CN104928930A - 一种利用废弃塑料瓶制备超仿棉织物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用废弃聚酯瓶制备超仿棉织物的方法。本发明将废弃聚酯瓶进行分类，将特性粘度小于0.63g/dl的回收聚酯经醇解和酯化制备具有良好水解功能的共聚酯；将特性粘度大于0.63g/dl回收聚酯和共聚酯，共混熔融后纺丝制备得到共混纤维；共混纤维织成织物后，用稀碱溶液处理，除去物料C后烘干，将烘干织物置于由马来酸聚乙二醇单酯和过硫酸钾组成的浸渍液中浸渍处理，获得性能仿棉超棉的新型聚酯纤维织物。本发明利用废弃塑料瓶制备新型超仿棉纤维织物，不仅可以避免视觉污染，而且可以实行资源回收再利用，减少污染，减轻城市生活垃圾处置负荷，节约土地，并可取得很好的经济效益。
Description
技术领域
本发明属于环保材料的制备技术领域，具体涉及一种利用废弃聚酯瓶制备超仿棉织物的方法。
背景技术
近年来，中国国民经济保持平稳较快发展，环境保护和资源再生作为我国新型经济、和谐社会建设的重要内容。我国是世界上十大塑料制品生产和消费国之一。每年都会有大量的塑料制品被生产和消耗。如果处理不善，会给环境带来负面效应，造成了严重的环境污染。这些废旧塑料包装物，不仅会造成“视觉污染”，甚至会产生生态危机。
超仿棉看起来像棉(视觉)、摸起来像棉(触觉)、穿起来像棉(亲和性、舒适性)、用起来比棉方便(洗可穿性)，有仿棉似棉、仿棉胜棉的优良特性，是聚合改性纺丝、纺纱、织造、染整多项技术的相互融合、整合发挥的产物。超仿棉产品在满足仿棉的基本功能指标柔软性、蓬松性、亲水性、抗静电、抗起毛起球、回潮率的基础上，还可强化其功能指标，根据需求添加抗菌、阻燃、防紫外线等功能。“超仿棉”生产的纺织品，在服装的亮丽度、舒适度上都更优，其与棉花一起混纺有利于提高纱线柔滑手感及染色靓丽度，实现与纤维品的优势互补。更重要的是，其成本低于棉花、在技术上适合高速纺纱，可有效提高行业劳动生产率。
超仿棉主体是聚酯，聚酯含量大于85％，是差别化功能化的涤纶纤维，包括长丝仿棉与短纤仿棉。本发明利用废弃聚酯瓶进行超仿棉生产可以实现资源再利用、避免环境污染，同时为纺织领域提供了新材料，该产品的研究与开发必将为新一轮产业升级带来机遇。
发明内容
本发明的目的在于提供一种将废弃聚酯瓶转化为超仿棉的方法，该方法可实现环保、资源再利用的统一，利用废弃的聚酯瓶制备超纺棉纤维，具有良好 的经济效益、社会效益和环境效益。
本发明的目的是采用如下技术方案来实现的。
一种利用废弃聚酯瓶制备超仿棉织物的方法，包括如下步骤：
(1)测定分拣后的聚酯瓶片的特性粘度，对于特性粘度大于0.63g/dl的聚酯瓶片记为物料A，特性粘度小于0.63g/dl的聚酯瓶片记为物料B；
(2)物料B用乙二醇进行醇解，在醇解产物中加入对苯二甲酸、3.5-间苯二甲酸硫磺钠、马来酸酐、乙二醇、聚乙二醇400，在250～255℃下反应3～4h后，将反应产物放入温度为260～265℃的聚合釜，待物料温度达到260～265℃后开始抽真空，并在30min之内使聚合釜内的绝对压力达到100～65Pa，并将物料温度升到270～280℃，恒温恒压反应60～90min后，得到含有磺酸鈉基团和聚乙二醇链段的共聚酯，记为物料C；
(3)物料A和物料C分别干燥，干燥后的物料A与物料C按质量比94～85：6～15混合，送入螺杆挤出机塑化熔融，熔融物送入纺丝箱，经中空喷丝板挤出成型，冷却拉伸后得到共混纤维；
(4)共混纤维织成织物后，在100℃下用稀碱溶液处理，除去物料C后烘干，将烘干织物置于浸渍液中在60～80℃下浸渍处理后烘干；
其中，步骤(4)中所述的浸渍液通过以下方法得到：用马来酸聚乙二醇单酯配成5～10wt％的水溶液，再加入过硫酸钾，所述过硫酸钾的加入量为马来酸聚乙二醇单酯重量的0.3％，混合得到浸渍液。
在上文所述的技术方案中，所述的马来酸聚乙二醇单酯的合成中采用的聚乙二醇的平均分子量为1000～2000，优选为1000。
在上文所述的技术方案中，步骤(2)中所述的物料B与对苯二甲酸的质量比为4～6:6～4。
在上文所述的技术方案中，在步骤(2)中所述的物料B和对苯二甲酸的混合物与3.5-间苯二甲酸硫磺钠、马来酸酐、乙二醇、聚乙二醇400的质量比为51～52:5.2～6:0.63～0.8:38.5～39:3.7～3.8。
在上文所述的技术方案中，在步骤(2)中所述的醇解条件为：在210～230℃下反应2～3h。
在上文所述的技术方案中，在步骤(4)中所述的稀碱溶液的浓度为2％～4％，处理时间为40～90min。
本发明中，将共混纤维织成织物后用稀碱溶液处理的目的是在除去C组分的同时改善了织物的性能，如吸水性、吸湿性、光泽性等；所述碱可以采用本领域常用的如氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠等碱类，所述稀碱溶液是将所述碱溶解于水中制备得到的水溶液。
在上文所述的技术方案中，在步骤(3)中物料A和物料C的干燥条件分别为：物料A的干燥温度170～180℃，干燥时间3～4h；物料C的干燥温度140～150℃，干燥时间10～12h。
在上文所述的技术方案中，在步骤(4)中烘干织物置于浸渍液中在60～80℃下浸渍处理10～15min时间后，在105±2℃下烘干20～25min。
在本发明中，将物料B(特性粘度小于0.63g/dl的聚酯瓶片)用乙二醇醇解进行醇解，将醇解产物与对苯二甲酸的混合物、3.5-间苯二甲酸硫磺钠、马来酸酐、乙二醇、聚乙二醇400等进行混合，升温、进行酯化反应，酯化反应完成后，再进行聚合反应，可以得到共聚酯物料C。物料C除具有高比例的磺酸基团(约8-10mol％)之外，还有因为马来酸酐参与反应而带入的不饱和双键，磺酸基团可以促进物料C在氢氧化钠溶液中加速溶解，并在其原来的位置产生微孔，改善纤维的光泽效应和吸水、吸湿性；双键可以在织物后整理过程中与浸渍液中的马来酸聚乙二醇单酯发生反应，使马来酸聚乙二醇单酯接枝到纤维表面，实现纤维的吸水、吸湿改性，进一步提高纤维的吸水吸湿能力。
本发明是利用废弃塑料瓶制备新型超仿棉纤维材料的技术，是一种环保技术。本发明不仅可以避免视觉污染，而且可以实现资源回收再利用，减少污染，减轻城市生活垃圾处置负荷，节约土地，并可取得一定的经济效益。本发明的制品超仿棉从外观和手感上接近棉织物，织物不仅具有良好的手感及服用性能，而且在吸水透气、挺阔性、强度、热稳定性等方面超越棉织物。超仿棉产品不仅在纤维表面形态和面料风格上接近棉织物，更重要的是其面料的性能及功能上仿棉、超棉，并具有优良的动态热湿舒适性能。故其纤维可广泛应用于针织、梭织、运动服、休闲服、衬衫、内衣、外套、家纺等产品，并且为纺织专业提供更多的原材料-具有良好的经济效益、社会效益和环境效益。
本发明的有益效果：本发明将废弃聚酯瓶进行分类，并根据其特定粘度大小分别采用直接利用和醇解回收单体制备功能性共聚物再加以利用，减少了白色污染，并实现纤维的功能化的设计思路；利用特性粘度小于0.63g/dl的回收聚酯经醇解和酯化制备具有良好水解功能的共聚酯；再将特性粘度大于0.63g/dl回收聚酯和共聚酯共混熔融、纺丝得到的共混纤维，水解去除共聚酯(成孔剂)的方法，制备得到具有中空多孔结构的超仿棉聚酯纤维。
本发明通过共混中空纺丝的工艺条件及水解条件，获得性能仿棉超棉的新型聚酯纤维，为纺织领域提供一种新材料。
具体实施方式
为了使本发明的目的、方案、流程和优点更加清楚明晰，结合实施例对本发明做进一步的详细说明，值得注意的是，此处具体实施例仅作为解释说明本发明，并不用于限定本发明。下述实施例中，如无特殊说明，所使用的实验方法均为常规方法，所用材料、试剂等均可从生物或化学公司购买。
在下述实施例中，配置浸渍液时使用的马来酸聚乙二醇单酯-1000，其中1000是指所述马来酸聚乙二醇单酯在合成中采用的聚乙二醇的平均分子量。
实施例1
(1)收集聚酯饮料瓶，清洗和分类，粉碎成片状；将分拣后的聚酯瓶片溶解于质量比为1:1的苯酚和四氯甲烷的混合溶剂中，用乌氏粘度计测定其特性粘度，对于特性粘度大于0.63g/dl的聚酯瓶片记为物料A，特性粘度小于0.63g/dl的聚酯瓶片记为物料B；
(2)20.4份物料B中加入38.5份乙二醇，在220℃下进行醇解反应2h，在醇解产物中加入30.63份对苯二甲酸，同时加入5.2份3.5-间苯二甲酸硫磺钠、0.63份马来酸酐、38.5份乙二醇和3.7份聚乙二醇400，在255℃进行酯化反应3h后，将反应产物打入到温度为260℃的聚合釜，待物料温度升到260℃后开始抽真空，并在30min中内使聚合釜内的绝对压力达到100Pa，并将物料温度升到270℃-280℃，反应90min，得到共聚酯C；
(3)将物料A在170℃下干燥4h，物料C在140℃下干燥12h，将干燥后的物料A和C按质量比94:6混合后送入螺杆挤出机塑化熔融，送入纺丝箱经中空喷丝板挤出，丝条经冷却后卷绕成型，卷绕的丝条经过拉伸、定型后得到共 混纤维；
(4)将共混纤维织成织物后，于100℃用2％氢氧化钠水溶液加热处理90min，以除去C组分，在105℃烘干，将烘干物置于浸渍液中，在60℃下加热处理10min，在105℃烘干20min，获得具有中空多孔纤维仿棉织物。织物保水率为14％，回潮湿率为0.9％，纤维瞬间吸水，有很好的导湿性。
其中，步骤(4)中所述的浸渍液通过以下方法得到：用马来酸聚乙二醇单酯-1000酯配成质量百分浓度为5％的水溶液，再加入过硫酸钾，过硫酸钾的加入量为马来酸酐聚乙二醇单酯-1000重量的0.3％。
实施例2
(1)收集聚酯饮料瓶，清洗和分类，粉碎成片状；将分拣后聚酯瓶片溶解于质量比为1:1的苯酚和四氯甲烷的混合溶剂中，用乌氏粘度计测定其特性粘度，对于特性粘度大于0.63g/dl的聚酯瓶片记为物料A，特性粘度小于0.63g/dl的聚酯瓶片记为物料B；
(2)31.2份物料B中加入38.5份乙二醇，在210℃下进行醇解反应3h，在醇解产物中加入20.8份对苯二甲酸，同时加入6份3.5-间苯二甲酸硫磺钠、0.8份马来酸酐、和3.8份聚乙二醇400，在250℃进行酯化反应4h后，将反应产物打入到温度为265℃的聚合釜，待物料温度升到265℃后开始抽真空，并在30min中内使反应体系的绝对压力达到65Pa，并将物料温度升到270-280℃，恒温恒压反应60min，得到含有磺酸鈉基团和聚乙二醇链段及马来酸连接的共聚酯C；
(3)将物料A在180℃下干燥3h，物料C在150℃下干燥10h，将干燥后的物料A和物料C按质量比85:15混合后送入螺杆挤出机塑化熔融，送入纺丝箱经中空喷丝板挤出，丝条经冷却后卷绕成型，卷绕的丝条经过拉伸、定型后得到共混纤维；
(4)将共混纤维织成织物后，于100℃用4％氢氧化钠水溶液处理40分钟，以除去C组分，在105℃烘干，将烘干物置于浸渍液中，在80℃下处理15min，在105℃烘干25min，获得具有中空多孔纤维仿棉织物。织物保水率为18％，回潮湿率为1.3％，纤维瞬间吸水，有很好的导湿性。
其中，步骤(4)中所述的浸渍液通过以下方法得到：用马来酸聚乙二醇单酯-1000配成质量百分浓度为10％的水溶液，再加入过硫酸钾，过硫酸钾的加入 量为马来酸聚乙二醇单酯-1000重量的0.3％。
实施例3
(1)收集聚酯饮料瓶，清洗和分类，粉碎成片状；将分拣后的聚酯瓶片溶解于质量比为1:1的苯酚和四氯甲烷的混合溶剂中，用乌氏粘度计测定其特性粘度，对于特性粘度大于0.63g/dl的聚酯瓶片记为物料A，特性粘度小于0.63g/dl的聚酯瓶片记为物料B；
(2)25.5份物料B中加入39份乙二醇，在230℃下进行醇解反应2h，进行醇解。在醇解产物中加入25.5份对苯二甲酸，同时加入5.7份3.5-间苯二甲酸硫磺钠、0.8份马来酸酐和3.8份聚乙二醇400，在250℃进行酯化反应3h后，将反应产物打入到温度为265℃的聚合釜，待物料温度升到265℃后开始抽真空，并在30min中内使聚合釜内的绝对压力达到100Pa，并将物料温度升到280℃，恒温恒压反应90min，得到含有磺酸鈉基团和聚乙二醇链段及马来酸连接的共聚酯C；
(3)将物料A在170℃下干燥3h，物料C在140℃下干燥10h，将干燥后的物料A和物料C按质量比94:10混合后送入螺杆挤出机塑化熔融，送入纺丝箱经中空喷丝板挤出，丝条经冷却后卷绕成型，卷绕的丝条经过拉伸、定型后得到共混纤维；
(4)将共混纤维织成织物后，于100℃用3％氢氧化钠水溶液处理60min，以除去C组分，在105℃烘干，将烘干物置于浸渍液中，在70℃下处理15min，在105℃烘干25min，获得具有中空多孔纤维仿棉织物。织物保水率为18％，回潮湿率为1.2％，纤维瞬间吸水，有很好的导湿性。
其中，步骤(4)中所述的浸渍液通过以下方法得到：用马来酸聚乙二醇单酯-1000配成质量百分浓度为8％的水溶液，再加入过硫酸钾，过硫酸钾的加入量为马来酸聚乙二醇单酯-1000重量的0.3％。
实施例4
(1)收集饮料瓶，清洗和分类，粉碎成片状；将分拣后的聚酯瓶片溶解于质量比为1:1的苯酚和四氯甲烷的混合溶剂中，用乌氏粘度计测定其特性粘度，对于特性粘度大于0.63g/dl的聚酯瓶片记为物料A，特性粘度小于0.63g/dl的聚酯瓶片记为物料B；
(2)26份物料B中38.7份乙二醇，在230℃下进行醇解反应2.5h，在醇解产物中加入26份对苯二甲酸，同时加入5.5份3.5-间苯二甲酸硫磺钠、0.7份马来酸酐和3.7份聚乙二醇400，在255℃进行酯化反应4h后，将反应产物打入到温度为260℃的聚合釜，待物料温度升到260℃后开始抽真空，并在30min中内使反应体系的绝对压力达到100Pa，并将物料温度升到270℃，恒温恒压反应60min，得到含有磺酸鈉基团和聚乙二醇链段及马来酸连接的共聚酯C；
(3)将物料A在180℃下干燥4h，物料C在150℃下干燥12h，将干燥后的物料A和C按质量比90:15混合后送入螺杆挤出机塑化熔融，送入纺丝箱经中空喷丝板挤出，丝条经冷却后卷绕成型，卷绕的丝条经过拉伸、定型后得到共混纤维；
(4)将共混纤维织成织物后，于100℃用3％氢氧化钠水溶液处理60min，以除去C组分，在105℃烘干，将烘干物置于浸渍液中，在80℃下处理10min，在105℃烘干20min，获得具有中空多孔纤维仿棉织物。织物保水率为21％，回潮湿率为1.1％，纤维瞬间吸水，有很好的导湿性。
其中，步骤(4)中所述的浸渍液通过以下方法得到：用马来酸聚乙二醇单酯-1000配成质量百分浓度为7％的水溶液，再加入过硫酸钾，过硫酸钾的加入量为马来酸聚乙二醇单酯-1000重量的0.3％。
以上所述，仅是本发明较佳的染色工艺和实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化和替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种利用废弃聚酯瓶制备超仿棉织物的方法，包括如下步骤：
(1)测定分拣后的聚酯瓶片的特性粘度，对于特性粘度大于0.63g/dl的聚酯瓶片记为物料A，特性粘度小于0.63g/dl的聚酯瓶片记为物料B；
(2)物料B用乙二醇进行醇解，在醇解产物中加入对苯二甲酸、3.5-间苯二甲酸硫磺钠、马来酸酐、乙二醇、聚乙二醇400，在250～255℃下反应3～4h后，将反应产物放入温度为260～265℃的聚合釜，待物料温度达到260～265℃后开始抽真空，并在30min之内使聚合釜内的绝对压力达到100～65Pa，并将物料温度升到270～280℃，恒温恒压反应60～90min后，得到含有磺酸鈉基团和聚乙二醇链段的共聚酯，记为物料C；
(3)物料A和物料C分别干燥，干燥后的物料A与物料C按质量比94～85：6～15混合，送入螺杆挤出机塑化熔融，熔融物送入纺丝箱，经中空喷丝板挤出成型，冷却拉伸后得到共混纤维；
(4)共混纤维织成织物后，在100℃下用稀碱溶液处理，除去物料C后烘干，将烘干织物置于浸渍液中在60～80℃下浸渍处理后烘干；
其中，步骤(4)中所述的浸渍液通过以下方法得到：用马来酸聚乙二醇单酯配成5～10wt％的水溶液，再加入过硫酸钾，所述过硫酸钾的加入量为马来酸聚乙二醇单酯重量的0.3％。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述马来酸聚乙二醇单酯中聚乙二醇的平均分子量为1000～2000。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述的物料B与对苯二甲酸的质量比为4～6:6～4。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中所述的物料B和对苯二甲酸的混合物与3.5-间苯二甲酸硫磺钠、马来酸酐、乙二醇、聚乙二醇400的质量比为51～52:5.2～6:0.63～0.8:38.5～39:3.7～3.8。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中所述的醇解条件为：在210～230℃下反应2～3h。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(4)中所述的稀碱溶液的浓度为2％～4％，处理时间为40～90min。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中物料A和物料C的干燥条件分别为：物料A的干燥温度170～180℃，干燥时间3～4h；物料C的干燥温度140～150℃，干燥时间10～12h。
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