CN100412242C - 聚对苯二甲酸-共-丁二酸丁二醇酯纤维的制备方法 - Google Patents
聚对苯二甲酸-共-丁二酸丁二醇酯纤维的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了聚对苯二甲酸-共-丁二酸丁二醇酯纤维的制备方法，其特征在于：(1)纺丝温度为：C1＝200℃，C2＝220℃～230℃，C3＝220℃～230℃，C4＝220℃～230℃，GP2＝220℃～230℃，PP2＝220℃～230℃，SP＝225℃～240℃；(2)侧吹风温度为：20℃～35℃；风速为：0.5m/min；(3)喷丝板与上卷绕盘之间的距离为2m～5m。本发明的方法，能够将共聚物聚对苯二甲酸-共-丁二酸丁二醇酯制备成为工业上便于使用的纤维，具有较大的工业化应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种高分子聚合物纤维的制备方法，具体涉及聚对苯二甲酸-共-丁二酸丁二醇酯纤维的制备方法。
背景技术
高分子材料自问世以来，由于其良好的功能优异性和实用性，为人们生产、生活提供了许多性能优良的新材料，然而它的蓬勃发展也给环境带来了沉重的负担，导致了环境污染的加剧。高分子材料的废弃物很难分解(普通塑料需100～150年才能完全分解掉)，目前的废弃物处理方法掩埋、焚烧和回收都不能很好的解决其根本问题。为了解决上述难题，研究开发生物降解材料成为一大热点。
近几十年来，生物降解高分子材料得到了快速的发展，研究出了大量的生物降解高分子材料并逐步应用于各个领域，如航空、医药、薄膜、纤维、注塑、吹塑品及片材或涂层等领域。这些生物降解材料主要包括聚羟基脂肪酸酯(PHA)，聚乳酸(PLA)和聚丁二酸丁二醇酯(PBS)类这三大块。目前，相对于国外的生物可降解材料的研究工作，国内尚属起步阶段。其中PBS由于其熔点较低，且具有脂肪族聚酯的共性即物理机械性能不高的特性，难以满足某些领域的要求，因而其实际应用受到了限制。结合聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)熔点高，结晶速度快和机械性能优异等特点，有关科技人员研究开发了一种共聚物聚对苯二甲酸-共-丁二酸丁二醇酯(PBST)。它在保有原先PBS生物可降解性能的同时又具有了良好的力学机械性能，是一种前景较好的生物降解材料。PBST(聚对苯二甲酸-共-丁二酸丁二醇酯)是由对苯二甲酸二甲酯，丁二酸二甲酯，丁二醇三者通过缩聚加成反应共聚而成。它是一种新颖的生物可降解聚酯，是对生物可降解聚酯PBS(聚丁二酸丁二醇酯)的一种共聚改性产物。
但是，如何将所说的PBST采用合适的方法制备成为纤维，以应用于纺织领域，是人们所十分关注的问题。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是公开一种聚对苯二甲酸-共-丁二酸丁二醇酯纤维的制备方法，以满足有关领域发展的需要。
本发明的技术构思是这样的：
由于PBST由对苯二甲酸二甲酯，丁二酸二甲酯，丁二醇三者通过缩聚加成反应共聚而成，是一种新颖的生物可降解聚酯，其具有与常规的聚酯不同的流变特性，在熔融状态下是典型的切力变稀型非牛顿流体，其表观粘度随剪切速率的增加而降低；随着熔体温度的上升和共聚物分子量的减小，流动曲线下移，表观粘度减小；随着共聚分子量的增大熔体偏离牛顿性的程度增大，即n减小；而随着温度的升高，偏离牛顿性程度减小；因此，采用常规的聚酯的纤维的制备方法，不能获得高性能的PBST，需要根据PBST的流变性能，研究适宜于PBST纤维制备的工艺条件。
本发明的方法包括如下步骤：
将共聚物聚对苯二甲酸-共-丁二酸丁二醇酯切片投入到纺丝机中加热成熔体，然后从纺丝机的喷丝板挤出形成丝条，经喷丝甬道侧吹风冷却，通过上导丝盘成束，经上油盘上油并成一束复丝，再经下导丝盘，通过张力夹调节丝条张力经摩擦辊卷绕成丝筒，得到了PBST初生纤维，然后将所获得的PBST初生纤维存放5h～13h，再进行牵伸，获得产品；
其特征在于：
(1)纺丝温度为：
C1＝200℃，C2＝220℃～230℃，C3＝220℃～230℃，C4＝220℃～230℃，GP2＝220℃～230℃，PP2＝220℃～230℃，SP＝225℃～240℃；
其中：
C1～C4代表：螺杆4个区的温度，GP2：计量泵的温度，PP2代表：弯管的温度，SP代表：箱体的温度；
纺丝温度对纺丝成型的影响不大，但是对所形成丝束的质量有较大影响；
(2)侧吹风温度为：20℃～35℃；风速：0.5m/min
(3)喷丝板与上卷绕盘之间的距离，即丝条冷却的距离为2m～5m，如果丝条冷却距离过短(冷却不够)会导致丝束发粘，卷绕后牵伸时丝束退绕不下来，严重影响后加工；
(4)纺丝速度(卷绕速度)：V纺＝800m/min～1000m/min；喷头拉伸比为70～120；
(5)所说的油剂在纺丝过程中起到了很重要的作用，这里所用的是体积浓度为8～12％的涤纶丙纶共用油剂与油剂总重量1～5％的硅油的混合物，如果不加1～5％硅油，则丝束的抱合性较差，不利于牵伸后处理(油剂不合适会导致丝束抱合力差，36孔丝会散开，牵伸时容易产生毛丝，导致牵伸退绕困难，最终使得牵伸丝质量下降)。
(6)牵伸热盘温度为70℃～80℃，热板温度为140℃～160℃，牵伸倍数为1.5倍～2.2倍。
PBST是一种半结晶聚合物，通过牵伸提高了PBST的结晶度使其具有了一定的力学性能。
纺丝卷绕所得的PBST初生纤维是基本无取向的，结晶度较低，其力学强度较差(强力低，伸长大)，通过一级牵伸工艺使得PBST初生纤维的大分子链舒展并沿着纤维轴向排列取向，因而起结晶度得到了提高，力学性能也有所提高，能够有一定强度，适用于产业生产应用。
PBST牵伸后纤维力学性能：
纤度：126.88dtex～292.41dtex
强度：1.899cN/dtex～3.478 cN/dtex
断裂伸长率：15.997％～109.577％
一次回弹率：
急回弹的回弹率：78.67％～85.33％
缓回弹的回弹率：95.33％～99.33％
沸水收缩率：65％～76.4％
由上述公开的技术方案可见，本发明的方法，能够将共聚物聚对苯二甲酸-共-丁二酸丁二醇酯制备成为工业上便于使用的纤维，具有较大的工业化应用前景。
具体实施方式
实施例1
切片分子量：Mw＝1.38×105；
纺丝工艺条件：
纺丝温度(七区)：
| C1(℃) | C2(℃) | C3(℃) | C4(℃) | GP2(℃) | PP2(℃) | SP(℃) |
| 200 | 230 | 230 | 230 | 228 | 230 | 240 |
纺丝速度(卷绕速度)：V纺＝800m/min；
喷头拉伸比：Ф＝70.686；
油剂：10％涤纶丙纶共用油剂1000ml+1％硅油；
喷丝板：36f[孔](孔径：d＝0.3mm)；
烘料设备、时间及温度：转鼓、12小时、100℃(含水率＜30ppm)；
侧吹风：30℃，风速：0.5m/min；
初伸纤维存放时间：5.5h
牵伸：热盘温度：80℃，热板温度：160℃，牵伸倍数：1.5倍纤度：240.50dtex，强度：1.89938cN/dtex，断裂伸长：49.364％，沸水收缩率：71％，一次回弹率：急回弹的回弹率：79.33％，缓回弹的回弹率：96.33％。
上述的纤维性能是采用中国.中华人民共和国国家标准(GB)进行检测的。
实施例2
切片：分子量：Mw＝2.03×105；
纺丝温度(七区)：
| C1(℃) | C2(℃) | C3(℃) | C4(℃) | GP2(℃) | PP2(℃) | SP(℃) |
| 200 | 223 | 223 | 223 | 223 | 220 | 225 |
纺丝速度(卷绕速度)：V纺＝1000m/min(卷绕室室温：23℃)；
喷头拉伸比：Ф＝116.196
油剂：10％涤纶丙纶共用油剂1000ml+1.5％硅油；
喷丝板：36f[孔](孔径：d＝0.3mm)；
烘料设备、时间及温度：转鼓、24小时、100℃(含水率＜30ppm)；
侧吹风：20℃，风速：0.5m/min；
初伸纤维存放时间：13h
牵伸：热盘温度：80℃，热板温度：140℃，牵伸倍数：1.9倍；
纤维：纤度：128.60dtex，强度：2.97289cN/dtex，断裂伸长：31.435％沸水收缩率：74％，一次回弹率：急回弹的回弹率：82.33％，缓回弹的回弹率：97.33％。
Claims (5)
1. 聚对苯二甲酸-共-丁二酸丁二醇酯纤维的制备方法，包括如下步骤：将分子量为1.38×105～2.03×105的共聚物聚对苯二甲酸-共-丁二酸丁二醇酯切片投入到纺丝机中加热成熔体，然后从纺丝机的喷丝板挤出形成丝条，经喷丝甬道侧吹风冷却，通过上导丝盘成束，经上油盘上油并成一束复丝，再经下导丝盘，通过张力夹调节丝条张力经摩擦辊卷绕成丝筒，得到了PBST初生纤维，然后将所获得的PBST初生纤维存放5h～13h，再进行牵伸，获得产品；其特征在于：
(1)纺丝温度为：
C1＝200℃，C2＝220℃～230℃，C3＝220℃～230℃，C4＝220℃～230℃，GP2＝220℃～230℃，PP2＝220℃～230℃，SP＝225℃～240℃；
其中：
C1～C4代表：螺杆4个区的温度，GP2：计量泵的温度，PP2代表：弯管的温度，SP代表：箱体的温度；
(2)侧吹风温度为：20℃～35℃；风速：0.5m/min；
(3)喷丝板与上卷绕盘之间的距离为2m～5m。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，纺丝速度V纺＝800m/min～1000m/min。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，喷头拉伸比为70～120。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所说的油剂是体积浓度为8～12％的涤纶丙纶共用油剂与油剂总重量1～5％的硅油的混合物。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，牵伸热盘温度为70℃～80℃，热板温度为140℃～160℃，牵伸倍数为1.5倍～2.2倍。
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