与传统粘胶纤维着色方式相比,原液着色粘胶纤维具有生产方式节能减排、纤维色牢度优良和色泽均匀等优点。然而,炭黑粘胶纤维原液着色用的主要着色剂,炭黑在粘胶纤维内以颗粒状态分布,导致炭黑原液着色粘胶纤维很难染得深色,因而提高炭黑原液着色粘胶纤维的着色深度具有重要意义。基于以上分析,本文系统研究了原液着色粘胶纤维制备工艺条件、炭黑表面结构及纤维结构和原液着色粘胶纤维黑度的关系,且探究了炭黑及增深整理对原液着色粘胶纤维结构和性能的影响,具体研究内容如下:首先,研究了粘胶纤维原液着色工艺,结果表明:采用MA-100型炭黑为着色剂且用量为3%,M-p(St-MA)为分散剂且用量为20%,制备的超细炭黑/粘胶纤维素膜具有较高的黑度。超细炭黑在粘胶纤维内的扩散行为研究表明:凝固浴温度为40°C,硫酸质量分数为10%时,M-p(St-MA)在粘胶纤维内的扩散速率较低,超细炭黑在粘胶纤维内分布均匀,制备的原液着色粘胶纤维黑度较高。在超细炭黑用量相同时,原液着色粘胶纤维的直径越小,粘胶纤维的黑度越高。其次,探讨了研究超细氧化炭黑对原液着色粘胶纤维结构和性能的影响,结果表明:超细氧化炭黑的粒径为154.8 nm,Zeta电位为-44 mV,超细氧化炭黑在水中分散均匀,其耐热稳定性、离心稳定性、耐酸碱稳定性和耐电解质稳定性均大于80%。超细氧化炭黑对粘胶纺丝液流变性能影响较小,其含量为5%时,仍在粘胶纺丝液中分布均匀。当超细氧化炭黑用量为3%时,原液着色粘胶纤维表面光滑,断面形貌致密,超细氧化炭黑在纤维内分布较均匀,同时原液着色粘胶纤维具有较高的断裂强力、断裂伸长率和黑度。此外,原液着色粘胶纤维具有较好的热稳定性能、耐溶剂迁移性能,且摩擦牢度和水洗牢度均大于等于4级。最后,研究了增深整理对原液着色粘胶纤维结构和性能的影响,结果表明:织物增深剂EC-CD-R对原液着色粘胶纤维的增深效果最好,最佳增深整理工艺为:树脂质量浓度为80 g/L,轧余率为90%,焙烘温度为150°C,焙烘时间为180 s,原液着色粘胶纤维的L值从13.12降低到11.84,增深比为10.16%,粘胶纤维断裂强力和断裂伸长率的保持率分别为70.62%和70.11%。经织物增深剂EC-CD-R整理后,粘胶纤维表面变得光滑,且粘胶纤维结构未发生改变,但结晶度有所下降,粘胶纤维表面Si元素含量增加。醋酸处理对原液着色粘胶纤维也有增深效果,最佳增深处理工艺为:醋酸质量分数为15%、处理时间40 min,处理温度70°C,原液着色粘胶纤维的L值从13.18降低到12.08,增深比为8.35%,粘胶纤维断裂强力和断裂伸长率的保持率分别为79.20%和86.41%。经醋酸处理后,原液着色粘胶纤维大分子结构未发生改变,但结晶度下降,粘胶纤维表面含氧官能团增多,Ra和Rq分别从96.3 nm和74.1 nm增加到170 nm和137 nm,粘胶纤维表面粗糙度增加。氧等离子体处理增深原液着色粘胶纤维的最佳工艺为:处理时间为200 s,放电功率为200 W,真空度为80 Pa,原液着色粘胶纤维的L值从13.12降低到10.99,增深比为16.23%,粘胶纤维断裂强力和断裂伸长率保持率为91.73%和78.53%。经氧等离子体处理后,粘胶纤维的本体结构未发生改变,但结晶度降低,粘胶纤维表面含氧官能团增多,Ra和Rq分别从96.3 nm和74.1 nm增加到187 nm和159 nm,粘胶纤维表面粗糙度增加。增深机理分析表明:低折射率树脂增深原液着色粘胶纤维是通过在粘胶纤维表面构筑一层低折射率树脂薄膜,减少直接反射光,增大着色光量;醋酸和氧等离子体增深处理是通过刻蚀和氧化的方法在粘胶纤维表面形成粗糙结构,使得光线在纤维表面发生漫反射,增加粘胶纤维对光线的吸收。