CN102242419A - 一种聚乙烯/改性聚丙烯皮芯复合纤维及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种聚乙烯/改性聚丙烯皮芯复合纤维，所述的复合纤维是以聚乙烯组分为皮层，改性聚丙烯为芯层的的皮芯复合纤维。通过在芯层聚丙烯组分中加入含山梨醇衍生物、有机磷酸盐、苯甲酸钠和纳米金属氧化物粉体的改性剂，大大增加了复合纤维的芯层聚丙烯组分在纤维成型及后加工过程中的晶核数量，降低纤维成型及后加工过程中芯层聚丙烯组分中的球晶尺寸，从而提高了复合纤维中芯层聚丙烯组分的结晶度，增加复合纤维芯层聚丙烯组分的耐热性，同时，由于复合纤维芯层组分中球晶尺寸减小，降低复合纤维初始模量，最终得到了本发明的高结晶、低模量的聚乙烯/改性聚丙烯皮芯复合纤维。
Description
技术领域
本发明涉及一种皮芯型复合纤维及其制造方法，更具体地说本发明涉及一种聚乙烯/改性聚丙烯皮芯复合纤维及其制备方法。
背景技术
聚乙烯/聚丙烯皮芯型复合纤维是热风用无纺布制备中的重要纤维品种，这种纤维以低熔点的聚乙烯组分作为皮层，加工过程中，在温度和压力的作用下，相接触的纤维表层组分熔融发生热粘合，稳固成网，形成无纺布。这种无纺布以其良好的触感(手感)在卫生用品领域得到广泛应用。
在热风无纺布的生产过程中，为了提高无纺布的物理性能(如强力等)，需要在尽可能的加工温度下加工，以增加皮芯纤维表层组分的熔融效果，进而提高纤维之间的热粘合效果，增加粘合力，从而增大无纺布的力学性能；但另一方面，应用上要求尽可能的增大无纺布的蓬松性、柔软性，这就要求尽可能的控制皮层纤维的熔融效果，减小粘结点、并丝及缠绕点等，这就要求纤维在尽可能高的加工温度下保持其尺度的稳定，使得纤维在加工温度下能保证皮层的充分熔融，而芯层的尺寸保持不变，从而兼顾增强产品的力学性能和提高产品触感。
在聚乙烯/聚丙烯复合纤维的使用中，皮层的聚乙烯主要起到熔融粘合，芯层聚丙烯提供强度等性能的支持，如纤维的尺寸稳定性、产品的蓬松性、强度等，而这与芯层聚丙烯组分的结晶度、结晶稳定性等密切相关；结晶度高，结晶稳定性好，则纤维的尺寸稳定性好；而纤维的触感与纤维的模量密切相关，模量大，纤维较为硬挺，触感差。
现有技术中，成核剂来改变聚丙烯结晶行为从而改变其结晶形态以改善聚丙烯性能的技术方案目前都只涉及塑料领域，如中国申请CN200710069056.2，CN101067032A公开了一种复合改性聚丙烯及其制备方法。其中具体公开了一种复合改性聚丙烯，含有聚丙烯100份，无机纳米材料0.1-10份，弹性体1-10份，β晶成核剂0.1-0.5份，抗氧剂0-1.5份，相容剂0.2-3份。其利用与无机纳米材料改性聚丙烯的制备方法相适应的、利于无机纳米材料在聚丙烯中分散和能改善与聚丙烯界面相容的表面改性剂，并结合β晶成核剂对聚丙烯聚集态结构的调控技术、弹性体与聚丙烯熔融共混技术，综合提高了聚丙烯的拉伸强度和冲击性能，制得了性能较好的复合改性聚丙烯材料。
将改性聚丙烯用于制备皮芯复合纤维的技术方案从未见报道，有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种聚乙烯/改性聚丙烯皮芯复合纤维，为实现第一目的，本发明采用如下技术方案：
一种聚乙烯/改性聚丙烯皮芯复合纤维，所述的复合纤维纤度为1.0-3dpf，强度为3.0-6.0cN/dtex，伸长率50-200％，初始模量为10-25cN/dtex，芯层聚丙烯组分的结晶度为70-85％。
所述的复合纤维是以聚乙烯组分为皮层，改性聚丙烯为芯层的的皮芯复合纤维，所述的改性聚丙烯是利用改性剂对聚丙烯树脂进行改进得到的，所述的改性剂中至少含有由山梨醇衍生物、有机磷酸盐、苯甲酸钠和纳米金属氧化物粉末组成的成核剂。
所述的聚丙烯树脂选用熔融指数为10-40g/10min的树脂，优选熔融指数为15-25g/10min的树脂。
所述的成核剂剂中山梨醇衍生物为5-20％、有机磷酸盐25-75％，苯甲酸钠15-50％，纳米金属氧化物粉末5-25％，优选山梨醇衍生物为15％、有机磷酸盐40％，苯甲酸钠40％，纳米金属氧化物粉末5％。
所述的山梨醇衍生物为1，3-2，4二亚苄基山梨醇、3，4-二甲基二苄叉山梨醇、对乙基苄基山梨醇；有机磷酸盐为磷酸酯金属盐和磷酸酯碱式金属盐及其复配物，纳米金属氧化物粉末为二氧化钛、氧化锌、氧化铝、二氧化硅、氧化银、氧化镁等中的至少一种。
所述的改性聚丙烯的制备工艺如下：将聚丙烯树脂加入到双螺杆的主进料口，将改性剂加入的侧进料口，按聚丙烯树脂与改性剂比例为1∶0.1-0.3的比例，在温度为180-230℃下进行混合，制备得到改性聚丙烯树脂。
所述的改性剂采用如下工艺制备：
(1)将山梨醇衍生物、有机磷酸盐及纳米金属氧化物粉末混合后，加入到3-6倍与混合物重量的去离子水中，搅拌1-10分钟，制成混合物的水浊液；
(2)将步骤(1)中的水浊液置于超声波振荡器中，在40-200kHz频率，温度为25～50℃，震荡10-30分钟；后取出过滤去除水，然后在50-60℃真空干燥4～8小时，得到预处理的成核剂；
(3)将步骤(2)中所得成核剂与聚丙烯树脂粉末按照0.02-0.05∶1的比例加入到高速搅拌机中，同时加入苯甲酸钠，在20-40℃、转速为20000rpm下搅拌2-5min后得到改性剂。
所述的聚乙烯组分选择熔融指数为10-35g/10min的树脂，优选熔融指数为15-25g/min的树脂。
本发明的第二目的在于提供一种聚乙烯/改性聚丙烯皮芯复合纤维的制备方法，为实现第二目的，本发明采用如下技术方案：
一种如上所述的复合纤维的制备方法，所述的制备方法为：将改性聚丙烯与聚乙烯树脂在220-260℃下，在复合纺丝机上采用皮芯复合结构纺丝组件进行复合纺丝，得到聚乙烯/改性聚丙烯复合纤维初生丝；将得到的聚乙烯/改性聚丙烯复合纤维初生丝在50-80℃下进行牵伸，牵伸倍数2.5-5倍；然后在100-120℃进行紧张热定型0.01-10秒，在115-130℃进行松弛热定型5-30分钟后，得到聚乙烯/改性聚丙烯复合纤维成品。
优选所述的制备方法为：将改性聚丙烯与聚乙烯树脂在2460℃下，在复合纺丝机上采用皮芯复合结构纺丝组件进行复合纺丝，得到聚乙烯/改性聚丙烯复合纤维初生丝；将得到的聚乙烯/改性聚丙烯复合纤维初生丝在65℃下进行牵伸，牵伸倍数4倍；然后在110℃进行紧张热定型5秒，在120进行松弛热定型20分钟后，得到聚乙烯/改性聚丙烯复合纤维成品。
以下对本发明作进一步的详细介绍：
本领域技术人员知道，成核剂是一种用来改变聚丙烯结晶行为，从而改变其结晶形态最终改善其物理机械性能和热力学性能的功能性助剂。现有技术公开了多种成核剂，主要包括无机类、山梨醇类、磷酸盐类、松香类、高分子类等，不同成核剂对聚丙烯的改性作用不同。为了充分发挥各类成核剂的优势，塑料行业对不同成核剂或成核剂与其他助剂直接的协同效应展开了大量的研究实验。结果表明，当选择恰当时，不同种类的成核剂之间、同类成核剂但结构不同的成核剂之间或成核剂与其他助剂之间都具有显著的协同效应，能够显著改善聚丙烯的性能。
发明人在实验研究的过程中，意外的发现，利用成核剂对聚丙烯进行改进，并将改性聚丙烯用于纺织领域能获得意想不到的效果。有鉴于此，发明人对成核剂的选择上做了进一步的筛选试验，最终确定了如本发明所述的改性剂，该改性剂为至少含有由山梨醇衍生物、有机磷酸盐、苯甲酸钠和纳米金属氧化物粉末四种成核剂组成的成核剂混合物。
上述成核剂中，以重量计，山梨醇衍生物为5-20％、有机磷酸盐25-75％，苯甲酸钠15-50％，纳米金属氧化物粉末5-25％，优选山梨醇衍生物为15％、有机磷酸盐40％，苯甲酸钠40％，纳米金属氧化物粉末5％。
其中，山梨醇衍生物为1，3-2，4二亚苄基山梨醇、3，4-二甲基二苄叉山梨醇、对乙基苄基山梨醇；有机磷酸盐为磷酸酯金属盐和磷酸酯碱式金属盐及其复配物，纳米金属氧化物粉末为二氧化钛、氧化锌、氧化铝、二氧化硅、氧化银、氧化镁等中的至少一种。具体的选择原则为本领域技术人员所掌握和熟悉。
本发明所述的改性剂不仅可以为由山梨醇衍生物、有机磷酸盐、苯甲酸钠和纳米金属氧化物粉末组成的成核剂混合物，优选的，可以为上述成核剂混合物经预处理后与一定重量份比的聚丙烯树脂粉末一起混合所得的改性剂。
发明人在研究过程中发现，将四种成核剂经简单混合后直接加入聚丙烯树脂中对其改性虽能获得性能较好的改性聚丙烯，但将该改性聚丙烯用于制备皮芯复合纤维后，纤维的整体性能仍有一定的改进空间。可能是由于成核剂的混合不均，导致复合纤维成型较困难，纤维的力学性能整体稍有下降。因此，发明人致力于研究成核剂的预处理，最终确定采用超声对成核剂的水浊液进行预处理，利用超声对物质的独特作用力，控制成核剂的尺寸和分布。结果表明，对成核剂进行预处理后，得到的成核剂粉末表观形态发生改变，在制备改性聚丙烯的过程中能够更充分的分散聚丙烯树脂基体中，形成有效的聚丙烯晶体的晶核。此外，由于成核剂的用量少，直接将成核剂与聚丙烯树脂混合很容易导致混合不匀等问题，本发明将成核剂先以一定的重量配比与聚丙烯树脂混合制备成改性剂，再将改性剂与聚丙烯树脂混合制备改性聚丙烯，获得更好的改性效果。
具体地，本发明所述的改性剂采用如下工艺制备：
(1)将山梨醇衍生物、有机磷酸盐及纳米金属氧化物粉末混合后，加入到3-6倍与混合物重量的去离子水中，搅拌1-10分钟，制成混合物的水浊液；
(2)将步骤(1)中的水浊液置于超声波振荡器中，在40-200kHz频率，温度为25～50℃，震荡10-30分钟；后取出过滤去除水，然后在50-60℃真空干燥4～8小时，得到预处理的成核剂；
(3)将步骤(2)中所得成核剂与聚丙烯树脂粉末按照0.02-0.05∶1的比例加入到高速搅拌机中，同时加入苯甲酸钠，在20-40℃、转速为20000rpm下搅拌2-5min后得到改性剂。
为了进一步获得高质量的改性聚丙烯，本发明对聚丙烯树脂原料也有一定要求，本发明所述的聚丙烯树脂选用熔融指数为10-40g/10min的树脂，优选熔融指数为15-25g/10min的树脂。
此外，发明同样对聚乙烯/改性聚丙烯皮芯复合纤维的制备方法也进行了大量研究实验以获得性能优越的聚乙烯/改性聚丙烯皮芯复合纤维，主要针对初生丝牵伸的温度、牵伸倍数、紧张热定型温度、时间、松弛热定型温度、时间展开了专项研究，最终确定如下所述的制备方法：
将改性聚丙烯与聚乙烯树脂在220-260℃下，在复合纺丝机上采用皮芯复合结构纺丝组件进行复合纺丝，得到聚乙烯/改性聚丙烯复合纤维初生丝；将得到的聚乙烯/改性聚丙烯复合纤维初生丝在50-80℃下进行牵伸，牵伸倍数2.5-5倍；然后在100-120℃进行紧张热定型0.01-10秒，在115-130℃进行松弛热定型5-30分钟后，得到聚乙烯/改性聚丙烯复合纤维成品。所得复合纤维纤度为1.0-3dpf，强度为3.0-6.0cN/dtex，伸长率50-200％，初始模量为10-25cN/dtex。
本发明中所述各种原料均为常规产品，易从市场购得。
综上所述，本发明通过在芯层聚丙烯组分中加入成核剂或含有成核剂的改性剂，大大增加了复合纤维的芯层聚丙烯组分在纤维成型及后加工过程中的晶核数量，降低纤维成型及后加工过程中芯层聚丙烯组分中的球晶尺寸，从而提高了复合纤维中芯层聚丙烯组分的结晶度，增加复合纤维芯层聚丙烯组分的耐热性，同时，由于复合纤维芯层组分中球晶尺寸减小，降低复合纤维初始模量，最终得到了本发明的高结晶、低模量的聚乙烯/改性聚丙烯复合纤维。
本发明所述纤维易于加工，在现有设备基础上即可制备，不需另增加设备；所述聚丙烯改性剂用量少，成本低廉。本发明所述高结晶、低模量聚乙烯/聚丙烯皮芯复合纤维在热风无纺布加工过程中，由于芯层聚丙烯组分的结晶度较高，故其适用的热风加工温度范围宽，纤维加工过程中尺寸稳定性好，制备的无纺布蓬松性好，触感(手感)好。
具体实施方式
下面的实施例将对本发明作更具体的解释，但本发明并不仅仅局限于这些实施例，同样这些实施例也不以任何方式限制本发明。
实施例1 改性剂的制备
1、将15g 1，3-2，4二亚苄基山梨醇、40g磷酸酯金属盐及5g纳米二氧化钛粉末混合后，加入到5倍与混合物重量的去离子水中，搅拌5分钟，制成混合物的水浊液；
2、将步骤(1)中的水浊液置于超声波振荡器中，在150kHz频率，温度为35℃，震荡20分钟；后取出过滤去除水，然后在55℃真空干燥6小时，得到预处理的成核剂；
3、将步骤(2)中所得成核剂与聚丙烯树脂粉末按照0.03∶1的比例加入到高速搅拌机中，同时加入40g苯甲酸钠，在30℃、转速为20000rpm下搅拌4min后得到改性剂。
实施例2 改性剂的制备
1、将5g 3，4-二甲基二苄叉山梨醇、25g磷酸酯金属盐及25g纳米氧化锌粉末混合后，加入到3倍与混合物重量的去离子水中，搅拌1分钟，制成混合物的水浊液；
2、将步骤(1)中的水浊液置于超声波振荡器中，在40-200kHz频率，温度为25℃，震荡30分钟；后取出过滤去除水，然后在50℃真空干燥4小时，得到预处理的成核剂；
3、将步骤(2)中所得成核剂与聚丙烯树脂粉末按照0.02∶1的比例加入到高速搅拌机中，同时加入45g苯甲酸钠，在20℃、转速为20000rpm下搅拌5min后得到改性剂。
实施例3 改性剂的制备
1、将20g对乙基苄基山梨醇、40g磷酸酯碱式金属盐及25g纳米氧化铝粉末混合后，加入到6倍与混合物重量的去离子水中，搅拌10分钟，制成混合物的水浊液；
2、将步骤(1)中的水浊液置于超声波振荡器中，在40-200kHz频率，温度为50℃，震荡10分钟；后取出过滤去除水，然后在60℃真空干燥8小时，得到预处理的成核剂；
3、将步骤(2)中所得成核剂与聚丙烯树脂粉末按照0.05∶1的比例加入到高速搅拌机中，同时加入15g苯甲酸钠，在40℃、转速为20000rpm下搅拌2min后得到改性剂。
实施例4 改性剂的制备
1、将5g 1，3-2，4二亚苄基山梨醇、75g磷酸酯碱式金属盐及5g纳米二氧化硅粉末混合后，加入到4倍与混合物重量的去离子水中，搅拌4分钟，制成混合物的水浊液；
2、将步骤(1)中的水浊液置于超声波振荡器中，在120kHz频率，温度为40℃，震荡25分钟；后取出过滤去除水，然后在55℃真空干燥5小时，得到预处理的成核剂；
3、将步骤(2)中所得成核剂与聚丙烯树脂粉末按照0.01∶1的比例加入到高速搅拌机中，同时加入15g苯甲酸钠，在25℃、转速为20000rpm下搅拌2min后得到改性剂。
实施例5 改性剂的制备
1、将15g3，4-二甲基二苄叉山梨醇、30g磷酸酯碱式金属盐及25g纳米氧化镁粉末混合后，加入到5倍与混合物重量的去离子水中，搅拌6分钟，制成混合物的水浊液；
2、将步骤(1)中的水浊液置于超声波振荡器中，在80kHz频率，温度为30℃，震荡18分钟；后取出过滤去除水，然后在50℃真空干燥7小时，得到预处理的成核剂；
3、将步骤(2)中所得成核剂与聚丙烯树脂粉末按照0.04∶1的比例加入到高速搅拌机中，同时加入30g苯甲酸钠，在30℃、转速为20000rpm下搅拌4min后得到改性剂。
实施例6 皮芯复合纤维的制备
1、制备改性聚丙烯
将熔融指数为18g/10min的聚丙烯树脂加入到双螺杆的主进料口，将实施例1所得改性剂加入的侧进料口，按聚丙烯树脂与改性剂比例为1∶0.2的比例，在温度为205℃下进行混合，制备得到改性聚丙烯树脂。
2、制备皮芯复合纤维
将步骤1所得改性聚丙烯与熔融指数为20g/10min的树脂，优选熔融指数为20g/min的聚乙烯树脂在235℃下，在复合纺丝机上采用皮芯复合结构纺丝组件进行复合纺丝，得到聚乙烯/改性聚丙烯复合纤维初生丝；将得到的聚乙烯/改性聚丙烯复合纤维初生丝在65℃下进行牵伸，牵伸倍数4倍；然后在105℃进行紧张热定型0.05秒，在120进行松弛热定型10分钟后，得到聚乙烯/改性聚丙烯复合纤维成品。
该复合纤维复合纤维纤度1.5dpf，强度为3.5cN/dtex，伸长率130％，初始模量为20cN/dtex，聚丙烯组分的结晶度为80％，聚丙烯组分的平均晶粒尺寸为22nm。
实施例7 皮芯复合纤维的制备
1、制备改性聚丙烯
将熔融指数为10g/10min的聚丙烯树脂加入到双螺杆的主进料口，将实施例2所得改性剂加入的侧进料口，按聚丙烯树脂与改性剂比例为1∶0.25的比例，在温度为180℃下进行混合，制备得到改性聚丙烯树脂。
2、制备皮芯复合纤维
将步骤1所得改性聚丙烯与熔融指数为10g/10min的聚乙烯树脂在220℃下，在复合纺丝机上采用皮芯复合结构纺丝组件进行复合纺丝，得到聚乙烯/改性聚丙烯复合纤维初生丝；将得到的聚乙烯/改性聚丙烯复合纤维初生丝在50℃下进行牵伸，牵伸倍数2.5倍；然后在100℃进行紧张热定型0.01秒，在115℃进行松弛热定型5分钟后，得到聚乙烯/改性聚丙烯复合纤维成品。
该复合纤维复合纤维纤度1.8dpf，强度为3.7cN/dtex，伸长率125％，初始模量为19cN/dtex，聚丙烯组分的结晶度为82％，聚丙烯组分的平均晶粒尺寸为20nm。
实施例8 皮芯复合纤维的制备
1、制备改性聚丙烯
将熔融指数为40g/10min的聚丙烯树脂加入到双螺杆的主进料口，将实施例3所得改性剂加入的侧进料口，按聚丙烯树脂与改性剂比例为1∶0.22的比例，在温度为230℃下进行混合，制备得到改性聚丙烯树脂。
2、制备皮芯复合纤维
将步骤1所得改性聚丙烯与熔融指数为35g/10min的聚乙烯树脂在260℃下，在复合纺丝机上采用皮芯复合结构纺丝组件进行复合纺丝，得到聚乙烯/改性聚丙烯复合纤维初生丝；将得到的聚乙烯/改性聚丙烯复合纤维初生丝在25℃下进行牵伸，牵伸倍数5倍；然后在120℃进行紧张热定型10秒，在130℃进行松弛热定型30分钟后，得到聚乙烯/改性聚丙烯复合纤维成品。
该复合纤维复合纤维纤度2.2dpf，强度为4.1cN/dtex，伸长率106％，初始模量为24cN/dtex，聚丙烯组分的结晶度为81％，聚丙烯组分的平均晶粒尺寸为18nm。
实施例9 皮芯复合纤维的制备
1、制备改性聚丙烯
将熔融指数为25g/10min的聚丙烯树脂加入到双螺杆的主进料口，将实施例4所得改性剂加入的侧进料口，按聚丙烯树脂与改性剂比例为1∶0.15的比例，在温度为210℃下进行混合，制备得到改性聚丙烯树脂。
2、制备皮芯复合纤维
将步骤1所得改性聚丙烯与熔融指数为15g/min的聚乙烯树脂在240℃下，在复合纺丝机上采用皮芯复合结构纺丝组件进行复合纺丝，得到聚乙烯/改性聚丙烯复合纤维初生丝；将得到的聚乙烯/改性聚丙烯复合纤维初生丝在22℃下进行牵伸，牵伸倍数4倍；然后在110℃进行紧张热定型6秒，在125℃进行松弛热定型25分钟后，得到聚乙烯/改性聚丙烯复合纤维成品。
该复合纤维复合纤维纤度2.5dpf，强度为3.4cN/dtex，伸长率131％，初始模量为17cN/dtex，聚丙烯组分的结晶度为79％，聚丙烯组分的平均晶粒尺寸为23nm。
实施例10 皮芯复合纤维的制备
1、制备改性聚丙烯
将熔融指数为25g/10min的聚丙烯树脂加入到双螺杆的主进料口，将实施例5所得改性剂加入的侧进料口，按聚丙烯树脂与改性剂比例为1∶0.21的比例，在温度为190℃下进行混合，制备得到改性聚丙烯树脂。
2、制备皮芯复合纤维
将步骤1所得改性聚丙烯与熔融指数为25g/min的聚乙烯树脂在230℃下，在复合纺丝机上采用皮芯复合结构纺丝组件进行复合纺丝，得到聚乙烯/改性聚丙烯复合纤维初生丝；将得到的聚乙烯/改性聚丙烯复合纤维初生丝在20℃下进行牵伸，牵伸倍数4倍；然后在100℃进行紧张热定型7秒，在120℃进行松弛热定型15分钟后，得到聚乙烯/改性聚丙烯复合纤维成品。
该复合纤维复合纤维纤度1.8dpf，强度为4.5cN/dtex，伸长率106％，初始模量为20cN/dtex，聚丙烯组分的结晶度为84％，聚丙烯组分的平均晶粒尺寸为21nm。
实施例11 皮芯复合纤维的制备
将15g 1，3-2，4二亚苄基山梨醇、40g有机磷酸盐、40g苯甲酸钠及5g纳米二氧化钛粉末加入到高速搅拌机中，在温度38℃下，采用18000r/min的搅拌速度下搅拌3min后，得到100g的改性剂，然后在双螺杆挤出机中用2kg熔融指数为18g/10min的聚丙烯树脂混合造粒，混合温度205℃，制的改性聚丙烯树脂。将此树脂与熔融指数为20g/10min的聚乙烯树脂20kg分别加入复合纺丝机得两条螺杆中，在温度为235℃下复合得到皮芯结构复合纤维初生丝，将此复合纤维初生丝在65℃下牵伸4倍后，在105℃下紧张热定型0.05s后，在120℃下松弛定型10min后得到聚乙烯/改性聚丙烯复合纤维成品丝。该复合纤维复合纤维纤度2.1dpf，强度为4.2cN/dtex，伸长率120％，初始模量为18cN/dtex，聚丙烯组分的结晶度为81％，聚丙烯组分的平均晶粒尺寸为20nm。
实施例12
将15g 3，4-二甲基二苄叉山梨醇、40g有机磷酸盐、40g苯甲酸钠及5g纳米二氧化钛粉末加入到高速搅拌机中，在温度38℃下，采用18000r/min的搅拌速度下搅拌3min后，得到100g的改性剂，然后在双螺杆挤出机中用20kg熔融指数为18g/10min的聚丙烯树脂混合造粒，混合温度205℃，制的改性聚丙烯树脂。将此树脂与熔融指数为20g/10min的聚乙烯树脂20kg分别加入复合纺丝机得两条螺杆中，在温度为235℃下复合得到皮芯结构复合纤维初生丝，将此复合纤维初生丝在65℃下牵伸4倍后，在105℃下紧张热定型0.05s后，在120℃下松弛定型10min后得到聚乙烯/改性聚丙烯复合纤维成品丝。该复合纤维复合纤维纤度2.2dpf，强度为5.0cN/dtex，伸长率90％，初始模量为24cN/dtex，聚丙烯组分的结晶度为85％，聚丙烯组分的平均晶粒尺寸为20nm。
为了进一步说明本发明皮芯符合纤维的优越性能，发明人还进行了大量对比实验，篇幅所限，以下仅例举部分具有针对性的对比实验例。
对比实验例1
实验方法如下：
对照组1：与实施例6相比，区别点在于皮芯复合纤维中聚丙烯未经改性，采用纯聚丙烯制备的聚乙烯/聚丙烯皮芯复合纤维；
对照组2：与实施例6相比，区别点在于对照组采用β晶型成核剂取代实施例7中的改性剂对聚丙烯进行改性；
对照组3：与对照组6相比，区别点在于改性剂为15％1，3-2，4二亚苄基山梨醇、45％有机磷酸盐、40％苯甲酸钠；
对照组4：与对照组6相比，区别点在于改性剂为15％1，3-2，4二亚苄基山梨醇、60％磷酸酯碱式金属盐、25％纳米氧化铝；
对照组5：与对照组6相比，区别点在于改性剂为：50％3，4-二甲基二苄叉山梨醇、50％有机磷酸盐；
对照组6：与对照组6相比，区别点在于改性剂3，4-二甲基二苄叉山梨醇；
实验组1：按本发明实施例6所得的复合纤维；
实验组2：按本发明实施例11所得的复合纤维；
上述结果表明，采用四种成核剂共同对聚丙烯进行改性的效果最好，其中以实验组1的效果最佳。可见，对成核剂进一步处理后与聚丙烯树脂混合制成改性剂对聚丙烯树脂进行改性后，所得的复合纤维断裂强度、初始模量等都得到了更显著的改善。
Claims (10)
1.一种聚乙烯/改性聚丙烯皮芯复合纤维，其特征在于：所述的复合纤维纤度为1.0-3dpf，强度为3.0-6.0cN/dtex，伸长率50-200％，初始模量为10-25cN/dtex，芯层聚丙烯组分的结晶度为70-85％。
2.如权利要求1所述的复合纤维，其特征在于：所述的复合纤维是以聚乙烯组分为皮层，改性聚丙烯为芯层的的皮芯复合纤维，所述的改性聚丙烯是利用改性剂对聚丙烯树脂进行改进得到的，所述的改性剂中至少含有由山梨醇衍生物、有机磷酸盐、苯甲酸钠和纳米金属氧化物粉末组成的成核剂。
3.如权利要求1所述的复合纤维，其特征在于：所述的聚丙烯树脂选用熔融指数为10-40g/10min的树脂，优选熔融指数为15-25g/10min的树脂。
4.如权利要求2所述的复合纤维，其特征在于：所述的成核剂中，山梨醇衍生物为5-20％、有机磷酸盐25-75％，苯甲酸钠15-50％，纳米金属氧化物粉末5-25％，优选山梨醇衍生物为15％、有机磷酸盐40％，苯甲酸钠40％，纳米金属氧化物粉末5％。
5.如权利要求4所述的复合纤维，其特征在于：所述的山梨醇衍生物为1，3-2，4二亚苄基山梨醇、3，4-二甲基二苄叉山梨醇、对乙基苄基山梨醇；有机磷酸盐为磷酸酯金属盐和磷酸酯碱式金属盐及其复配物，纳米金属氧化物粉末为二氧化钛、氧化锌、氧化铝、二氧化硅、氧化银、氧化镁等中的至少一种。
6.如权利要求2所述的复合纤维，其特征在于，所述的改性聚丙烯的制备工艺如下：将聚丙烯树脂加入到双螺杆的主进料口，将改性剂加入的侧进料口，按聚丙烯树脂与改性剂比例为1∶0.1-0.3的比例，在温度为180-230℃下进行混合，制备得到改性聚丙烯树脂。
7.如权利要求2或4所述的复合纤维，其特征在于，所述的改性剂采用如下工艺制备：
(1)将山梨醇衍生物、有机磷酸盐及纳米金属氧化物粉末混合后，加入到3-6倍于混合物重量的去离子水中，搅拌1-10分钟，制成混合物的水浊液；
(2)将步骤(1)中的水浊液置于超声波振荡器中，在40-200kHz频率，温度为25～50℃，震荡10-30分钟；后取出过滤去除水，然后在50-60℃真空干燥4～8小时，得到预处理的成核剂；
(3)将步骤(2)中所得成核剂与聚丙烯树脂粉末按照0.02-0.05∶1的比例加入到高速搅拌机中，同时加入苯甲酸钠，在20-40℃、转速为20000rpm下搅拌2-5min后得到改性剂。
8.如权利要求1所述的复合纤维，其特征在于：所述的聚乙烯组分选择熔融指数为10-35g/10min的树脂，优选熔融指数为15-25g/min的树脂。
9.一种如权利要求1所述的复合纤维的制备方法，其特征在于：所述的制备方法为：将改性聚丙烯与聚乙烯树脂在220-260℃下，在复合纺丝机上采用皮芯复合结构纺丝组件进行复合纺丝，得到聚乙烯/改性聚丙烯复合纤维初生丝；将得到的聚乙烯/改性聚丙烯复合纤维初生丝在50-80℃下进行牵伸，牵伸倍数2.5-5倍；然后在100-120℃进行紧张热定型0.01-10秒，在115-130℃进行松弛热定型5-30分钟后，得到聚乙烯/改性聚丙烯复合纤维成品。
10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于：所述的制备方法为：将改性聚丙烯与聚乙烯树脂在246℃下，在复合纺丝机上采用皮芯复合结构纺丝组件进行复合纺丝，得到聚乙烯/改性聚丙烯复合纤维初生丝；将得到的聚乙烯/改性聚丙烯复合纤维初生丝在65℃下进行牵伸，牵伸倍数4倍；然后在110℃进行紧张热定型0.05秒，在120进行松弛热定型20分钟后，得到聚乙烯/改性聚丙烯复合纤维成品。
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