CN102174717A - 一种多微孔发泡聚丙烯纤维及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多微孔发泡聚丙烯纤维及其制备方法。采用熔融指数为20~50g/10min的聚丙烯树脂为原料;并加入占原料重量百分比0.2~2%,分解温度在180~250℃的化学发泡剂,占原料重量百分比0.05~0.5%的助剂和占原料重量百分比1~5%的色母粒。本发明纺丝、拉伸一步法完成,生产过程的操作性能优良,生产成本低,经济社会效益较好;且纤维在具有轻量化、回弹性、透气性及亲肤感的同时,仍保持良好的力学性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种多微孔发泡聚丙烯纤维及制备方法。属于化学纤维领域。
背景技术
丙纶作为四大合成纤维中的一个重要品种,由于原料聚丙烯来源丰富、生产和纺丝过程简单、综合能耗低、无污染和应用广泛等优点,自工业化以来得到了较大的发展,广泛用于家用纺织品、装饰品、卫生用品、非织造布等领域。
当丙纶织成的织物用于服装、家用纺织品时,由于丙纶存在的“蜡状感”,当与人体皮肤接触时,会产生不适感。如用蔺草编织的枕头套、床席、坐垫、地垫、枕席、榻榻米等的包边,大多要用到丙纶织成的织带,而此类织带,不仅亲肤感、透气性差,而且缺乏弹性、档次低,使应用受到很大的限制。如使丙纶纤维多微孔化,则可以大大改善一般丙纶存在的不足。
将PP树脂与其它易溶性高分子材料共混纺丝,然后再进行溶出的方法形成微孔,不仅加工工艺复杂、生产成本增加,而且由于聚丙烯纤维的结晶度较高,只能溶出表层的少部分,无法在纤维内部形成微孔。
作为常规的多孔聚合物产品技术已比较成熟,它可以通过挤出、注塑、吹塑等成型方法,制造具有质量轻、热导率低、隔热、隔音性能好、抗冲性能优良、比强度(拉伸强度/密度)高等特性的高分子发泡材料,其应用已经深人到人们日常生活的各个方面。
如公开号CN101792554A,公开了“一种微发泡聚丙烯及其制备方法“,该方法采用聚丙烯为主要原料,加入聚丙烯重量比0.1~10%的微胶囊发泡剂或微胶囊发泡母粒为发泡剂,通过挤出、注塑或模压成型制得聚丙烯发泡材料。然而此类多孔聚合物产品具有孔的大小为100μm左右,已超过纤维的直径(100dtex的丙纶纤维,直径约为118μm),因此很难将它们加工成连续的纤维。
公开号CN1760418,公开了“一种多孔PET泡沫纤维及其制备方法”,该方法是在高压下,将惰性气体压入常规或异形PET纤维中,并通过热处理使压入纤维中的气体膨胀,形成一种多孔PET泡沫纤维。但此方法制备条件比较苛刻,生产效率较低。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种多微孔发泡聚丙烯纤维及制备方法。本发明纺丝、拉伸一步法完成,生产过程的操作性能优良,生产成本低,经济社会效益较好;且纤维在具有轻量化、回弹性、透气性及亲肤感的同时,仍保持良好的力学性能。
为了达成上述目的,本发明的解决方案是:
一种多微孔发泡聚丙烯纤维,采用熔融指数(MFI)为20~50g/10min的聚丙烯树脂为原料;并加入占原料重量百分比0.2~2%,分解温度在180~250℃的化学发泡剂、占原料重量百分比0.05~0.5%的助剂和占原料重量百分比1~5%的色母粒(广东彩艳股份有限公司)。
所述的化学发泡剂为偶氮二甲酰胺(发泡剂AC)(重庆化医大冢化学有限公司)、偶氮二甲酸钡(BaAC)(杭州海虹精细化工有限公司)、高温膨胀型微胶囊发泡剂(杭州海虹精细化工有限公司)中的一种。 所述的化学发泡剂优选为偶氮二甲酰胺。
所述的助剂为滑石粉、二氧化硅中的一种。
一种多微孔发泡聚丙烯纤维的制备方法,包括如下步骤:将聚丙烯树脂、化学发泡剂、助剂、色母粒,按上述比例加入到螺杆挤压机熔融、混合;熔融的混合液通过纺丝组件的喷丝头挤出纺丝,在快速压力下降后,形成多微孔挤出料;多微孔挤出料在冷却水槽中冷却固化,然后经多级拉伸和热定型,以100~500m/min的卷绕速度制得多微孔发泡聚丙烯纤维。
所述的螺杆挤压机设定螺杆各区的温度为160~260℃,压力为5~20Mpa,通过螺杆挤压机熔融、混合,使化学发泡剂处于将要分解的临界状态,以计量泵稳定计量,连续送入温度为180~260℃、组件压力为10~25Mpa的纺丝组件,并从喷丝孔喷出,在快速压力下降过程中,化学发泡剂分解气化,形成多微孔挤出料,多微孔挤出料在温度为10~30℃冷却水槽中冷却固化,在温度30~50℃条件下进行1.1~1.5倍的预牵伸,然后在50~70℃条件下进行3.0~6.0倍的第二次牵伸,紧接着在70~90℃条件下进行热定型,最后在100~500m/min的拉伸卷绕速度下,每根单纤维分别卷绕在各自的卷筒上,制得具有多微孔发泡聚丙烯纤维。
本发明的有益效果为:利用本发明的方法制得的纤维,每根单纤维中含有微孔直径小于10μm的微孔,微孔具有闭孔结构,均匀地分布在纤维的截面和长度方向,纤维在具有轻量化、回弹性、透气性及亲肤感的同时,仍保持良好的力学性能;本发明纺丝、拉伸一步法完成,生产过程的操作性能优良,生产成本低,经济社会效益较好。
具体实施方式
下面通过具体实施例,对本发明作进一步的描述。
其中纤维的密度按以下方法测得:密度(g/ cm3)=纤度(dtex)×10-6/纤维截面积(cm2)。纤维截面积由光学显微镜测得
实施例1
本实施例采用MFI为35g/10min的聚丙烯树脂为原料,加入占原料重量百分比为1.0%的AC化学发泡剂、占原料重量百分比为0.2%的二氧化硅,1%的红色色母粒,按设定的比例喂入螺杆挤压机,螺杆各区的温度为180~200℃,压力为10Mpa,通过螺杆挤压机熔融、混合,使化学发泡剂处于将要分解的临界状态,以计量泵稳定计量,连续送入温度为200℃、组件压力为15Mpa的纺丝组件,并从喷丝孔喷出;在快速压力下降过程中,化学发泡剂分解气化,形成多微孔挤出料,多微孔挤出料经一段空气层后进入温度为20℃的冷却水槽冷却,然后在温度40℃条件下进行1.3倍的预牵伸,在60℃条件下进行4.5倍的第二次牵伸,紧接着在80℃条件下进行热定型,最后在300m/min的拉伸卷绕速度下,每根单纤维分别卷绕在各自的卷筒上,得到的纤维含有直径小于10μm的微孔,因而纤维密度比常规丙纶纤维低。主要指标及操作性见表1。本实施例纺丝、拉伸一步法完成,生产过程的操作性能优良,生产成本低,经济社会效益较好;且纤维在具有轻量化、回弹性、透气性及亲肤感的同时,仍保持良好的力学性能。原辅料与纤维主要指标见表1;纺丝与牵伸主要工艺参数见表2。
实施例2
本实施例采用MFI为20g/10min的聚丙烯树脂为原料,加入占原料重量百分比为2.0%的AC化学发泡剂、占原料重量百分比为0.5%的二氧化硅,2%的黄色色母粒,按设定的比例喂入螺杆挤压机,螺杆各区的温度为200~230℃,压力为25Mpa,通过螺杆挤压机熔融、混合,使化学发泡剂处于将要分解的临界状态,以计量泵稳定计量,连续送入温度为220℃、组件压力为15Mpa的纺丝组件,并从喷丝孔喷出;在快速压力下降过程中,化学发泡剂分解气化,形成多微孔挤出料,多微孔挤出料经一段空气层后进入温度为30℃的冷却水槽冷却,然后在温度50℃条件下进行1.1倍的预牵伸,在70℃条件下进行3.0倍的第二次牵伸,紧接着在90℃条件下进行热定型,最后在100m/min的拉伸卷绕速度下,每根单纤维分别卷绕在各自的卷筒上,得到的纤维含有直径小于10μm的微孔,因而纤维密度比常规丙纶纤维低。主要指标及操作性见表1。本实施例纺丝、拉伸一步法完成,生产过程的操作性能优良,生产成本低,经济社会效益较好;且纤维在具有轻量化、回弹性、透气性及亲肤感的同时,仍保持良好的力学性能。原辅料与纤维主要指标见表1;纺丝与牵伸主要工艺参数见表2。
实施例3
本实施例采用MFI为50g/10min的聚丙烯树脂为原料,加入占原料重量百分比为0.2%的AC化学发泡剂、占原料重量百分比为0.05%滑石粉,3%的绿色色母粒,按设定的比例喂入螺杆挤压机,螺杆各区的温度为160~200℃,压力为5Mpa,通过螺杆挤压机熔融、混合,使化学发泡剂处于将要分解的临界状态,以计量泵稳定计量,连续送入温度为180℃、组件压力为10Mpa的纺丝组件,并从喷丝孔喷出;在快速压力下降过程中,化学发泡剂分解气化,形成多微孔挤出料,多微孔挤出料经一段空气层后进入温度为10℃的冷却水槽冷却,然后在温度30℃条件下进行1.5倍的预牵伸,在50℃条件下进行6.0倍的第二次牵伸,紧接着在70℃条件下进行热定型,最后在500m/min的拉伸卷绕速度下,每根单纤维分别卷绕在各自的卷筒上,得到的纤维含有直径小于10μm的微孔,因而纤维密度比常规丙纶纤维低。主要指标及操作性见表1。本实施例纺丝、拉伸一步法完成,生产过程的操作性能优良,生产成本低,经济社会效益较好;且纤维在具有轻量化、回弹性、透气性及亲肤感的同时,仍保持良好的力学性能。原辅料与纤维主要指标见表1;纺丝与牵伸主要工艺参数见表2。
实施例4
本实施例采用MFI为35g/10min的聚丙烯树脂为原料,加入占原料重量百分比为1.0%的BaAC化学发泡剂、占原料重量百分比为0.2%滑石粉,4%的蓝色色母粒,按设定的比例喂入螺杆挤压机,螺杆各区的温度为180~200℃,压力为10Mpa,通过螺杆挤压机熔融、混合,使化学发泡剂处于将要分解的临界状态,以计量泵稳定计量,连续送入温度为220℃、组件压力为18Mpa的纺丝组件,并从喷丝孔喷出;在快速压力下降过程中,化学发泡剂分解气化,形成多微孔挤出料,多微孔挤出料经一段空气层后进入温度为20℃的冷却水槽冷却,然后在温度40℃条件下进行1.3倍的预牵伸,在60℃条件下进行4.5倍的第二次牵伸,紧接着在80℃条件下进行热定型,最后在300m/min的拉伸卷绕速度下,每根单纤维分别卷绕在各自的卷筒上,得到的纤维含有直径小于10μm的微孔,因而纤维密度比常规丙纶纤维低。主要指标及操作性见表1。本实施例纺丝、拉伸一步法完成,生产过程的操作性能优良,生产成本低,经济社会效益较好;且纤维在具有轻量化、回弹性、透气性及亲肤感的同时,仍保持良好的力学性能。原辅料与纤维主要指标见表1;纺丝与牵伸主要工艺参数见表2。
实施例5
本实施例采用MFI为35g/10min的聚丙烯树脂为原料,加入占原料重量百分比为1.0%的高温膨胀型微胶囊化学发泡剂、占原料重量百分比为0.2%滑石粉,5%的黑色色母粒,按设定的比例喂入螺杆挤压机,螺杆各区的温度为230~260℃,压力为10Mpa,通过螺杆挤压机熔融、混合,使化学发泡剂处于将要分解的临界状态,以计量泵稳定计量,连续送入温度为260℃、组件压力为12Mpa的纺丝组件,并从喷丝孔喷出;在快速压力下降过程中,化学发泡剂分解气化,形成多微孔挤出料,多微孔挤出料经一段空气层后进入温度为20℃的冷却水槽冷却,然后在温度40℃条件下进行1.3倍的预牵伸,在60℃条件下进行4.5倍的第二次牵伸,紧接着在80℃条件下进行热定型,最后在300m/min的拉伸卷绕速度下,每根单纤维分别卷绕在各自的卷筒上,得到的纤维含有直径小于10μm的微孔,因而纤维密度比常规丙纶纤维低。主要指标及操作性见表1。本实施例纺丝、拉伸一步法完成,生产过程的操作性能优良,生产成本低,经济社会效益较好;且纤维在具有轻量化、回弹性、透气性及亲肤感的同时,仍保持良好的力学性能。原辅料与纤维主要指标见表1;纺丝与牵伸主要工艺参数见表2。
比较例1
本实施例采用的方法如实施例1所述的方法基本相同,所不同的是:不添加任何化学发泡剂和助剂。得到的是普通的丙纶纤维,密度大,没有达到本发明的轻质感和亲肤感,优良的透气性、回弹性目的。原辅料与纤维主要指标见表1;纺丝与牵伸主要工艺参数见表2。
比较例2
本实施例采用的方法如实施例1所述的方法基本相同,所不同的是: AC化学发泡剂的添加量为3.0%,助剂为0.3%SIO2。添加的发泡剂量过大,微孔尺寸过大,虽然能达到轻质化的目的,但加工性差、断裂强度低,无实用价值。原辅料与纤维主要指标见表1;纺丝与牵伸主要工艺参数见表2。
Claims (6)
1.一种多微孔发泡聚丙烯纤维,其特征在于:采用熔融指数为20~50g/10min的聚丙烯树脂为原料;并加入占原料重量百分比0.2~2%、分解温度在180~250℃的化学发泡剂、占原料重量百分比0.05~0.5%助剂和占原料重量百分比 1~5%的色母粒。
2.如权利要求1所述的一种多微孔发泡聚丙烯纤维,其特征在于:所述的化学发泡剂为偶氮二甲酰胺、偶氮二甲酸钡、高温膨胀型微胶囊发泡剂中的一种。
3.如权利要求2所述的一种多微孔发泡聚丙烯纤维,其特征在于:所述的化学发泡剂为偶氮二甲酰胺。
4.如权利要求1所述的一种多微孔发泡聚丙烯纤维,其特征在于:所述的助剂为滑石粉、二氧化硅中的一种。
5. 一种如权利要求1所述的多微孔发泡聚丙烯纤维的制备方法,其特征在于包括如下步骤:将聚丙烯树脂、化学发泡剂、助剂、色母粒,按上述比例加入到螺杆挤压机熔融、混合;熔融的混合液通过纺丝组件的喷丝头挤出纺丝,在快速压力下降后,形成多微孔挤出料;多微孔挤出料在冷却水槽中冷却固化,然后经多级拉伸和热定型,以100~500m/min的卷绕速度制得多微孔发泡聚丙烯纤维。
6.如权利要求5所述的一种多微孔发泡聚丙烯纤维的制备方法,其特征在于:所述的螺杆挤压机设定螺杆各区的温度为160~260℃,压力为5~20Mpa,通过螺杆挤压机熔融、混合,使化学发泡剂处于将要分解的临界状态,以计量泵稳定计量,连续送入温度为180~260℃、组件压力为10~25Mpa的纺丝组件,并从喷丝孔喷出,在快速压力下降过程中,化学发泡剂分解气化,形成多微孔挤出料,多微孔挤出料在温度为10~30℃冷却水槽中冷却固化,在温度30~50℃条件下进行1.1~1.5倍的预牵伸,然后在50~70℃条件下进行3.0~6.0倍的第二次牵伸,紧接着在70~90℃条件下进行热定型,最后在100~500m/min的拉伸卷绕速度下,每根单纤维分别卷绕在各自的卷筒上,制得具有多微孔发泡聚丙烯纤维。
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