CN100445437C - 聚丙烯/粘土复合纤维及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种聚丙烯/粘土复合纤维及其制备方法，其配料重量百分组成为：熔体流动指数为10～50g/10min的化学降解改性聚丙烯树脂80～94.5%、有机改性粘土0.5～5%和相容剂5～15%；采用熔融插层方法，通过熔融共混，使聚丙烯部分链段进入层状硅酸盐粘土片层之间，使粘土剥离，从而得到粘土在PP基质中均匀分散的可纺性好的聚丙烯/层状硅酸盐纳米复合物，然后在通用纺丝设备上利用熔融纺丝法制备聚丙烯/粘土纳米复合纤维，该纤维具有良好的阻燃性和抗静电性能，可作为阻燃纤维用于室内装饰物，如地毯、沙发布和窗帘等，也可用于工业用途，如阻燃性过滤布、滤油毡等。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚丙烯/粘土复合纤维及其制备方法，属于合成纤维技术领域。
背景技术
聚丙烯树脂的重要用途之一是纤维，应用于服用、产业用和家装用。聚丙烯固有的缺点是极限氧指数低，容易起静电，因此限制了其应用。为此，围绕改善聚丙烯纤维的阻燃性和抗静电性是聚丙烯改性研究的重点之一。通常聚丙烯纤维的阻燃剂为含磷型和膨胀型阻燃剂、含卤型阻燃剂、含硅型阻燃剂、金属氢氧化物及其氧化物阻燃剂等。其中阻燃性能好的是含卤型阻燃剂，但是由于燃烧时会产生有毒物质，因此该类阻燃剂的使用受到了限制。聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料是近年来材料研究领域的研究热点，其力学、性能、热性能、阻燃性能和阻隔性能等性能较本体聚合物有显著提高，聚丙烯/粘土纳米复合材料是其中之一。研究表明，聚丙烯(简称PP)/粘土纳米复合材料的力学性能、热性能和阻隔性能都能获得不同程度的提高。拉伸模量和热变形温度、阻燃性能得到明显改善。
当前，国内外聚合物/粘土复合物的研究开发主要是集中于塑料方面，关于聚丙烯/纳米粘土复合物进行纤维纺制的报道很少，中国专利CN1493607A公开了一种聚丙烯/粘土纳米复合物及其制备方法和在纺丝中的应用，该复合物的组成为：化学降解改性的聚丙烯均聚物85-97.5，有机粘土0.5-5，聚丙烯接枝马来酸酐0.5-5，线型聚苯乙烯0.5-2，高密度聚乙烯1-5，该纤维具有良好的抗静电性和吸湿性，但阻燃性没有保障。
该类材料的组成不同，制备方法不同，会导致产品的性能相差很大，该类技术的研究仍然处于继续探索中。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚丙烯/粘土复合纤维及其制备方法，产品性能好，尤其是具有良好的阻燃性和抗静电性能；制备方法科学合理，简单易行，利于实施。
本发明所述的聚丙烯/粘土复合纤维，其配料重量百分组成为：熔体流动指数为10～50g/10min的化学降解改性聚丙烯树脂80～94.5％、有机改性粘土0.5～5％和相容剂5～15％。
其中：
化学降解改性聚丙烯树脂的熔体流动指数优选为30～45g/10min。
相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐，接枝率范围为0.1～5％。
化学降解改性聚丙烯按照常规技术制作，控制熔体流动指数满足10～50g/10min即可。
有机改性粘土是一种层状硅酸盐矿物粘土，按照CN1288023A专利技术获得。
科学合理，简单易行的制备方法，包括聚丙烯/粘土复合物的制备、纺丝、卷绕、牵伸和热定型，按照如下步骤进行：
(1)将配料混合，经双螺杆挤出机造粒、挤出制得复合物切片，挤出温度为190～210℃；
(2)将复合物切片在60～120℃的温度下真空干燥；
(3)将干燥的复合物切片进行熔融纺丝，纺丝温度为200～250℃，纺丝速度为100～1000m/min，制得卷绕丝；
(4)卷绕丝在70～120℃的温度和热定型，牵伸倍数为1.5～5倍，得到成品丝。
最好将卷绕丝经过二道牵伸和一道热定型即热松弛处理。
其它同纤维制备常规技术，不再赘述。
本发明通过调整配料组成，采用熔融插层方法，通过熔融共混，使聚丙烯部分链段进入层状硅酸盐粘土片层之间，使粘土剥离，从而得到粘土在PP基质中均匀分散的可纺性好的聚丙烯/层状硅酸盐纳米复合物，然后在通用纺丝设备上利用熔融纺丝法制备聚丙烯/粘土纳米复合纤维，该纤维具有良好的阻燃性和抗静电性能，得到单丝纤度为1～10旦的细旦聚丙烯复合纤维，拉伸强度为2.0～5.0cN/dtex，可作为阻燃纤维用于室内装饰物，如地毯、沙发布和窗帘等，也可用于工业用途，如阻燃性过滤布、滤油毡等。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
选用熔融指数为40的化学降解改性的聚丙烯均聚物90％重量、有机改性粘土5％重量和接枝率为2％的聚丙烯接枝马来酸酐相容剂5％重量经双螺杆挤出机造粒，挤出温度为190℃，挤出获得复合物切片，在80℃的温度下真空干燥。然后将复合切片在210℃下进行熔融纺丝，纺丝速度为600m/min，卷绕丝经热牵伸温度为90℃间的二道牵伸和热定型，总牵伸倍数为3倍，得到成品丝。
实施例2
选用熔融指数为40的化学降解改性的聚丙烯均聚物90％重量、有机改性粘土5％重量和接枝率为1％的聚丙烯接枝马来酸酐相容剂5％重量经双螺杆挤出机造粒，挤出温度为190℃，挤出获得复合物切片，在100℃的温度下真空干燥。然后将复合切片在200℃下进行熔融纺丝。纺丝速度为700m/min。卷绕丝经热牵伸温度为100℃间的二道牵伸和热定型，总牵伸倍数为2.5倍，得到成品丝。
实施例3
选用熔融指数为35的化学降解改性的聚丙烯均聚物88％重量、有机改性粘土5％重量和接枝率为3％的聚丙烯接枝马来酸酐相容剂7％重量经双螺杆挤出机造粒，挤出温度为190℃，挤出获得复合物切片，在60℃的温度下真空干燥。然后将复合切片在220℃下进行熔融纺丝。纺丝速度为800m/min。卷绕丝经热牵伸温度为70℃间的二道牵伸和热定型，总牵伸倍数为4倍，得到成品丝。
实施例4
选用熔融指数为45的化学降解改性的聚丙烯均聚物85％重量、有机改性粘土5％重量和接枝率为0.5％的聚丙烯接枝马来酸酐相容剂10％重量经双螺杆挤出机造粒，挤出温度为190℃，挤出获得复合物切片，在110℃的温度下真空干燥。然后将复合切片在210℃下进行熔融纺丝。纺丝速度为700m/min。卷绕丝经热牵伸温度为110℃间的二道牵伸和热定型，总牵伸倍数为3倍，得到成品丝。
实施例5
选用熔融指数为30的化学降解改性的聚丙烯均聚物90％重量、有机改性粘土5％重量和接枝率为1.5％的聚丙烯接枝马来酸酐相容剂5％重量经双螺杆挤出机造粒，挤出温度为210℃，挤出获得复合物切片，在90℃的温度下真空干燥。然后将复合切片在210℃下进行熔融纺丝。纺丝速度为600m/min。卷绕丝经热牵伸温度为80℃间的牵伸和热定型，总牵伸倍数为4倍，得到成品丝。
实施例6
选用熔融指数为35的化学降解改性的聚丙烯均聚物92％重量、有机改性粘土3％重量和接枝率为3.5％的聚丙烯接枝马来酸酐相容剂5％重量经双螺杆挤出机造粒，挤出温度为200℃，挤出获得复合物切片，在70℃的温度下真空干燥。然后将复合切片在230℃下进行熔融纺丝。纺丝速度为650m/min。卷绕丝经热牵伸温度为80℃间的二道牵伸和热定型，总牵伸倍数为3倍，得到成品丝。
实施例7
选用熔融指数为20的化学降解改性的聚丙烯均聚物90％重量、有机改性粘土2％重量和接枝率为1.5％的聚丙烯接枝马来酸酐相容剂8％重量经双螺杆挤出机造粒，挤出温度为205℃，挤出获得复合物切片，在100℃的温度下真空干燥。然后将复合切片在205℃下进行熔融纺丝。纺丝速度为700m/min。卷绕丝经热牵伸温度为80℃间的牵伸和热定型，总牵伸倍数为4倍，得到成品丝。
实施例8
选用熔融指数为35的化学降解改性的聚丙烯均聚物90％重量、有机改性粘土5％重量和接枝率为3.5％的聚丙烯接枝马来酸酐相容剂5％重量经双螺杆挤出机造粒，挤出温度为190℃，挤出获得复合物切片，在80℃的温度下真空干燥。然后将复合切片在215℃下进行熔融纺丝。纺丝速度为800m/min。卷绕丝经热牵伸温度为90℃间的二道牵伸和热定型，总牵伸倍数为3倍，得到成品丝。
Claims (5)
1、一种聚丙烯/粘土复合纤维，其特征在于其配料重量百分组成为：熔体流动指数为10～50g/10min的化学降解改性聚丙烯树脂80～94.5％、有机改性粘土0.5～5％和相容剂5～15％。
2、根据权利要求1所述的聚丙烯/粘土复合纤维，其特征在于化学降解改性聚丙烯树脂熔体流动指数为30～45g/10min。
3、根据权利要求1或2所述的聚丙烯/粘土复合纤维，其特征在于相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐，接枝率范围为0.1～5％。
4、根据权利要求1所述的聚丙烯/粘土复合纤维的制备方法，包括聚丙烯/粘土复合物的制备、纺丝、卷绕、牵伸和热定型，其特征在于按照如下步骤进行：
(1)将配料混合，经双螺杆挤出机造粒、挤出制得复合物切片；
(2)将复合物切片在60～120℃的温度下真空干燥；
(3)将干燥的复合物切片进行熔融纺丝，纺丝温度为200～250℃，纺丝速度为100～1000m/min，制得卷绕丝；
(4)卷绕丝在70～120℃的温度下牵伸和热定型，牵伸倍数为1.5～5倍，得到牵伸丝。
5、根据权利要求4所述的聚丙烯/粘土复合纤维的制备方法，其特征在于卷绕丝经过二道牵伸和一道热定型处理。
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