第一章绪论
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1.1引言
涤纶纤维是工艺最简单的合成纤维，涤纶也是目前国内产量最大的合成纤维，它具有许多良好的性能，如弹性模量好，回弹性适中、断裂强度高、热稳定性好、氧化剂以及耐腐蚀性好、抗有机溶剂性能好，耐酸、耐碱等许多优良性能[1]。基于以上优点，涤纶结实耐用，价格便宜，深受广大消费者喜爱。 学生证制作虽然涤纶纤维有诸多优点，但是涤纶纤维往往上困难，这主要是因为涤纶纤维是疏水性的合成纤维，在涤纶纤维分子结构中缺少与染料能够结合在一起的活性基团，分子结构紧密。同时涤纶纤维分子结构对称，结晶度较高，染过程中阻碍了染料的扩散与吸附，结构中没有强极性基团，因此亲水性较差，缺乏能与直接染料、酸性染料、碱性染料等结合的官能团，与染料结合能力差，这在很大程度上限制了它的可染性。虽然涤纶纤维大分子中的酯基能够与分散染料在高温下结合形成氢键的，但是涤纶大分子的分子链结构相对紧密，不易让染料分子进入道涤纶纤维的内部，导致染困难，因此涤纶染的泽比较单一，直接影响到涤纶面料其他各式花品种的开发[2]。 传统的涤纶染主要采用高温高压法、载体法、热熔法、超临界CO2法等对涤纶进行染[3-4]。但是这
温湿度控制系统些方法都存在一定的缺陷如：设备复杂、能源消耗较多、生产效率低，不能进行大批量生产等。也有一些研究是先对涤纶表面进行化学改性、低温等离子体改性、紫外光接枝改性等[5]，然后再采用阳离子染料、
酸性染料等进行染。紫外光辐射具有很好的穿透力，而且接枝聚合反应可以只在材料的表面或者亚表面发生，不会损坏材料的原来所具有的性能。紫外光不但可以通过对纺织材料进行接枝改性实现各种优异的性能，而且紫外光技术属于清洁节能技术。紫外光具有很高的能量，并且技术简易、效率高，常压空气中就可以操作，易于实现工业化连续生产[6-9]。这一生态染方法既缓解了传统染污染环境的现状，同时节约了能源，缩短了染时长，因此具有很好的发展前景。
活性染料属于水溶性染料，染料分子中含有一个或多个反应性基团，在适当条件下能够与纤维大分子上的羟基，蛋白质纤维及聚酰胺纤维中的氨基等以共价键结合[10-14]。因此本论文采用含双键单体先对活性染料进行改性，在活性染料中引入双键，然后通过一种新式的紫外光接枝染的方法实现改性活性染料对未改性涤纶织物，以及碱处理改性涤纶和偶联改性涤纶的光接枝染。紫外光接枝基本体系由改性活性染料单体、光引发剂等组成，以涤纶织物为基体，光引发剂产生的自由基能够使改性活性染料单体接枝到织物表面，然后实现未改性涤纶以及改性涤纶的紫外光接枝染。通过紫外光辐照实现织物染，省去了染过程、废水处理，并且紫外光技术可操作性强，具有节能、高效和环保等优点，可以大大提高涤纶织物的染性能，因此具有较好的创新意义和应用前景。
1.2文献综述
1.2.1涤纶简述
涤纶纤维是合成纤维，它的大分子是聚对苯二甲酸乙二酯，分子结构如下:功率测量
从涤纶大分子结构式可以看出:(1)涤纶大分子中没有亲水性基团，有一个极性很小的基团“酯基”，因此涤纶纤维属于疏水性纤维，它的吸湿性比较差，从而染性能也比较差，染需要较高的染条件[15-16]。(2)虽然涤纶大分子中存在的酯基使涤纶大分子具有一定的反应活性，但是由于稳定性较好的苯环和亚甲基的阻碍，因此涤纶大分子的化学稳定性比较好。酯键在酸或碱的作用下，大分子链容易断裂。但是由于涤纶大分子堆砌比较紧密，且大分子链的结晶度和取向度都比较高，因此化学试剂不容易扩散到涤纶纤维的内部，所以涤纶对酸、碱、氧化剂、还原剂等化学试剂的抵抗力比较强。酯键与酸作用时，由于酯键的酸性水解时可逆的，因此水解不容易进一步发生，涤纶大分子链结构紧密，因此涤纶的耐酸性比较好。但酯键在碱中反应时，比较容易水解，且反应式不可逆的，水解生成的酸与碱可以继续反应，促使水解一直进行下去，因此涤纶的耐碱性比较差。同时涤纶大分子中含有的刚性基团，在振动时都是作为一个整体一起振动，因此涤纶大分子具有一定的刚性。涤纶大分子也具有一定的柔性，是因为其中含有-OCH2CH2O-，使得涤纶大分子链具有较强的旋转能力，与纤维素大分子相比而言，涤纶大分子琏具有较大的柔性，因此涤纶纤维大分子链没有纤维素纤维大分子链那么挺
直，而是比较柔软，弹性比较好。因此刚柔并济的涤纶大分子结构赋予了涤纶弹性优良、挺括、尺寸稳定性好等优异性质。(3)分子链为线形的涤纶大分子上没有大的侧基和支链，涤纶大分子间紧密的堆砌在一起形成结晶，使得涤纶纤维具有较高的机械强度和稳定的形态，但同时也造成了涤纶纤维吸湿性差，染困难。纤维结构紧密，涤纶大分子链之间的空隙较小，吸湿困难，在水中溶胀困难。染料分子难以进入纤维内部，染困难[17]。同时涤纶纤维大分子中缺少极性基团，难以与染料相结合，因此上染涤纶纤维通常采用分散染料。
涤纶具有较高的耐热性和热稳定性，其熔点和分界点都比较高，即使在温度很高的时候，其强度损失也非常小。涤纶的玻璃化温度会随着涤纶大分子的聚集态结构而改变，涤纶无定形区的玻璃化温度为67℃，部分结晶区的玻璃化温度为81℃，取向且结晶的区域玻璃化温度为125℃。玻璃化温度对涤纶纤维的性能影响很大，比如硬挺性、弹性等。
1.2.2涤纶传统染
目前涤纶传统染方法包括:
(1)涤纶高温高压染一般在130℃进行，高于涤纶的玻璃化温度，因为涤纶纤维大分子在高温时纤维分子链运动加剧，可以产生足够大的纤维分子间隙，涤纶纤维之间的间隙形成机会增大，染料分子能够进入到涤纶纤维分子间的间隙进而可以渗透到涤纶纤维的内部[20]。高温高压染通常对涤纶采用
分散染料再高温高压的条件下进行染，分散染料以水为溶剂制成染液获得高温，染在密闭的高压设备中进行。当温度在高于100度时，染料在水中的溶解度增大，染上染速率会随着温度的升高而迅速增加，染结束后温度降低至涤纶纤维玻璃化温度以下，纤维分子链运动停止，纤维间隙变小，染料与纤维通过范德华力、氢键、机械作用结合在一起。涤纶进行高温高压染后光鲜艳、透气性好、织物手感和染料固着率高。但是高温高压染法生产效率低，很难进行大批量的连续生产。高温高压染所需的设备复杂，能源消耗大，工厂建设投资大，不利于我国小企业的小批量生产投资。
快装脚手架(2)载体染法是对织物用载体处理后，再进行染。或者将载体加入到染浴中，提高染料的上染速度，增加上染率。借助载体在沸腾温度时对纤维的增强作用从而促使染料分子向纤维内部扩散而进行染的。载体应该是无毒无污染的,
而且能够降低涤纶纤维的玻璃化温度，从而使涤纶纤维的分解温度也降低，纤维大分子间的滑移性增加，纤维膨胀度也增加[22-23]。此外，在载体中染料的溶解度要大于染料在水中的溶解度，因此在载体中纤维表面的染料浓度大于染液中染料浓度，染料形成浓缩层，有利于染料向纤维扩散。但染后随着载体的去除，已增塑的纤维结构不能完全回到原来的状态，从而导致染牢度很差，很难得到工业化应用。常用的载体一般有：氯化烃、氯苯、锡苯基酚、联苯、氯化苯、芳香脂等物质。这些物质一般都有毒，污染环境。
(3)热熔法染，是在185-215℃干热条件使染料在纤维上发生固着的连续轧染，使用的染料要求耐升华牢度较高，染时由于织物受张力较大，染织物手感及泽鲜艳度不是很好[24-28]。采用热熔法染时一定要注意防止发生染料泳移，要在染液中加适量的防泳移剂。热熔法染的织物通常产品手感、固率都比高温高压法差，设备投资大和占地面积多，另外更换品种也很麻烦。
中药煎药器(4)超临界CO2染，是在200-300巴的高压下进行，染温度一般在80-160℃，染时间通常为5-20min，因此对染温度和染压力要求极高[29-34]。总之，涤纶的传统染方法耗能大，耗时长，投资大，设备复杂，占地面积大，染废水污染严重。
因此为解决上述涤纶织物传统染存在的问题，达到生态染要求，本论文采用了不同于传统染的紫外光接枝生态染方法，先将染料与单体或改性剂结合，在染料中引入双键，制备含不饱和双键的染料单体，然后将染料单体紫外光接枝到涤纶织物表面而实现染。
1.3涤纶改性方法
涤纶大分子可以通过改变分子结构来改善其吸湿染性能，如降低大分
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