细旦聚丙烯(Polypropylene)纤维具有许多优良的性能,可广泛应用于空气净化、运动衫等产业用和服用领域,然而难以上染已公认为是限制其在服饰领域进一步开发应用的主要障碍。目前的染色改性研究或多或少存在着成本过高、可纺性降低、单丝纤度较大、力学性能下降或染色纤维色泽暗淡等缺点,难以规模化应用。本文在课题组前期研究的基础上,以聚苯乙烯(PS)、超支化聚酰胺酯(HBPY)、纳米蒙脱土(MMT)用于聚丙烯染色改性,研究不同共混体系的结构与性能,力图制备出染色深度高、力学性能好、可纺性优良、成本可控的细旦聚丙烯纤维。首先,以原位悬浮聚合法制备PS/HBPY复合粒子,进而与专用PP以双螺杆共混挤出制备PP/PS/HBPY三元共混体系,研究HBPY对PP染色改性效果。一方面通过引入适量PS减少HBPY的用量,另一方面通过PS/HBPY复合粒子的制备解决HBPY软化点低,不易下料的问题。对共混体系研究表明:PS与PP具有较好的相态稳定性;HBPY的加入极大增加了体系中的相界面,促进了 PP异相成核,使结晶温度升高,但同时也降低了晶体的生长速度,表现为结晶活化能的升高。因而HBPY的引入有助于提高体系的总结晶速度,然而其又随HBPY含量的增加而降低,综合评估HBPY含量为1wt.%时PP的结晶性能最好,结晶度最高;流变测试表明HBPY的加入对PP的可纺性影响不大。纤维结构和性能测试表明:HBPY可提高初生纤维的结晶度和α晶型的含量,并增大其微晶尺寸,预示初生纤维牵伸性能的下降;染色结果显示HBPY可显著提升改性纤维的染色性能,不过仍有进一步提升的空间。其次,采用聚丙烯粉料与HBPY、MMT复配制备PP/HBPY/MMT改性母粒,进而与专用PP和PS共混构筑PP/PS/HBPY/MMT四元共混体系,一方面利用HBPY三维球形树枝状分子结构及丰富的功能性基团对MMT进行改性,以克服MMT的引入对PP纤维力学性能的不利影响,另一方面利用HBPY和MMT大量的极性基团及O、N等强电负性原子对染料分子具有强的亲和性,从而制备出染色性能突出、力学性能优良、成本可控的可染细旦聚丙烯纤维。研究表明:HBPY可插层进入MMT的层间结构,扩大层间距,这对提高纤维的力学性能具有显著的促进作用;同时共混体系相界面增多,PP分子链移动到晶体表面的距离减少,表现为结晶活化能的逐渐降低;进一步研究显示四元共混体系的成核主要受HBPY控制,随着MMT含量的增加,体系的结晶速度略有增大,而结晶度则降低;HBPY的引入可减弱MMT对PP可纺性的不利影响。纤维结构与性能测试表明,HBPY与MMT复配可促进纤维中β晶型的生成而降低α晶型的含量,同时β相微晶尺寸有所减小,预示初生纤维牵伸性能变好。由此可见,构筑PP/PS/HBPY/MMT四元共混体系用于制备可染细旦聚丙烯纤维具有较好的应用前景,该共混体系可纺性优良,纤维制品力学性能较高、染色性能好,且成本较低。