間位芳綸著色技術(shù)研究進(jìn)展

宋吉賢，江華，崔志華，陳維國(guó)

摘 要：間位芳綸是一種新型高科技合成纖維，因具有極好的耐熱性、阻燃性和穩(wěn)定性而被廣泛應(yīng)用于阻燃服、軍事、航空航天等領(lǐng)域。然而芳綸高分子鏈間作用力大、纖維結(jié)晶度高、纖維表面化學(xué)惰性強(qiáng)，使染料分子難以進(jìn)入纖維內(nèi)部或與纖維結(jié)合，導(dǎo)致芳綸染色性較差。目前，主要從兩方面改善芳綸染色難題：通過提高溫度、加入載體或改用非水染色介質(zhì)等手段開發(fā)新型染色工藝提升染料上染率;對(duì)芳綸進(jìn)行改性以提升芳綸可染性。文章對(duì)間位芳綸的著色技術(shù)現(xiàn)狀進(jìn)行綜述，簡(jiǎn)要介紹了各類染色方法的基本原理及研究進(jìn)展，重點(diǎn)闡述了芳綸結(jié)構(gòu)與染色性能的關(guān)系，并總結(jié)了各染色方法所面對(duì)的挑戰(zhàn)及應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：間位芳綸;纖維改性;著色方法;機(jī)理;展望

中圖分類號(hào)：TS193.5

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1009-265X（2022）02-0009-09

Research progress of coloring technology for meta-aramid

SONG Jixian1， JIANG Hua1，2， CUI Zhihua1，2， CHEN Weiguo1

（1.Engineering Research Center for Eco-Dyeing & Finishing of Textiles， Ministry of Education，Zhejiang Sci-Tech University， Hangzhou 310018， China;

2.Shangyu Industrial Technology ResearchInstitute， Zhejiang Sci-Tech University， Shaoxing 312300， China）

Abstract： Meta-aramid is a new-type high-tech synthetic fiber widely used in flame-retardant clothing， military， aerospace and other fields due to its superior heat resistance， flame retardance and stability. However， it is hard for dye molecules to enter the fiber or combine with the fiber because of strong interaction between the aramid polymer chains， high fiber crystallinity， and strong chemical inertness on the fiber surface， resulting in poor property of aramid dyeing. Currently， aramid dyeing issues can be addressed by two means： develop new-type dyeing processes to improve the dye-uptake by increasing temperature， adding a carrier or using non-aqueous dyeing media instead; improve the dyeability through aramid modification. This paper reviews the current status of meta-aramid coloring technology， briefly introduces the fundamental principles and research progress of a variety of dyeing methods， specifically elaborates on the relationship between aramid structure and dyeing properties， and summarizes the challenges and application prospects of these dyeing approaches.

Key words： meta-aramid; fiber modification; coloring method; mechanism; prospect

芳綸，即“芳香族聚酰胺纖維”，屬于高性能纖維，包括對(duì)位芳綸和間位芳綸。其中，間位芳綸（亦稱芳綸1313）是由杜邦公司于20世紀(jì)60年代所研制并于1967年推向市場(chǎng)的，商品名為Nomex[1]。間位芳綸具有優(yōu)異的耐熱性、阻燃性、耐酸堿穩(wěn)定性、電絕緣性和抗輻射等性能，對(duì)還原劑、漂白劑、有機(jī)溶劑等非常穩(wěn)定，適于制作消防服、防火簾、宇航服、客機(jī)裝飾織物、高溫及腐蝕性場(chǎng)所用品等。目前，芳綸纖維的生產(chǎn)主要集中在美國(guó)、日本和歐洲一些國(guó)家[2]。2019年全球芳綸年產(chǎn)量為12.55萬噸，其中間位芳綸約4萬噸[3-4]。近年來，中國(guó)市場(chǎng)對(duì)芳綸需求量逐漸增大，但本土產(chǎn)量較低，對(duì)進(jìn)口產(chǎn)品依賴較強(qiáng)。2019年中國(guó)芳綸年產(chǎn)量?jī)H為1.2萬噸，其中間位芳綸約1萬噸[3]。

間位芳綸優(yōu)異的性能源于其特殊的結(jié)構(gòu)。間位芳綸即聚間苯二甲酰間苯二胺纖維，是由單體1，3-苯二胺和1，3-苯二酸縮聚后紡絲所得（見圖1），其大分子主鏈由酰胺鍵和芳香環(huán)交替連接組成，呈鋸齒狀排列，分子間存在大量氫鍵，而芳環(huán)則極大增強(qiáng)了分子間的范德華力。因此，間位芳綸具有結(jié)構(gòu)規(guī)整、結(jié)晶度高、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高的特征。

紡織品用芳綸需要有多種顏色才具有市場(chǎng)價(jià)值。當(dāng)前，芳綸主要采用分散染料[5]或陽(yáng)離子染料進(jìn)行染色[6]。但無論是對(duì)位芳綸還是間位芳綸，都存在結(jié)構(gòu)規(guī)整、結(jié)晶度高且化學(xué)惰性強(qiáng)等特點(diǎn)，使得染料分子難以進(jìn)入纖維內(nèi)部或與纖維結(jié)合，較難獲得理想的著色深度，從而極大地限制了其在服用領(lǐng)域的應(yīng)用。為解決芳綸染色難題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量研究。針對(duì)芳綸的結(jié)構(gòu)特征，改進(jìn)染色工藝，開發(fā)了超高溫染色、載體染色和溶劑染色等方法;從纖維制造過程中尋找賦予芳綸顏色的機(jī)會(huì)，開發(fā)了共聚改性染/著色、共混改性染色、原液著色、表面處理或接枝改性后染色等方法。目前，對(duì)芳綸染色的研究報(bào)道主要集中在間位芳綸領(lǐng)域。本文簡(jiǎn)要介紹了各類未改性間位芳綸染色法和間位芳綸改性著色法的原理、性能及相應(yīng)的研究進(jìn)展，并對(duì)各類染色方法的應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。下文中未特殊說明時(shí)，芳綸均指間位芳綸。

1 未改性芳綸的染色方法

1.1 超高溫染色法

芳綸特殊的結(jié)構(gòu)使其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高達(dá)270 ℃，遠(yuǎn)高于滌綸等纖維，因此采用常規(guī)的高溫高壓染色法（130 ℃）染色時(shí)很難將纖維打開來容納大量的染料分子。顯而易見的改進(jìn)方法便是進(jìn)一步提升染色溫度，通過增加纖維大分子鏈段運(yùn)動(dòng)程度來增加染料上染量。朱利鋒等[7]的研究表明，隨著染色溫度的升高，可以顯著提升分散染料對(duì)芳綸的上染率。不過即使溫度升至180 ℃，芳綸仍然不能達(dá)到透染的效果。華江楠等[8]的研究結(jié)果也證實(shí)，染色溫度超過130 ℃確實(shí)可以提高染色深度，但另一方面，對(duì)染料的耐高溫穩(wěn)定性也提出了要求。諸如分散紅玉5BL、分散嫩黃SE-4GL和分散深藍(lán)HGL等受高溫褪色的染料并不適合超高溫染色法。根據(jù)染色原理，染色溫度高于纖維玻璃化溫度時(shí)可以獲得滿意的染料上染率。然而，芳綸的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度極高，在染整行業(yè)采用相當(dāng)溫度以達(dá)到或接近芳綸玻璃化轉(zhuǎn)變溫度暫不現(xiàn)實(shí)。另外，單純依靠提升染色溫度來改善芳綸染色效果時(shí)，還需配套篩選或研發(fā)耐超高溫型染料。

1.2 載體染色法

針對(duì)芳綸玻璃化轉(zhuǎn)變溫度過高致使染色困難的問題，在染色過程中使用載體可以有效改善染色效果。其原理是相對(duì)分子質(zhì)量較小、與芳綸結(jié)構(gòu)類似的載體在染色高溫條件下可以搶先進(jìn)入纖維內(nèi)部，破壞纖維間氫鍵等弱作用力，顯著提高芳綸溶脹程度，既能加快染料在芳綸內(nèi)部的擴(kuò)散速率，又能顯著增加纖維對(duì)染料的吸收量，從而提高染色深度。由于載體主要作用于纖維的非晶區(qū)，對(duì)結(jié)晶區(qū)影響有限，因此，載體對(duì)芳綸的熱性能和力學(xué)性能等影響有限。梁萍等[9]和劉昭雪等[10]的研究結(jié)果均表明，具有與芳綸相似結(jié)構(gòu)的載體Cindye Dnk對(duì)芳綸具有很好的溶脹作用，能顯著改善分散染料對(duì)芳綸的透染性。趙晶等[11]自制的載體CZ-12也具有很好的提升分散染料染色芳綸織物色深度的作用。張帥等[12]則驗(yàn)證了載體EA-1對(duì)提高得色量的作用。Sheng等[13]創(chuàng)新性地使用2-苯氧基乙醇為載體，實(shí)現(xiàn)了間位芳綸在95 ℃染色的目的。另一方面，載體與分散染料之間也存在相互作用，且該作用也具有促進(jìn)上染的能力。許曉鋒等[14]的研究結(jié)果表明，載體DEET對(duì)分散藍(lán)2BLN和分散金黃SE-5R具有顯著的增溶作用，增加了分散染料在芳綸上的分配系數(shù)、平衡吸附量和染色親和力，最終達(dá)到促染效果。

采用陽(yáng)離子染料染色時(shí)，加入電解質(zhì)可以降低染料與芳綸間的正電荷排斥力，進(jìn)一步促進(jìn)纖維對(duì)染料的吸附及染料在纖維內(nèi)部的擴(kuò)散[15]。王建明等[16]的研究結(jié)果表明，電解質(zhì)氯化鈉和載體POE聯(lián)合使用時(shí)表現(xiàn)出良好的協(xié)同作用，使染色芳綸的色深值提升效果更為顯著。馮繼紅等[17]的研究結(jié)果則證實(shí)電解質(zhì)氯化鈉和載體AC-101的協(xié)同使用對(duì)提升陽(yáng)離子染料染色芳綸織物的色深有顯著作用。

載體染色法因被認(rèn)為是一項(xiàng)節(jié)能降耗技術(shù)而受到廣泛關(guān)注。但現(xiàn)階段載體染色法仍然存在一些問題亟待解決。例如，使用的載體大多存在刺激性氣味或有毒、載體乳化較難、使用量較大以及染后織物上的大量殘留載體不易除去等。低毒、價(jià)廉、高促染和可回收將是芳綸染色用載體的重要研究方向。

1.3 溶劑染色法

芳綸作為一種疏水性合成纖維，當(dāng)采用分散染料染色時(shí)，染料結(jié)構(gòu)中由于不含水溶性基團(tuán)，其在水中的溶解度極小，在使用過程中通常以聚集態(tài)形式存在，不利于染料對(duì)芳綸的上染。為解決此問題，可以采用非水溶劑作為染色介質(zhì)對(duì)芳綸進(jìn)行染色。染料和纖維均會(huì)受到溶劑的影響。其中，非水溶劑可以較好地溶解染料，使染料成為單分子狀態(tài)，易于進(jìn)入纖維內(nèi)部。纖維也會(huì)因溶劑作用而增大溶脹程度，促使染料進(jìn)入纖維內(nèi)部，提升染料上染率。Preston等[18]用吡啶作為染色介質(zhì)對(duì)芳綸染色，獲得了色深度優(yōu)異的織物。溶劑法染色幾乎不使用水，具有省水少水的優(yōu)點(diǎn)，但吡啶等常規(guī)有機(jī)溶劑大多具有一定的毒性，且較難回收，增加了染色成本。為解決該問題，科研工作者又進(jìn)一步提出了超臨界CO2染色法和離子液體染色法。

1.4 超臨界CO2染色法

超臨界CO2是指溫度和壓力均高于其臨界點(diǎn)的特殊流體。采用該流體作為染色介質(zhì)時(shí)可以增大染料的溶解性并使纖維膨脹，增加染料在纖維上的擴(kuò)散程度，提升上染率。Kim等[19]采用分散染料對(duì)間位芳綸進(jìn)行超臨界CO2染色，在150 ℃、30 MPa的染色環(huán)境下得到了具有較高表觀色深的芳綸。Zheng等[20]在Kim的研究基礎(chǔ)上將載體Cindye Dnk加入到分散染料中，結(jié)果表明，超臨界CO2染色體系中載體對(duì)芳綸同樣具有較好的膨化效果，且該體系降低了芳綸纖維的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，所染織物的K/S值可提升五倍左右。劉軒等[21]選用了自制載體MZ-3對(duì)間位芳綸紗線染色也再次證實(shí)了超臨界CO2染色體系中載體對(duì)染色效果的促進(jìn)作用。超臨界CO2染色具有操作簡(jiǎn)單、工藝流程短、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，但工藝所需設(shè)備要求高且價(jià)格貴，對(duì)于芳綸的染色暫未實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

1.5 離子液體染色法

用作染色介質(zhì)的離子液體特指由陰離子和陽(yáng)離子組成的熔點(diǎn)低于100 ℃的鹽。染色時(shí)離子液體可以較好地溶解染料，并對(duì)芳綸有一定刻蝕效果，使芳綸表面粗糙度變大，為離子型染料提供更多的吸附和上染位置，增強(qiáng)染色性能[22]。Opwis等[23]將陽(yáng)離子型染料溶解在1-乙基-3-甲基咪唑乙基硫酸鹽中對(duì)芳綸進(jìn)行染色，其中，無定形芳綸在120～140 ℃時(shí)即可染得較深顏色，結(jié)晶型芳綸在180 ℃時(shí)也能獲得相當(dāng)色深。該染色方法無需另加載體或其他化學(xué)助劑，染色過程簡(jiǎn)便，得色量高、透染性好，但離子液體對(duì)芳綸表面產(chǎn)生的刻蝕作用會(huì)使織物機(jī)械性能受到一定損傷。

通過改變?nèi)旧に嚝@得的各芳綸染色方法優(yōu)缺點(diǎn)見表1。

2 芳綸改性著色法

2.1 共聚改性染/著色法

共聚改性是指纖維用高分子在合成過程中加入第三單體，使所合成高分子鏈中包含有一定程度的其他結(jié)構(gòu)，從而使所制造的纖維性質(zhì)發(fā)生改變。例如，Li等[24]在聚間苯二甲酰間苯二胺的合成過程中加入3，4′-二氨基二苯醚，在低溫N，N-二甲基乙酰胺溶液中通過縮聚反應(yīng)合成了含醚鍵的間位芳綸共聚物（見圖2）。芳綸引入醚鍵后，纖維間氫鍵、范德華力等作用力減弱，染色時(shí)纖維高分子鏈段運(yùn)動(dòng)加劇，從而提高染料上染率。

采用上述共聚改性方式所得芳綸稱之為易染色間位芳綸，仍然需要使用額外染料進(jìn)行染色。若在共聚改性過程中添加有色單體，則可直接獲得有色芳綸，無需額外染色。Trigo-López等[25]設(shè)計(jì)了一種藍(lán)色芳香二胺單體，并將其加入聚間苯二甲酰間苯二胺的合成過程中，合成得到藍(lán)色間位芳綸（圖3），通過調(diào)節(jié)發(fā)色團(tuán)單體的用量還可實(shí)現(xiàn)色調(diào)的變化。在共聚改性中加入的第三單體實(shí)際上改變了芳綸的結(jié)構(gòu)，第三單體含量越高、分子結(jié)構(gòu)越大，對(duì)芳綸結(jié)構(gòu)的規(guī)整排列影響也越大，從而對(duì)芳綸的機(jī)械性能會(huì)產(chǎn)生一定影響。

2.2 共混改性染色法

聚合物共混是指兩種或兩種以上的均聚物或共聚物經(jīng)混合制成宏觀上均勻的材料的過程。共混改性通過在紡前加入小分子粒子或高聚物，破壞大分子規(guī)整性來提升芳綸染色性能。梁冰等[26]在聚間苯二甲酰間苯二胺漿液中分別加入蒙脫土和超支化聚合物兩種改性劑制備出改性芳綸。超支化聚合物中極性基團(tuán)和芳香環(huán)會(huì)增加染料分子對(duì)纖維的親和力，蒙脫土則會(huì)破壞芳綸大分子規(guī)整性，使得纖維與染料的可染性提高。在紡絲漿液中添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的端羧基超支化聚酯時(shí)，陽(yáng)離子染料對(duì)改性芳綸的上染率達(dá)98%，比常規(guī)芳綸的上染率提高134%;玻璃化轉(zhuǎn)變溫度降低6 ℃。共混改性條件溫和，操作簡(jiǎn)便，對(duì)設(shè)備要求不高，具有工業(yè)化生產(chǎn)前景[27]。

2.3 原液著色法

原液著色法是指在紡絲溶液或熔體中加入著色劑，得到有色聚合物或熔體，經(jīng)紡絲直接制成有色纖維。目前，生產(chǎn)原液著色纖維主要采用色母粒法和色漿法。色母粒是指超常量顏料均勻地載附于樹脂上而制成的聚集體。色母粒法是根據(jù)纖維的色度要求，在紡絲過程中添加色母粒和其他助劑得到有色纖維的方法。色漿法是將著色劑（顏料/染料）、分散劑和溶劑等混合制成液態(tài)色漿，添加至原液中來生產(chǎn)有色纖維[28]。劉立起等[29]用色漿法制備出有色間位芳綸，當(dāng)顏料含量為3%時(shí)就能賦予著色纖維較好的染色深度。紡絲條件對(duì)原液著色纖維的顏色獲取具有較大影響。紡絲后形成纖維原絲，形態(tài)結(jié)構(gòu)還未成型，控制其干熱拉伸程度可以調(diào)節(jié)纖維取向度，從而提升染色性能。張媛婧等[30]的研究結(jié)果表明，當(dāng)拉伸倍數(shù)為3.2時(shí)，纖維內(nèi)部的結(jié)晶結(jié)構(gòu)遭到明顯破壞，取向度大幅降低，K/S值達(dá)到最大。

原液著色法工藝流程短，成本低，可以生產(chǎn)出具有較好色深和色牢度的芳綸，省去了后道染色工序，適用于大批量工業(yè)化生產(chǎn)，但與紡織服裝領(lǐng)域小批量制作、快速反應(yīng)等需求不匹配。

2.4 濕態(tài)纖維染色法

一般來說，經(jīng)歷完整制造工序的芳綸大分子鏈高度取向和結(jié)晶，且由于苯環(huán)的位阻效應(yīng)，纖維表面幾乎沒有可以與染料反應(yīng)的基團(tuán)，難以與染料結(jié)合。而紡絲后未烘干的濕態(tài)纖維中由于含有大量與纖維以氫鍵結(jié)合的水分子而使得大分子間作用力較低，規(guī)整性較差，大分子鏈之間空隙較大，纖維處于一種開放狀態(tài)，染料分子易于進(jìn)入和擴(kuò)散，染料上染率可以提高。雖然目前尚未見采用該種方法對(duì)間位芳綸進(jìn)行染色的研究報(bào)道，但Kosuge等[31]和林琳等[32]的研究結(jié)果已證實(shí)對(duì)位芳綸在紡絲后濕態(tài)時(shí)染色具有顯著的增深作用，染色芳綸的K/S值隨未干纖維含水率的增大而大幅提升。因此，濕態(tài)纖維染色法也是間位芳綸的潛在染色方法。

2.5 高能射線輻照預(yù)處理染色法

采用X射線等高能電子束處理芳綸，可以使芳綸表面分子間氫鍵和分子主鏈上酰胺鍵部分?jǐn)嗔眩⑴c空氣中的氧元素發(fā)生反應(yīng)，而引入新的活性基團(tuán)[33]。輻照處理還可以破壞纖維表面的規(guī)整取向和結(jié)晶結(jié)構(gòu)，增加表面粗糙度，從而提升芳綸吸附染料的能力。Kim等[34]在O3氛圍下采用紫外線輻射間位芳綸薄膜，使薄膜表面的粗糙度從236.5 nm增加到408.9 nm。隨著紫外線能量的增加，水接觸角從49.8°下降到29.9°，潤(rùn)濕性得到提高，從而增加了對(duì)陽(yáng)離子染料的可染性。Chang等[35]采用X射線和紫外光對(duì)芳綸纖維進(jìn)行改性，經(jīng)處理后，纖維表面親水性增加，在纖維表面引入了更多的含氧官能團(tuán)，增加了芳綸表面活性，從而提高了染色性能。

高能射線輻照處理方便環(huán)保，對(duì)環(huán)境無污染，是一種較好的改性方式。但當(dāng)輻照強(qiáng)度過大時(shí)或紫外輻射波長(zhǎng)不合適時(shí)會(huì)損傷纖維的本體結(jié)構(gòu)[36]，從而降低纖維強(qiáng)度，影響后續(xù)應(yīng)用。

2.6 等離子體預(yù)處理染色法

等離子體是由離子、電子以及未電離的中性粒子集合組成的離子化氣體狀物質(zhì)，分為高溫和低溫等離子體兩種，通常用于處理纖維的是低溫等離子體[37]。低溫等離子體可以使芳綸表面產(chǎn)生物理刻蝕和化學(xué)改性作用，導(dǎo)致芳綸的分子結(jié)構(gòu)等發(fā)生變化，從而提升其染色效果。Xi等[38]采用空氣介質(zhì)阻擋放電等離子體改性芳綸，改性后的芳綸表面產(chǎn)生凹槽，粗糙度增大，表面能提高;此外，芳綸表面上還產(chǎn)生了一些含氧基團(tuán)，提升了纖維的浸潤(rùn)性與可染性。沈麗等[39]用空氣等離子體處理間位芳綸，然后進(jìn)行涂料印花研究，進(jìn)一步論證了等離子體處理對(duì)間位芳綸的刻蝕作用，而間位芳綸纖維表面新增的羥基和羧基等基團(tuán)，則提升了對(duì)陽(yáng)離子染料亞甲基藍(lán)的吸附能力。但是，對(duì)于等離子體對(duì)纖維的物理蝕刻和化學(xué)改性，其效果會(huì)隨著儲(chǔ)存時(shí)間的延長(zhǎng)而下降，即發(fā)生老化。Wang等[40]采用等離子體誘導(dǎo)氣相接枝聚合方法，將纖維在不同的等離子體條件下進(jìn)行預(yù)處理，然后在纖維表面接枝丙烯酸，有效解決了等離子體表面改性的老化問題。等離子體處理芳綸是一個(gè)環(huán)保簡(jiǎn)便的過程，但處理效果存在時(shí)效性問題，且對(duì)纖維機(jī)械性能產(chǎn)生一定影響。

2.7 溶劑預(yù)處理染色法

溶劑預(yù)處理是指采用各種有機(jī)溶劑在染色前對(duì)芳綸進(jìn)行預(yù)處理，使纖維溶脹，改變纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)，降低纖維的取向度與結(jié)晶度等，從而為后續(xù)染料的上染做好準(zhǔn)備。Moore等[41]的研究結(jié)果表明，二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺和二甲基亞砜等溶劑處理芳綸后，聚合物鏈取向喪失，形成空隙，隨后采用陽(yáng)離子染料染色時(shí)，芳綸染色性能大幅提高。Wang等[42]的研究結(jié)果表明，經(jīng)各類有機(jī)胺試劑處理的間位芳綸也得到較好溶脹，分子間作用力大幅減弱，其中三乙烯四胺處理后的纖維表面粗糙度最高，染色效果最好。Han等[43]合成了由[2-（甲基丙烯酰氧基）乙基]三甲基氯化銨衍生的二嵌段共聚物并采用該溶液對(duì)間位芳綸織物進(jìn)行預(yù)處理，后應(yīng)用于纖維的酸性染料染色。共聚物在芳綸纖維表面產(chǎn)生正電荷，與酸性染料的陰離子基團(tuán)間存在強(qiáng)的吸引力。染色后，預(yù)處理過的纖維顯示出比未處理過的纖維更高的顏色深度且色牢度更好。滕芝盈等[44]的研究結(jié)果表明，二甲基乙酰胺預(yù)處理后的間位芳綸纖維發(fā)生了氫鍵重排與結(jié)晶重排，降低了芳綸結(jié)晶度，從而可極大提升分散染料對(duì)芳綸的上染率。

2.8 試劑表面處理染色法

強(qiáng)酸強(qiáng)堿等試劑可以刻蝕芳綸表面，使得芳綸表面粗糙度增大，從而吸附更多染料分子，提升芳綸染色性能。張帥等采用多聚磷酸對(duì)間位芳綸纖維進(jìn)行表面改性后染色，多聚磷酸處理使染色織物的表觀得色量和上染率明顯提高。朱大勇[45]用氯化鈣乙醇溶液和多巴胺水溶液對(duì)芳綸進(jìn)行改性處理，其中氯化鈣能與芳綸發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，處理后纖維的氫鍵被破壞，芳綸表面刻蝕出凹槽，粗糙度增大。當(dāng)多巴胺水溶液處理纖維時(shí)，多巴胺能夠發(fā)生自聚反應(yīng)而使纖維表面沉積一層聚多巴胺涂層，使纖維表面粗糙度增大，表面活性基團(tuán)增加，染料與纖維的結(jié)合力增大，利于染色。Xia等[46]的研究結(jié)果表明硫酸可以使對(duì)位芳綸的酰胺基分解，形成羧基、氨基和羥基等極性基團(tuán)，使得芳綸的反應(yīng)活性增大，染色更容易，因此，硫酸也可作為提升間位芳綸染色性能的處理試劑。

經(jīng)試劑預(yù)處理后的芳綸具有更好的染料吸附能力，且染色芳綸的耐水洗牢度和耐摩擦牢度更好。但該類試劑對(duì)人類健康存在威脅，染色后需以大量水來洗除纖維上試劑，存在試劑難回收、不環(huán)保、成本高等問題。

2.9 接枝改性染色法

接枝法是以某些活性基團(tuán)為橋基，將具有特定結(jié)構(gòu)的功能性分子與纖維以化學(xué)鍵相結(jié)合，從而達(dá)到功能改性的目的。主要包括化學(xué)接枝及等離子體、輻射、紫外光等引發(fā)的接枝[47]。Kim等[48]采用光引發(fā)接枝法，用二甲氨基丙基甲基丙烯酰胺單體和二苯甲酮引發(fā)劑在連續(xù)紫外光照射下對(duì)間位芳綸織物進(jìn)行接枝。接枝物所攜帶的仲氨基可與染料以共價(jià)鍵結(jié)合，織物表觀色深的增長(zhǎng)率與接枝率成正比。經(jīng)C.I.活性紅84染色后，接枝芳綸織物的K/S值為14.8，接枝率為7.6%（w/w）。Sa等[49]采用化學(xué)接枝法，將多巴胺自聚合在間位芳綸纖維表面，形成薄的、表面粘附的聚（多巴胺）膜。后使用環(huán)氧官能化硅烷在聚（多巴胺）涂覆的芳綸表面進(jìn)行接枝。接枝后，纖維表面引入了環(huán)氧基團(tuán)，增加了表面活性與極性，染料與纖維結(jié)合力增大，染色性能得到一定提升。

對(duì)芳綸進(jìn)行接枝改性后染色，不僅可以使染料牢固結(jié)合在芳綸上，還可以根據(jù)需求接枝其他功能性分子，以改善芳綸的親疏水性、黏接性等，但接枝過程可能會(huì)對(duì)芳綸本身產(chǎn)生一定損傷。

2.10 超聲波-微波聯(lián)合處理染色法

超聲波對(duì)芳綸的影響來源于聲波在作用期間形成的微氣核空化泡崩潰而產(chǎn)生的空化作用[50]，超聲波處理的芳綸表面可以產(chǎn)生深淺、大小不一的坑穴，從而大幅提升芳綸對(duì)染料的吸附能力[51]。微波輻射則可以增強(qiáng)染料分子在芳綸中的擴(kuò)散，提高染料在芳綸染色中的上染率和固色率等性能。超聲波-微波輻射聯(lián)合處理體系可大幅提升織物的滲透性，并有助于將染料大顆粒碎裂成均勻的分散體，從而確保染料在織物上的良好吸收。Amesimeku等[52]采用超聲波-微波輻射聯(lián)合反應(yīng)體系對(duì)間位芳綸織物進(jìn)行陽(yáng)離子染料染色，并加入Cindye vas載體進(jìn)一步增強(qiáng)了芳綸織物的溶脹能力，獲得很好的染色效果。超聲波處理新技術(shù)具有方便、迅速、有效、安全等特點(diǎn)，但過強(qiáng)的空化效應(yīng)有可能對(duì)芳綸表面產(chǎn)生一定損傷。

雖然芳綸在改性后的染色性得到了較好提升，但芳綸本身的結(jié)構(gòu)性質(zhì)也不可避免受到了一定損傷[53]，同時(shí)部分方法存在設(shè)備不完善、試劑不友好等問題，從而不利于各類改性染/著色方法的工業(yè)化應(yīng)用。當(dāng)前，僅有原液著色法進(jìn)入到工業(yè)化應(yīng)用。芳綸的各類改性著色法的特性與不足見表2。

3 結(jié) 語

針對(duì)芳綸難染問題，無論是改進(jìn)染色工藝，還是對(duì)纖維進(jìn)行改性，其最終目標(biāo)都是提升芳綸上的染料量。鑒于當(dāng)前芳綸著色技術(shù)現(xiàn)狀，針對(duì)芳綸著色的基礎(chǔ)理論研究尚需進(jìn)一步加強(qiáng)，以期在高色深著色機(jī)制上取得突破，為制備高色深芳綸提供理論依據(jù)。現(xiàn)階段，著色芳綸的色牢度經(jīng)常達(dá)不到令人滿意的等級(jí)，且多數(shù)染色方法存在纖維損傷問題，這同樣會(huì)影響芳綸的服用發(fā)展前景。如何平衡芳綸的著色能力與纖維性能之間的關(guān)系，是需要解決的問題。此外，當(dāng)前用于芳綸著色的染料基本來源于現(xiàn)有商品染料的篩選，針對(duì)性設(shè)計(jì)開發(fā)芳綸著色用染料及染/著色體系也應(yīng)當(dāng)是未來研究方向。

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