CN103343398A - 一种偏心皮芯型抗菌功能复合聚酯纤维及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明所要解决的问题是提供一种具有高弹模复合聚酯纤维及其制备方法，采用偏心皮芯型不对称结构来实现结构高弹性，在皮层中添加抗菌功能母粒，从而实现纤维多功能性。本纤维由带抗菌功能材料的皮层和芯层组成，其中皮层为PTT聚酯复合组份，其重量占复合纤维总重量的20wt％～60wt％；所述的芯层为常规PET聚酯。其制备方法包括：(1)将纳米抗菌剂与PTT聚酯切片进行预捏合、熔融共混制得纳米抗菌剂母粒。(2)解决PTT、PET聚酯切片干燥过程中结晶稳定性和均匀性，切片含水率控制在25ppm。(3)干燥好的皮层PTT切片和芯层PET切片分别用双螺杆挤出机组和单螺杆挤出机组熔融输送。

Description

一种偏心皮芯型抗菌功能复合聚酯纤维及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种具有高弹模性复合聚酯纤维及其生产方法，特别涉及到以含有抗菌功能材料的PTT为皮层，以PET为芯层的偏心皮芯型复合聚酯纤维及其制备方法。
背景技术
功能性纤维是指能提供舒适性、保健性、安全性等方面特殊功能以及能在特殊条件下应用的纤维材料，集穿着舒适性和功能性于一身，使化学纤维纺织品在视感、触感、手感等方面成为具有高感性的材料，满足了人们日益增加的对个性化、品味化、精致化、舒适性、功能性纺织品的追求。国内外各种功能性纤维纺织品不断问世，也越来越受到消费者的青睐和关注，成为引导市场和提高企业生存能力的重要因素，欧美市场的纤维织物出现了特别强调功能的趋势，如抗菌、抗静电、紫外屏蔽、负氧离子等高功能纤维的应用大大增多。在欧美的家用纤维纺织品中，功能性纺织品已经占80％以上。日本在功能性纤维材料一直处于世界领先地位，差别化率早已达到50％以上，而且是各种高技术含量、高附加值的差别化、功能性纤维产品的开发和生产占主导地位，目前的研究主要集中在纳米技术、生物技术、仿生技术与纤维材料的融合，制备功能性纤维材料及其纺织品，市场上中高档纺织品也以功能性纺织品为主。
由于纺织品在穿着和使用过程中会吸收人体分泌的汗液、皮脂等排出物，产生异味，并携带各类病菌，直接或间接地威胁着人类的身体健康。而抗菌服装在消除异味、防止细菌滋生和减少皮肤传染病等方面起着关键作用。因此目前功能纺织品中最受消费者欢迎的大类品种之一就是抗菌纺织品。
聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)作为一种全新的聚酯材料，是国际上最新的化纤新材料之一。PTT俗称为弹性涤纶，最早是由Shell Chemical(壳牌化学公式)与美国杜邦公司分别从石油工艺路线及生物玉米工艺路线通过对苯二甲酸(PTA)与丙二醇(PDO)聚合、纺丝制成的新型聚酯纤维。国内从2000年开始对PTT纤维进行产业化开发，相比国外研发还存在较大差距。少数化纤厂家通过与壳牌和杜邦的密切合作，也研制开发出了PTT纤维，但PTT纤维国产化率比较低。由于PTT特殊的螺旋分子结构造就了其低模量和优良的弹性恢复率，使得用其制备的面料具有良好的柔软手感、蓬松、易于染色及富有弹性。PTT的体积比电阻、感应电压和放电半衰期均低于PET和PA6，在抗静电要求不是很高的用途中，可以完全替代涤纶和锦纶；由于亚甲基为奇数的聚合物比偶数的临界表面张力低，所以PTT纤维具有较好的抗污性。对苯二甲酸乙二醇酯(PET)不仅价格相对便宜，而且还具有强度高、模量高、耐热、耐光、耐磨、耐腐蚀、绝缘、挺括、易洗快干等特点。专利号为CN200710187657.3公开了一种皮芯型复合纤维及其生产方法，说明一些基本工艺和制备过程。如将PTT和PET双方有点结合，并在此基础上赋予其抗菌性，以此制备的聚酯复合纤维将在毯类面料、家纺类面料等领域具有巨大潜在市场，以适应当今国内外高档纺织面料快速发展要求，提高产品附加值。我们在此基础上，进一步体现不对称结构对复合纤维的结构弹性的影响，我们采用偏心皮芯型结构设计，避免了一些热收缩后整理工序，大大缩短了生产周期。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种具有高弹模复合聚酯纤维及其制备方法，该复合聚酯纤维采用偏心皮芯型不对称结构来实现结构高弹性，避免了烦琐、费时的热收缩后整理工序；在皮层中添加抗菌功能母粒，从而实现纤维多功能性。因为抗菌剂负载在皮层PTT聚酯中，所以大大减少抗菌剂用量，降低了生产成本。
本发明的偏心皮芯型高弹模具有抗菌功能的复合聚酯纤维，由带抗菌功能材料的皮层和芯层组成，其中皮层为PTT聚酯复合组份，其重量占复合纤维总重量的20wt％～60wt％；所述的芯层为常规PET聚酯。其制备方法包括：
(1)将纳米抗菌剂与PTT聚酯切片进行预捏合，捏合温度为60℃～150℃，捏合时间为30～120min；然后经过双螺杆挤出机熔融共混制得纳米抗菌剂含量为10～50wt％的母粒，充分干燥备用；纳米抗菌剂可以是纳米银、纳米氧化锌粉体、纳米氧化钛粉体、纳米磷酸锆载银抗菌剂或其复合粉体，优选纳米银抗菌剂。
(2)为解决PTT、PET聚酯切片干燥过程中结晶稳定性和均匀性，控制切片的含水率在比较低的范围，采用了以下的技术方案：PET切片用流化床预结晶温度为170℃，干燥塔入口风温为165℃，干燥风流量为180m3/h，露点为-70℃，干燥时间6-8小时，经该工艺干燥后的PET干切片含水率控制在25ppm。PTT切片采用沸腾床预结晶干燥，干燥空气温度为135～140℃左右，风压在0.11MPa，露点温度≤-60℃，干燥时间为6～10小时，干燥后切片含水率控制在20ppm。
(3)将干燥好的皮层PTT切片(与抗菌母粒预分散，其中抗菌剂含量占皮层聚酯总质量的0.1～2wt％)和芯层PET切片分别用双螺杆挤出机组和单螺杆挤出机组熔融输送。其中PTT组份双螺杆机组温度设置为230～265℃，箱体温度260℃；PET组份单螺杆机组温度设置为260～295℃，箱体温度292℃；公共箱体温度290℃。熔体分别经分配管道进入纺丝箱体，熔体分别经过各自计量泵精确计量后，按一定比例(PTT聚酯复合组份占复合纤维总重量的20wt％～60wt％)进入复合纺丝组件复合，然后被均匀分配到偏心皮芯型喷丝板的各个喷丝孔，从喷丝孔中射出，形成熔体细流。熔体细流被冷却风冷却，凝固成丝条，其中侧吹风风压为50～500Pa，风速为0.2～1.2m/s；风温为15～20℃，风湿度为65％～80％。冷却后丝束经导丝器由专用油剂上油后，通过甬道到达卷绕工序，经上下导丝盘改变走向、调节张力后，进入卷绕机卷绕成丝饼，牵伸卷绕速度为2500～4500m/min。
在本发明中，非特别指出的原材料均属常规材料，可以从市场上购买。
本发明中特别提到复合纺丝机组分别采用双螺杆和单螺杆两种挤出机机组，优点是皮层是带有功能母粒的混合切片，采用双螺杆机组不仅起到熔融输送作用，而且更有效地将抗菌剂分散在PTT聚酯中。
附图说明：
图1为本发明纤维截面形状示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
将20公斤纳米银抗菌剂与80公斤PTT聚酯切片进行预捏合，捏合温度为120℃，捏合时间为60min；然后经过双螺杆挤出机熔融共混制得纳米抗菌剂含量为20wt％的母粒，充分干燥备用。
将干燥好的99.5公斤皮层PTT切片(与0.5公斤抗菌母粒预分散，其中抗菌剂含量占皮层聚酯总质量的0.1wt％)和400公斤芯层PET切片分别用双螺杆挤出机组和单螺杆挤出机组熔融输送。其中PTT组份双螺杆机组温度设置为230～265℃，箱体温度260℃；PET组份单螺杆机组温度设置为260～295℃，箱体温度292℃；公共箱体温度290℃。熔体分别经分配管道进入纺丝箱体，熔体分别经过各自计量泵精确计量后，按一定比例(PTT聚酯复合组份占复合纤维总重量的20wt％)进入复合纺丝组件复合，然后被均匀分配到偏心皮芯型喷丝板的各个喷丝孔，从喷丝孔中射出，形成熔体细流。熔体细流被冷却风冷却，凝固成丝条，其中侧吹风风压为80Pa，风速为0.8m/s；风温为15℃，风湿度为65％。冷却后丝束经导丝器由专用油剂上油后，通过甬道到达卷绕工序，经上下导丝盘改变走向、调节张力后，进入卷绕机卷绕成丝饼，牵伸卷绕速度为2800m/min。
实施例2
将10公斤纳米银抗菌剂与90公斤PTT聚酯切片进行预捏合，捏合温度为120℃，捏合时间为60min；然后经过双螺杆挤出机熔融共混制得纳米抗菌剂含量为10wt％的母粒，充分干燥备用。
将干燥好的99公斤皮层PTT切片(与1公斤抗菌母粒预分散，其中抗菌剂含量占皮层聚酯总质量的0.1wt％)和400公斤芯层PET切片分别用双螺杆挤出机组和单螺杆挤出机组熔融输送。其中PTT组份双螺杆机组温度设置为230～265℃，箱体温度260℃；PET组份单螺杆机组温度设置为260～295℃，箱体温度292℃；公共箱体温度290℃。熔体分别经分配管道进入纺丝箱体，熔体分别经过各自计量泵精确计量后，按一定比例(PTT聚酯复合组份占复合纤维总重量的20wt％)进入复合纺丝组件复合，然后被均匀分配到偏心皮芯型喷丝板的各个喷丝孔，从喷丝孔中射出，形成熔体细流。熔体细流被冷却风冷却，凝固成丝条，其中侧吹风风压为120Pa，风速为1.0m/s；风温为18℃，风湿度为70％。冷却后丝束经导丝器由专用油剂上油后，通过甬道到达卷绕工序，经上下导丝盘改变走向、调节张力后，进入卷绕机卷绕成丝饼，牵伸卷绕速度为3000m/min。
实施例3
将10公斤纳米银抗菌剂与90公斤PTT聚酯切片进行预捏合，捏合温度为140℃，捏合时间为30min；然后经过双螺杆挤出机熔融共混制得纳米抗菌剂含量为10wt％的母粒，充分干燥备用。
将干燥好的95公斤皮层PTT切片(与5公斤抗菌母粒预分散，其中抗菌剂含量占皮层聚酯总质量的0.5wt％)和400公斤芯层PET切片分别用双螺杆挤出机组和单螺杆挤出机组熔融输送。其中PTT组份双螺杆机组温度设置为230～265℃，箱体温度260℃；PET组份单螺杆机组温度设置为260～295℃，箱体温度292℃；公共箱体温度290℃。熔体分别经分配管道进入纺丝箱体，熔体分别经过各自计量泵精确计量后，按一定比例(PTT聚酯复合组份占复合纤维总重量的20wt％)进入复合纺丝组件复合，然后被均匀分配到偏心皮芯型喷丝板的各个喷丝孔，从喷丝孔中射出，形成熔体细流。熔体细流被冷却风冷却，凝固成丝条，其中侧吹风风压为200Pa，风速为1.2m/s；风温为20℃，风湿度为70％。冷却后丝束经导丝器由专用油剂上油后，通过甬道到达卷绕工序，经上下导丝盘改变走向、调节张力后，进入卷绕机卷绕成丝饼，牵伸卷绕速度为3500m/min。
实施例4
将10公斤纳米银抗菌剂与90公斤PTT聚酯切片进行预捏合，捏合温度为140℃，捏合时间为30min；然后经过双螺杆挤出机熔融共混制得纳米抗菌剂含量为10wt％的母粒，充分干燥备用。
将干燥好的95公斤皮层PTT切片(与5公斤抗菌母粒预分散，其中抗菌剂含量占皮层聚酯总质量的0.5wt％)和150公斤芯层PET切片分别用双螺杆挤出机组和单螺杆挤出机组熔融输送。其中PTT组份双螺杆机组温度设置为230～265℃，箱体温度260℃；PET组份单螺杆机组温度设置为260～295℃，箱体温度292℃；公共箱体温度290℃。熔体分别经分配管道进入纺丝箱体，熔体分别经过各自计量泵精确计量后，按一定比例(PTT聚酯复合组份占复合纤维总重量的40wt％)进入复合纺丝组件复合，然后被均匀分配到偏心皮芯型喷丝板的各个喷丝孔，从喷丝孔中射出，形成熔体细流。熔体细流被冷却风冷却，凝固成丝条，其中侧吹风风压为100Pa，风速为0.9m/s；风温为20℃，风湿度为70％。冷却后丝束经导丝器由专用油剂上油后，通过甬道到达卷绕工序，经上下导丝盘改变走向、调节张力后，进入卷绕机卷绕成丝饼，牵伸卷绕速度为4000m/min。

Claims (6)

1.一种偏心皮芯型抗菌功能复合聚酯纤维及其制备方法，其特征在于皮层为PTT聚酯，且含有0.1～2wt％的纳米抗菌剂；芯层为PET聚酯，两者按一定比例(皮层聚酯复合物重量占复合聚酯总重量的20～60wt％)熔纺且通过偏心皮芯型复合纺丝组件制得具有抗菌功能的复合聚酯纤维。
2.根据权利要求1所述的一种偏心皮芯型抗菌功能复合聚酯纤维及其制备方法，其特征在于包括抗菌母粒制备、切片干燥和熔融纺丝。
3.根据权利要求2所述的一种偏心皮芯型抗菌功能复合聚酯纤维及其制备方法，其特征在于抗菌母粒制备过程包括：首先将纳米抗菌剂与PTT聚酯切片进行预捏合，捏合温度为60℃～150℃，捏合时间为30～120min；然后经过双螺杆挤出机熔融共混制得纳米抗菌母粒，充分干燥备用。
4.根据权利要求3所述的一种偏心皮芯型抗菌功能复合聚酯纤维及其制备方法，其特征在于纳米抗菌母粒中纳米抗菌剂含量为10～50wt％，纳米抗菌剂可以是纳米银、纳米氧化锌粉体、纳米氧化钛粉体、纳米磷酸锆载银抗菌剂或其复合粉体，优选纳米银抗菌剂。
5.根据权利要求2所述的一种偏心皮芯型抗菌功能复合聚酯纤维及其制备方法，其特征在于将干燥好的皮层PTT切片(与抗菌母粒预分散，其中抗菌剂含量占皮层聚酯总质量的0.1～2wt％)和芯层PET切片分别用双螺杆挤出机组和单螺杆挤出机组熔融输送。其中皮层PTT组份双螺杆机组温度设置为230～265℃，箱体温度260℃；PET组份单螺杆机组温度设置为260～295℃，箱体温度292℃；公共箱体温度290℃。
6.根据权利要求2所述的一种偏心皮芯型抗菌功能复合聚酯纤维及其制备方法，其特征在于皮层和芯层熔体分别经分配管道进入纺丝箱体，分别经过各自计量泵精确计量后，按一定比例(PTT聚酯复合组份占复合纤维总重量的20wt％～60wt％)进入复合纺丝组件复合，然后被均匀分配到偏心皮芯型喷丝板的各个喷丝孔，从喷丝孔中射出，形成熔体细流。熔体细流经风冷却、上油、导丝、卷绕等工序，制得丝饼。
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