1公開了聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯和聚對(duì)苯二甲酸乙二酯的可染纖維；染色在100℃或低于100℃和無載體條件下進(jìn)行。日本2002 054047A公開包含聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯的縫紉線的染色最好在大氣壓和98℃下而非120℃和壓力下進(jìn)行。
目前需要能在比傳統(tǒng)染色條件更高的溫度和壓力下染色聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯并使聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯具有更好的色牢度。本發(fā)明正是旨在達(dá)到這些和其它重要目的。
發(fā)明概述本發(fā)明提供有色聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯纖維和生產(chǎn)這種纖維的方法。這類纖維適用于受強(qiáng)UV光照，還常遇酷熱條件的運(yùn)輸產(chǎn)品用途。這些方法包括使用苯并三嗪衍生物UV吸收劑。
本發(fā)明的一個(gè)發(fā)明點(diǎn)是包含聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯、分散染料和苯并三嗪衍生物UV吸收劑的組合物，即纖維-染料組合物，它在經(jīng)受488kJ入射UV光照后，用試驗(yàn)方法AATCC法16-1998測(cè)得的耐光牢度為4或更高。在一些實(shí)施方案中，纖維的耐光牢度為3或更高，更尤其3～5，以及在優(yōu)選實(shí)施方案中，纖維在經(jīng)受了779kJ入射UV光照后，用試驗(yàn)方法AATCC法16-1998測(cè)得的耐光牢度甚至為4或更高，更尤其4～5。在優(yōu)選實(shí)施方案中，纖維經(jīng)受了481kJ入射UV光照后，用試驗(yàn)方法AATCC法16-1998測(cè)得的韌度損失小于約10％。優(yōu)選纖維一般具有0～約10％的損失，一般在約1～約10％范圍內(nèi)。
本發(fā)明的另一個(gè)發(fā)明點(diǎn)是包含聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯、分散染料和苯并三嗪衍生物UV吸收劑，且在經(jīng)受了488kJ入射UV光照后，用試驗(yàn)方法AATCC法16～1998測(cè)得的耐光牢度為4或更高的有色纖維。在有些實(shí)施方案中，纖維在經(jīng)受了779kJ入射UV光照后，用試驗(yàn)方法AATCC法16-1998測(cè)得的耐光牢度為4或更高。在優(yōu)選實(shí)施方案中，纖維-染料組合在經(jīng)受了481kJ入射UV光照后，用試驗(yàn)方法AATCC法16-1998測(cè)得的韌度損失小于約10％。
本發(fā)明的另一個(gè)發(fā)明點(diǎn)是制造染色聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯纖維的方法，包含下列步驟a.提供聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯纖維；b.提供含有包含苯并三嗪衍生物UV吸收劑的水溶液的染浴，優(yōu)選含水量足以使水∶纖維之比為約2∶1～約40∶1，所有重量％都以纖維重量為基準(zhǔn)；c.把染浴的pH值調(diào)到約4～約6；d.把染浴加熱(優(yōu)選以至少約1℃/min的速率)到溫度為105～約145℃；e.把聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯纖維浸在染浴中；f.維持染浴溫度至少約30min(優(yōu)選最長達(dá)145min)，以產(chǎn)生染色聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯纖維；g.讓染浴冷卻下來；和h.漂洗染色聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯纖維。
在有些實(shí)施方案中，纖維在經(jīng)受了488kJ入射UV光照后，用試驗(yàn)方法AATCC法16-1998試驗(yàn)時(shí)，耐光牢度為4或更高。
在有些實(shí)施方案中，當(dāng)分散染料選自色指數(shù)(CI)分散紅86、CI分散紅161、CI分散黃42、CI分散黃96、CI分散黃160、CI分散藍(lán)200、CI分散藍(lán)60和CI分散藍(lán)77時(shí)，纖維在經(jīng)受了779kJ入射UV光照后，用試驗(yàn)方法AATCC法16-1998測(cè)得的耐光牢度為4或更高。
發(fā)明詳述本發(fā)明提供包含聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯的纖維和制造染色聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯的方法。在用某些分散染料時(shí)，按本文所公開的方法制造的纖維，在經(jīng)受488kJ入射UV光照后用試驗(yàn)方法AATCC法16-1998測(cè)定，甚至在經(jīng)受了779kJ入射UV光照后用試驗(yàn)方法AATCC法16-1998測(cè)定，其耐光牢度至少為4。已意外地發(fā)現(xiàn)，使用本文所公開的方法，在比一些先有出版物，如日本2000 192375A和日本2002180384A中所公開的最高溫度還要高的溫度和壓力下染色的聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯纖維，比用傳統(tǒng)方法染色的聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯纖維有更好的色牢度。雖然無意用任何具體理論限制本發(fā)明，但相信本文所公開的方法允許染料分子更深地透進(jìn)纖維，由此提高了色牢度。
按照本文所公開的方法制成的纖維也能稱做“纖維-染料組合體”，說明染料分子與纖維一起存在。
在優(yōu)選實(shí)施方案中，按照本發(fā)明制造染色聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯的方法包含下列步驟a.提供聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯纖維；b.為形成染浴，在室溫含水介質(zhì)內(nèi)合并約0.5重量％脂肪醇乙氧基化物表面活性劑、約0.25重量％螯合劑、3重量％苯并三嗪衍生物UV吸收劑、0.5重量％分散染料和足量水，以使水∶纖維之比為約2∶1～約40∶1，所有重量％都以纖維重量為基準(zhǔn)；c.把染浴的pH值調(diào)到約4～約5；
d.以至少約1℃/min的速率把染浴加熱到溫度為132～145℃；e.把聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯纖維浸在染浴中；f.使染浴恒溫至少約30min，以產(chǎn)生染色聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯纖維；g.讓染浴冷卻下來；和h.漂洗染色聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯纖維。
上述方法中所有百分?jǐn)?shù)都是以“纖維重量為基準(zhǔn)”(OWF)的重量百分?jǐn)?shù)。
本文所公開的方法提供下述聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯纖維含某些分散染料，尤其適用于汽車織物的染料，特別是色指數(shù)(“CI”)分散紅86、CI分散紅91、CI分散紅161、CI分散紅279、CI分散黃42、CI分散黃96、CI分散黃160、CI分散藍(lán)27、CI分散藍(lán)60和CI分散藍(lán)77，染色深度相對(duì)于纖維重量(OWF)為0.5％，在經(jīng)受了488kJ入射UV光照后，用試驗(yàn)方法AATCC法16-19984測(cè)得的耐光牢度等級(jí)為4或更高，更尤其4～5，按照AATCC方法16-1998，耐光牢度的等級(jí)范圍為1～5，5為最高等級(jí)。因此4～5的耐光牢度是非常理想的。
在有些優(yōu)選實(shí)施方案中，本文所公開的方法提供下述聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯纖維含某些分散染料，特別CI分散紅86、CI分散紅161、CI分散黃42、CI分散黃96、CI分散黃160、CI分散藍(lán)60和CI分散藍(lán)77，染色深度為0.5％OWF，在經(jīng)受了779kJ入射UV光照后，具有4或更高等級(jí)的理想耐光牢度。
在本文中，染料的百分含量以“％OWF”表示，是指染料相對(duì)于纖維重量的重量％。
CI分散染料是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，以及適用于染色聚酯纖維，尤其聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯纖維的合適分散染料可以由技術(shù)人員選擇。適用于染色纖維，尤其按本文所公開方法生產(chǎn)的適用于汽車用途的纖維的商品分散染料包括Terasil粉紅2GLA-01(CI分散紅86)、Disperserite粉紅REL(CI分散紅91)、Dorospers紅KFFB(CI分散紅161)、Dorospers紅KFFN(CI分散紅279)、Terasil黃GWL(CI分散黃42)、Dorospers金黃R.Conc(CI分散黃96)、Dianix黃SG(CI分散黃160)、Terasil藍(lán)GLF(CI分散藍(lán)27)、Terasil藍(lán)BGE-01(200)(CI分散藍(lán)60)和Dorospers藍(lán)BLFR(CI分散藍(lán)77)。意在把新近發(fā)展的具有色牢度特性且在本文所公開的條件下適用于染色聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯纖維的分散染料包括在本發(fā)明范圍內(nèi)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，這類染料可以用本文所公開的標(biāo)準(zhǔn)條件，在商品聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯如Sorona聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯上進(jìn)行試驗(yàn)。
除非另有說明，否則術(shù)語“聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯”，和“PTT”，如本文所用，包括含至少70mol％對(duì)苯二甲酸亞丙基酯重復(fù)單元的均聚物和共聚物，以及含至少70mol％對(duì)苯二甲酸亞丙基酯的均聚物或共聚酯的聚合物共混物。優(yōu)選的聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯，包括共聚物和共混物在內(nèi)，含至少85mol％，更優(yōu)選至少90mol％，甚至更優(yōu)選至少95mol％，又更優(yōu)選至少98mol％以及最優(yōu)選約100mol％對(duì)苯二甲酸亞丙基酯重復(fù)單元。為方便起見，本文也把聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯稱做“PTT”。
術(shù)語“摩爾百分?jǐn)?shù)”，如本文所用，是指特定組分的摩爾數(shù)相對(duì)于，例如，聚合物內(nèi)單體單元總摩爾數(shù)的百分?jǐn)?shù)。
聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯共聚物的實(shí)例包括用3種或更多種且每種含2個(gè)成酯基團(tuán)的反應(yīng)試劑所形成的共聚酯。例如，共聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯能用選自含4～12個(gè)碳原子的線形、環(huán)狀和支化脂族二羧酸，如丁二酸、戊二酸、己二酸、十二烷酸和1，4-環(huán)己烷二羧酸；除對(duì)苯二甲酸之外的含8～12個(gè)碳原子的芳族二羧酸，如間苯二甲酸和2，6-萘二羧酸；除1，3-丙二醇以外含2～8個(gè)碳原子的線形、環(huán)狀和支化脂肪族二元醇，如乙二醇、1，2-丙二醇、1，4-丁二醇、3-甲基-1，5-戊二醇、2，2-二甲基- 1，3-丙二醇、2-甲基-1，3-丙二醇和1，4-環(huán)己二醇；和含4～10個(gè)碳原子的脂族和芳族醚二醇，如氫醌雙(2-羥基乙基)醚制成?；蛘?，共聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯也可以用分子量低于約460的聚乙烯醚二醇，如二乙烯醚二醇制成。共聚酯內(nèi)共聚單體的典型存在量為約0.5mol％～約15mol％，最大存在量可以30mol％。
聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯能含少量，例如，約10mol％或更少，在有些實(shí)施方案中，約5mol％或更少的一種或多種除對(duì)苯二甲酸亞丙基酯以外的共聚單體，以及這類共聚單體的選擇通常要使它們對(duì)性能不會(huì)有明顯的不利影響。能用的典型共聚單體包括官能共聚單體，如磺基間苯二甲酸-5-鈉，其優(yōu)選用量為約0.2～5mol％。為控制粘度，可以加入很少量，即約5mol％或更少，甚至2mol％或更少的三官能度共聚單體，如偏苯三酸。
聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯均聚物或共聚物可以與一種或多種其它聚合物共混。如果共混，則優(yōu)選聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯與約30mol％或更少的一種或多種其它聚合物共混。宜與聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯均聚物或共聚物共混的聚合物的實(shí)例是用前述那些其它二元醇制成的聚酯。優(yōu)選的聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯共混物含至少85mol％，更優(yōu)選至少90mol％，甚至更優(yōu)選至少95mol％，又更優(yōu)選至少98mol％聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯聚合物。在某些非常優(yōu)選的實(shí)施方案中，共混物含幾乎約100mo1％聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯的均聚物或共聚物。對(duì)于有些應(yīng)用，不優(yōu)選共混物。
聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯的特性粘數(shù)為至少約0.70dl/g，優(yōu)選至少約0.80dl/g，更優(yōu)選至少約0.90dl/g以及最優(yōu)選至少約1.0dl/g。還優(yōu)選特性粘數(shù)不超過約2.0dl/g，更優(yōu)選不超過約1.5dl/g以及最優(yōu)選不超過約1.2dl/g。
聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯的數(shù)均分子量(Mn)優(yōu)選至少約10,000，更優(yōu)選至少約20,000，而且還優(yōu)選約40,000或更少，更優(yōu)選約25,000或更少。優(yōu)選的Mn取決于聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯的組分，也受所用的影響聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯物理性能的任何添加劑或改性劑的性質(zhì)和用量的影響。
聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯和制造聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯的方法是已知的，且已描述在，例如，下列U.S.專利中5,015,789，5,276,201，5,284,979，5,334,778，5,364,984，5,364,987，5,391,263，5,434,239，5,510454，5,504,122，5,532,333，5,532,404，5,540,868，5,633,018，5,633,362，5,677,415，5,686,276，5,710,315，5,714,262，5,730,913，5,763,104，5,774,074，5,786,443，5,811,496，5,821,092，5,830,982，5,840,957，5,856,423，5,962,745，5,990,265，6,235,948，6,245,844，6,255,442，6,277,289，6,281,325，6,312,805，6,325,945，6,331,264，6,335,421，6,350,895，6,353,062，和6,538,076，EP 998 440，WO 00/14041和98/57913，H.L.Traub，“Synthese und textilchemische Eigenschaften des Poly-Trimethyleneterphthalats(聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯)的合成和化學(xué)特性”，Stuttgart大學(xué)論文(1994)，以及S.Schauhoff，“New Developmentsin the Production of Poly(trimethylene terephthalate)(PTT)(生產(chǎn)聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯(PTT)的新進(jìn)展)”，人造纖維年鑒(1996年9月)。聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯可獲自E.I.杜邦de Nemours and Company，Wilmington，Delaware，商品名為Sorona。
在聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯聚合物、共聚物或共混物中可加入其它聚合物添加劑來提高強(qiáng)度，利于后續(xù)擠出加工或提供其它益處。例如，為提高聚合物的強(qiáng)度和可加工性，可加入約0.5～約5mol％的少量六亞甲基二胺。為提高聚合物的強(qiáng)度和可加工性，可加入約0.5～約5mol％的少量聚酰胺，如尼龍6或尼龍6-6。可以加入成核劑，優(yōu)選0.005～2重量％選自下列一組的二羧酸的單鈉鹽對(duì)苯二甲酸單鈉鹽、萘二羧酸單鈉鹽、間苯二甲酸單鈉鹽為成核劑，如U.S.6,245,844所公開。
如果需要，聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯聚合物和共混物都可含有添加劑，如消光劑、成核劑、熱穩(wěn)定劑、增粘劑、熒光增白劑、顏料和抗氧劑。在聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯和共混物中或在纖維制造中可加入TiO2或其它顏料。適用于聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯的添加劑已公開在，例如，U.S.專利3,671,379、5,798,433和5,340,909、EP 699 700和847960，以及WO 00/26301中。
在有些實(shí)施方案中，聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯纖維以織物形式如織造或非織造織物提供。在有些實(shí)施方案中，纖維，任選地作為織物，還要浸在水中后在其中加入表面活性劑、螯合劑、紫外吸收劑和/或染料。
優(yōu)選在室溫下，例如，可以在約22℃～28℃，開始本方法，即組合纖維和染浴組分。還優(yōu)選在密封容器內(nèi)的自生壓力下進(jìn)行本方法。由于容器是密封的，所以在方法進(jìn)行期間，容器內(nèi)的壓力升高。在含水介質(zhì)中組合進(jìn)約0.50重量％脂肪醇乙氧化基物表面活性劑、約0.25重量％螯合劑、3.00重量％苯并三嗪衍生物UV吸收劑和0.5重量％分散染料，以使水∶纖維之比為約2∶1～約40∶1。優(yōu)選水∶纖維之比至少約6∶1。水∶纖維之比能隨本方法中所用的設(shè)備而變，部分取決于本方法中所用材料的體積。在本方法的有些應(yīng)用中，尤其較大規(guī)模的生產(chǎn)中，可優(yōu)選水∶纖維之比約8∶1～約12∶1，甚至優(yōu)選約10∶1。當(dāng)以織物形式使用纖維時(shí)，同樣的比例適用，即以重量為基準(zhǔn)，該比例是水∶織物之比。但可以用這樣的比例范圍。對(duì)于特定應(yīng)用，可由本領(lǐng)域的技術(shù)人員選擇適當(dāng)?shù)谋壤?br> 在本方法中，要以至少約1℃/min但慢于8℃/min的速率加熱染浴及其中的組分。優(yōu)選加熱速率為約5℃/min或更慢，更優(yōu)選約4℃/min或更慢，最優(yōu)選約3℃/min或更慢。在非常優(yōu)選的實(shí)施方案中，加熱速率為約2℃/min。
把染浴和組分加熱到105～145℃，優(yōu)選132～140℃，更優(yōu)選132～135℃，以及在非常優(yōu)選的實(shí)施方案中，加熱到約132℃。一旦染浴已達(dá)到所要求的溫度，就在該溫度下恒溫至少約30min，優(yōu)選至少約45min，優(yōu)選最長達(dá)145min。讓染浴在所需溫度下恒溫約60min一般就將保證充分染色；但是對(duì)于某些染料配方，可能需要較短或較長的時(shí)間，且取決于被染纖維內(nèi)所需顏色的色澤和強(qiáng)度。
本方法使用苯并三嗪衍生物UV吸收劑。這類吸收劑可以獲自，例如，Ciba Geigy，Inc.。優(yōu)選的苯并三嗪衍生物UV吸收劑是CibafastUSMUV吸收劑。
UV吸收劑的用量優(yōu)選至少約2重量％，更優(yōu)選至少約3重量％。雖然UV吸收劑的用量可以大于，例如，約4重量％，但對(duì)于有些應(yīng)用，如此高的用量是不需要的且可能成本效率不高。
染浴的pH值可以通過加入合適的酸進(jìn)行調(diào)節(jié)。優(yōu)選乙酸，但也可以用其它有機(jī)或無機(jī)酸，包括丙酸和甲酸在內(nèi)。染浴的pH值優(yōu)選調(diào)節(jié)到約4～約6，優(yōu)選4.2～約4.85，更優(yōu)選約4.25～4.7，最優(yōu)選4.5～4.75。
脂肪醇乙氧基化物表面活性劑是已知的且有商品出售。典型的脂肪醇乙氧基化物表面活性劑是可獲自杜邦Specialty Chemicals，Wilming-ton，DE的Surfactant LF-H。
本文所公開的方法使用螯合劑。螯合劑能除去溶液中不希望或過量的離子。螯合劑的實(shí)例是乙二胺四乙酸(EDTA)及其衍生物，包括次氮基三乙酸(NTA)、二乙烯三胺五乙酸(DTPA)及其鹽在內(nèi)。EDTA是優(yōu)選的螯合劑。螯合劑是周知的且有商品出售。EDTA的商品是，例如，源自Dow Chemical Co.，Midland，MI的Versene100 EDTA。
在纖維已浸在染浴內(nèi)且染浴已在所需溫度下恒溫了所需時(shí)間后，就讓染浴冷卻下來，然后漂洗纖維?？梢圆挥萌魏瓮獠坷鋮s方法或設(shè)備使染浴回到室溫，或者，如果需要，也可以，例如，用冷卻水加速冷卻。在冷卻時(shí)，染浴也減壓，優(yōu)選減到大氣壓。
最好以預(yù)洗煉開始上述方法以除去防礙染色的污垢、顆粒和其它雜質(zhì)。例如，進(jìn)行預(yù)洗煉方法可以是將聚對(duì)苯二甲酸在含0.5％表面活性劑、0.25％螯合劑和0.50％TSPP(焦磷酸四鈉)的浴內(nèi)在約60℃保持約20min。
染色工藝后最好加上還原后洗煉，以除去松散的染料分子和殘留的化學(xué)藥品，這有助于耐光牢度達(dá)到最大。優(yōu)選后洗煉包括下列步驟通過在室溫下加入2.0g/l亞硫酸氫鈉和2.0g/l蘇打粉提供洗煉??；以，例如，約1～22℃/min的速率升溫到約60℃或更高，但低于180℃；在60℃保溫20min；漂洗并中和纖維。實(shí)現(xiàn)中和的方法可以是，例如，在通過加入合適的有機(jī)酸，如乙酸，已把pH值調(diào)節(jié)到6.0～7.0的浴內(nèi)漂洗纖維。
本方法提供染色纖維，例如，用標(biāo)準(zhǔn)耐光牢度試驗(yàn)性能理想的有色纖維。耐光牢度試驗(yàn)方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，且已描述在美國紡織化學(xué)家和染色家協(xié)會(huì)(AATCC)的出版物內(nèi)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，按本文所公開的方法制成的聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯纖維，包括由共混物和共聚物制成的纖維在內(nèi)，在經(jīng)受了488kJ入射UV光照后，用試驗(yàn)方法AATCC法16-19984測(cè)得的色斷不超過4，即在AATCC坯布等級(jí)中不低于4。在有些實(shí)施方案中，當(dāng)在染色工藝中使用了某些分散染料時(shí)，已觀察到，在經(jīng)受了779kJ入射UV光照后，色斷不超過4(用相同的試驗(yàn)方法但有效地采用比用488kJ UV光的試驗(yàn)更加苛刻的試驗(yàn))。
進(jìn)一步，獲得了除顏色之外還具有理想物理性能保留率的纖維。在長時(shí)間UV光照前后的韌度試驗(yàn)表明韌度損失很少。優(yōu)選按照本文所公開的方法制造的染色聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯纖維，在經(jīng)受了481kJ入射UV光照后，韌度損失為約10％或更少。更優(yōu)選，按照本文所公開的方法制造的染色聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯纖維，在經(jīng)受了779kJ入射UV光照后，韌度損失為約10％或更少。
為了試驗(yàn)在UV光照下的色牢度和強(qiáng)度，一般都把候選纖維制成針織管狀或纏繞在硬卡上的試驗(yàn)形式。試驗(yàn)可以在，例如，Weather-O-MeterUV光照設(shè)備上進(jìn)行?？稍囼?yàn)的物理性能包括在強(qiáng)UV光/高溫輻照下的韌度、伸長率和色牢度。
實(shí)施例下列實(shí)施例是為了說明本發(fā)明而給出的，無意限制本發(fā)明。所有份數(shù)、百分?jǐn)?shù)等都以重量為單位，除非另有說明。
韌度下列實(shí)施例中所報(bào)告的聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯紗的韌度都用Instron Corp.拉伸試驗(yàn)機(jī)1122型測(cè)定。韌度按ASTM D-2256測(cè)量。
耐氙光牢度耐氙光牢度用“Atlas”耐候計(jì)(Atlas Material Testing TechnologyLLC，4114N.Ravenswood Ave.，Chicago，IL 60613)按已成熟建立的AATCC法16-1998和優(yōu)級(jí)有光澤羊毛耐光牢度標(biāo)準(zhǔn)L-4(組5)進(jìn)行。
用AATCC坯布等級(jí)1～5對(duì)所有UV光照后的樣品進(jìn)行目視分等，其中5表示“看不出變化”，1表示“嚴(yán)重色變”。半個(gè)單位被看作聚合物基材之間無明顯差別，以及4等或更高被評(píng)判為在長期暴UV光照后具有優(yōu)良的耐褪色性。
UV光照引起的韌度降低試驗(yàn)長期UV光照對(duì)SoronaPTT紗拉伸性能的影響。從對(duì)SoronaPTT紡紗“假染定形”針織管的測(cè)量獲得基線韌度?！凹偃径ㄐ巍笔侵甘褂贸玖弦酝獾乃腥驹〗M分并包括染色工藝中的所有步驟，包括溫度、壓力等在內(nèi)。假染定形用來提供聚合物強(qiáng)度保留率試驗(yàn)的基線。所報(bào)告的數(shù)據(jù)是10個(gè)Instron測(cè)量值的平均值。
對(duì)于在染浴內(nèi)含CibafastUSM紫外吸收劑時(shí)所制成的染色針織管，在Atlas Weather-O-Meter設(shè)備中經(jīng)受了481、486.5和496kJ光照后進(jìn)行試驗(yàn)。把由PTT制成的染色針織管上經(jīng)長期UV光照后的紗線的韌度與起始假染定形(光照)的基線數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，確定因UV光照所引起的韌度損失。
材料來源本文所用的所有材料都獲自商品。始自Sorona聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯的拉伸變形紗，按類似于U.S.專利6,333,106所述的方法制備。Dacron聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)纖維獲自Invista，Inc.(Wilmington，DE)。所用的化學(xué)試劑如下Dianix染料(DyStar L.P.，9844-A Southern Pine Blvd.，Charlotte，NC 28274)；Dispersrite染料(Rite Industries，Inc.，Highpoint，NC)；Dorospers染料(M.Dohmen USA Inc.，Greenville，SC)；Terasil染料和CibafastUSM(Ciba Specialty Chemicals，Colors Div.，High Point，NC)；Versene100(Dow Chemical Co.，Midland，MI)；Surfac-tant LF-H(杜邦，Wilmington，DE)；Burco Reduct T(Burlington Chemical Co.，Burlington，NC)。
進(jìn)行試驗(yàn)的材料是紡織Dacron聚對(duì)苯二甲酸乙二酯均聚物(對(duì)比)的假捻紗和已在Lawson-Hempill FAK圓筒針織機(jī)(Lawson HemphillSales Inc.，Spartanburg，SC 29304)上針織成管的Sorona聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯均聚物(試驗(yàn))的紗。
用相同的染色輔劑和條件，同時(shí)試驗(yàn)紡織聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯纖維的試驗(yàn)紗和紡織Dacron聚對(duì)苯二甲酸乙二酯的對(duì)比紗。除了對(duì)已發(fā)現(xiàn)在長期UV光照后具有良好耐光牢度的許多分散染料進(jìn)行評(píng)價(jià)外，還研究了SoronaPTT紡織試驗(yàn)紗和DacronPET對(duì)比紗抵抗UV光照引起拉伸性能下降的能力。染料和化學(xué)藥品的所有百分?jǐn)?shù)都是以織物重量為基準(zhǔn)(OWF)的重量百分?jǐn)?shù)。預(yù)洗煉、染色和后洗煉都在Mathis LabomatBFA16試驗(yàn)單元(Werner MathisU.S.A.Inc.，Concord，NC)中進(jìn)行。
預(yù)洗煉方法試驗(yàn)樣品和對(duì)比樣品的針織管在含下列組分的60℃浴內(nèi)預(yù)洗煉20min● 0.50％Surfactant LF-H表面活性劑● 0.25％Versene100(螯合劑)● 0.50％焦磷酸四鈉染色方法在容器內(nèi)于室溫下制備含下列組分的染浴
● 0.50％“Surfactant”LF-H● 0.25％“Versene”100(螯合劑)● 3.00％“Cibafast”USM(UV吸收劑)● 分散染料(用量和染料示于表1)● pH值調(diào)到4.50～4.75所需的乙酸把試驗(yàn)用織物浸在染浴內(nèi)并密封該容器。以2℃/min的速率升溫到132℃(270)，然后在132℃保持45min。冷卻并減壓染浴，取出織物樣品并充分漂洗。
還原后洗煉方法在室溫下制備含2.0g/l Burco Reduct T亞硫酸氫鈉和2.0g/l蘇打粉的后洗煉浴。以2℃/min的速率升溫到60℃(140)。把織物浸在后洗煉浴內(nèi)，在60℃保持20min，在pH值已用乙酸調(diào)節(jié)到6～7的浴內(nèi)進(jìn)行充分漂洗和中和。
用各種染料染色并以不同的UV光照時(shí)間試驗(yàn)的織物的耐光牢度結(jié)果示于表1。
耐氙弧光牢度試驗(yàn)表1

表2說明長期UV光照對(duì)SoronaPTT紡紗韌度的影響。光照紗的韌度損失通過比較光照染色針織管的韌度和提供計(jì)算基線的“假染定形”針織管的韌度來計(jì)算。SoronaPTT紗抵抗長期UV光照引起韌度下降的能力是顯而易見的。

為說明和描述起見，已給出了本發(fā)明實(shí)施方案的上述公開。無意囊括本發(fā)明并把本發(fā)明限制于以上公開的精確形式。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，根據(jù)公開的內(nèi)容，本文所述實(shí)施方案的許多變更和修改是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.包含聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯、染料和苯并三嗪衍生物UV吸收劑的有色纖維，其在經(jīng)受488kJ入射UV光照后，用試驗(yàn)方法AATCC法16-1998測(cè)得的耐光牢度為4或更高。
2.權(quán)利要求1的有色纖維，其中所述纖維包含占該纖維內(nèi)聚合物總量至少80mol％的聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯。
3.權(quán)利要求1或2的有色纖維，其中所述纖維包含含有至少70mol％對(duì)苯二甲酸亞丙基酯重復(fù)單元的聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯。
4.前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的有色纖維，其中所述纖維包含含有至少98mol％對(duì)苯二甲酸亞丙基酯重復(fù)單元的聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯。
5.前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的有色纖維，其在經(jīng)受779kJ入射UV光照后，用試驗(yàn)方法AATCC法16-1998測(cè)得的耐光牢度為4或更高。
6.前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的有色纖維，其中染料選自下列一組CI分散紅86、CI分散紅91、CI分散紅161、CI分散紅279、CI分散黃42、CI分散黃96、CI分散黃160、CI分散藍(lán)27、CI分散藍(lán)60和CI分散藍(lán)77。
7.前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的有色纖維，其中所述纖維包含占該纖維重量2～4重量％的苯并三嗪衍生物UV吸收劑。
8.前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的具有一定起始韌度的有色纖維，其中所述起始韌度在該纖維經(jīng)受481kJ入射UV光照后，用試驗(yàn)方法AATCC法16-1998測(cè)定降低約10％或更少。
9.前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的有色纖維，其在經(jīng)受488kJ入射UV光照后，用試驗(yàn)方法AATCC法16-1998測(cè)得的耐光牢度為4～5。
10.前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的有色纖維，其中聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯的特性粘數(shù)為0.80～1.5dl/g。
11.制造染色聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯纖維的方法，包含下列步驟a.提供聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯纖維；b.提供含有包含苯并三嗪衍生物UV吸收劑的水溶液的染浴；c.把染浴的pH值調(diào)到約4～約6；d.把染浴加熱到105～145℃的溫度；e.把聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯纖維浸在染浴中；f.維持染浴溫度至少約30min，以產(chǎn)生染色聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯纖維；g.讓染浴冷卻下來；和h.漂洗染色聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯纖維。
12.權(quán)利要求11的方法，其中染色纖維在經(jīng)受448kJ入射UV光照后，用試驗(yàn)方法AATCC法16-1998測(cè)得的耐光牢度為4或更高。
13.權(quán)利要求11～13的方法，其中所述纖維在經(jīng)受488kJ入射UV光照后，用試驗(yàn)方法AATCC法16-1998測(cè)得的耐光牢度為4～5。
14.權(quán)利要求11～14的方法，其中纖維具有一定的起始韌度以及其中纖維在經(jīng)受488kJ入射UV光照后，用試驗(yàn)方法AATCC法16-1998測(cè)得所述起始韌度降低約10％或更少。
全文摘要
本專利提供經(jīng)受480kJ入射UV光照后耐光牢度為4或更高的染色聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯纖維和制造這種纖維的方法。這種纖維適用于汽車應(yīng)用和很可能有紫外吸收的其它應(yīng)用中。
文檔編號(hào)C08K5/3475GK1965023SQ200580018759
公開日2007年5月16日 申請(qǐng)日期2005年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月10日
發(fā)明者J·C·常, D·P·諾蘭 申請(qǐng)人:納幕爾杜邦公司