芳纶纤维染色绳索
技术领域
本申请属于纤维绳索技术领域，具体涉及一种芳纶纤维染色绳索。
背景技术
芳纶纤维与超高分子量聚乙烯纤维和碳纤维并称为当今世界三大高性能纤维，其中芳纶纤维以其优异的物理特性、稳定的化学性能得以广泛使用。随着芳纶纤维应用领域的不断拓展，对其颜色指标有了进一步要求。
芳纶纤维本身呈黄色，是一种芳香族聚酰胺纤维，与脂肪族聚酰胺纤维，如聚酰胺6、聚酰胺66纤维相比，芳纶纤维大分子链上以刚性苯环结构代替碳链结构，芳纶纤维大分子链上排布较多苯环，苯环之间以酰胺键连接，存在大量的分子间氢键，这使得大分子之间的空隙极小，染料不易进入分子内部，因此利用常规方法芳纶纤维很难染色。
目前可行的芳纶纤维染色方法之一是在芳纶纤维的纺丝过程之前将着色剂混入聚合物中，但是，这种方法会使芳纶纤维全部着色，成本较高且会污染纺丝设备。利用低温等离子体进行处理可以对芳纶纤维进行表面改性，但这种方法成本较高且会造成芳纶纤维强力损失，影响芳纶纤维绳索力学指标。利用超临界二氧化碳流体对芳纶纤维进行染色也是一种可行的方法，但是，这种方法对设备要求较高，而且无法完成各种颜色的上染。
发明内容
为了至少解决以上提到现有技术存在的技术问题之一，本申请实施例公开了一种芳纶纤维染色绳索，该染色绳索由芳纶纤维绳股制作而成，其中：
芳纶纤维绳股包括染色外层和未染色芯部；
芳纶纤维绳股的最外层为涂覆树脂层，涂覆树脂层的附胶率为5～20％；
芳纶纤维绳股的制作方法包括：
获取芳纶纤维绳股；
用前处理液对芳纶纤维绳股进行前处理；
用染色液对芳纶纤维绳股进行染色；
将染色后的芳纶纤维绳股进行洗涤、烘干；
用树脂整理液对烘干的芳纶纤维绳股进行涂层整理；
其中，以质量百分比浓度计，染色液包括：
一些实施例公开的芳纶纤维染色绳索，芳纶纤维绳股外部涂覆的树脂层包括聚脲树脂层、聚丙烯酸酯树脂层或聚氨酯树脂层。
一些实施例公开的芳纶纤维染色绳索，对芳纶纤维绳股进行前处理的前处理液包括水、碳酸钠和前处理剂，其中前处理剂包括邻羟基苯酚钠、杨酸甲酯、对苯二甲酸二甲酯、苯甲醇中的一种或多种的组合。
一些实施例公开的芳纶纤维染色绳索，对芳纶纤维绳股进行前处理的前处理液的pH设定在8～10之间。
一些实施例公开的芳纶纤维染色绳索，前处理液对芳纶纤维绳股进行前处理的处理温度设定在50～100℃之间，处理时间设定为15～45min之间。
一些实施例公开的芳纶纤维染色绳索，用染色液对芳纶纤维绳股进行染色的染色液的pH值设定在8～10之间。
一些实施例公开的芳纶纤维染色绳索，用染色液对芳纶纤维绳股进行染色的染色温度设置在70～110℃之间，染色时间设置在20～60min之间，浴比设定为1:20。
一些实施例公开的芳纶纤维染色绳索，染色载体包括苯乙酮、苯甲醇、甲基萘、氯苯、苯二甲酸二甲酯种的一种或多种的组合。
一些实施例公开的芳纶纤维染色绳索，染色剂包括阳离子染色剂或分散染色剂。
一些实施例公开的芳纶纤维染色绳索，染色绳索包括编织绳索和捻制绳索。
本申请实施例公开的芳纶纤维染色绳索，芳纶纤维绳股包括未被染色的芯部和包围在其外部的染色外侧，染色外侧外部涂覆有树脂层，可以利用水溶性染料对芳纶纤维绳股进行染色，染料选择范围宽，只对芳纶纤维绳股外部进行染色节约了染料的使用量，且不降低芳纶纤维强度，芳纶纤维绳股外部的树脂层有效的提高了芳纶纤维绳股的耐磨性能，从而有效提高了芳纶纤维绳股制作的芳纶纤维绳索的耐磨性能，也有效保护了染色纤维的色牢度，延长了染色芳纶纤维绳索的使用寿命。
附图说明
图1经树脂涂层整理的染色芳纶纤维绳股横截面示意图
具体实施方式
在这里专用的词“实施例”，作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。本申请实施例中性能指标测试，除非特别说明，采用本领域常规试验方法。应理解，本申请中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本申请公开的内容。
除非另有说明，否则本文使用的技术和科学术语具有本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义；作为本申请中其它未特别注明的试验方法和技术手段均指本领域内普通技术人员通常采用的实验方法和技术手段。
本公开所用的术语“基本”和“大约”用于描述小的波动。例如，它们可以是指小于或等于±5％，如小于或等于±2％，如小于或等于±1％，如小于或等于±0.5％，如小于或等于±0.2％，如小于或等于±0.1％，如小于或等于±0.05％。浓度、量和其它数值数据在本文中可以以范围格式表示或呈现。这样的范围格式仅为方便和简要起见使用，因此应灵活解释为不仅包括作为该范围的界限明确列举的数值，还包括该范围内包含的所有独立的数值或子范围。例如，“1～5％”的数值范围应被解释为不仅包括1％至5％的明确列举的值，还包括在所示范围内的独立值和子范围。因此，在这一数值范围中包括独立值，如2％、3.5％和4％，和子范围，如1％～3％、2％～4％和3％～5％等。这一原理同样适用于仅列举一个数值的范围。此外，无论该范围的宽度或所述特征如何，这样的解释都适用。
在本公开，包括权利要求书中，所有连接词，如“包含”、“包括”、“带有”、“具有”、“含有”、“涉及”、“容纳”等被理解为是开放性的，即是指“包括但不限于”。只有连接词“由……构成”和“由……组成”是封闭连接词。
为了更好的说明本申请内容，在下文的具体实施例中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本申请同样可以实施。在实施例中，对于本领域技术人员熟知的一些方法、手段、仪器、设备等未作详细描述，以便凸显本申请的主旨。在不冲突的前提下，本申请实施例公开的技术特征可以任意组合，得到的技术方案属于本申请实施例公开的内容。
在一些实施方式中，芳纶纤维染色绳索由芳纶纤维绳股制作而成，其中芳纶纤维绳股最外层为涂覆的树脂层，涂覆树脂层的附胶率为5～20％；芳纶纤维绳股包括染色外层和未染色芯部，芳纶纤维绳股由以下方法得到：获取芳纶纤维绳股；用前处理液对芳纶纤维绳股进行前处理；用染色液对芳纶纤维绳股进行染色；将染色后的芳纶纤维绳股进行洗涤、烘干；用树脂整理液对烘干的芳纶纤维绳股进行涂层整理；其中，染色液包括：6～10％染色剂、2～8％染色载体、2～4％稀酸、6～8％无机盐、4～7％分散剂和余量的水，以质量百分比浓度计。
通常芳纶纤维制作芳纶纤维绳索包括捻制方法和编织方法，可以分别得到捻制绳索和编织绳索，可以利用通常的捻制绳索方法将染色的芳纶纤维绳股捻制，得到捻制的芳纶纤维染色绳索，可以利用通常的编织绳索方法将染色的芳纶纤维绳股进行编织，得到编织的芳纶纤维染色绳索。
作为可选实施方式，芳纶纤维染色绳索的制作方法包括：
选取一定规格和数量的芳纶纤维，捻制成芳纶纤维绳股；作为获取芳纶纤维绳股的另一种可选方式，可以采用制备备用的芳纶纤维绳股；
用前处理液对芳纶纤维绳股进行前处理；
用染色液对芳纶纤维绳股进行染色；
将染色后的芳纶纤维绳股进行洗涤、烘干；
用树脂整理液对烘干的芳纶纤维绳股进行涂层整理；
经涂层整理的染色芳纶纤维绳股进行编织或捻制，得到芳纶纤维染色绳索。
对芳纶纤维绳股进行前处理，能够破坏芳纶纤维中大分子之间的氢键，使分子间间隙增大，有利于对其进行染色。对芳纶纤维绳股进行前处理，控制适当的条件，可以仅仅对纤维绳股表层一定厚度范围内的芳纶纤维进行处理，从而有利于对芳纶纤维绳股表层一定厚度范围内的芳纶纤维进行染色。通常对芳纶纤维绳股的前处理结束后，采用水对其进行洗涤，洗去前处理液，并烘干。
作为可选实施方式，对芳纶纤维绳股进行前处理的前处理液包括水、碳酸钠和前处理剂，其中前处理剂包括邻羟基苯酚钠、杨酸甲酯、对苯二甲酸二甲酯、苯甲醇中的一种或多种的组合。
作为可选实施方式，前处理液的pH设定在8～10之间。通常通过控制前处理液中的碳酸钠的浓度控制前处理液的pH值。
作为可选实施方式，用前处理液对芳纶纤维绳股进行前处理的处理温度设定在50～100℃之间，处理时间设定为15～45min之间。
对芳纶纤维绳股进行染色，能够改变芳纶纤维本来的颜色，使得染色的芳纶纤维绳股能够制作成具有其他颜色的染色绳索，以供特定的使用场景使用。本申请实施例公开的芳纶纤维染色绳索，对芳纶纤维绳股进行载体染色，即在染色液中添加一定量的载体，一方面，使得染色剂的溶解度增大，提高染色剂的浓度，进而能够增大纤维表面附着的染料分子的浓度，增大纤维绳股表层纤维中的内外染料分子浓度差，染料分子更容易进入芳纶纤维中，提高上染率；另一方面，可以有效破坏芳纶大分子之间的氢键，使分子间隙增大，有利于染料分子进入芳纶纤维内部，增强染色效果。通常染色液包括染色剂、染色载体、溶液pH值调节剂和分散剂。例如，以质量百分比浓度计，染色液可以包括：6～10％染色剂、2～8％染色载体、2～4％稀酸、6～8％无机盐、4～7％分散剂和余量的水。通常染色后的芳纶纤维绳股需要洗涤处理，并进行烘干。例如可以先采用稀硫酸、水等进行洗涤，进一步采用冷水洗涤，最后烘干。
通常染色液中的稀酸包括低浓度的硫酸、硝酸、乙酸等。通常染色液中的无机盐包括硝酸钠、氯化钠等。
通常染色液中的分散剂包括缓染剂或均染剂，例如阳离子表面活性剂类缓染剂TAN，即十二烷基二甲基苄基氯化铵，主要用于促进染色均匀。
作为可选实施方式，用染色液对芳纶纤维绳股进行染色的染色液的pH值设定在8～10之间。通常染色液的pH值通过调整稀酸与无机盐的种类和含量进行调整。
作为可选实施方式，染色温度设置在70～110℃之间，染色时间设置在20～60min之间，浴比设定为1:20。
作为可选实施方式，染色液中的染色剂包括阳离子染色剂或分散染色剂。作为可选实施方式，阳离子染色剂包括阳离子红M-4RL、阳离子艳蓝RL等。作为可选实施方式，分散染色剂包括分散红32、分散红51、分散橙13、分散橙97等。
作为可选实施方式，染色液中的染色载体包括苯乙酮、苯甲醇、甲基萘、氯苯、苯二甲酸二甲酯中的一种或多种的组合。
通常对染色后的芳纶纤维绳股外部涂覆树脂层的过程称为树脂整理，通常树脂整理过程可以通过将芳纶纤维绳股浸渍在树脂整理剂溶液中，浸渍一定时间后，除去多余的树脂，晾干。涂覆树脂层是指涂覆在芳纶纤维绳股外部的树脂形成的一层树脂涂覆膜，例如，聚脲树脂层是指聚脲树脂整理液涂覆在芳纶纤维绳股表面后形成的具有一定厚度的聚脲树脂膜，在芳纶纤维绳股表面形成了层状的聚脲树脂。通常树脂整理后芳纶纤维绳股上覆盖的树脂层，该树脂层的含量用附胶率表示，附胶率通常是指树脂层的质量与芳纶纤维绳股的质量百分比，通常通过以下公式计算：
式中：A表示附胶率，m表示树脂整理后芳纶纤维绳股质量，m0表示树脂整理之前芳纶纤维绳股质量。
用于树脂整理的树脂包括聚脲树脂、聚丙烯酸酯树脂或聚氨酯树脂。通常整理剂溶液包括一定浓度的整理剂和水。
本申请实施例公开的用树脂涂层整理后的染色芳纶纤维绳股，其结构可以参见图1所示，图1为经树脂涂层整理的染色芳纶纤维绳股横截面示意图，图中经整理的染色芳纶纤维绳股包括未染色芯部10，未染色芯部10为原始的芳纶纤维绳股，未染色芯部10的外部为芳纶纤维绳股被染色处理后形成的染色外层11，树脂涂覆层12覆盖在染色外层11的外部。其中，未染色芯部10和染色外层11为整体结构，即原始芳纶纤维绳股经前处理、染色处理之后，其表面层部分被染色，形成染色外层11，其内部未被染色，即为未染色芯部10。
本申请实施例公开的芳纶纤维染色绳股的耐摩擦色牢度的测试可以参照专利号为201510881208.3、名称为一种绳、网、线、带耐摩擦测试装置的专利公开的方法进行，其中，施加恒定张力为6.6kg，转鼓转速为25转/min，磨擦条宽度为1.5cm。记录绳股表面颜色褪去时的转数用来表征绳索颜色的耐摩擦牢度。
以下结合实施例对技术细节做进一步说明。
实施例1
实施例1公开的芳纶纤维染色绳索的制作方法，包括：
选取纤度为1500D的芳纶纤维若干，捻制成芳纶纤维绳股，包括同等数量的S捻向和Z捻向绳股；
用前处理液对芳纶纤维绳股进行前处理，其中前处理液包括水、碳酸钠和邻羟基苯酚钠，其中邻羟基苯酚钠的浓度为40mL/L，前处理液的pH值设定为10，处理时间20min，前处理液温度80℃；
用染色液对芳纶纤维绳股进行染色；染色液包括8％阳离子红M-4RL、6％苯二甲酸二甲酯、3％HAc、8％氯化钠、5％缓染剂TAN，溶剂为水；染色温度为100℃，染色时间为60min，浴比设定为1:20，染色在常压环境中进行，染色液组份浓度以质量百分比浓度计；
将染色后的芳纶纤维绳股进行洗涤、烘干，即将纤维绳股放置于温度为85℃的稀硫酸溶液中，洗涤5min，然后用热水洗涤，再用冷水洗涤至中性，烘干；
用树脂对烘干的芳纶纤维绳股进行涂层整理；即用聚丙烯酸树脂作为涂层树脂，与水以1:2的体积比混合，得到树脂整理液；将染色芳纶纤维绳股浸入树脂整理液中，然后用压辊挤掉多余树脂，自然晾干，得到附胶率为10％的经整理的染色芳纶纤维绳股；
分别测试染色芳纶纤维绳股和经整理的染色芳纶纤维绳股的耐摩擦色牢度，列于表1，可以看出，经整理的染色芳纶纤维绳股的耐摩擦色牢度明显提高；
经涂层整理的染色芳纶纤维绳股进行预织成符合12编编织机的纱管，编织成12股芳纶纤维染色绳索。
实施例2
实施例2公开的芳纶纤维染色绳索的制作方法，包括：
选取纤度为1500D的芳纶纤维若干，捻制成芳纶纤维绳股，包括同等数量的S捻向和Z捻向绳股；
用前处理液对芳纶纤维绳股进行前处理，其中前处理液包括水、碳酸钠和苯甲醇，其中苯甲醇的浓度为30mL/L，前处理液的pH值设定为10，处理时间40min，前处理液温度60℃；
用染色液对芳纶纤维绳股进行染色；染色液包括6％分散红32、2％苯乙酮、2％稀硫酸、10％硝酸钠、5％分散剂，溶剂为水；染色温度为100℃，染色时间为80min，浴比设定为1:20，染色在常压环境中进行，染色液组份浓度以质量百分比浓度计；
将染色后的芳纶纤维绳股进行洗涤、烘干，即将纤维绳股放置于温度为85℃的热水中，洗涤，再用冷水洗涤至中性，烘干；
用树脂对烘干的芳纶纤维绳股进行涂层整理；即用聚丙烯酸树脂作为涂层树脂，与水以1:2的体积比混合，得到树脂整理液；将染色芳纶纤维绳股浸入树脂整理液中，然后用压辊挤掉多余树脂，自然晾干，得到附胶率为8％的经整理的染色芳纶纤维绳股；
分别测试染色芳纶纤维绳股和经整理的染色芳纶纤维绳股的耐摩擦色牢度，列于表1，可以看出，经整理的染色芳纶纤维绳股的耐摩擦色牢度明显提高；
经涂层整理的染色芳纶纤维绳股进行编织或捻制，得到芳纶纤维染色绳索。
实施例3
实施例3公开的芳纶纤维染色绳索的制作方法，包括：
选取纤度为1500D的芳纶纤维若干，捻制成芳纶纤维绳股，包括同等数量的S捻向和Z捻向绳股；
用前处理液对芳纶纤维绳股进行前处理，其中前处理液包括水、碳酸钠和苯甲醇，其中苯甲醇的浓度为30mL/L，前处理液的pH值设定为10，处理时间40min，前处理液温度60℃；
用染色液对芳纶纤维绳股进行染色；染色液包括6％分散橙51、3％氯苯、2％稀硫酸、8％硝酸钠、6％分散剂，溶剂为水；染色温度为80℃，染色时间为60min，浴比设定为1:20，染色在常压环境中进行，染色液组份浓度以质量百分比浓度计；
将染色后的芳纶纤维绳股进行洗涤、烘干，即将纤维绳股放置于温度为85℃的热水中，洗涤，再用冷水洗涤至中性，烘干；
用树脂对烘干的芳纶纤维绳股进行涂层整理；即用聚丙烯酸树脂作为涂层树脂，与水以1:2的体积比混合，得到树脂整理液；将染色芳纶纤维绳股浸入树脂整理液中，然后用压辊挤掉多余树脂，自然晾干，得到附胶率为12％的经整理的染色芳纶纤维绳股；
分别测试染色芳纶纤维绳股和经整理的染色芳纶纤维绳股的耐摩擦色牢度，列于表1，可以看出，经整理的染色芳纶纤维绳股的耐摩擦色牢度明显提高；
经涂层整理的染色芳纶纤维绳股捻制，得到3股芳纶纤维染色捻绳。
表1实施例1-3树脂整理前后染色芳纶纤维绳股耐摩擦色牢度测试结果
表1中的增加率是指树脂整理后的转数相对于树脂整理前的转数增加的数量与树脂整理前的转数的百分比。
本申请实施例公开的芳纶纤维染色绳索，芳纶纤维绳股包括未被染色的芯部和包围在其外部的染色外侧，染色外侧外部涂覆有树脂层，可以利用水溶性染料对芳纶纤维绳股进行染色，染料选择范围宽，只对芳纶纤维绳股外部进行染色节约了染料的使用量，且不降低芳纶纤维强度，芳纶纤维绳股外部的树脂层有效的提高了芳纶纤维绳股的耐磨性能，从而有效提高了芳纶纤维绳股制作的芳纶纤维绳索的耐磨性能，也有效保护了染色纤维的色牢度，延长了染色芳纶纤维绳索的使用寿命。
本申请公开的技术方案和实施例中公开的技术细节，仅是示例性说明本申请的构思，并不构成对本申请技术方案的限定，凡是对本申请公开的技术细节所做的没有创造性的改变，都与本申请具有相同的发明构思，都在本申请权利要求的保护范围之内。
