CN104711695A - 一种纤维及其制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种轻量纤维及其生产方法和用途,该纤维为将聚4-甲基戊烯-1与抗氧化剂共混后,通过熔融纺丝、给油、引取后,再进行假捻加工制得的具有良好卷曲性的轻量纤维。纤维中的抗氧化剂成分能有效提高纤维的耐热性。该轻量纤维可以做成具有轻量性的编织物。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有卷曲性的轻量纤维及其制备方法和用途。
背景技术
近年来,手感柔软且兼具轻量性的织物越来越受到人们的欢迎。一般来说,由于卷曲性好的纤维具有蓬松性好、单位体积内纤维量少即轻量性,且做成织物后织物的手感柔软等优点,因此实现轻量柔软织物的途径之一可以是使用具有卷曲性的纤维。目前行业中生产卷曲性纤维的方法主要有以下三种:一、在聚酯中混入低密度聚烯烃,进行共混纺丝或者芯鞘纺丝,然后再将得到的纱丝进行假捻加工,制得具有卷曲性的轻量纤维;二、利用中空喷丝板对聚酯进行熔融纺丝,制得中空纤维;三、直接用低密度聚丙烯熔融纺丝,再将得到的纤维进行假捻加工,制得具有卷曲性的轻量纤维。这几中方法虽然在实际操作中都可行,但是也有着各自的缺点。
第一种方法,因为聚酯和聚烯烃相容性差,从而导致其纺丝性差,并且在假捻加工过程中容易产生剥离等问题;另一方面,聚烯烃的添加量也有一定的限制,通过此方法很难得到密度1.0g/cm3甚至以下的纤维。第二种方法,通过此方法首先得到的是中空预取向长丝或者全取向长丝,如果再将此纤维通过假捻加工,会发生中空部被挤扁从而使得中空率下降,达不到轻量的效果;并且在加工过程中,会发生纤维纵向上的中空率不均一而导致纤维物性下降等问题。第三种方法,聚丙烯纤维熔点较低,耐熨烫及耐热性较差,容易发生黄变老化等现象。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有轻量性、耐热、耐熨烫、耐药品以及防污等特性的卷曲性纤维及其制备方法。
本发明的技术解决方案是:
一种轻量纤维,该纤维为由聚4-甲基戊烯-1制得的假捻纤维,其中含有占纤维重量0.05~2.0wt%的抗氧化剂。
由于聚4-甲基戊烯-1中较大的侧链且有亚甲基的存在,容易受到光、热、氧气等的作用而产生过氧化物自由基,这些产生的自由基会去攻击聚4-甲基戊烯-1分子量的其他地方而形成稳定的氧化物,被攻击的地方又会生成新的过氧化物自由基,这样就形成了一种恶性循环,使得聚4-甲基戊烯-1的耐氧化性很差,聚4-甲基戊烯-1纤维乃至织物的色调容易变差。
为了克服上述缺点,本发明的聚4-甲基戊烯-1假捻纤维中含有占纤维重量0.05~2.0wt%的抗氧化剂。如果聚4-甲基戊烯-1假捻纤维中抗氧化剂的含量小于0.05wt%,则达不到抗氧化的效果,即聚合物的侧链易发生断裂形成低分子物,影响纤维的色泽及其物性。如果聚4-甲基戊烯-1假捻纤维中抗氧化剂的含量大于2.0wt%,容易出现增粘现象,同时还会发生聚4-甲基戊烯-1纺丝性及纤维物性下降等问题。
本发明中,对上述所述抗氧化剂并不做特别限定,可以是含磷化合物,也可以是受阻酚类化合物,或者两者的混合物。所说的受阻酚类化合物可以是4,4'-亚甲基双(2,6-二叔丁基苯酚)(抗氧剂702)、3,9-双[1,1-二甲基-2-[(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酰氧基]乙基]-2,4,8,10-四氧杂螺[5.5]十一烷(抗氧剂GA-80)、2-(2-羟基-3-叔丁基-5-甲基苄基)-4-甲基-6-叔丁基苯基丙烯酸酯(抗氧剂 3052)、1,3,5-三(4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-(1H,3H,5H)-三酮(抗氧化剂TH-1790)等。所说的含磷化合物有磷酸化合物和亚磷酸化合物,本发明中优选亚磷酸化合物。亚磷酸化合物可以列举的有双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二磷酸酯(PEP36)、双(2,4-二叔丁基苯基)苯基亚磷酸酯、四(2,4-二叔丁基酚) 4,4'-联苯二亚磷酸酯(THP-EPQ)、双(2,4,6-三叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯(RC633)、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯(THP-24)、2-(叔丁基)-6-甲基-4-(3-((2,4,8,10-四(叔丁基)二苯并[d,f][1,3,2]二恶磷环庚烷-6-基)氧)丙基)苯酚(Sumilizer GP)等。
为了提高聚4-甲基戊烯-1假捻纤维在后续加工如假捻加工时纤维之间的抱合力,并且在假捻加工过程中使纤维与磨擦盘或者皮带轮等假捻器具之间保持较适中的磨擦力,赋予纤维聚4-甲基戊烯-1假捻纤维更稳定更均一的卷曲性能,本发明还优选在聚4-甲基戊烯-1假捻纤维表面附着有聚醚系润滑剂。
本发明中聚4-甲基戊烯-1假捻纤维上附着的平滑剂优选附着量为0.1~5.0wt%。由于聚醚系的平滑剂能在纤维表面形成一种不连续的油膜,附着量在0.1~5.0wt%时,更能保证纱线表面油膜均一,并且使得纤维与纤维之间及纤维与罗拉等之间的磨擦保持平衡,在赋予纤维较高卷曲性的同时,还会抑制由于假捻加工所产生的毛羽。如果付着于纤维表面的这种平滑剂过多的话,容易导致纤维与纤维之间及纤维与罗拉之间打滑、以及油膜不均一等现象产生,纤维得不到较高的卷曲性。
上述聚醚系平滑剂为含有式1和式2所示结构单元的无规共聚物,
式1,
式2,
该聚醚系平滑剂的重均分子量(Mw)R为500g/mol≤(Mw)R≤6000g/mol,更优选1000g/mol≤(Mw)R≤4000g/mol;平滑剂中所有如式1所示结构重均分子量(Mw)A与所有如式2所示结构结构单元的重均分子量(Mw)B的关系为50:50≤(Mw)A:(Mw)B≤90:10,更有选60:40≤(Mw)A:(Mw)B≤80:20。在聚醚系平滑剂中,(Mw)R过大或过小,或者(Mw)A:(Mw)B的比值过大或过小,都会直接影响平滑剂的粘度以及磨擦系数,并且会导致平滑剂无法在短时间内均匀附着于纤维表面,从而影响纤维物性以及在假捻加工过程中的丝条通过性。因此保持聚醚系平滑剂的分子量及两部分结构单元分子量的比值在上述范围内,才能使得该平滑剂既能均匀附着与聚4-甲基戊烯-1纤维表面,又能使纤维与磨擦盘之间有较适中的摩擦力,从而能得到性能更好的聚4-甲基戊烯-1假捻纤维。
本发明还公开了一种上述聚4-甲基戊烯-1假捻纤维的制备方法,即将聚4-甲基戊烯-1与抗氧化剂共混后,通过熔融纺丝、冷却、给油,并以500~4000m/min纺丝速度制得未拉伸丝;再将得到的未拉伸丝经过接触式加热150~210℃或者非接触式加热350~650℃,进行假捻加工,假捻加工时张力比T1/T2为3.0以下;其中抗氧化剂的添加量相当于聚4-甲基戊烯-1重量的0.05~2.0wt%。
上述的制备方法中,还优选通过给油嘴或者给油罗拉使纤维表面附着占纤维总量0.1~5.0wt%的聚醚系平滑剂。
为了赋予聚4-甲基戊烯-1假捻纤维其他功能性特征,在共混中还可以加入酸化防止剂、UV吸收剂、带电防止剂、吸湿剂等功能性试剂。
通过本发明的上述方法得到的聚4-甲基戊烯-1假捻纤维具有很好的耐热性,将其通过去油或者热水处理后再在190℃高温热处理下,纤维的强伸度积保持率达到90%以上,同时b值在-1.0~4.0之间;除此之处,该纤维的伸缩复原率CR≥15%,毛羽≤10个/2000米;并且卷缩伸长率TR在15%以下,条干不匀率(Normal)也较好,达到1.5以下。
本发明所述纤维具有轻量且卷曲蓬松的特性,密度在0.9g/cm3以下,除此之外还具有较好的耐药品性、耐熨烫性及防污特性。本发明的轻量纤维可以应用于制造编物和织物。
本发明涉及的测试方法如下:
(1) 强伸度积保持率
本发明中的强伸度积的测试及计算方法如下所示。(a)用拉伸试验机(RTC-1225)测试本发明的纤维,得到强度和伸度,并计算强伸度积记为SS1(计算方法参考式3);(b)将本发明的纱线编成筒编物,通过90℃×20min去油处理及130℃×60min热水处理以后自然晾干,然后置于190℃热空气中加热处理2min,然后用拉伸试验机测试纤维强度和伸度,并计算强伸度积记为SS2;(c)用以下式4计算强伸度积保持率:
式3,
式4。
(2) b值
本发明中所述的b值是通过分光光度仪(datacolor 650TM)进行测试的。具体测试方法如下:将染色后的织物叠成2~8层(不透亮程度),然后在分光光度仪(datacolor 650TM)上进行测试,测试时选用的孔径为φ20mm。一般黄度b值在4.0以下为佳。
(3) 伸缩复原率CR
将纤维在检尺机上取1m×10圈的样并打结,然后对样品进行前处理:将样品放置于90℃的水槽中处理20min以上,达到时间后取出试样,用滤纸吸水并放置12h以上风干。最后对样品进行测试:将样品挂上初荷重(0.002g/D)并放入锡林中,然后再将定荷重(0.1g/D)挂在样品下端,并静置2min后记录此时样品的长度L1,同时再撤去定荷重,静置5min后记录样品长度L2,则CR值可通过下面的公式5进行计算,
式5。
(4) 毛羽
本发明中的毛羽是用毛羽测定仪检测的,所检测的毛羽大小为2mm,丝速为400m/min,计测5min。
(5) 抗氧剂及平滑剂的含量
本发明所涉及的抗氧化剂的含量可以通过核磁共振检测;本发明所涉及的油聚醚系平滑剂中式1与式2的数均分子量比可以通过核磁共振进行检测;本发明所涉及的平滑剂的附着量可以通过标准JIS1095的方法进行测试。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作更详细的说明,具体的测试数据见附表。
实施例1:
将PMP(三井化学DX820)与抗氧化剂PEP36(旭电化)在270℃的条件下共混,其中PEP36的添加量占PMP重量的0.08wt%;在280℃条件下进行熔融纺丝,聚合物通过喷丝板喷出,经过给油嘴给油使纤维表面附着1.5wt%且重均分子量为1400g/mol、(Mw)A:(Mw)B=50:50的聚醚系平滑剂,然后以600m/min的纺速引取得到未拉伸丝;将得到的未拉伸丝通过磨擦盘式假捻机,在接触式热箱温度为160℃,拉伸倍率为2.0倍的条件下进行假捻加工,加工时的张力比T1/T2为1.0,制得具有轻量卷曲性的成品纤维。该纤维中PEP36含量为0.076wt%,且伸缩复原率CR%达到25%,毛羽为2个/2000m,强伸度积保持率为91%,且b值为1.0。
实施例2:
将PMP(三井化学DX820)与抗氧化剂SumilizerGP(住化)在260℃的条件下共混,其中SumilizerGP的添加量占PMP总重量的0.2wt%;在280℃条件下进行熔融纺丝,聚合物通过喷丝板喷出,经过给油嘴给油使纤维表面附着2.0wt%且重均分子量为2800g/mol、(Mw)A:(Mw)B=70:30的聚醚系平滑剂,然后以1500m/min的纺速引取得到未拉伸丝;将得到的未拉伸丝通过磨擦盘式假捻机,在接触式热箱温度为200℃,拉伸倍率为1.8倍的条件下进行假捻加工,加工时的张力比T1/T2为0.8。制得具有轻量卷曲性的成品纤维。该纤维中SumilizerGP含量为0.18wt%,且伸缩复元率CR%达到30%,毛羽为0个/2000m;与此同时纤维的强伸度积保持率达97%,且b值为2.2。
实施例3:
将PMP(三井化学DX820)与抗氧化剂PEP36(旭电化)在260℃的条件下共混,其中PEP36的添加量占PMP总重量的0.5wt%;在290℃条件下进行熔融纺丝,聚合物通过喷丝板喷出,经过给油嘴给油使纤维表面附着3.0wt%且重均分子量为5000g/mol、(Mw)A:(Mw)B=60:40的聚醚系平滑剂。然后以1500m/min的纺速引取,得到未拉伸丝;再将得到的未拉伸丝通过磨擦盘式假捻机,在非接触式热箱温度为400℃,拉伸倍率为1.7倍的条件下进行假捻加工,加工时的张力比T1/T2为1.5。制得具有轻量卷曲性的成品纤维。该纤维中PEP36含量为0.477wt%,且伸缩复元率CR%达到48%,毛羽为4个/2000m;与此同时纤维的强伸度积保持率达94%,且b值为2.5。
实施例4:
将PMP(三井化学DX820)与抗氧化剂PEP36(旭电化)、SumilizerGP在260℃的条件下共混,其中PEP36的添加量占PMP总重量的0.5wt%,SumilizerGP的添加量占PMP总重量的1.0wt%;在290℃条件下进行熔融纺丝,聚合物通过喷丝板喷出,经过给油嘴给油使纤维表面附着1.0wt%且重均分子量为1400g/mol、(Mw)A:(Mw)B=70:30的聚醚系平滑剂。然后以2500m/min的纺速引取,得到未拉伸丝;再将得到的未拉伸丝通过皮带轮式假捻机,在非接触式热箱温度为500℃,拉伸倍率为1.3倍的条件下进行假捻加工,加工张力比T1/T2为2.5。制得具有轻量卷曲性的成品纤维。该纤维中PEP36、SumilizerGP含量分别为0.48wt%、0.95wt%,且伸缩复元率CR%达到24%,毛羽为1个/2000m;与此同时纤维的强伸度积保持率达93%,且b值为2.2。
实施例5:
将PMP(三井化学DX820)与抗氧化剂PEP36在280℃的条件下共混,其中PEP36的添加量占PMP总重量的2.0wt%;在300℃条件下熔融纺丝,聚合物通过喷丝板喷出,经过给油罗拉给油使纤维表面附着0.5wt%且重均分子量为3000g/mol、(Mw)A:(Mw)B=70:30的聚醚系平滑剂。然后以3000m/min的纺速引取,得到未拉伸丝;再将得到的未拉伸丝通过皮带轮式假捻机,在非接触式热箱温度为650℃,拉伸倍率为1.2倍的条件下进行假捻加工,加工时张力比T1/T2为1.5。制得具有轻量卷曲性的成品纤维。该纤维中PEP36含量为1.89%wt,且伸缩复元率CR%达到22%,毛羽为3个/2000m;与此同时纤维的强伸度积保持率达90%,且b值为2.3。
实施例6:
将PMP(三井化学DX820)与抗氧化剂702(极易化工)在260℃的条件下共混,其中抗氧化剂702的添加量占PMP总重量的1.0wt%;在290℃条件下熔融纺丝,聚合物通过喷丝板喷出,经过给油嘴给油使纤维表面附着4.5wt%且重均分子量为5500g/mol、(Mw)A:(Mw)B=80:20的聚醚系平滑剂。然后以1500m/min的纺速引取,得到未拉伸丝;再将得到的未拉伸丝通过磨擦盘式假捻机,在接触式热箱温度为180℃,拉伸倍率为1.6倍的条件下进行假捻加工,加工时张力比T1/T2为0.5。制得具有轻量卷曲性的成品纤维。该纤维中抗氧剂702含量为0.93wt%,且伸缩复元率CR%达到18%,毛羽为1个/2000m;与此同时纤维的强伸度积保持率达91%,且b值为2.4。
实施例7:
将PMP(三井化学DX820)与抗氧化剂SumilizerGP在260℃的条件下共混,其中SumilizerGP的添加量占PMP总重量的1.0wt%;在290℃条件下熔融纺丝,聚合物通过喷丝板喷出,经过给油嘴给油使纤维表面附着1.5wt%且重均分子量为3000g/mol、(Mw)A:(Mw)B=90:10的聚醚系平滑剂。然后以3000m/min的纺速引取,得到未拉伸丝;再将得到的未拉伸丝通过热针式假捻机,在接触式热箱温度为180℃,拉伸倍率为1.1倍的条件下进行假捻加工,加工张力比T1/T2为1.2。制得具有轻量卷曲性的成品纤维。该纤维的中SumilizerGP含量为0.94wt%,且伸缩复元率CR%达到25%,毛羽为2个/2000m;与此同时纤维的强伸度积保持率达96%,且b值为2.2。
实施例8:
将PMP(三井化学DX820)与抗氧化剂PEP36在260℃的条件下共混,其中PEP36的添加量占PMP总重量的1.0wt%;在300℃条熔融纺丝,聚合物通过喷丝板喷出,经过给油嘴给油使纤维表面附着8.0wt%且重均分子量为3000g/mol、(Mw)A:(Mw)B=70:30的聚醚系平滑剂。然后以3500m/min的纺速引取,得到未拉伸丝;再将得到的未拉伸丝通过磨擦盘式假捻机,在接触式热箱温度为200℃,拉伸倍率为1.1倍的条件下进行假捻加工,加工时张力比T1/T2为1.2。制得具有轻量卷曲性的成品纤维。该纤维中PEP36含量为0.942wt%,且伸缩复元率CR%达到20%,毛羽为9个/2000m;与此同时纤维的强伸度积保持率达93%,且b值为3.1。
实施例9:
将PMP(三井化学DX820)与抗氧化剂PEP36在270℃的条件下共混,其中PEP36的添加量占PMP总重量的1.5wt%;在290℃条件下进行熔融纺丝,聚合物通过喷丝板喷出,经过给油嘴给油使纤维表面附着1.0wt%的脂肪酸酯系平滑剂。然后以2000m/min的纺速引取,得到未拉伸丝;再将得到的未拉伸丝通过磨擦盘式假捻机,在接触式热箱温度为180℃,拉伸倍率为1.5倍的条件下进行假捻加工,加工时张力比T1/T2为2.5。制得具有轻量卷曲性的成品纤维。该纤维中PEP36含量为1.46wt%,且伸缩复元率CR%达到15%,毛羽为27个/2000m;与此同时纤维的强伸度积保持率达89%,且b值为2.4。
实施例10:
将PMP(三井化学DX820)与抗氧化剂PEP36在260℃的条件下共混,其中PEP36的添加量占PMP总重量的1.0wt%;在280℃条件下熔融纺丝,聚合物通过喷丝板喷出,经过给油嘴给油使纤维表面附着1.0wt%的矿物油型纺丝油剂。然后以1500m/min的纺速引取,得到未拉伸丝;再将得到的未拉伸丝通过磨擦盘式假捻机,在接触式热箱温度为180℃,拉伸倍率为1.6倍的条件下进行假捻加工,加工时张力比T1/T2为1.5。制得具有轻量卷曲性的成品纤维。该纤维中PEP36含量0.937wt%,且伸缩复元率CR%达到15%,毛羽为15个/2000m;与此同时纤维的强伸度积保持率达91%,且b值为3.5。
比较例1:
将PMP(三井化学DX820)与抗氧化剂PEP36在260℃的条件下共混,其中PEP36的添加量占PMP总重量的8.0wt%;在300℃条件下熔融纺丝,聚合物通过喷丝板喷出,经过给油嘴给油使纤维表面附着1.5wt%且重均分子量为3000g/mol、(Mw)A:(Mw)B=90:10的聚醚系平滑剂。然后以1500m/min的纺速引取,得到未拉伸丝;再将得到的未拉伸丝通过磨擦盘式假捻机,在接触式热箱温度为180℃,拉伸倍率为1.6倍的条件下进行假捻加工,加工时张力比T1/T2为1.5。制得具有轻量卷曲性的成品纤维。该纤维中PEP36含量为7.549wt%,且伸缩复元率CR%达到16%,毛羽为29个/2000m;与此同时纤维的强伸度积保持率达77%,且b值为3.5。
比较例2:
将PMP(三井化学DX820)在290℃条件下熔融纺丝,聚合物通过喷丝板喷出,然后经过给油嘴给油使纤维表面附着1.5wt%且重均分子量为3000g/mol、(Mw)A:(Mw)B=60:40的聚醚系平滑剂。然后以1500m/min的纺速引取,得到未拉伸丝;再将得到的未拉伸丝通过磨擦盘式假捻机,在接触式热箱温度为200℃,拉伸倍率为1.6倍的条件下进行假捻加工,加工时张力比T1/T2为1.2。制得具有轻量卷曲性的成品纤维。该纤维的伸缩复元率CR%达到22%,毛羽为9个/2000m;与此同时纤维的强伸度积保持率达62%,且b值为4.3。
比较例3:
将PP(扬子石化S700)在260℃条件下熔融纺丝,聚合物通过喷丝板喷出,然后经过给油嘴使纤维表面附着1.5wt%且重均分子量为3000g/mol、(Mw)A:(Mw)B=60:40的聚醚系平滑剂。然后以3000m/min的纺速引取,得到未拉伸丝;再将得到的未拉伸丝通过磨擦盘式假捻机,在接触式热箱温度为150℃,拉伸倍率为2.2倍的条件下进行假捻加工,其中张力比T1/T2为1.5。制得成品纤维。该纤维的伸缩复元率CR%达到26%,毛羽为2个/2000m;但是此纤维不耐熨烫,在190℃处理时,织物熔融粘结变硬,无法测试强伸度积保持率;且b值达到10。
Claims (10)
1.一种纤维,其特征是:该纤维为由聚4-甲基戊烯-1制得的假捻纤维,其中含有占纤维重量0.05~2.00wt%的抗氧化剂。
2.根据权利要求1所述的纤维,其特征是:所述抗氧化剂为含磷化合物和/或受阻酚化合物。
3.根据权利要求项2所述的纤维,其特征是:所述的抗氧化剂为亚磷酸酯化合物中的一种或者几种。
4.根据权利要求1所述的纤维,其特征是:该纤维表面附着有占纤维重量0.1~5.0wt%的聚醚系平滑剂。
5.根据权利要求4所述的纤维,其特征是:所述聚醚系平滑剂为含有式1和式2所示结构单元的无规共聚物,
式1,
式2,
并且聚醚系平滑剂的重均分子质量(Mw)R为500g/mol≤(Mw)R≤6000g/mol,式1所示结构的重均分子质量(Mw)A和式2所示结构的重均分子质量(Mw)B的关系为50:50≤(Mw)A:(Mw)B≤90:10。
6.根据权利要求1所述的纤维,其特征是:在190℃高温干热处理下,该纤维的强伸度积保持率在90%以上,且b值在-1.0~4.0之间。
7.根据权利要求1所述的纤维,其特征是:该纤维的CR≥15%,毛羽≤10个/2000米。
8.一种权利要求1所述纤维的制备方法,其特征是:将聚4-甲基戊烯-1与抗氧化剂共混后,通过熔融纺丝、冷却、给油,并以500~4000m/min纺丝速度制得未拉伸丝;再将得到的未拉伸丝经过接触式加热150~210℃或者非接触式加热350~650℃,进行假捻加工,假捻加工时张力比T1/T2为3.0以下;其中抗氧化剂的添加量占聚4-甲基戊烯-1重量的0.05~2.0wt%。
9.根据权利要求8所述纤维的制备方法,其特征是:通过给油嘴或者给油罗拉在纤维表面附着占纤维总量0.1~5.0wt%的聚醚系平滑剂。
10.一种权利要求1所述在编物和织物上的应用。
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