CN108193302A - 高性能聚乙烯超细纤维改性制备工艺 - Google Patents

高性能聚乙烯超细纤维改性制备工艺 Download PDF

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Abstract

一种高性能聚乙烯超细纤维改性制备工艺，步骤为：S1.将废旧聚乙烯进行破碎，然后送入分解池浸泡；S2.将浸泡后的废旧聚乙烯连同浸泡的清水一起投入到反应釜，保持10‑20分钟；S3.将反应釜中的废旧聚乙烯倒出，并甩干，然后送入干燥设置中进行干燥处理；S4.将干燥后的废旧聚乙烯进行造粒，得到再生聚乙烯颗粒；S5.按质量比再生聚乙烯颗粒：季戊四醇硬脂酸酯：氨基树脂：抗静电剂＝100：2～5：5：0.3～2的比例进行配料，在搅拌机中混合，得到混合料；S6.将混合料进行加压挤出、过滤，从喷丝头喷出，纺丝细流经过10～50mm的空气层后进入丙酮或磁化水凝固浴凝固成形，制得超细纤维。

Description

高性能聚乙烯超细纤维改性制备工艺
技术领域：
本发明涉及资源再生技术领域，具体涉及一种高性能聚乙烯超细纤维改性制备工艺。
背景技术：
自1930年现代塑料工业形成以来，经过80多年的飞速发展，塑料工业已经成为轻工业的中流砥柱。在塑料产品的广泛应用的同时，也产生了巨大的塑料污染，对全球的生态环境造成了极大的破坏。对废塑料垃圾的处理方法主要是填埋处理和焚烧处理，然而填埋处理由于其占用空间较大，增加了土地资源压力，同时由于废塑难于降解，严重的妨碍了水的渗透和地下水流通，其次废塑中的添加剂还会对土地造成二次污染。焚烧处理由于燃烧产生的CO、多环芳香烃化合物以及重金属会随着烟尘和焚烧残渣一起排放而对环境造成很大的污染。随着科学技术的进步，开始出现利用塑料再生机械对废旧塑料进行再生改性，才真正意识上实现了资源循环。
但是，利用现有技术生产的改性塑料及其制品的理化及机械性能较差，杂质含量较高，韧性差，细度不够细，耐用性不理想，影响了改性塑料的利用及其制品的使用。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题在于提供一种抗静电性能好，弹性佳，阻燃、耐老化的高性能聚乙烯超细纤维改性制备工艺。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
一种高性能聚乙烯超细纤维改性制备工艺，步骤如下：
S1.将废旧聚乙烯进行破碎，然后送入分解池浸泡，时间控制在20-80小时，温度30-55℃；由于废旧聚乙烯表面含杂量多，必须进行浸泡除杂；而传统通过清洗设备进行清洗，无法清除表面的难溶性杂质，对成品质量的提高不利；
S2.将浸泡后的废旧聚乙烯连同浸泡的清水一起投入到反应釜，釜内温度控制在60-85℃，釜压3-10MPa，保持10-20分钟；目的是使聚乙烯表面的难溶性物质与聚乙烯脱离，该方法是发明人根据实际的工作经验所得，经过无数次的参数选择和无数次的重量比试验后得到的一组最有效的数据范围，彻底解决了废旧聚乙烯的污染物问题；
S3.将反应釜中的废旧聚乙烯倒出，并甩干，然后送入干燥设置中进行干燥处理；
上述干燥是在真空冷风干燥机中进行，干燥温度45-55℃；传统方法是在甩干后直接造粒，由此会使造粒机产生大量烟气，对车间的环境造成影响；而本申请经过冷风干燥后，解决了造粒过程中烟气弥漫的问题，烟气产生量少，无难闻气味；
S4.将干燥后的废旧聚乙烯进行造粒，得到再生聚乙烯颗粒；该颗粒含杂量低，品质好；
S5.按质量比再生聚乙烯颗粒：季戊四醇硬脂酸酯：增粘剂：抗静电剂＝100：2～5：0.8：0.3～2的比例进行配料，在搅拌机中混合，得到混合料；
S6.将混合料进行加压挤出、过滤，从喷丝头喷出，纺丝细流经过10～50mm的空气层后进入丙酮或磁化水凝固浴凝固成形，再经过三对热辊拉伸定型，制得超细聚酯纤维。
本申请通过选择性加入增粘剂，可以调整熔体的粘度，满足高性能聚乙烯超细纤维的制备要求；聚酯熔体特性粘度≥0.60dl/g、波动范围≤0.05dl/g；聚酯熔体特性粘度数按照GB/T 1632标准测试。
进一步的，上述步骤S2中浸泡的同时保持搅拌动作。
进一步的，上述搅拌速度为150-300转/分。
进一步的，上述抗静电剂的制备方法为：将40～60重量份的脂肪胺聚氧乙烯醚、10～18重量份的聚乙二醇缩水甘油醚、3～8重量份的十二烷基苯磺酸钠混合均匀，依次缓慢加入2～4重量份的硅烷偶联剂和0.2～0.8重量份的聚氨酯类润湿分散剂，投料完毕后，常温搅拌20～30min，得到抗静电剂；
上述抗静电剂成分中，脂肪胺聚氧乙烯醚作为常用的抗静电成分，易溶于水，具有优良的匀染、扩散性能，可提高纺线的强力和耐摩擦力；聚乙二醇缩水甘油醚作为常见的改性剂，可以改善纤维的拉伸强度和断裂伸长率；配合表面活性剂十二烷基苯磺酸钠和性能优异的聚氨酯类润湿分散剂，润湿分散，保证了抗静电性，改善了聚酯纤维的韧性。
进一步的，所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷、苯胺甲基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种或多种的组合。
本发明的有益效果是：本发明制备的聚酯纤维，采用废旧聚乙烯作为基体，成本低，原料易得；且通过二次造粒，可以提高与辅料的相容性，避免出现相互分离的现象，同时也提高了聚酯纤维的强度，制备出的聚酯纤维干断裂强度≥3.05cN/dtex，湿断裂强度≥1.75cN/dtex，湿模量≥0.38cN/dtex，可纺性优良，同时耐热阻燃性优良。特别适合制备农业、工业用防护网。
具体实施方式：
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例1
一种高性能聚乙烯超细纤维改性制备工艺，步骤如下：
S1.将废旧聚乙烯进行破碎，然后送入分解池浸泡，时间控制在20-80小时，温度30-55℃；由于废旧聚乙烯表面含杂量多，必须进行浸泡除杂；而传统通过清洗设备进行清洗，无法清除表面的难溶性杂质，对成品质量的提高不利；
S2.将浸泡后的废旧聚乙烯连同浸泡的清水一起投入到反应釜，釜内温度控制在60-85℃，釜压3-10MPa，保持10-20分钟；目的是使聚乙烯表面的难溶性物质与聚乙烯脱离，该方法是发明人根据实际的工作经验所得，经过无数次的参数选择和无数次的重量比试验后得到的一组最有效的数据范围，彻底解决了废旧聚乙烯的污染物问题；
S3.将反应釜中的废旧聚乙烯倒出，并甩干，然后送入干燥设置中进行干燥处理；
上述干燥是在真空冷风干燥机中进行，干燥温度45-55℃；传统方法是在甩干后直接造粒，由此会使造粒机产生大量烟气，对车间的环境造成影响；而本申请经过冷风干燥后，解决了造粒过程中烟气弥漫的问题，烟气产生量少，无难闻气味；
S4.将干燥后的废旧聚乙烯进行造粒，得到再生聚乙烯颗粒；该颗粒含杂量低，品质好；
S5.按质量比再生聚乙烯颗粒：季戊四醇硬脂酸酯：增粘剂：抗静电剂＝100：2～5：0.8：0.3～2的比例进行配料，在搅拌机中混合，得到混合料；
S6.将混合料进行加压挤出、过滤，从喷丝头喷出，纺丝细流经过10～50mm的空气层后进入丙酮或磁化水凝固浴凝固成形，再经过三对热辊拉伸定型，制得超细聚酯纤维。
本申请通过选择性加入增粘剂，可以调整熔体的粘度，满足高性能聚乙烯超细纤维的制备要求；聚酯熔体特性粘度≥0.60dl/g、波动范围≤0.05dl/g；聚酯熔体特性粘度数按照GB/T 1632标准测试。
上述抗静电剂的制备方法为：将40～60重量份的脂肪胺聚氧乙烯醚、10～18重量份的聚乙二醇缩水甘油醚、3～8重量份的十二烷基苯磺酸钠混合均匀，依次缓慢加入2～4重量份的硅烷偶联剂和0.2～0.8重量份的聚氨酯类润湿分散剂，投料完毕后，常温搅拌20～30min，得到抗静电剂；
上述抗静电剂成分中，脂肪胺聚氧乙烯醚作为常用的抗静电成分，易溶于水，具有优良的匀染、扩散性能，可提高纺线的强力和耐摩擦力；聚乙二醇缩水甘油醚作为常见的改性剂，可以改善纤维的拉伸强度和断裂伸长率；配合表面活性剂十二烷基苯磺酸钠和性能优异的聚氨酯类润湿分散剂，润湿分散，保证了抗静电性，改善了聚酯纤维的韧性。
所述硅烷偶联剂为苯胺甲基三甲氧基硅烷。
实施例2
一种高性能聚乙烯超细纤维改性制备工艺，步骤如下：
S1.将废旧聚乙烯进行破碎，然后送入分解池浸泡，时间控制在20-80小时，温度30-55℃；由于废旧聚乙烯表面含杂量多，必须进行浸泡除杂；而传统通过清洗设备进行清洗，无法清除表面的难溶性杂质，对成品质量的提高不利；
S2.将浸泡后的废旧聚乙烯连同浸泡的清水一起投入到反应釜，釜内温度控制在60-85℃，釜压3-10MPa，保持10-20分钟；目的是使聚乙烯表面的难溶性物质与聚乙烯脱离，该方法是发明人根据实际的工作经验所得，经过无数次的参数选择和无数次的重量比试验后得到的一组最有效的数据范围，彻底解决了废旧聚乙烯的污染物问题；
S3.将反应釜中的废旧聚乙烯倒出，并甩干，然后送入干燥设置中进行干燥处理；
上述干燥是在真空冷风干燥机中进行，干燥温度45-55℃；传统方法是在甩干后直接造粒，由此会使造粒机产生大量烟气，对车间的环境造成影响；而本申请经过冷风干燥后，解决了造粒过程中烟气弥漫的问题，烟气产生量少，无难闻气味；
S4.将干燥后的废旧聚乙烯进行造粒，得到再生聚乙烯颗粒；该颗粒含杂量低，品质好；
S5.按质量比再生聚乙烯颗粒：季戊四醇硬脂酸酯：增粘剂：抗静电剂＝100：2～5：0.8：0.3～2的比例进行配料，在搅拌机中混合，得到混合料；
S6.将混合料进行加压挤出、过滤，从喷丝头喷出，纺丝细流经过10～50mm的空气层后进入丙酮或磁化水凝固浴凝固成形，再经过三对热辊拉伸定型，制得超细聚酯纤维。
本申请通过选择性加入增粘剂，可以调整熔体的粘度，满足高性能聚乙烯超细纤维的制备要求；聚酯熔体特性粘度≥0.60dl/g、波动范围≤0.05dl/g；聚酯熔体特性粘度数按照GB/T 1632标准测试。
上述步骤S2中浸泡的同时保持搅拌动作，上述搅拌速度为150-300转/分。
上述抗静电剂的制备方法为：将40～60重量份的脂肪胺聚氧乙烯醚、10～18重量份的聚乙二醇缩水甘油醚、3～8重量份的十二烷基苯磺酸钠混合均匀，依次缓慢加入2～4重量份的硅烷偶联剂和0.2～0.8重量份的聚氨酯类润湿分散剂，投料完毕后，常温搅拌20～30min，得到抗静电剂；
上述抗静电剂成分中，脂肪胺聚氧乙烯醚作为常用的抗静电成分，易溶于水，具有优良的匀染、扩散性能，可提高纺线的强力和耐摩擦力；聚乙二醇缩水甘油醚作为常见的改性剂，可以改善纤维的拉伸强度和断裂伸长率；配合表面活性剂十二烷基苯磺酸钠和性能优异的聚氨酯类润湿分散剂，润湿分散，保证了抗静电性，改善了聚酯纤维的韧性。
所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙酰氧基硅烷。
对实施例1-2制备的纤维进行性能测试，纤维断裂强度按照GB/T 14337标准测试，结果如下表：
由上表可以看出，本发明聚酯纤维织物表面电阻率较大，抗静电性能持久且优异。具有优良的干断裂强度、湿断裂强度、湿模量、耐热阻燃性能，适合大规模工业化生产。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种高性能聚乙烯超细纤维改性制备工艺，其特征在于步骤如下：
S1.将废旧聚乙烯进行破碎，然后送入分解池浸泡，时间控制在20-80小时，温度30-55℃；
S2.将浸泡后的废旧聚乙烯连同浸泡的清水一起投入到反应釜，釜内温度控制在60-85℃，釜压3-10MPa，保持10-20分钟；
S3.将反应釜中的废旧聚乙烯倒出，并甩干，然后送入干燥设置中进行干燥处理；
上述干燥是在真空冷风干燥机中进行，干燥温度45-55℃；
S4.将干燥后的废旧聚乙烯进行造粒，得到再生聚乙烯颗粒；该颗粒含杂量低，品质好；
S5.按质量比再生聚乙烯颗粒：季戊四醇硬脂酸酯：增粘剂：抗静电剂＝100：2～5：0.8：0.3～2的比例进行配料，在搅拌机中混合，得到混合料；
S6.将混合料进行加压挤出、过滤，从喷丝头喷出，纺丝细流经过10～50mm的空气层后进入丙酮或磁化水凝固浴凝固成形，再经过三对热辊拉伸定型，制得超细聚酯纤维。
2.根据权利要求1所述的高性能聚乙烯超细纤维改性制备工艺，其特征在于：上述步骤S2中浸泡的同时保持搅拌动作。
3.根据权利要求2所述的高性能聚乙烯超细纤维改性制备工艺，其特征在于：上述搅拌速度为150-300转/分。
4.根据权利要求1所述的高性能聚乙烯超细纤维改性制备工艺，其特征在于：上述抗静电剂的制备方法为：将40～60重量份的脂肪胺聚氧乙烯醚、10～18重量份的聚乙二醇缩水甘油醚、3～8重量份的十二烷基苯磺酸钠混合均匀，依次缓慢加入2～4重量份的硅烷偶联剂和0.2～0.8重量份的聚氨酯类润湿分散剂，投料完毕后，常温搅拌20～30min，得到抗静电剂。
5.根据权利要求4所述的高性能聚乙烯超细纤维改性制备工艺，其特征在于：所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷、苯胺甲基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种或多种的组合。
6.一种权利要求1-5任一项所制得的超细纤维在防护网中的应用。
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