CN106381567A - 一种液相可染聚丙烯纤维的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液相可染聚丙烯纤维的制造方法，属于合成纤维制造技术，它将纳米蒙脱土、碳酸氢钠水溶液、埃洛石纳米管、炉甘石硅藻土、凹凸棒晶混合进行汽蒸反应、辐射后，浸于氨基磺酸溶液中吸湿、加热、超声波分散，搅拌后取悬浮物等离子刻蚀、超声波处理，取上层悬浮物过滤、洗涤、烘干，再与聚丙烯酸钠软水浓液、硅藻土、PP‑g‑MAH增容剂、钛酸酯偶联剂搅拌后烘干，加入聚丙烯粉搅拌干燥。本发明科学应用埃洛石纳米管、海泡石纤维的纳米孔洞结构超强吸附性能和聚丙烯酸钠的吸附及被吸附协同效应，与等规聚丙烯共混熔融而制成，制成的聚丙烯纤维含有亲水、亲染料基团，从而使染料借助水和热能够顺利渗透到纤维中去并与亲染料基团结合。

Description

一种液相可染聚丙烯纤维的制造方法

技术领域

本发明涉及一种液相可染聚丙烯纤维的制造方法，属于合成纤维制造技术领域。

背景技术

聚丙烯纤维，也被称为PP纤维或丙纶，是一种用等规聚丙烯熔融纺制的纤维，它最大优点是质轻，其密度为0.91/cm³，比一般化学纤维轻20-30％，是所有纺织纤维中比重最小的一种，且其强度高、伸长大、初始模量较高、弹性优良。聚丙烯纤维耐磨性仅次于聚酰胺纤维，耐腐蚀性良好，尤其是对无机酸、碱稳定性很好，不发霉,不腐烂,不怕虫蛀等，但由于聚丙烯大分子由非极性的脂肪链构成、又无化学活性基，是纯粹的碳氢高聚物，疏水性强，不吸水，分子中无亲水基团，故吸湿性是常规合成纤维中最小的，其回潮率仅为0.03％。这严重影响了染料分子的亲和性、可及度和可染性。因此常规聚丙烯纤维一般难以染色，极大地阻碍了聚丙烯纤维在服用和装饰用品方面的应用。因此，聚丙烯纤维染色是其进一步扩大应用的关键技术之一。

硅藻土的密度1.9-2.3g/cm3,堆密度0.34-0.65g/cm3,比表面积40-65m/g,孔体积0.45-0.98m,吸水率是自身体积的2-4倍，熔点1650C-1750℃，在电子显微镜下可以观察到特殊多孔的构造。硅藻土的颜色为白色、灰白色、灰色和浅灰褐色等，有细腻、松散、质轻、多孔、吸水性和渗透性强的性质。在高分子聚合物材料中添加少量硅藻土能明显提高材料的吸附性和吸湿性，并可提高产品的耐热、保温、抗老化等作用。

炉甘石为碳酸盐类矿物方解石族菱锌矿，主含碳酸锌，为不溶于水的天然碳酸锌，孔隙较多，似蜂窝状，有较强吸水性，舐之粘舌。均以色白、体轻、质松者为佳。有人体皮肤保健作用。

蒙脱土是一类由纳米厚度的表面带负电的硅酸盐片层，依靠层间的静电作用而堆积在一起构成的土状矿物，其晶体结构中的晶胞是由两层硅氧四面体中间夹一层铝氧八面体构成。具有独特的一维层状纳米结构和阳离子交换性特性，从而赋予蒙脱土诸多改性的可能和应用领域的扩大。经改性的蒙脱土具有很强的吸附能力，良好的分散性能，可以广泛应用高分子材料行业作为纳米聚合物高分子材料的添加剂，提高抗冲击、抗疲劳、尺寸稳定性及气体阻隔性能等，从而起到增强聚合物综合物理性能的作用，同时改善物料加工性能。在聚合物中的应用可以在聚合物时添加，也可以在熔融时共混添加。

凹凸棒土的基本结构单元为棒状、针状、纤维状单晶体，简称凹凸棒晶。凹凸棒土中棒晶的含量一般＜50％，凹凸棒晶长约0.5-5μm，宽约0.01-0.10μm，其表面布满凹凸相间的沟槽，莫氏硬度2-3级，加热到700-800℃，硬度＞5级，比重为2.05-2.32，添加在塑料中既作为着色剂，又具有补强、阻燃、防老化。

埃洛石纳米管是一种由高岭石的片层在天然条件下卷曲而成天然的多壁纳米管状材料，具有典型的多壁纳米管状结构.纳米管的外径为20-150nm、内径为5-100nm、长度为0.15-50μm。埃洛石纳米管由硅氧四面体铝氧八面体组成，外壁含有一定的硅羟基，结构单元之间以氢键和范德华力等次价键德形式结合，对阳离子、极性分子等具有较强的吸附能力。天然的纳米管状结构和易于分散的性质，使得埃洛石纳米管作为一种新型的聚合物增强材料在聚丙烯、环氧树脂、聚乙烯、聚酰胺、聚酯、橡胶等得到应用。

聚丙烯酸钠是一种具有亲水基团的高分子化合物，固体为白色粉末或颗粒，无臭无味，遇水膨胀，易溶于苛性钠水溶液。水溶胀性的聚丙烯酸钠属高吸水性树脂的范畴，聚丙烯酸纳的分子链中含有大量的强亲水基团，因此其吸湿性极强，干燥产品在空气中可以吸湿自重的10％，而高吸水树脂则可以吸湿自重的1000倍以上的蒸馏水，聚丙烯酸纳可以与各种黏土之间生成络合物。

多年来纤维工作者针对聚丙烯纤维存在的缺陷，进行了大量的改性研究，以期制得具有特殊性能和功能的聚丙烯纤维，如吸湿、舒适、可染、增强、抗静电等。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种液相可染聚丙烯纤维的制造方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种液相可染聚丙烯纤维的制造方法，采用如下步骤：

A)按质量份数，取0.3-0.5份纳米蒙脱土，3.0-5.0份质量分数20-40％的碳酸氢钠水溶液，0.3-0.5份表征参数直径为40-100nm、长度为500-2000nm的埃洛石纳米管，1.0-1.5份纳米级炉甘石粉，0.3-0.5份表征参数长为0.5-5μm、宽为0.01-0.10μm凹凸棒晶，将以上物质混合后在150-170℃过热蒸汽反应釜内搅拌汽蒸反应45-60min，在400-500℃真空微波辐射2-4h，然后浸于80-120份质量分数为30％的氨基磺酸溶液中真空吸湿处理，吸透后加热至60-95℃超声波分散0.5-1.5h，再搅拌分散3-4h，取悬浮物，微波等离子刻蚀处理10-30min，用40-80份含质量分数3-5％三聚磷酸钠分散液的去离子水在70-90℃下超声波处理20-40min，取上层悬浮物经150-200目过滤，蒸馏水洗涤干净，真空烘干，得到改性无机纳米材料；

B)按质量份数，取10-20份步骤A)得到的改性无机纳米材料与8-15份质量分数8-16％的聚丙烯酸钠软水浓液，6-10份超细硅藻土，2-5份PP-g-MAH增容剂，5-10份质量分数20-30％的钛酸酯偶联剂，80-90℃条件下在混合机中以400-600转/min的速度搅拌反应45-60min后，在70-90℃真空下烘干，再加入等150-200份规聚丙烯粉，以200-400转/min的速度搅拌40-50min，得到可吸湿等规聚丙烯共混物；

C)将步骤B)得到的可吸湿等规聚丙烯共混物在动态真空烘箱干燥至含水率≤50ppm，在同向双螺杆熔融混练挤出机直接挤出纺制成液相可染聚丙烯纤维。

液相可染聚丙烯纤维是以可吸湿等规聚丙烯共混物为皮层、常规等规聚丙烯为芯层的聚丙烯纤维。

液相可染聚丙烯纤维吸湿染色，用于纺制成POY、FDY、民用纤维和产业用纤维。

本发明提供的液相可染聚丙烯纤维的制造方法，采用如下步骤：

A)按质量份数，取0.4份纳米蒙脱土，4.0份质量分数30％的碳酸氢钠水溶液，0.4份表征参数直径为70nm、长度为1200nm的埃洛石纳米管，1.25份纳米级炉甘石粉，0.4份表征参数长为2.5μm、宽为0.05μm凹凸棒晶，将以上物质混合后在160℃过热蒸汽反应釜内搅拌汽蒸反应50min，在450℃真空微波辐射3h，然后浸于100份质量分数为30％的氨基磺酸溶液中真空吸湿处理，吸透后加热至80℃超声波分散1.0h，再搅拌分散3.5h，取悬浮物，微波等离子刻蚀处理20min，用60份含质量分数4％三聚磷酸钠分散液的去离子水在80℃下超声波处理30min，取上层悬浮物经170目过滤，蒸馏水洗涤干净，真空烘干，得到改性无机纳米材料；

B)按质量份数，取15份步骤A)得到的改性无机纳米材料与12份质量分数12％的聚丙烯酸钠水溶液，8份超细硅藻土，4份PP-g-MAH增容剂，7.5份质量分数25％的钛酸酯偶联剂，85℃条件下在混合机中以500转/min的速度搅拌反应50min后，在80℃真空下烘干，再加入170份等规聚丙烯粉，以300转/min的速度搅拌45min，得到可吸湿等规聚丙烯共混物；

C)将步骤B)得到的可吸湿等规聚丙烯共混物在动态真空烘箱干燥至含水率≤50ppm，在同向双螺杆熔融混练挤出机直接挤出纺制成液相可染聚丙烯纤维。

本发明科学应用埃洛石纳米管、超细硅藻土的纳米孔洞结构超强吸附性能和聚丙烯酸钠的吸附及被吸附协同效应，与等规聚丙烯共混熔融制成一种以微原纤形态分散内部的聚丙烯纤维，制成的聚丙烯纤维含有亲水、亲染料基团，破坏和降低聚丙烯大分子间的紧密聚集结构，从而使染料借助水和热能够顺利渗透到纤维中去并与亲染料基团结合，达到染色的目的。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作进一步的说明。以下实施例仅对本申请进行进一步说明，不应理解为对本申请的限制。

本发明所述的一种液相可染聚丙烯纤维的制造方法，采用如下步骤：

A)按质量份数，取0.3-0.5份纳米蒙脱土，3.0-5.0份质量分数20-40％的碳酸氢钠水溶液，0.3-0.5份表征参数直径为40-100nm、长度为500-2000nm的埃洛石纳米管，1.0-1.5份纳米级炉甘石粉，0.3-0.5份表征参数长为0.5-5μm、宽为0.01-0.10μm凹凸棒晶，将以上物质混合后在150-170℃过热蒸汽反应釜内搅拌汽蒸反应45-60min，在400-500℃真空微波辐射2-4h，然后浸于80-120份质量分数为30％的氨基磺酸溶液中真空吸湿处理，吸透后加热至60-95℃超声波分散0.5-1.5h，再搅拌分散3-4h，取悬浮物，微波等离子刻蚀处理10-30min，用40-80份含质量分数3-5％三聚磷酸钠分散液的去离子水在70-90℃下超声波处理20-40min，取上层悬浮物经150-200目过滤，蒸馏水洗涤干净，真空烘干，得到改性无机纳米材料；

B)按质量份数，取10-20份步骤A)得到的改性无机纳米材料与8-15份质量分数8-16％的聚丙烯酸钠软水浓液，6-10份超细硅藻土，2-5份PP-g-MAH增容剂，5-10份质量分数20-30％的钛酸酯偶联剂，80-90℃条件下在混合机中以400-600转/min的速度搅拌反应45-60min后，在70-90℃真空下烘干，再加入150-200份等规聚丙烯粉，以200-400转/min的速度搅拌40-50min，得到可吸湿等规聚丙烯共混物；

C)将步骤B)得到的可吸湿等规聚丙烯共混物在动态真空烘箱干燥至含水率≤50ppm，在同向双螺杆熔融混练挤出机直接挤出纺制成液相可染聚丙烯纤维。

液相可染聚丙烯纤维是以可吸湿等规聚丙烯共混物为皮层、常规等规聚丙烯为芯层的聚丙烯纤维。

液相可染聚丙烯纤维吸湿染色，用于纺制成POY、FDY、民用纤维和产业用纤维。

实施例1：一种液相可染聚丙烯纤维的制造方法，采用如下步骤：

A)按质量份数，取0.3份纳米蒙脱土，3.0份质量分数20％的碳酸氢钠水溶液，0.3份表征参数直径为40nm、长度为500nm的埃洛石纳米管，1.0份纳米级炉甘石粉，0.3份表征参数长为0.5μm、宽为0.01μm凹凸棒晶，将以上5种物质混合后在150℃过热蒸汽反应釜内搅拌汽蒸反应45min，在400℃真空微波辐射2h，然后浸于80份质量分数为30％的氨基磺酸溶液中真空吸湿处理，吸透后加热至60℃超声波分散0.5h，再搅拌分散3h，取悬浮物，然后微波等离子刻蚀处理10min，用40份含质量分数3％三聚磷酸钠分散液的去离子水在70℃下超声波处理20min，取上层悬浮物经150目过滤，蒸馏水洗涤干净，真空烘干，得到改性无机纳米材料；

B)按质量份数，取10份步骤A)得到的改性无机纳米材料与8份质量分数8％的聚丙烯酸钠水溶液，6份超细硅藻土，2份PP-g-MAH增容剂，5份质量分数20％的钛酸酯偶联剂，80℃条件下在混合机中以400转/min的速度搅拌反应45min后，在70℃真空下烘干，再加入150份等规聚丙烯粉，以200转/min的速度搅拌40min，得到可吸湿等规聚丙烯共混物；

C)将步骤B)得到的可吸湿等规聚丙烯共混物在动态真空烘箱干燥至含水率为≤50ppm，在同向双螺杆熔融混练挤出机直接挤出纺制成液相可染聚丙烯纤维。

实施例2：一种液相可染聚丙烯纤维的制造方法，采用如下步骤：

A)按质量份数，取0.4份纳米蒙脱土，4.0份质量分数30％的碳酸氢钠水溶液，0.4份表征参数直径为70nm、长度为1200nm的埃洛石纳米管，1.25份纳米级炉甘石粉，0.4份表征参数长为2.5μm、宽为0.05μm凹凸棒晶，将以上物质混合后在160℃过热蒸汽反应釜内搅拌汽蒸反应50min，在450℃真空微波辐射3h，然后浸于100份质量分数为30％的氨基磺酸溶液中真空吸湿处理，吸透后加热至80℃超声波分散1.0h，再搅拌分散3.5h，取悬浮物，微波等离子刻蚀处理20min，用60份含质量分数4％三聚磷酸钠分散液的去离子水在80℃下超声波处理30min，取上层悬浮物经170目过滤，蒸馏水洗涤干净，真空烘干，得到改性无机纳米材料；

B)按质量份数，取15份步骤A)得到的改性无机纳米材料与质12份量分数12％的聚丙烯酸钠水溶液，超8份细硅藻土，4份PP-g-MAH增容剂，7.5份质量分数25％的钛酸酯偶联剂，85℃条件下在混合机中以500转/min的速度搅拌反应50min后，在80℃真空下烘干，再加入170份等规聚丙烯粉，以300转/min的速度搅拌45min，得到可吸湿等规聚丙烯共混物；

C)将步骤B)得到的可吸湿等规聚丙烯共混物在动态真空烘箱干燥至含水率≤50ppm，在同向双螺杆熔融混练挤出机直接挤出纺制成液相可染聚丙烯纤维。

实施例3：一种液相可染聚丙烯纤维的制造方法，采用如下步骤：

A)按质量份数，取0.5份纳米蒙脱土，5.0份质量分数20-40％的碳酸氢钠水溶液，0.5份表征参数直径为100nm、长度为2000nm的埃洛石纳米管，1.5份纳米级炉甘石粉，0.5份表征参数长为5μm、宽为0.10μm凹凸棒晶，将以上5种物质混合后在170℃过热蒸汽反应釜内搅拌汽蒸反应60min，在500℃真空微波辐射4h，然后浸于120份质量分数为30％的氨基磺酸溶液中真空吸湿处理，吸透后加热至95℃超声波分散1.5h，再搅拌分散4h，取悬浮物，然后微波等离子刻蚀处理30min，用80份含质量分数5％三聚磷酸钠分散液的去离子水在90℃下超声波处理40min，取上层悬浮物经200目过滤，蒸馏水洗涤干净，真空烘干，得到改性无机纳米材料；

B)按质量份数，取20份步骤A)得到的改性无机纳米材料与15份质量分数16％的聚丙烯酸钠水溶液，10份超细硅藻土，5份PP-g-MAH增容剂，10份质量分数30％的钛酸酯偶联剂，90℃条件下在混合机中以600转/min的速度搅拌反应60min后，在90℃真空下烘干，再加入200份等规聚丙烯粉，以400转/min的速度搅拌50min，得到可吸湿等规聚丙烯共混物；

C)将步骤B)得到的可吸湿等规聚丙烯共混物在动态真空烘箱干燥至含水率为≤50ppm，在同向双螺杆熔融混练挤出机直接挤出纺制成液相可染聚丙烯纤维。

本发明所述的实施例并不限于以上所述实施例，通过前述公开的数值范围，在就具体实施例中进行任意替换，从而可以得到无数个实施例，对此不一一例举。

Claims (4)

1.一种液相可染聚丙烯纤维的制造方法，其特征在于该制造方法采用如下步骤：

A)按质量份数，取0.3-0.5份纳米蒙脱土，3.0-5.0份质量分数20-40％的碳酸氢钠水溶液，0.3-0.5份表征参数直径为40-100nm、长度为500-2000nm的埃洛石纳米管，1.0-1.5份纳米级炉甘石粉，0.3-0.5份表征参数长为0.5-5μm、宽为0.01-0.10μm凹凸棒晶，将以上物质混合后在150-170℃过热蒸汽反应釜内搅拌汽蒸反应45-60min，在400-500℃真空微波辐射2-4h，然后浸于80-120份质量分数为30％的氨基磺酸溶液中真空吸湿处理，吸透后加热至60-95℃超声波分散0.5-1.5h，再搅拌分散3-4h，取悬浮物，微波等离子刻蚀处理10-30min，用40-80份含质量分数3-5％三聚磷酸钠分散液的去离子水在70-90℃下超声波处理20-40min，取上层悬浮物经150-200目过滤，蒸馏水洗涤干净，真空烘干，得到改性无机纳米材料；

B)按质量份数，取10-20份步骤A)得到的改性无机纳米材料与8-15份质量分数8-16％的聚丙烯酸钠软水浓液，6-10份超细硅藻土，2-5份PP-g-MAH增容剂，5-10份质量分数20-30％的钛酸酯偶联剂，80-90℃条件下在混合机中以400-600转/min的速度搅拌反应45-60min后，在70-90℃真空下烘干，再加入150-200份等规聚丙烯粉，以200-400转/min的速度搅拌40-50min，得到可吸湿等规聚丙烯共混物；

C)将步骤B)得到的可吸湿等规聚丙烯共混物在动态真空烘箱干燥至含水率≤50ppm，在同向双螺杆熔融混练挤出机直接挤出纺制成液相可染聚丙烯纤维。

2.根据权利要求1所述的一种液相可染聚丙烯纤维的制造方法，其特征在于：所述液相可染聚丙烯纤维是以可吸湿等规聚丙烯共混物为皮层、常规等规聚丙烯为芯层的聚丙烯纤维。

3.根据权利要求1或2所述的一种液相可染聚丙烯纤维的制造方法，其特征在于：所述液相可染聚丙烯纤维包括纺制成POY、FDY、民用纤维和产业用纤维。

4.一种液相可染聚丙烯纤维的制造方法，其特征在于该制造方法采用如下步骤：

A)按质量份数，取0.4份纳米蒙脱土，4.0份质量分数30％的碳酸氢钠水溶液，0.4份表征参数直径为70nm、长度为1200nm的埃洛石纳米管，1.25份纳米级炉甘石粉，0.4份表征参数长为2.5μm、宽为0.05μm凹凸棒晶，将以上物质混合后在160℃过热蒸汽反应釜内搅拌汽蒸反应50min，在450℃真空微波辐射3h，然后浸于100份质量分数为30％的氨基磺酸溶液中真空吸湿处理，吸透后加热至80℃超声波分散1.0h，再搅拌分散3.5h，取悬浮物，微波等离子刻蚀处理20min，用60份含质量分数4％三聚磷酸钠分散液的去离子水在80℃下超声波处理30min，取上层悬浮物经170目过滤，蒸馏水洗涤干净，真空烘干，得到改性无机纳米材料；

B)按质量份数，取15份步骤A)得到的改性无机纳米材料与12份质量分数12％的聚丙烯酸钠水溶液，8份超细硅藻土，4份PP-g-MAH增容剂，7.5份质量分数25％的钛酸酯偶联剂，85℃条件下在混合机中以500转/min的速度搅拌反应50min后，在80℃真空下烘干，再加入170份等规聚丙烯粉，以300转/min的速度搅拌45min，得到可吸湿等规聚丙烯共混物；

C)将步骤B)得到的可吸湿等规聚丙烯共混物在动态真空烘箱干燥至含水率≤50ppm，在同向双螺杆熔融混练挤出机直接挤出纺制成液相可染聚丙烯纤维。