CN102877157B

CN102877157B - 一种抗菌、阻燃、隔音和隔热涤纶短纤维的制备方法

Info

Publication number: CN102877157B
Application number: CN201210399895.1A
Authority: CN
Inventors: 钱军; 邢喜全; 王方河; 贾同伟; 杜芳
Original assignee: Ningbo Dafa Chemical Fiber Co Ltd
Current assignee: Donghua University
Priority date: 2012-10-19
Filing date: 2012-10-19
Publication date: 2014-08-27
Anticipated expiration: 2032-10-19
Also published as: CN102877157A

Abstract

本发明涉及一种聚酯短纤维的制备方法，尤其涉及一种抗菌、阻燃、隔音和隔热涤纶短纤维的制备方法。一种抗菌、阻燃、隔音和隔热涤纶短纤维的制备方法，该方法包括以下步骤:纳米银抗菌母粒制备；磷系无卤阻燃母粒制备；称取纳米银抗菌和阻燃母粒与与再生聚酯原料进行混合干燥；干燥后的原料熔融过滤后经熔体泵送至液相调质调粘反应釜；液相增粘之后的聚酯熔体经熔体、过滤进行纺丝；初生纤维经平衡之后进行后加工；最后丝束切断、包装。本发明提供的抗菌、阻燃、隔音、隔热涤纶纤维的制备方法，其操作性强，工艺合理，生产效率高，可实现工业化大生产。

Description

一种抗菌、阻燃、隔音和隔热涤纶短纤维的制备方法

技术领域

本发明涉及一种聚酯短纤维的制备方法，尤其涉及一种抗菌、阻燃、隔音和隔热涤纶短纤维的制备方法。

背景技术

近几年来随着汽车工业的快速发展，汽车用纺织品当仁不让的成为产业用最大的纺织品消费市场。反观中国，汽车产量逐年增长，车用纺织品每年以15％～20％的速度递增。国内虽有许多供汽车用的装饰材料生产企业，但在产量和质量上仍远远不满足汽车工业的需要，尤其是中高档轿车更是如此。所以，我国每年仍需要从国外大量进口各种车用纺织装饰材料，特别是量大、应用较多的非织造材料更为突。专业机构调查数据表明每辆轿车要消耗20平方米左右的非织造布，用作衬垫材料、覆盖材料、过滤材料和隔音、隔热等材料的生产。

另一方面，随着工业发展，环境污染程度加大生态环境和徽生物环境污染日益严重，使得纤维很容易受到微生物的污染，引起诸多问题如产生异味、出现斑或退色、卫生保洁功能差、自身降解、耐磨度低等，且纤维及纺织品在使用中与人体皮肤直接接触，皮肤表面的汗液、皮脂等代谢产物及外部的污垢会附着在纤维上，容易滋生细菌，对人类的健康造成很大的危害。因此，具有抗菌功能的纤维成为市场迫切需要的纤维材料。除此之外，纺织品燃烧引起火灾已经成为现代生活中重大的灾害之一，严重威胁人类生命的安全。而纺织品由于它本身的结构性质是引发火灾的主要材料，根据统计由于纺织品而引起的火灾高达80%以上，因此对一部份纺织品进行阻燃处理势在必行。目前人们在抗菌或阻燃领域发展产品开发，仅限于单方面的对纤维进行抗菌、阻燃的改性，不能解决双重功能的有机结合，得到多功能应用范围广泛的纤维。同时，随着公众环保意识的增强，消费者对汽车内饰纺织品价值的需求也在逐步提升。在传统上，对其需求主要集中在舒适美观、经济耐用、易于保养等方面的基础上还要求车用纺织品兼具抗菌防臭、防火等功能以及可回收利用的价值取向。

与天然纤维相比，聚酯纤维具有成本低、产量大，最重要的是其综合性能更符合车用纺织品要求。加上聚酯改性技术的快速发展，聚酯纤维产品必然仍将是汽车内饰生产商和消费者的首要选择。从可回收的角度来讲在目前技术条件下，尽可能使用单一涤纶降低纤维回收难度是比较契合实际的选择。为此，从源头上开发具有优异使用性、安全性、功能性以及环保型是车用纺织品纤维是满足汽车工业用纺织品功能和需求的关键。

中国发明专利申请（申请号：201210197210.5 申请日：2012-06-15）公开了一种抗菌阻燃单、多孔三维卷曲聚酯短纤维的制造工艺，将纳米无机抗菌粉体与聚酯混合后制成抗菌母粒；将磷系共聚型有机阻燃剂与对苯二甲酸PTA和乙二醇EG通过共缩聚反应，制成阻燃聚酯切片；将抗菌母粒与阻燃聚酯切片混合后进行真空干燥，然后通过螺杆纺丝机经熔融、挤压、计量后挤压纺丝，在强冷风气流骤冷下，经卷绕牵伸、卷曲、切断、松驰、定型后制得。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明的一个目的是提供一种抗菌、阻燃、隔音和隔热涤纶短纤维的制备方法。该方法以废聚酯纺织品为原料，制备得到具有持久抗菌、永久阻燃作用的多功能车用专用再生功能涤纶纤维。本发明提供的抗菌、阻燃、隔音、隔热涤纶纤维的制备方法，其操作性强，工艺合理，生产效率高，可实现工业化大生产。本发明的另外一个目的是提供上述的方法制得的抗菌、阻燃、隔音和隔热涤纶短纤维。

为了实现上述的第一个目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种抗菌、阻燃、隔音和隔热涤纶短纤维的制备方法，该方法包括以下步骤:

1）纳米银抗菌母粒制备

纳米银抗菌母粒由重量百分比5～20%的纳米银离子和纳米载体二氧化硅与重量百分比80～95%的聚对苯二甲酸乙二醇酯共混制得；

2）磷系无卤阻燃母粒制备

将反应型的磷系无卤阻燃剂络合物与聚酯粉体高速混合后经螺杆熔融造粒后获得高含磷量的颗粒，阻燃母粒的含磷量在70000～100000ppm；

3）按照以下质量份数称取纳米银抗菌和阻燃母粒与与再生聚酯原料进行混合干燥：1～5%的纳米银抗菌母粒、5～8%的磷系无卤阻燃母粒、87～94%的聚酯；

4）干燥后的原料在螺杆挤出机作用下熔融过滤后经熔体泵送至液相调质调粘反应釜，熔体在反应釜停留时间在25min～60min，最终聚酯熔体的特性粘度在0.58dL/g～0.68 dL/g，反应釜的真空度在15Pa～300Pa；

5）液相增粘之后的聚酯熔体经熔体泵送至二级过滤器，过滤后的熔体经设置在管道的静态混合器之后进入纺丝箱体，在三角形中空喷丝板的作用下经冷却获得高真空度的初生纤维；

6）初生纤维经平衡之后进行后加工，与常规涤纶短纤维加工相比，浸渍槽和牵伸内以油代水，浸渍槽、牵伸槽的温度比常规温度低10℃～15℃，牵伸倍率仅为常规同规格产品倍率的70%；

7）经拉伸后的纤维进入卷曲机内，在卷曲箱内形成高密度卷曲数的纤维，此过程中卷曲机的主压为普通涤纶压力的1.3～1.8倍，背压为普通涤纶的1.5～1.8倍，之后经往复小车送入J形箱内进行排列，排列好的纤维进入松弛热定型机内进行定型，定型温度105℃～125℃之间，定型时间大于35min；

8）丝束切断、包装。

作为优选，所述的再生聚酯原料选用以废聚酯纺织品为原料加工的布泡料和再生聚酯瓶片中的一种或两种。

作为优选，切断的时候通过在切断前喷洒适量静电剂的方式降低纤维的比电阻，比电阻控制在1010以内，然后进行包装。

作为优选，磷系无卤阻燃剂络合物包括：2-羧乙基苯基次磷酸、羟甲基苯基次膦酸、羟乙基苯基次膦酸、羟丙基苯基次膦酸的一种或多种混合物。

本发明液相调质调粘反应釜采用中国发明专利（申请号：201010574044.7，申请日：2010-12-01）所述的一种废塑料调质调粘系统。

本发明的另外一个目的是提供上述的方法制得的抗菌、阻燃、隔音和隔热涤纶短纤维。

本发明由于采用了上述的技术方案，采用纳米级银离子母粒、磷系无卤阻燃母粒和废聚酯纺织品加工成的泡泡料或聚酯瓶片共同干燥后，经螺杆挤出机熔融后过滤后由熔体泵送至液相调质调粘反应釜，熔体在高真度条件下在该装置内进行反复拉膜的过程中去除泡泡料在高温熔融过程中因氧化、裂解从熔体中挥发出来的低分子物质和和熔体在缩聚过程中低分子物质，使得熔体的粘度和纯度得到最大程度的提高，较常规熔融后聚酯熔体直接纺丝，纤维的品质得到极大的提高。充分混合和增粘后的熔体由熔体泵送至二级过滤器后进入纺丝箱体，在异形喷丝板的作用下最终获得具有抗菌、隔音功能初生纤维。初生纤维经过低温、低倍无油拉伸后经特殊压力的卷曲被压后获得高密度卷曲的二维卷曲三角中空涤纶纤维丝束。丝束经松弛热定型机定型后切断最终获得具有高蓬松度、超级干涩手感的二维卷曲三角中空涤纶短纤维。

本发明提供的抗菌、阻燃涤纶纤维和现有技术中的涤纶纤维相比具有如下优点:

(1)本发明提供的涤纶纤维，各组分配比科学合理，通过科学的将具有抗菌作用的银系抗菌母粒、添加型磷系无卤阻燃母粒与聚酯熔有机结合，得到永久具有抗菌、阻燃作用的多功能再生涤纶短纤维，可作为汽车内饰专用材料外还可用作它用途，应用范围广泛；

(2)本发明提供的以液相调质调粘为装置基础的抗菌、阻燃再生涤纶短纤维的制备方法，可操作性强，工艺合理，生产效率高，可实现工业化大生产。制备工艺中，熔体特性粘达到常规纺熔体特性粘度纤维的可纺性良。

具体实施方式

一种抗菌、阻燃、隔音和隔热涤纶短纤维的制备方法，由下列重量的原料组成:银系抗菌母粒25kg、共聚型阻燃母粒60kg和聚酯原料（废聚酯纺织品加工的布泡料、PET瓶片等）915kg。

1）纳米银抗菌母粒制备

取重量百分比10%的纳米银离子和纳米载体二氧化硅与重量百分比90%的R-pet颗粒共混，用螺杆挤压机挤出、切粒制得银系抗菌母粒备用，其中共混温度为195℃，螺杆转速100rpm。

2）磷系无卤阻燃母粒制备

取重量百分比为30%的磷系无卤阻燃剂和重量百分比90%的的R-pet颗粒共混，用螺杆挤压机挤出、切粒，制得阻燃母粒备用，其中共混温度为180℃ ,螺杆转速为115rpm。

3）按照一定质量份数称取纳米银抗菌和阻燃母粒与以废聚酯纺织品为原料加工的布泡料进行混合干燥后。

4）干燥后的原料（含抗菌、阻燃母粒）在螺杆挤出机作用下熔融过滤后经熔体泵送至液相调质调粘反应釜（本发明液相调质调粘反应釜采用中国发明专利，申请号：201010574044.7，申请日：2010-12-01所述的一种废塑料调质调粘系统）。

），在该反应釜内聚酯熔体在纵横交错的格栅作用下反复成膜，在成膜的过程中部分聚酯大分子之间发生缩聚反应脱出低分子物质，在高真空作用下低分子物质和低分子聚合物从聚酯熔体中分离出来。通常熔体在反应釜停留时间在25min～60min，最终聚酯熔体的特性粘度在0.58dL/g～0.68 dL/g，反应釜的真空度在15Pa～300Pa。

5）液相增粘之后的聚酯熔体经熔体泵送至二级过滤器，过滤后的熔体经设置在管道的静态混合器之后进入纺丝箱体，在三角形中空喷丝板的作用下经冷却获得高真空度的初生纤维。

6）初生纤维经平衡之后进行后加工，与常规涤纶短纤维加工相比，通常浸渍槽、牵伸槽的温度比常规温度低10℃～15℃，牵伸倍率仅为常规同规格产品倍率的70%,较低的拉伸倍率使得纤维的表面更加粗糙。

7）经拉伸后的纤维进入卷曲机内，在卷曲箱内形成高密度卷曲数的纤维，此过程中卷曲机的主压通常为普通涤纶压力的1.3～1.8倍，背压为普通涤纶的1.5～1.8倍，之后经往复小车送入J形箱内进行排列，排列好的纤维进入松弛热定型机内进行定型。定型温度105℃～125℃之间，定型时间大于35min，较常规涤纶短纤维相比，纤维定型温度较低，主要是目的是初步固化纤维的结晶，但不使纤维完全结晶。

8）丝束切断，由于该种纤维较为干涩，存在静电大的特点，通过在切断前喷洒适量静电剂的方式降低纤维的比电阻。通常比电阻控制在1010以内，然后进行包装。

试验例

检测由上述的方法制备得到的抗菌、阻燃、隔音和隔热涤纶短纤维的抗菌、阻燃的性能。

检测单位:上海纺织工业技术监督所，上海天祥质量技术服务有限公司。

检测功能指标:

A.阻燃实验: FZ/T 50017-2011，氧指数OI(%)为31.8%。

B.抗菌性能(按常规微生物检测方法检测):具体实验结果如表1所示:

表1 车用再生涤纶短纤维的性能检测结果

检测项目	检测结果
		金黄葡萄球菌（ATCC653B）	细菌减少率>98%
肺炎杆菌	细菌减少率>98%

由表1所示的抗菌实验结果表明本发明提供的涤纶短纤维具有较好的抗菌效果，其中对金黄色葡萄球菌(ATCC 6538)和肺炎杆菌的抑菌效果分别达到了98%和98%，且实验结果表明本发明提供的涤纶纤维具有很好的阻燃，符合国家标准的要求。

本发明提供的抗菌、阻燃涤纶纤维的其它质量指标为:膨松度V₁：≥190cm³/g、膨松度V₂：≥165cm³/g、疵点含量：≤40mg/100g、压缩弹性恢复率：≥72%。

Claims

1.一种抗菌、阻燃、隔音和隔热涤纶短纤维的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤:

1）纳米银抗菌母粒制备

2）磷系无卤阻燃母粒制备

3）按照以下质量份数称取纳米银抗菌和阻燃母粒与再生聚酯原料进行混合干燥：1～5%的纳米银抗菌母粒、5～8%的磷系无卤阻燃母粒、87～94%的聚酯；

6）初生纤维经平衡之后进行后加工，与常规涤纶短纤维加工相比，浸渍槽和牵伸槽内以油代水，浸渍槽、牵伸槽的温度比常规温度低10℃～15℃，牵伸倍率仅为常规同规格产品倍率的70%；

8）丝束切断、包装。

2.根据权利要求1所述的一种抗菌、阻燃、隔音和隔热涤纶短纤维的制备方法，其特征在于再生聚酯原料选用以废聚酯纺织品为原料加工的布泡料和再生聚酯瓶片中的一种或两种。

3.根据权利要求1所述的一种抗菌、阻燃、隔音和隔热涤纶短纤维的制备方法，其特征在于磷系无卤阻燃剂络合物包括：2-羧乙基苯基次磷酸、羟甲基苯基次膦酸、羟乙基苯基次膦酸、羟丙基苯基次膦酸的一种或多种混合物。

4.根据权利要求1~3任何一项权利要求所述的制备方法制备得到的抗菌、阻燃、隔音和隔热涤纶短纤维。