CN103835021A - 一种降解条件可控且无甲醛残留的易降解纤维制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降解条件可控且无甲醛残留的易降解纤维制备方法，该易降解纤维包括有长丝、短纤维及纤维条，该制备方法包括有碱降解切片制备、共混纺丝熔体制备以及纺丝等工艺步骤；通过上述工艺步骤，本发明在无甲醛残留的碱降解原料基础上，经化学改性、共混的物理改性及异性截面形态设计，达到生产控制降解条件的无甲醛残留易降解纤维的目的；采用碱降解原料为基础，保证了纤维降解后无甲醛残留，共混技术加入以易水解物质，大大加快了碱对碱降解材料的降解速度及需碱的溶度；通过异型截面设计，调控纤维与碱溶液的接触面积，调控降解条件。通过控制设计，使降解条件实现可控，实现了在碱性条件下常温可降解、低温低碱快速降解。

Description

一种降解条件可控且无甲醛残留的易降解纤维制备方法

技术领域

 本发明涉及纺织技术领域，尤其涉及一种降解条件可控且无甲醛残留的易降解纤维制备方法。

背景技术

在纺织加工的过程中，可降解纤维的应用包括以下几种，具体为：1、将可降解（可溶）纤维与其他纤维混纺成纱后织布，再降解可降解纤维即可得到高支纱线；2、将不能纺纱织布的纤维与该类可降解纤维混纺或者并线呈纱后织布，进而使得不能纺纱织布的纤维也能够织布；3、作为绣花的基布，在可降解纤维的布上秀花，最后将可降解纤维降解即可得到完整的花型；4、用于无捻毛巾纱，例如将棉纱与水溶性PVA并及方向捻线，而后再织成毛巾，最后将水溶性PVA降解以制成无捻毛巾。其中，目前常用的可降解纤维是PVA纤维，但PVA纤维价格贵，降解难度较大且对环境有污染，降解后，多有甲醛残留。

现有技术正试图采用聚酯PET来替代水溶性PVA，以实现新的可降解的无甲醛残留碱降解纤维。例如专利号为“200810014317.5”、名称为“一种易溶性聚酯纤维的制造方法”的中国发明专利，其公开了易溶性的短纤维工艺，且主要是在切片原料聚合时候，加入聚合物总重量1-15%的间苯二甲酸、聚合物总重量1-15%的聚乙二醇6000作改性剂；其中，上述发明专利所公开的技术方案仅针对短纤维进行论述。

又如专利号为“03112012.1”、名称为“ 一种热碱可溶性聚酯纤维的制备方法”的中国发明专利，其公开了在聚酯制备过程中添加5-10摩尔％的5－磺酸钠－间苯二甲酸乙二醇酯（SIPE）、4-8摩尔％的间苯二甲酸（IPA），并加入聚合物重量的6-12％的平均分子量为1000－8000的聚乙二醇（PEG）制备易碱解聚酯，上述聚酯干燥后熔融纺丝，拉伸或热变形制得预取向丝（POY）、牵伸丝（DT）、低弹丝（DTY）等各种热碱可溶性聚酯纤维；其中，该发明是采用已经淘汰的二步法生产长丝，但目前这种工艺设备基本已经淘汰，且该发明并未采用现在先进且普遍应用的FDY的生产工艺以及FDY长丝纤维。

需进一步指出，上述两项发明专利所公开的技术方案所针对的都是聚合物的改性基础上纺丝的常规纤维，且仅是在高温热碱、强碱及长时间的条件下才能够降解的短纤维和非FDY的长丝，很难满足后道对于低碱快速及差异化应用需求。另外，上述两项发明专利存在降解时碱溶度要求高且时间长的缺陷，如降解需要在5克/升以上的片碱，需要特殊的渗透剂且在高温下才能降解，而这样会对与其一起使用的纤维有一定的损伤，同时耗能耗时，降解成本高；纤维都是一种改性聚酯物质且为圆形横截面结构，缺乏差别化的产品，及对于后道工艺使用条件不同的降解情况下，不能对不同使用条件加以调整降解性。

实际生产中，由于降解纤维作为纺纱或者织布过程中的参与物质，本身需要一定的物理性能，例如力学性能，即要求纤维在一定的结晶度和取向度条件下，使纤维具有一定的强度，以满足正常的加工要求，如需要强度为2.0cn /dtex以上，而断裂伸长率需要小于50%，这就要求改性的PET切片必须具有一定的特性粘度，纤维必须要一定的结晶度和取向度。然而，高的特性粘度、高的结晶度及取向度会使纤维的结构紧密，碱性物质难于渗透到纤维内部，进而使得碱降解过程困难。上述碱性降解的纤维，都是在高温（90℃以上）、高碱（5克/ 升以上）并加入特殊的促进剂的情况下才能够达到降解的目的，即不能在低温和低碱条件下降解，而在高碱、高温、长时间的情况下下，降解过程会对其他材料（如棉）的手感、强力造成严重影响，且会增加环境的污染程度和费用；故而，开发出低碱低温短时间降解的纤维显得很有必要。

另外一个方面，在一些应用领域，需要一定程度的适度耐碱而降解，例如对于生产色织类纺织品，对于含碱降解的混纺或复合的纺织品（如纱线），需要在碱性条件下进行染色，这个时候又必须使纤维在碱性条件下不易降解，以使这种纱线保持一定的强力，进而满足可织性要求。

碱降解纤维需要针对不同的应用需求，在纤维生产过程中，生产出不同降解性能的纤维，在保持纤维具有一定的强度和断裂伸长率下，同时能够低温可降解，高温可降解、低碱可降解、高碱可降解的不同品种，即需要人为可控的碱降解条件的纤维。另外，市场及生产实际需要短纤维和长丝，低温、高温，低碱和高碱等适当的高强度和低伸长率的不同类型的纤维，也就是需要降解条件可控的无甲醛易降解纤维。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足而提供一种降解条件可控且无甲醛残留的易降解纤维制备方法，经该制备方法所制备出来的长丝、短纤维以及纤维条能够按照后续加工的需要，调控降解性能，既能够很好的克服一般降解PET纤维的缺点，降低降解温度和减少降解时间，即实现低碱低温可快速降解，又能够具备适度耐碱降解以满足织布要求；另外，该制备方法通过化学改性和物理改性及异形截面结构相结合，实现降解条件可控。

为达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现。

    一种降解条件可控且无甲醛残留的易降解纤维制备方法，该易降解纤维包括有长丝、短纤维及纤维条，包括有以下工艺步骤，具体为：

a、制备碱降解切片：在聚酯原料聚合过程中，加入聚合物总重量为1-20%的5－磺酸钠－间苯二甲酸乙二醇酯以及聚合物总重量为1-20%的间苯二甲酸，打浆搅拌并同时加温至230-250℃；而后移至反应釜并再加入聚合物总重量为1-20%的乙二醇，使其稀释并降温至200-210℃；继续往反应釜中加入分子量为4000-6000的聚乙二醇，聚乙二醇占聚合物总重量的1-20%，在40-50分钟内加完聚乙二醇并同时搅拌，常压下升温至230-250℃并使得混合物料在真空状态下聚合，聚合后的碱降解切片最后依次完成铸带、冷却、切粒、干燥以及筛选工序，其中，碱降解切片的特性粘度为0.55-0.75；

b、制备共混纺丝熔体：将上述碱降解切片加入到不锈钢降解釜中，于加热条件下搅拌成纺丝熔体，在纺丝熔体制备过程中，往纺丝熔体中共混加入易水解物质，碱降解聚合物与易水解物质的重量比为100:0——60:40；在碱减量过程中，上述易水解物质部分滤掉或溶出，以使纤维表面形成沿轴向的微孔；

c、纺丝。

其中，所述易水解物质包括有孔剂高岭土、易水解二氧化硅、易水解硫酸钡、易水解碳酸钙、水溶性PVA或者水溶性聚酯。

其中，所述步骤c的纺丝温度为270-285℃。

    本发明的有益效果为：本发明所述的一种降解条件可控且无甲醛残留的易降解纤维制备方法，该易降解纤维包括有长丝、短纤维及纤维条，该制备方法包括有碱降解切片制备、共混纺丝熔体制备以及纺丝等工艺步骤；通过上述工艺步骤，本发明在无甲醛残留的碱降解原料基础上，经化学改性、共混的物理改性及异性截面形态设计，达到生产控制降解条件的无甲醛残留易降解纤维的目的；采用碱降解原料为基础，保证了纤维降解后无甲醛残留，共混技术加入以易水解物质，大大加快了碱对碱降解材料的降解速度及需碱的溶度；通过异型截面设计，调控纤维与碱溶液的接触面积，调控降解条件。通过控制设计，使降解条件实现可控，实现了在碱性条件下常温可降解、低温低碱快速降解。

具体实施方式

下面结合具体的实施方式来对本发明进行说明。

1、碱降解切片（碱降解改性PET切片）：加入聚合物总重量为1-20%的5－磺酸钠－间苯二甲酸乙二醇酯以及聚合物总重量为1-20%的间苯二甲酸，打浆搅拌并同时加温至230-250℃；而后移至反应釜并再加入聚合物总重量为1-20%的乙二醇，使其稀释并降温至200-210℃；继续往反应釜中加入分子量为4000-6000的聚乙二醇，聚乙二醇占聚合物总重量的1-20%，在40-50分钟内加完聚乙二醇并同时搅拌，常压下升温至230-250℃并使得混合物料在真空状态下聚合，聚合后的碱降解切片最后依次完成铸带、冷却、切粒、干燥以及筛选工序，其中，碱降解切片的特性粘度为0.55-0.75。

2、易水解物质的共混技术：在纺丝过程中，采用共混的方法，在纺丝熔体中加入易水解的物质，以快速形成多孔性物质并增加纤维的比面积，通过控制添加的易水解物质比例来控制多孔数量，从而控制降解条件；其中，易水解物质包括有孔剂高岭土、易水解二氧化硅、易水解硫酸钡、易水解碳酸钙、水溶性PVA、水溶性聚酯等。在易水解物质碱减量过程中，上述易水解物质所作为的添加剂部分滤掉或溶出，以使纤维表面形成沿轴取向的微孔。其中，在共混过程中，碱降解聚合物与易水解物质混合比例为100:0—60:40，以达到可控降解条件的目的。因为PET纤维的降解都是在碱作用下进行降解，但纤维本身结构致密，碱性物质难以渗透到纤维内部，通过采用共混易水解物质的办法，使纤维在后续加工过程中（在碱液中）首先降解这部分物质，使纤维形成多孔性或者是表里多孔的纤维，纤维的比表面积增加，碱降解速度和需碱量明显减少，通过调节易降解比例的大小，由此可以控制降解时间和条件。

3、截面差别化的降解条件可控技术：纤维的比表面积大小，与纤维的细度及截面形状相关，根据降解速度要求，调整纤维细度和纤维截面形态，以按照需要而调整纤维比表面积，例如非圆形纤维的比表面积大，其可增加碱与纤维的接触面积，进而促进降解进程。另外，纤维越细，比表面积大，碱与纤维的接触面积大，进而也可促进降解进程。故而，通过调整纤维细度和截面形态，辅助性调节降解速度，一般截面采用圆形、异形，细度2.5D以下。即对PET聚合物碱降解改性的基础上的化学改性，采用共混改性技术，混入各种比例的水溶性物质，应用非圆形截面技术和细度选择，通过多种技术应用即可达到降解可控的目的。

本发明所制备而成的纤维，在碱降解PET切片基础上，经化学改性、共混的物理改性及细度和截面形态设计，达到控制降解条件的无甲醛残留目的。采用碱降解切片为基础，保证了纤维降解后无甲醛残留；而共混技术加入易水解物质，当纤维在碱性的溶液中时，易水解物质首先水解，成为纤维的空洞或空隙，纤维结构变为疏松结构，使碱分子很容易渗透纤维内部，大大加快了碱对PET聚合物的降解速度并降低了需碱的溶度；纤维细度越细，比表面积越大，异形纤维截面的比表面积大于圆形截面。通过化学改性、共混的物理改性及细度和截面形态设计，达到控制降解条件的无甲醛残留目的。通过控制设计，使降解条件实现可控，实现了在碱性条件下，常温可降解；低温低碱快速降解；产品应用包括短纤维、长丝以及纤维条等产品，大大的开阔了降解纤维的应用范围。

本发明可将上述易降解纤维用于制备纤维伴纺条，具体的：将上述各种降解条件可控的无甲醛残留的易降解纤维梳理成网，然后制成伴纺条，或者直接纺成丝束后丝束牵切成条；将上述纤维条与其他的纤维条条并混纺成纱后再织布，然后降解易降解纤维，从而得到高支的其他纤维纯纺织布，其他混纺纤维包括天然纤维、再生纤维素纤维，合成及高性能纤维。

 

实施例一

一种降解条件可控且无甲醛残留的易降解纤维制备方法，该易降解纤维具体指短纤维，具体的：

a、制备碱降解切片：在聚酯原料聚合过程中，加入聚合物总重量为20%的5－磺酸钠－间苯二甲酸乙二醇酯以及聚合物总重量为10%的间苯二甲酸，打浆搅拌并同时加温至250℃；而后移至反应釜并加入聚合物总重量为10%的乙二醇，使其稀释并降温至210℃；继续往反应釜中加入分子量为6000的聚乙二醇，聚乙二醇占聚合物总重量的20%，在50分钟内加完并同时搅拌，常压下升温至250℃并使得混合物料在真空状态下聚合，聚合后的碱降解切片最后依次完成铸带、冷却、切粒、干燥以及筛选工序，其中，碱降解切片的特性粘度为0.55；

b、制备共混纺丝熔体：将上述碱降解切片加入到不锈钢降解釜中，于270℃条件下搅拌成纺丝熔体，在纺丝熔体制备过程中，往纺丝熔体中共混加入20%的孔剂高岭土；在碱减量过程中，上述孔剂高岭土部分滤掉或溶出，以使纤维表面形成沿轴向的微孔；

c、纺丝及纺丝后处理：经常规的纺丝工艺及萃取、上油、热拉伸定型、集束、切断等后处理加工，获得在碱溶液下可以快速降解的短纤维。其中，纤维指标：1.56dtex细度、2.5cn/dtex强度、35%断裂伸长率。

在本实施例一中，加入20%的易水解的孔剂高岭土，碱液很容易渗透到纤维内部，使得该纤维的降解变得很容易；例如，降解温度在40℃，在常规的冷漂白条件下，经24小时就可以降解，即纤维在纺织品的冷漂中就可以降解；又如在热漂中，1.5克/ 升碱溶液，90℃的条件下，30分钟就可以降解。大大区别与常规的高温碱降解纤维及水溶性PVA纤维。

 

实施例二，一种降解条件可控且无甲醛残留的易降解纤维制备方法，该易降解纤维具体指FDY长丝纤维，具体的：

a、制备碱降解切片：在聚酯原料聚合过程中，加入聚合物总重量为20%的5－磺酸钠－间苯二甲酸乙二醇酯以及聚合物总重量为10%的间苯二甲酸，打浆搅拌并同时加温至250℃；而后移至反应釜并加入聚合物总重量10%乙二醇，使其稀释并降温至210℃；继续往反应釜中加入分子量为6000的聚乙二醇，聚乙二醇占聚合物总重量的20%，在50分钟内加完并同时搅拌，常压下升温至250℃并使得混合物料在真空状态下聚合，聚合后的碱降解切片最后依次完成铸带、冷却、切粒、干燥以及筛选工序，其中，碱降解切片的特性粘度为0.55；

b、制备共混纺丝熔体：制备共混纺丝熔体：将上述碱降解切片加入到不锈钢降解釜中，于270℃条件下搅拌成纺丝熔体，在纺丝熔体制备过程中，往纺丝熔体中共混加入20%的孔剂高岭土；在碱减量过程中，上述孔剂高岭土部分滤掉或溶出，以使纤维表面形成沿轴向的微孔；

c、纺丝：纺丝工艺为常规的FDY一步成型法，通过热牵伸，定型，卷挠等工艺，制成FDY长丝，其中，FDY长丝的规格为50D/36F、强度为 2.3cn/ dtex、断裂伸长率为 34%。

在本实施例二中，加入20%的孔剂高岭土，碱液很容易渗透到纤维内部，使得该纤维的降解变得很容易。例如降解温度在40℃，在常规的冷漂白条件下就可以降解，即纤维在纺织品的冷漂中就可以降解；又如在热漂中，2克/ 升的低碱溶液及90℃的条件下，纤维就可以降解。大大区别与常规的碱降解纤维及水溶性PVA纤维。

 

实施例三，一种降解条件可控且无甲醛残留的易降解纤维制备方法，具体为可控降解PET的中空FDY长丝纤维的制备方法，具体为：

a、制备碱降解切片：在聚酯原料聚合过程中，加入聚合物总重量为20%的5－磺酸钠－间苯二甲酸乙二醇酯以及聚合物总重量为10%的间苯二甲酸，打浆搅拌并同时加温至250℃；而后移至反应釜并加入聚合物总重量为10%的乙二醇，使其稀释并降温至210℃；继续往反应釜中加入分子量为6000的聚乙二醇，聚乙二醇占聚合物总重量的20%，在50分钟内加完并同时搅拌，常压下升温至250℃并使得混合物料在真空状态下聚合，聚合后的碱降解切片最后依次完成铸带、冷却、切粒、干燥以及筛选工序，其中，碱降解切片的特性粘度为0.55；

b、制备共混纺丝熔体：制备共混纺丝熔体：将上述碱降解切片加入到不锈钢降解釜中，于270℃条件下搅拌成纺丝熔体，在纺丝熔体制备过程中，往纺丝熔体中共混加入20%的易水解硫酸钡；在碱减量过程中，上述易水解硫酸钡部分滤掉或溶出，以使纤维表面形成沿轴向的微孔； 

c、纺丝：纺丝工艺为FDY一步成型法且配合中空喷丝板，其中，中空FDY长丝的规格为50D/36F、中空度为20%、强度为 2.5cn/ dtex、伸长率为 30%。通过采用专用的中空喷丝板，通过热牵伸、定型、卷挠等工艺，制成50D/36F的中空FDY长丝。中空纤维，使同样线密度细度的长丝，而具有较大的体积和外表面积，使纤维接触碱溶液的面积更大，更易于降解。

在本实施例三种，通过加入20%的易水解硫酸钡，碱液很容易渗透到纤维内部，使得该纤维的降解变得很容易。例如降解温度在40℃，在常规的冷漂白条件下就可以降解，即纤维在纺织品的冷漂中就可以降解；又如在热漂中，2克/ 升的低碱溶液及90℃的条件下，纤维就可以降解。而中空结构更加使其降解容易，大大区别与常规的碱降解纤维及水溶性PVA纤维。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (3)

1.一种降解条件可控且无甲醛残留的易降解纤维制备方法，该易降解纤维包括有长丝、短纤维及纤维条，其特征在于，包括有以下工艺步骤，具体为：

a、制备碱降解切片：在聚酯原料聚合过程中，加入聚合物总重量为1-20%的5－磺酸钠－间苯二甲酸乙二醇酯以及聚合物总重量为1-20%的间苯二甲酸，打浆搅拌并同时加温至230-250℃；而后移至反应釜并再加入聚合物总重量为1-20%的乙二醇，使其稀释并降温至200-210℃；继续往反应釜中加入分子量为4000-6000的聚乙二醇，聚乙二醇占聚合物总重量的1-20%，在40-50分钟内加完聚乙二醇并同时搅拌，常压下升温至230-250℃并使得混合物料在真空状态下聚合，聚合后的碱降解切片最后依次完成铸带、冷却、切粒、干燥以及筛选工序，其中，碱降解切片的特性粘度为0.55-0.75；

b、制备共混纺丝熔体：将上述碱降解切片加入到不锈钢降解釜中，于加热条件下搅拌成纺丝熔体，在纺丝熔体制备过程中，往纺丝熔体中共混加入易水解物质，碱降解聚合物与易水解物质的重量比为100:0——60:40；在碱减量过程中，上述易水解物质部分滤掉或溶出，以使纤维表面形成沿轴向的微孔；

c、纺丝。

2.根据权利要求1所述的一种降解条件可控且无甲醛残留的易降解纤维制备方法，其特征在于：所述易水解物质包括有孔剂高岭土、易水解二氧化硅、易水解硫酸钡、易水解碳酸钙、水溶性PVA或者水溶性聚酯。

3.根据权利要求2所述的一种降解条件可控且无甲醛残留的易降解纤维制备方法，其特征在于：所述步骤c的纺丝温度为270-285℃。