CN103789873A - 一种再生皮芯结构复合纤维及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种再生皮芯结构复合纤维及制备方法、利用化学再生法由回收聚酯通过化学解聚反应制备的中间体对苯二甲酸乙二醇酯（BHET），通过原位聚合法制备纳米复合再生聚酯组成芯层结构，芯层抗紫外剂由于在低温添加其分散均匀，含量大于3%，避免了由于抗紫外含量过高导致制备过程纤维的断丝、面料悬垂度不够的现象。另外皮芯结构界面由于含有少量解聚过程中多余乙二醇产生的聚醚，使得皮芯聚合物能够更好地结合在一起，其力学性能远大于纯再生全消光纤维。本发明所制备的再生皮芯复合纤维所编制的面料，柔软舒适、悬垂、挺括、抗紫外能力强，适合高级时装、保健、运动服饰的最佳纤维。

Description

一种再生皮芯结构复合纤维及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种再生皮芯结构复合纤维及其制备方法，属于纺织技术领域。

背景技术

目前，由于聚酯（PET，即聚对苯二甲酸乙二醇酯）产品的大量使用，造成石油资源的枯竭，加上聚酯的大量堆积对环境造成一定程度的污染。《“十二五”资源综合利用指导意见》明确指出，力争在2015年将主要再生资源的回收利用率提高至70%，并将“废塑料的回收利用”和“废旧纺织品”作为重点发展领域。因此废弃聚酯的回收可望解决废弃聚酯引起的环境污染和资源短缺问题。目前利用再生聚酯制备涤纶短纤已有报道，但是制备再生皮芯结构的涤纶短纤以及长丝均未见国内外报道。

全消光涤纶纤维是目前全球用于抵抗紫外线的服用纤维，是减少皮肤癌患病率的首选纺织纤维，但其抗紫外能力较弱，虽有技术人员通过添加过多二氧化钛含量来增加抗紫外能力，但是由于二氧化钛含量过多导致在高温反应状态下二氧化钛的团聚，从而会导致纺丝以及编织过程中出现毛丝、断丝，从而使得其纤维织物的质量难以达到穿着舒适、美观、挺括的优良性能而被摒弃。

发明内容

本发明目的是提供一种再生皮芯结构复合纤维及其制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的第一种技术方案是：一种再生皮芯结构复合纤维，所述再生皮芯结构复合纤维的芯层为二氧化钛质量百分含量为3～12%的再生聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维，皮层为二氧化钛质量百分含量小于或等于3%的聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维、二氧化钛质量百分含量小于或等于3%的聚对苯二甲酸丙二醇酯纤维或者二氧化钛质量百分含量小于或等于3%的再生聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维；所述再生皮芯结构复合纤维中的二氧化钛的质量百分含量大于或等于3%，单丝纤度为0.01dtex~10dtex。

优选的技术方案为：所述二氧化钛为纳米二氧化钛。

优选的技术方案为：所述芯层与皮层两者之间的质量比例为50~95︰5～50。

为达到上述目的，本发明采用的第一种技术方案是：一种再生皮芯结构复合纤维的制备方法，包括以下步骤：

芯层材料的制备：将废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯制品、乙二醇和1，3丙二醇投入反应釜中进行解聚反应，当所述废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯制品的解聚程度大于或等于80%后得到解聚原液；然后在小于或等于150℃条件下，向所述解聚原液中加入二氧化钛浆料、抗氧剂和脱色剂；接下来将反应体系的温度升高至220℃~260℃并抽真空进行缩聚反应得到纳米复合芯层聚合物熔体；

皮层材料的制备：将皮层聚合物和粒径小于1微米的二氧化钛通过静态混合器进行混合，然后通过温度为230℃~280℃的螺杆挤出机中挤出得到皮层材料熔体；所述皮层聚合物为聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯或者再生聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种；所述皮层材料熔体中的二氧化钛的质量百分含量为0～3%；

复合纺丝：所述皮层材料熔体和纳米复合芯层聚合物熔体通过各自计量泵计量后进入复合纺丝箱，然后通过皮芯复合喷丝组件进行纺丝，所述纺丝的温度为230℃～280℃。

优选的技术方案为：所述乙二醇和1，3丙二醇两者之间的质量比例为10～17︰0.1～3。

优选的技术方案为：所述芯层与皮层两者之间的质量比例为50~95︰5～50。

优选的技术方案为：所述二氧化钛浆料是在小于或等于150℃条件下，纳米二氧化钛粉体分散于乙二醇溶液中制得。

优选的技术方案为：抗氧剂有三（2.4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯；四【β-(3.5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸】季戊四醇酯；4，4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚）；N，N’-双【β- (3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰】肼。

优选的技术方案为：活性炭、离子交换树脂、离子交换纤维、壳聚糖膜、聚丙烯酰胺。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：

1、本发明的复合纤维，克服了常规全消光纤维抗紫外能力差，在编织过程中断丝现象较为严重，衣服悬垂度低的问题。另外本发明所制备的再生皮芯结构的复合纤维采用皮芯结构，芯层由通过化学解聚反应制备的中间体对苯二甲酸乙二醇酯（BHET）通过与高含量的纳米二氧化钛粉体通过原位聚合制备的含量超过3%的二氧化钛/再生复合聚酯组成，另外皮层通过添加含量小于3%二氧化钛而制得，解决了二氧化钛含量太高纺丝困难以及舒适性差的问题，另外由于芯层聚合物-再生聚酯的熔点与皮层聚合物-聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）、聚对苯二甲酸丁二醇酯、或再生聚酯熔点接近，解决了由于不同聚合物熔点不同，在纺丝过程出现相分离，导致纺丝控制难，力学强度较低的问题，这样避免了全消光纤维制备过程的断丝、悬垂度不够的现象。另外皮芯结构界面由于含有解聚过程中多余乙二醇产生的聚醚，使得皮芯聚合物能够更好地结合在一起，制备过程更为简单；且二氧化钛总含量超过3%，抗紫外能力强。本发明制备的再生皮芯复合纤维所编制的面料，颜色鲜艳，舒适、悬垂、挺括、抗紫外能力强，其回弹性、染色性能均比常规涤纶以及其他全消光纤维有很大的提高。

2、本发明再生皮芯结构复合纤维的芯层是回收聚酯通过原位聚合制备，其二氧化钛的含量超过3%；皮层由二氧化钛含量小于3%的具有记忆功能的PTT或者再生聚酯组成，结构中具有柔性链段，纤维较为柔软、回弹性高；另由于再生聚酯与PTT具有较低的玻璃化温度，其在常压即可染色，节约能源。

3、本发明本发明再生皮芯结构复合纤维的皮芯结构界面由于再生聚酯中含有少量由于化学解聚反应产生的具有增塑作用的副产物，不需再添加增塑剂即可使得皮芯能够很好地结合在一起，使得皮芯结构的纤维强度增大，从而改变全消光或常规涤纶强度低、抗紫外能力差、纤维硬、回弹差，穿着不舒适等问题。

4、本发明一种再生皮芯结构复合纤维，是一种循环再生、经济环保的纤维，其编织的织物具有较高的抗紫外能力，穿着舒适、柔软、悬垂性好，是制作时尚、保健、孕妇、儿童服饰的最佳纤维。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述：

抗紫外UPF值测定方法：

根据GB/T18830-2002的测试抗紫外线的方法测试纤维织物的UPF值，所用仪器为分光光度计UV-31500。

实施例一：一种再生皮芯结构复合纤维及其制备方法

首先在自制解聚釜中倒入乙二醇与1，3丙二醇解聚回收的聚酯瓶片进行解聚反应，等解聚反应到3小时后，解聚程度达到100%，反应温度控制在150℃，加入已处理好的二氧化钛浆料，添加抗氧剂三（2，4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯、以及脱色剂活性炭将釜中反应温度升高到260℃，进行抽真空缩聚，聚合成纳米复合芯层聚合物；通过温度为270℃的螺杆挤出机中挤出，通过计量泵进入纺丝箱中，纺丝温度设置为270℃。

所述的乙二醇与1.3丙三醇的质量比为8:2。

所述的芯层聚合物占总聚合物的质量分数为50%。

所述的的二氧化钛含量占芯层聚合物的含量为12%。

所述的的二氧化钛浆料是指在低于150℃下在乙二醇溶液中进行分散得到，分散时间为30min。

其次，待芯层纺丝箱体温度升到230℃以上时，将聚对苯二甲酸丁二醇酯通过温度为260℃的螺杆挤出机中挤出，通过计量泵进入纺丝箱，进行纺丝。

所述聚对苯二甲酸丁二醇酯占总聚合物的质量分数为50%。

皮芯结构的聚合物通过环吹风系统，经过卷绕、后加工制得再生皮芯结构复合纤维。

实施例二：一种再生皮芯结构复合纤维及其制备方法

首先在自制解聚釜中倒入乙二醇与1，3丙二醇解聚回收聚酯瓶片进行解聚反应，等解聚反应到2小时后，解聚程度达到100%，加入已处理好的二氧化钛浆料，添加抗氧剂四【β-(3.5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸】季戊四醇酯、以及脱色剂离子交换树脂将釜中反应温度升高到240℃，,进行抽真空缩聚，聚合成纳米复合芯层聚合物；通过温度为260℃的螺杆挤出机中挤出，通过计量泵进入纺丝箱芯层中，纺丝温度设置为260℃。

所述的乙二醇与1.3丙三醇的质量比为7:3。

所述的芯层聚合物含量为99.5%。

所述的的二氧化钛含量占芯层聚合物的含量为3%。

所述的的二氧化钛浆料是指在低于140℃下在乙二醇溶液中进行分散得到，分散时间为10min。

其次，待芯层纺丝箱体温度升到230℃时，将处理好的占皮层聚合物含量为3%、颗粒尺寸小于1um的二氧化钛加入到PTT中进行分散，通过静态混合器，通过温度为260℃的螺杆挤出机中挤出，通过计量泵进入纺丝箱皮层中，进行纺丝。

所述皮层聚合物是指PTT，其含量为0.5%。

皮芯结构的聚合物通过环吹风系统，经过卷绕、后加工制得再生皮芯结构复合纤维。

实施例三：一种再生皮芯结构复合纤维及其制备方法

首先在自制解聚釜中倒入乙二醇与1，3丙二醇解聚回收聚酯废丝进行解聚反应，等解聚反应到1小时后，解聚程度达到100%，反应温度控制在130℃，加入颗粒尺寸小于1um的二氧化钛浆料进行搅拌20分钟后，添加抗氧剂4，4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚）、以及脱色剂离子交换纤维将釜中反应温度升高到250℃，,进行抽真空缩聚，聚合成纳米复合芯层聚合物；通过温度为270℃的螺杆挤出机中挤出，通过计量泵进入芯层纺丝箱中进行纺丝，芯层纺丝温度设置为280℃。

所述的乙二醇与1.3丙三醇的质量比为9:1。

上述芯层聚合物含量为80%。

所述的的二氧化钛含量占芯层聚合物的含量为6%。

其次，待芯层纺丝箱体温度升到230℃时，将含有2%、颗粒尺寸小于1um的二氧化钛的再生聚酯的混合物通过静态混合器，通过温度为270℃的螺杆挤出机中挤出，通过计量泵进入皮层纺丝箱中，皮层纺丝温度设置为280℃。

所述再生聚酯含量为20%。

皮芯结构的聚合物通过环吹风系统，经过卷绕、后加工制得再生皮芯结构复合纤维。

实施例四：一种再生皮芯结构复合纤维及其制备方法

首先在自制解聚釜中倒入乙二醇和1，3丙二醇解聚回收聚酯废丝进行解聚反应，等解聚反应到1小时后，解聚程度达到100%，加入已处理好的二氧化钛浆料，添加抗氧剂N，N’-双【β- (3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰】肼、以及脱色剂壳聚糖膜将釜中反应温度升高到240℃，,进行抽真空缩聚，聚合成纳米复合芯层聚合物；通过温度为260℃的螺杆挤出机中挤出，通过计量泵进入纺丝箱芯层中，纺丝温度设置为230℃。

所述的芯层聚合物含量为95%。

上述的已处理的二氧化钛浆料是指将占聚酯总含量为3%的二氧化钛在低于140℃下在乙二醇溶液中进行分散得到，分散时间为10min。

其次，待芯层纺丝箱体温度升到230℃时，将处理好的占皮层聚合物含量为3%、颗粒尺寸小于1um的二氧化钛加入到PTT中进行分散，通过静态混合器，通过温度为230℃的螺杆挤出机中挤出，通过计量泵进入纺丝箱皮层中，进行纺丝。

所述皮层聚合物PTT含量为5%。

皮芯结构的聚合物通过环吹风系统，经过卷绕、后加工制得再生皮芯结构复合纤维。

实施例五：一种再生皮芯结构复合纤维及其制备方法

将实例3的皮芯结构聚合物通过环吹风系统，经过卷绕、经过1倍牵伸以及100℃热定型得到再生皮芯结构复合纤维，通过编织得到经纬密度为110×76红色坯布的UPF值为65%。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种再生皮芯结构复合纤维，其特征在于：所述再生皮芯结构复合纤维的芯层为二氧化钛质量百分含量为3～12%的再生聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维，皮层为二氧化钛质量百分含量小于或等于3%的聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维、二氧化钛质量百分含量小于或等于3%的聚对苯二甲酸丙二醇酯纤维或者二氧化钛质量百分含量小于或等于3%的再生聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维；所述再生皮芯结构复合纤维中的二氧化钛的质量百分含量大于或等于3%，单丝纤度为0.01dtex~10dtex。

2.根据权利要求1所述的再生皮芯结构复合纤维，其特征在于：所述二氧化钛为纳米二氧化钛。

3.根据权利要求1所述的再生皮芯结构复合纤维，其特征在于：所述芯层与皮层两者之间的质量比例为50~95︰5～50。

4.一种再生皮芯结构复合纤维的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

芯层材料的制备：将废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯制品、乙二醇和1，3丙二醇投入反应釜中进行解聚反应，当所述废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯制品的解聚程度大于或等于80%后得到解聚原液；然后在小于或等于150℃条件下，向所述解聚原液中加入二氧化钛浆料、抗氧剂和脱色剂；接下来将反应体系的温度升高至220℃~260℃并抽真空进行缩聚反应得到纳米复合芯层聚合物熔体；

皮层材料的制备：将皮层聚合物和粒径小于1微米的二氧化钛通过静态混合器进行混合，然后通过温度为230℃~280℃的螺杆挤出机中挤出得到皮层材料熔体；所述皮层聚合物为聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯或者再生聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种；所述皮层材料熔体中的二氧化钛的质量百分含量为0～3%；

复合纺丝：所述皮层材料熔体和纳米复合芯层聚合物熔体通过各自计量泵计量后进入复合纺丝箱，然后通过皮芯复合喷丝组件进行纺丝，所述纺丝的温度为230℃～280℃。

5.根据权利要求4所述的再生皮芯结构复合纤维的制备方法，其特征在于：所述乙二醇和1，3丙二醇两者之间的质量比例为10～17︰0.1～3。

6.根据权利要求4所述的再生皮芯结构复合纤维的制备方法，其特征在于：所述芯层与皮层两者之间的质量比例为50~95︰5～50。

7.根据权利要求4所述的再生皮芯结构复合纤维的制备方法，其特征在于：所述二氧化钛浆料是在小于或等于150℃条件下，纳米二氧化钛粉体分散于乙二醇溶液中制得。