CN101463505A - 负离子聚丙烯中空空气变形纤维及其制备方法和应用 - Google Patents

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江勇明
陈彦模
张瑜
陈龙
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Donghua University
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本发明提供了一种负离子聚丙烯中空空气变形纤维及其制备方法和应用。其特征在于纺丝切片以重量份数计,1~10份的负离子母粒和99~90份的聚丙烯成纤切片组成。本发明通过熔融共混母粒和切片后再挤出纺丝的方法制得纤维。该方法制造的负离子聚丙烯中空空气变形长丝具有强度高,密度小,负离子发射率高,同时手感丰满光泽均匀的特点。本发明的负离子聚丙烯有色空气变形纤维可广泛应用于服用领域、装饰领域和产业领域,制备各类装饰用布料和墙体织物等面料。

Description

负离子聚丙烯中空空气变形纤维及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种负离子聚丙烯中空空气变形纤维制备方法和应用领 域,特别涉及一种含负离子聚丙烯母粒,聚丙烯色母粒与聚丙烯共混纤维 制备方法和用途。 背景技术
聚丙烯(PP)纤维因其成本低、性能优良、用途广泛,日益受到人们 重视。通常,聚丙烯纤维仅仅在粗细上进行改进以提高纤维性能和风格如
制备单丝纤度为0.5—ldtex左右的聚丙烯纤维直径比常规聚丙烯纤维(单 丝纤度一般为3—6dtex左右)细得多。这类纤维可织成手感柔软、穿着舒 适的高档纺织物,有很高的经济价值。而随着功能化纤维的不断发展PP纤 维也被要求具有更多的特性和功能集成同时也要满足成本低廉等实际生产 的特点目前聚丙烯纤维开发方向主要集中在细旦化、可染性能、功能化和 后道处理等方面。
聚丙烯超细旦化发展在该领域,如ZL91104649.6所述,使用的纺丝专 用料是用高流动性的化学降解聚丙烯、聚合级聚丙烯和加工助剂(包括稳 定剂、流动改进剂、抗静电剂等)组合而成的聚丙烯树脂组合物巻绕丝高 倍牵伸,可制成单丝纤度为0.2—2旦,抗张强度为4—8克/旦,断裂伸长 率为15—70%的细旦和超细旦聚丙烯纤维。在可染方面通过色母粒共混纺 丝工艺或者通过在聚丙烯中添加无规聚合物等方法可以有效提高纤维染色 性能。在功能性聚丙烯纤维的发展方面随着各种纳米粉体和添加剂的制备技术完善通过添加抗菌粉体方法制备抗菌聚丙烯纤维,通过添加远红外粉 体制备保暖聚丙烯纤维等都有报道。在纺丝加工工艺上随着新型设备的不 断发展聚丙烯纤维逐渐发展出膨体丝膜裂纺丝等工艺。
但是将这些技术进行集合应用到纤维生产中则具有一定的难度。因为 对于不同种功能纤维加工工艺和材料有着苛刻的要求,很难将其进行统一 同时生产多种功能并存的聚丙烯纤维可能造成无法正常成型、纤维质量下 降、合格率下降等问题。 发明内容
本发明的需要解决的技术问题之一是提供负离子聚丙烯中空空气变形
纤维,以克服现有技术存在的上述缺陷;
本发明的需要解决的技术问题之二是提供负离子聚丙烯中空空气变形 纤维的制备方法,以实现工业化生产;
本发明再一个目的是公开所述负离子聚丙烯中空空气变形纤维的应用。
本发明的负离子聚丙烯中空空气变形纤维的组分和重量份数为: 聚丙烯成纤聚脂99〜90份,聚丙烯负离子母粒1〜10份; 纤度为400—3000dtex;
所说的聚丙烯成纤聚脂的分子量200,000〜300,000的聚丙烯切片。 所说的聚丙烯负离子母粒的组分和重量份数为: 聚丙烯成纤聚脂60〜95份,负离子添加剂5〜40份。 所说的负离子添加剂为负离子陶瓷粉体,其组分主要包括BaTi03、 PbTi03和掺杂锆离子的钛酸铅盐,粒径为200〜400纳米,可采用市售产品,如上海康必达公司的产品;
所说的聚丙烯负离子母粒的制备方法如下-
按重量比将改性负离子添加剂、聚丙烯经过双螺杆共混,共混温度为 220〜270°C,螺杆转速:100〜200rpm,挤出、并加装静态混合装置使共混 均匀、切粒制备出负离子母粒,其中负氧离子含量可达5%~40%。
本发明的负离子聚丙烯中空空气变形纤维的制备方法包括如下步骤:
将含水率《0.1°/。(重量)干燥的负离子母粒和聚丙烯干切片混合,通 过螺杆挤压机加热熔融、压缩成熔体,挤出,然后通过中空喷丝孔喷丝, 冷却成形,包覆油剂,在600—1200m/min纺速下纺丝,拉伸巻绕,然后再 经过空气变形制得中空负离子空气变形聚丙烯空气变形纤维;
所说的螺杆挤压机设有三个温度段,进料段温度为240^250°C,熔融、 压縮段温度为245—255'C,均化、计量段温度为245—26(TC。螺杆挤压输 出机头熔体温度为260—28(TC,熔体压力为95〜105tw;
所说的拉伸第一段拉伸温度为55〜65。C,拉伸倍数2〜4倍,拉伸第二 段拉伸温度为130〜140°C,拉伸倍数为Ll〜1.3倍;
所说的油剂为本领域常规的油剂,如US4,624,793公开的油剂,油剂配 方主要有抗静电剂、平滑剂、乳化剂、添加剂、水组成。如阴离子表面活 性剂、脂肪醇聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂、烷基硅酮醚、垸基硫酸盐 阴离子表面活性剂、多元醇和去离子水。
所说的空气变形指的是以POY或FOY为原丝,通过喷嘴在空气喷射 作用下单丝弯曲成圈缠结形成高度蓬松的纟T-维。空气变形在《合成纤维生 产工艺学》中有详细的报道,空气变形过程中,纤维超喂率为10%-40%,空气压力为500〜700kPa;
所得负离子聚丙烯中空空气变形纤维,纤维其纤度在400—3000dtex, 抗张强度为4—8cN / dtex,断裂伸长率为15—70%,中空度为10%—40%, 改性负离子在基体中平均分散相尺寸〈400nm,负离子浓度在4000-5000个 /cm3,红外发射波长范围为4000〜15000nm。
检测的方法或标准:
强度依据中华人民共和国纺织行业标准和测试标准GB/T14343-2003; FZ/T50002-1991);
改性负离子在PET基体中平均分散相尺寸采用扫描电镜分析,负离子 浓度根据SFJJ-QWX25-2005《负离子浓度检验细则》,红外发射波长范围采 用GB-7287-87检测,中空度达到11%采用化学纤维异形度试验方法FZ/T 50002-1991。
本发明的负离子中空空气变形聚丙烯纤维,可广泛应川于服用领域、 装饰领域和产业领域,制备各类装饰用墙体织物、工作服、服用面料。
本发明所述的方法是在原有的纤堆制造方法上进行的改进,具有以下 优点:
(1) 负离子粉体性能优良,添加量少,团聚少、负离子发射率高、可 以制备高含量比例母粒、与高分子材料相容性好、基本不影响材料的原有 性能及生产要求。
(2) 使用中空纺丝工艺增加纤维风格化同吋纤维轻便保暖。
(3) 本方法制造的负离子中空长丝经过加捻与空气变形,纤维柔软富 有弹性,风格与毛织物相近。含负离子发射功能,同时具有可仿毛风格和丰满手感同时采用中空技术保证面料轻便保暖的特点,该纤维性能保持聚
丙烯轻便柔顺的特点同时加工性能稳定。
具体实施方式
实施例1
聚丙烯负离子母粒的制备-
将20重量份的负离子陶瓷粉体,(平均粒径为200纳米)与80重量份 的分子量为300,000的聚丙烯混合,然后经过双螺杆共混,共混温度为220 °C,螺杆转速:100rpm,挤出、并加装静态混合装置使共混均匀、切粒制 备出负离子母粒,获得聚丙烯负离子母粒。
将20重量份的聚丙烯负离子母粒和80 — 正量份的分子量为300,000的聚 丙烯切片干燥至含水率《0.1% (重量),混合,通过螺杆挤压机加热熔融、 压缩成熔体,挤出,然后通过中空喷丝孔喷丝,冷却成形,包覆油剂,在 1200m/min纺速下纺丝,拉伸巻绕,然后再经过空气变形制得中空负离子空 气变形聚丙烯空气变形纤维;
油剂为US4,624,793公开的油剂。
所说的螺杆挤压机设有三个温度段,进料段温度为25(TC,熔融、压縮 段温度为255。C,均化、计量段温度为26(TC。螺杆挤压输出机头熔体温度 为280。C,熔体压力为95bar;
所说的拉伸第一段拉伸温度为65"C,拉伸倍数4倍,拉伸第二段拉伸 温度为14(TC,拉伸倍数为l.l倍;
空气变形过程中,纤维超喂率为40%,空气压力为700kPa;
螺杆挤压机采用上海化工机械四厂生产的SHL-35型双螺杆挤出机加自制静态混合器,进料螺杆50r/min,主螺杆150r/min。
所获得的纤维的纤度为3000dtex,抗张强度为8cN / dtex,断裂伸长率 为70%,中空度为40%,改性负离子在基体中平均分散相尺寸为400nm, 负离子浓度在5000个/cm3,红外发射波长范围为15000nm。
实施例2
聚丙烯负离子母粒的制备:
将5重量份的负离子陶瓷粉体,(平均粒径为350纳米)与95重量份 的分子量为200,000的聚丙烯经过双螺杆共混,共混温度为270'C,螺杆转 速:200rpm,挤出、并加装静态混合装置使共混均匀、切粒制备出负离子 母粒,获得聚丙烯负离子母粒。
将5重量份的聚丙烯负离子母粒和95 UI量份的分子量为200,000的聚 丙烯切片干燥至含水率《0.1% (重量),混合,通过螺杆挤压机加热熔融、 压縮成熔体,挤出,然后通过中空喷丝孔喷丝,冷却成形,包覆油剂,在 600m/min纺速下纺丝,拉伸巻绕,然后再经过空气变形制得中空负离子空 气变形聚丙烯空气变形纤维;油剂为US4,624,793公开的油剂。
所说的螺杆挤压机设有三个温度段,进1斗段温度为24(TC,熔融、压縮 段温度为245'C,均化、计量段温度为245"C。螺杆挤压输出机头熔体温度 为260。C,熔体压力为105bar;
所说的拉伸第一段拉伸温度为60°C,拉伸倍数3.1倍,拉伸第二段拉 伸温度为145"C,拉伸倍数为1.2倍;
空气变形过程中,纤维超喂率为10%%,空气压力为500kPa;
螺杆挤压机采用上海化工机械四厂生产的S工IL-35型双螺杆挤出机加自制静态混合器,进料螺杆50r/min,主螺杆150r/min。
所获得的纤维的纤度为400dtex,抗张强度为4cN / dtex,断裂伸长率 为15%,中空度为10%%,改性负离子在基体中平均分散相尺寸为200nm, 负离子浓度在4000个/cm3,红外发射波长范围为4000nm。

Claims (8)

1. 一种负离子聚丙烯中空空气变形纤维,其特征在于,其组分和重量份数为:聚丙烯成纤聚脂99~90份,聚丙烯负离子母粒1~10份;所说的聚丙烯负离子母粒的组分和重量份数为:聚丙烯成纤聚脂60~95份,负离子添加剂5~40份。所说的负离子添加剂为负离子陶瓷粉体,其组分主要包括BaTiO3、PbTiO3和掺杂锆离子的钛酸铅盐,粒径为200~400纳米。
2. 根据权利要求l所述的负离子聚丙烯中空空气变形纤维,其特征在于,纤度为400—3000dtex。
3. 根据权利要求1或2所述的负离子聚丙烯中空空气变形纤维,其特征在于,所说的聚丙烯成纤聚脂的分子量200,000〜300,000的聚丙烯切片。
4. 制备权利要求1〜3任一项所述的负离子聚丙烯中空空气变形纤维的方法,其特征在于,包括如下步骤:将含水率《0.1% (重量)干燥的负离子母粒和聚丙烯干切片混合,通过螺杆挤压机加热熔融、压縮成熔体,挤出,然后通过中空喷丝孔喷丝,冷却成形,包覆油剂,在600—1200m/min纺速下纺丝,拉伸巻绕,然后再经过空气变形制得中空负离子空气变形聚丙烯空气变形纤维。
5. 根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所说的螺杆挤压机设有三个温度段,迸料段温度为240—25(TC,熔融、压縮段温度为245—255t:,均化、计量段温度为245—260'C。螺杆挤压输出机头熔体温度为260^280°C,熔体压力为95〜105bar。
6. 根据权利要求4或5所述的方法,其特征在于,所说的拉伸第一段拉伸温度为55〜65°C,拉伸倍数2〜4倍,拉伸第二段拉伸温度为130〜140°C,拉伸倍数为1.1〜1.3倍。
7. 根据权利要求4或5所述的方法,其特征在于,空气变形过程中,纤维超喂率为10%-40%,空气压力为500〜700kPa。
8. 根据权利要求1或2所述的负离子聚丙烯中空空气变形纤维的应用,其特征在于用于制备各类装饰用墙体织物、工作服或服用面料。
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