CN104278379A - 一种玻璃纤维增强涤纶复合长丝及其制备方法 - Google Patents

一种玻璃纤维增强涤纶复合长丝及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及化纤制造领域，具体涉及一种玻璃纤维增强涤纶复合长丝及其制备方法。所述复合长丝由玻璃纤维和涤纶经过混合后并复合而成，所述玻璃纤维与涤纶的纤度比为1.8-3。具体制备方法为1）玻璃纤维的预处理、2）合股、3）假捻、4）定型、5）上油和6）卷绕成型，得到复合长丝成品。该方法能够得到性能良好的玻璃纤维增强涤纶复合长丝。

Description

一种玻璃纤维增强涤纶复合长丝及其制备方法
技术领域
本发明涉及化纤制造领域，具体涉及一种玻璃纤维增强涤纶复合长丝及其制备方法。
背景技术
涤纶纤维由于其强度较高、耐冲击性好，耐热，耐腐，耐蛀，做成的面料服装挺括不皱而在民用领域得到了广泛的应用，涤纶长丝常作为低弹丝制作成各种纺织品，是目前用量最大的合成纤维。纺丝拉伸一步法(FDY)工艺技术的出现，使涤纶长丝强度进一步提高，达到了5.6-8.0cN/dtex，迅速使其广泛用于工业产业领域。但由于设备生产线投入昂贵，且不适宜小批量生产，而受到了较大的限制。
玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，种类繁多，绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度非常高，通常用作复合材料中的增强材料，电绝缘材料和绝热保温材料，电路基板等国民经济各个领域。
一个专利号为CN 102839462 A的中国专利公开了一种涤纶和玻璃纤维混纺纱，包括下列成分：涤纶80-90重量份、玻璃纤维10-20 重量份。该专利虽然给出了混纺纱的基本组成，但是没有对混纺纱的具体细节做详细描述，更没有对混纺纱的制备工艺作进一步描述。
一个申请号为01127551.0的发明专利公开了一种由玻璃纤维与聚丙烯纤维组成的复合纤维的制造方法。该方法采用将拉伸后的聚丙烯纤维高温热定型工艺，大大降低了聚丙烯纤维的收缩性。采用改性聚丙烯原料使玻璃纤维与聚丙烯纤维界面有效结合。该方法生产的复合纤维中玻璃纤维添加量大，分布均匀，强度高。该方法针对性差，只能针对聚丙烯，并且是经过改性后的聚丙烯，在应用上具有局限性。
如果只是简单地将玻璃纤维和涤纶进行混纺，得到的合股丝会产生分散，不能够凝聚合股到一起，并且得到的不具有凝聚力的合股丝在后续加工过程中也不能充分体现玻璃纤维和涤纶二者的优越性。在得到的产品中会出现合股丝分散，最终降低产品的强度及其他物理性能。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述所述的问题，提供一种玻璃纤维增强涤纶复合长丝及其制备方法，从而使得复合后的复合长丝能够凝聚为一体，进而充分发挥涤纶与玻璃长丝的综合物理优势。
为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种玻璃纤维增强涤纶复合长丝，所述复合长丝由玻璃纤维和涤纶经过合股后并复合而成，所述玻璃纤维与涤纶的纤度比为1.8-3。
玻璃纤维纵向强度很大，因此可以将其用来增强涤纶的强度，但是玻璃纤维的横向剪切强度很差，而且几乎没有伸长率，具体表现为尺寸稳定，可二次机械加工性很差，也就是一次成型之后除了用机织织成平纹织物以外，甚至不能织成简单的变化纹路。因此，直接用化纤的二次加工设备是无法加工的，必须经过处理。本申请在下述文字中具体对制备方法作进一步阐述。
一种玻璃纤维增强涤纶复合长丝的制备方法，具体包括以下步骤：
1）玻璃纤维的预处理：首先采用表面活性剂水溶液对玻璃纤维进行预处理，表面活性剂水溶液的质量百分比浓度为0.2%-0.5%；然后再采用偶联剂对玻璃纤维进行二次处理，并在80-100℃下烘干；
2）合股：将预处理后的玻璃纤维和涤纶分别从不同的进丝罗拉进丝，然后在第一热箱入口处合股成合股丝，合股丝在第一热箱内进行热处理，其中，玻璃纤维与涤纶的纤度比为1.8-3，第一热箱内的温度为180-200℃；
3）假捻：将步骤2）热处理后的合股丝进行假捻，其中，假捻时的牵伸比为1.100-1.350；
4）定型：经步骤3）假捻后得到的复合丝在第二热箱中加热定型，第二热箱内的温度为140-160℃；
5）上油：将定型后的复合丝进行上油；
6）卷绕成型：将上油后的复合丝卷绕成型，即为复合长丝成品。
由于玻璃纤维与涤纶的合股后结合力度不够，会导致复合长丝的性能不稳定，因此需要增加二者的结合度，本方案中采用表面活性剂及偶联剂二次处理，不仅可以提高玻璃纤维的抗断裂性，而且可以增加二者的结合牢度。其中，表面活性剂用于增加玻璃纤维的可纺性和消除静电，并助于偶联剂与玻纤的结合，增加玻璃纤维与涤纶的结合度。偶联剂进一步提高玻璃纤维与涤纶的结合牢度。
玻纤和涤纶合股后，经过第一热箱变形加热，赋予纤维一定的变形性，便于假捻，与此同时，玻璃纤维表面的偶联剂在这个温度下和涤纶表面基团产生化学反应，大大增加了两者的结合牢度；
经假捻后的复合长丝为了保持形状不松脱，需用第二热箱进行热定型，以消除内应力。
作为优选，所述表面活性剂由以下重量份数的各组分组成：二氢磷酸十三烷基酯10-15份、脂肪酸二乙醇酰胺5-10份和十四烷基二甲基苄基氯化铵1-3份。
由于玻璃纤维表现为脆性，因此二氢磷酸十三烷基酯能够防止玻璃纤维的脆性断裂，提高玻璃纤维与涤纶的可纺性。
作为优选，所述步骤1）表面活性剂水溶液的pH为5.5-6.5。
作为优选，所述偶联剂为采用锆类偶联剂，为四正丙基锆酸酯。十四烷基二甲基苄基氯化铵能够加速四正丙基锆酸酯的偶联作用，提高玻璃纤维和涤纶在生产中的结合效率。
玻纤常规处理剂为硅烷偶联剂，但硅烷偶联剂与涤纶缺乏足够的反应性，偶联效果很差。锆化合物类是含有铝酸锆的低分子量无机聚合物。在其分子的主链上有两种有机配位基团：一种可赋予偶联剂以良好的羟基稳定性和水解稳定性，另一种可赋予偶联剂与有机物良好的反应性，因此，要想达到玻纤和涤纶良好的相容性和结合牢度，必须选用能和涤纶有良好化学反应性的偶联剂。而四正丙基锆酸酯不仅偶联效果良好，而且能够与前述的表面活性剂发生正面的耦合效果，前述的表面活性剂能够提高四正丙基锆酸酯的作用效率。
作为优选，玻璃纤维的纤度为200dtex-1000dtex，涤纶的纤度为100dtex-600dtex。
作为优选，所述涤纶采用涤纶POY。
作为优选，步骤3）假捻时的牵伸比为1.10-1.15。
由于牵伸比关系到玻璃纤维与涤纶的物理变化，以及牵伸比会影响玻璃纤维与涤纶之间的连接，因此，合适的牵伸比不仅能够避免玻璃纤维的锻炼，而且能够更好地与促进玻璃纤维与涤纶之间的耦合，提高复合长丝产品的复合稳定性，从而避免复合长丝不只是简单的二者混合纺丝，提高复合长丝的复合性能。
作为优选，玻璃纤维与涤纶的纤度比为2-2.2。
 
本发明与现有技术相比，有益效果是：
1、该复合长丝的强度相对于同规格FDY大大提升，由5.6-8.0cN/dtex增加到7.0~12.0 cN/dtex，也就意味着同样强度的复合长丝，可以比FDY细25%-50%，具体表现为重量可减轻25%-50%；
2、无需使用昂贵的FDY生产设备，即可生产出比FDY性能还要好的产品，从而规格切换方便，可实现小批量生产的要求，弥补FDY生产设备的不足；
3、由于玻璃纤维相对于涤纶具有价格优势，且同样强度丝重量可减轻25%~50%，因此较大程度的降低生产成本；
4、由该涤纶长丝织成的织物具有较好的保温隔热性能，可做热绝缘材料；
5、由该涤纶长丝织成的织物具有较好的吸声性能，可做吸声隔音材料。经过对厚度为2cm的复合长丝织物进行检测得知其吸音系数均大于0.8。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述说明。
如果无特殊说明，本发明的实施例中所采用的原料均为本领域常用的原料，实施例中所采用的方法，均为本领域的常规方法。
实施例1：
一种玻璃纤维增强涤纶复合长丝的制备方法，具体包括以下步骤：
1）玻璃纤维的预处理：首先采用pH为6.5的表面活性剂水溶液对玻璃纤维进行预处理，表面活性剂水溶液的质量百分比浓度为0.2%；然后再采用偶联剂对玻璃纤维进行二次处理，并在90℃下烘干；表面活性剂由以下重量份数的各组分组成：二氢磷酸十三烷基酯15份、脂肪酸二乙醇酰胺5份和十四烷基二甲基苄基氯化铵2份；偶联剂为采用锆类偶联剂，为四正丙基锆酸酯。玻璃纤维的纤度为1000dtex，涤纶采用涤纶POY。
2）合股：将预处理后的玻璃纤维和涤纶分别从不同的进丝罗拉进丝，然后在第一热箱入口处合股成合股丝，合股丝在第一热箱内进行热处理，其中，玻璃纤维与涤纶的纤度比为2.5，第一热箱内的温度为200℃；
3）假捻：将步骤2）热处理后的合股丝进行假捻，其中，假捻时的牵伸比为1.100；
4）定型：经步骤3）假捻后得到的复合丝在第二热箱中加热定型，第二热箱内的温度为150℃；
5）上油：将定型后的复合丝进行上油；
6）卷绕成型：将上油后的复合丝卷绕成型，即为复合长丝成品。
实施例2：
一种玻璃纤维增强涤纶复合长丝的制备方法，具体包括以下步骤：
1）玻璃纤维的预处理：首先采用pH为5.5的表面活性剂水溶液对玻璃纤维进行预处理，表面活性剂水溶液的质量百分比浓度为0.3%；然后再采用偶联剂对玻璃纤维进行二次处理，并在100℃下烘干；表面活性剂由以下重量份数的各组分组成：二氢磷酸十三烷基酯10份、脂肪酸二乙醇酰胺8份和十四烷基二甲基苄基氯化铵3份；偶联剂为采用锆类偶联剂，为四正丙基锆酸酯。玻璃纤维的纤度为200dtex，涤纶采用涤纶POY。
2）合股：将预处理后的玻璃纤维和涤纶分别从不同的进丝罗拉进丝，然后在第一热箱入口处合股成合股丝，合股丝在第一热箱内进行热处理，其中，玻璃纤维与涤纶的纤度比为3，第一热箱内的温度为180℃；
3）假捻：将步骤2）热处理后的合股丝进行假捻，其中，假捻时的牵伸比为1.300；
4）定型：经步骤3）假捻后得到的复合丝在第二热箱中加热定型，第二热箱内的温度为160℃；
5）上油：将定型后的复合丝进行上油；
6）卷绕成型：将上油后的复合丝卷绕成型，即为复合长丝成品。
实施例3：
一种玻璃纤维增强涤纶复合长丝的制备方法，具体包括以下步骤：
1）玻璃纤维的预处理：首先采用pH为6的表面活性剂水溶液对玻璃纤维进行预处理，表面活性剂水溶液的质量百分比浓度为0.5%；然后再采用偶联剂对玻璃纤维进行二次处理，并在80℃下烘干；表面活性剂由以下重量份数的各组分组成：二氢磷酸十三烷基酯12份、脂肪酸二乙醇酰胺10份和十四烷基二甲基苄基氯化铵1份；偶联剂为采用锆类偶联剂，为四正丙基锆酸酯。玻璃纤维的纤度为800dtex，涤纶采用涤纶POY。
2）合股：将预处理后的玻璃纤维和涤纶分别从不同的进丝罗拉进丝，然后在第一热箱入口处合股成合股丝，合股丝在第一热箱内进行热处理，其中，玻璃纤维与涤纶的纤度比为1.8，第一热箱内的温度为190℃；
3）假捻：将步骤2）热处理后的合股丝进行假捻，其中，假捻时的牵伸比为1.350；
4）定型：经步骤3）假捻后得到的复合丝在第二热箱中加热定型，第二热箱内的温度为140℃；
5）上油：将定型后的复合丝进行上油；
6）卷绕成型：将上油后的复合丝卷绕成型，即为复合长丝成品。
实施例4：
一种玻璃纤维增强涤纶复合长丝的制备方法，具体包括以下步骤：
1）玻璃纤维的预处理：首先采用pH为6.5的表面活性剂水溶液对玻璃纤维进行预处理，表面活性剂水溶液的质量百分比浓度为0.2%；然后再采用偶联剂对玻璃纤维进行二次处理，并在90℃下烘干；表面活性剂由以下重量份数的各组分组成：二氢磷酸十三烷基酯15份、脂肪酸二乙醇酰胺5份和十四烷基二甲基苄基氯化铵2份；偶联剂为采用锆类偶联剂，为四正丙基锆酸酯。玻璃纤维的纤度为1000dtex，涤纶采用涤纶POY，纤度为500 dtex。
2）合股：将预处理后的玻璃纤维和涤纶分别从不同的进丝罗拉进丝，然后在第一热箱入口处合股成合股丝，合股丝在第一热箱内进行热处理，其中，玻璃纤维与涤纶的纤度比为2.5，第一热箱内的温度为200℃；
3）假捻：将步骤2）热处理后的合股丝进行假捻，其中，假捻时的牵伸比为1.100；
4）定型：经步骤3）假捻后得到的复合丝在第二热箱中加热定型，第二热箱内的温度为150℃；
5）上油：将定型后的复合丝进行上油；
6）卷绕成型：将上油后的复合丝卷绕成型，即为复合长丝成品。
实施例5：
一种玻璃纤维增强涤纶复合长丝的制备方法，具体包括以下步骤：
1）玻璃纤维的预处理：首先采用pH为6.5的表面活性剂水溶液对玻璃纤维进行预处理，表面活性剂水溶液的质量百分比浓度为0.2%；然后再采用偶联剂对玻璃纤维进行二次处理，并在90℃下烘干；表面活性剂由以下重量份数的各组分组成：二氢磷酸十三烷基酯15份、脂肪酸二乙醇酰胺5份和十四烷基二甲基苄基氯化铵2份；偶联剂为采用锆类偶联剂，为四正丙基锆酸酯。玻璃纤维的纤度为880dtex，涤纶采用涤纶POY，纤度为400 dtex。
2）合股：将预处理后的玻璃纤维和涤纶分别从不同的进丝罗拉进丝，然后在第一热箱入口处合股成合股丝，合股丝在第一热箱内进行热处理，其中，玻璃纤维与涤纶的纤度比为2.5，第一热箱内的温度为200℃；
3）假捻：将步骤2）热处理后的合股丝进行假捻，其中，假捻时的牵伸比为1.100；
4）定型：经步骤3）假捻后得到的复合丝在第二热箱中加热定型，第二热箱内的温度为150℃；
5）上油：将定型后的复合丝进行上油；
6）卷绕成型：将上油后的复合丝卷绕成型，即为复合长丝成品。

Claims (9)

1.一种玻璃纤维增强涤纶复合长丝，其特征在于，所述复合长丝由玻璃纤维和涤纶经过合股后并复合而成，所述玻璃纤维与涤纶的纤度比为1.8-3。
2.一种如权利要求1所述的一种玻璃纤维增强涤纶复合长丝的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
1）玻璃纤维的预处理：首先采用表面活性剂水溶液对玻璃纤维进行预处理，表面活性剂水溶液的质量百分比浓度为0.2%-0.5%；然后再采用偶联剂对玻璃纤维进行二次处理，并在80-100℃下烘干；
2）合股：将预处理后的玻璃纤维和涤纶分别从不同的进丝罗拉进丝，然后在第一热箱入口处合股成合股丝，合股丝在第一热箱内进行热处理，其中，玻璃纤维与涤纶的纤度比为1.8-3，第一热箱内的温度为180-200℃；
3）假捻：将步骤2）热处理后的合股丝进行假捻，其中，假捻时的牵伸比为1.100-1.350；
4）定型：经步骤3）假捻后得到的复合丝在第二热箱中加热定型，第二热箱内的温度为140-160℃；
5）上油：将定型后的复合丝进行上油；
6）卷绕成型：将上油后的复合丝卷绕成型，即为复合长丝成品。
3.根据权利要求2所述的一种玻璃纤维增强涤纶复合长丝的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂由以下重量份数的各组分组成：二氢磷酸十三烷基酯10-15份、脂肪酸二乙醇酰胺5-10份和十四烷基二甲基苄基氯化铵1-3份。
4.根据权利要求2所述的一种玻璃纤维增强涤纶复合长丝的制备方法，其特征在于，所述步骤1）表面活性剂水溶液的pH为5.5-6.5。
5.根据权利要求2所述的一种玻璃纤维增强涤纶复合长丝的制备方法，其特征在于，所述偶联剂采用锆类偶联剂，为四正丙基锆酸酯。
6.根据权利要求2所述的一种玻璃纤维增强涤纶复合长丝的制备方法，其特征在于，玻璃纤维的纤度为200dtex-1000dtex，涤纶的纤度为100dtex-600dtex。
7.根据权利要求2所述的一种玻璃纤维增强涤纶复合长丝的制备方法，其特征在于，所述涤纶采用涤纶POY。
8.根据权利要求2所述的一种玻璃纤维增强涤纶复合长丝的制备方法，其特征在于，步骤3）假捻时的牵伸比为1.10-1.15。
9.根据权利要求1或2所述的一种玻璃纤维增强涤纶复合长丝的制备方法，其特征在于，玻璃纤维与涤纶的纤度比为2-2.2。
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