摘要
传统的聚氨酯纤维（氨纶）已广泛应用于服装，在纺织品中添加少量氨纶即可大大改善纺织品的弹性、耐磨性等力学性能，但染料很难将其着色成较深的色调，因此含有氨纶纤维的纺织品在服用过程中会发生“露白”的问题，影响美观和服用体验。本论文提出了以二环己基甲烷-4,4 '' -二异氰酸酯（HMDI）分别与N -叔丁基二乙醇胺（TBDEA）、1,4-双（2-羟乙基）哌嗪（BHOPA）为原料合成聚氨酯，分别命名为聚（HMDI-TBDEA）和聚（HMDI-BHOPA），并将其加入到传统氨纶（CPUF）纺丝液中制备对酸性染料染色性能增强的改性聚氨酯纤维—MPUF 与 BPUF。通过核磁共振（1H 和 13C NMR）和凝胶渗透色谱（GPC）对聚（HMDI-TBDEA）和聚（HMDI-BHOPA）的合成进行了验证。采用差示扫描量热仪（DSC）、热失重分析（TG）、X射线衍射（XRD）和力学性能测试对CPUF、MPUF和BPUF进行了性能表征，并对CPUF、MPUF和BPUF的染色动力学和染色热力学进行研究。 研究表明， 通过热分析和XRD分析发现，聚（HMDI-TBDEA）和聚（HMDI-BHOPA）分子结构中的空间结构和不对称性有助于降低硬段的有序排列比例。聚（HMDI-TBDEA）或聚（HMDI-BHOPA）的加入使得氨纶在断裂伸长率和断裂强度下降的情况下，三种氨纶表现出大致相同的弹性恢复。Zeta电位测试表明，聚（HMDI-TBDEA）或聚（HMDI-BHOPA）中的叔胺基在酸性条件下可以质子化并提高MPUF和BPUF上的正电荷携带量。 通过对CPUF、MPUF和BPUF染色动力学和染色热力学的研究发现，Elovich模型对三种类型氨纶在不同温度和pH条件下的染色动力学曲线均具有较高适用性。选用Freundlich吸附等温线模型和Langmuir吸附等温模型对酸性染料上染的吸附等温线进行拟合。吸附等温线在不同pH和不同温度下呈现出了不同拟合结果。 结合染色动力学的模型拟合和吸附等温线模型拟合，可以得出，酸性染料与CPUF 结合的方式有两种：其一为氨脂基在酸性条件通过质子化形成的酸性染料染座，染料通过静电作用完成上染；其次是酸性染料通过范德华力和氢键在氨纶的软段完成上染。酸性染料易染氨纶除了拥有上述两种上染方式，还存在聚（HDMI-TBDEA）或聚（HDMI-BHOPA）上的叔氨基团在酸性条件下质子化形成的酸性染料染座，染料通过静电作用力完成上染。在染色热力学中，这两种染料与纤维的结合方式在不同pH和温度的条件下呈现出了不同的强弱关系，但在染液酸度逐渐提高，通过静电作用结合的上染方式逐渐成为主流。
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