CN108330693A - 高阻燃涤纶纤维及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了高阻燃涤纶纤维及其制备方法，涤纶纤维的直径为9.1‑11.1μm，分子量为18000‑24000，其制备方法包括：纺丝、生物酶洗、制胶、涂胶，首先利用熔融纺丝法制得涤纶纤维，然后将涤纶纤维浸泡于含有纤维素酶、淀粉酶、漆酶和渗透剂的溶液中生物酶洗，将胶料用泡沫施加装置对涤纶纤维进行发泡阻燃涂覆，得高阻燃涤纶纤维。有益效果为：经过生物酶洗，纤维中的杂质能够更多、更快的被酶制剂水解，缩减酶洗时间，提高生物酶洗的效率，且不影响纤维的性能；发泡涂层既可以减少阻燃胶的涂层量，又可以改善纤维织成面料后的手感和舒适性，同时面料又具备优良的阻燃性能。

Description

高阻燃涤纶纤维及其制备方法
技术领域
本发明涉及功能性纤维领域，尤其是涉及高阻燃涤纶纤维及其制备方法。
技术背景
涤纶是合成纤维中的一个重要品种，是我国聚酯纤维的商品名称。是以对苯二甲酸（PTA）或对苯二甲酸二甲酯（DMT）和乙二醇（EG）为原料经酯化或酯交换和缩聚反应而制得的成纤高聚物—聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），经纺丝和后处理制成的纤维。涤纶的用途很广，大量用于制造衣着面料和工业制品。涤纶具有极优良的定形性能。涤纶纱线或织物经过定形后生成的平挺、蓬松形态或褶裥等，在使用中经多次洗涤，仍能经久不变。涤纶又称特丽纶，美国人又称它为“达克纶”。当它在香港市场上出现时，人们根据广东话把它译为“的确凉”或“的确良”，大意为“确实凉快”这一家喻户晓的名称。
涤纶是三大合成纤维中工艺最简单的一种，价格也相对便宜。再加上它有结实耐用、弹性好、不易变形、耐腐蚀、绝缘、挺括、易洗快干等特点，为人们所喜爱。
发明内容
本发明的目的在于提供高阻燃涤纶纤维及其制备方法，本涤纶纤维具有优良的阻燃性能，同时涤纶纤维表面的强化涂层胶中各组分协调性、稳定性较好，纤维杂质含量较少，纤维织成面料后具备优良的手感和舒适性。
本发明针对背景技术中提到的问题，采取的技术方案为：高阻燃涤纶纤维及其制备方法，涤纶纤维的直径为9.1-11.1μm，分子量为18000-24000，涤纶纤维的制备方法包括：纺丝、生物酶洗、制胶、涂胶，具体包括以下步骤：
纺丝：将涤纶切片在105-110℃干燥50-55分钟，涤纶的分子量为18000-24000；然后在130-140℃条件下进行干燥预结晶，设定熔融纺丝温度为278-283℃，喷丝孔的形状为圆形，规格为0.2-0.4mm×12孔，牵伸倍数为2.2-2.3倍，涤纶纤维的直径为9.1-11.1μm；采用熔融纺丝法制备涤纶纤维，工艺成熟，成本低廉，为进一步的制备出具有优良阻燃性能的涤纶纤维做准备；
生物酶洗：配制酶溶液组分与浓度为：纤维素酶3-4g/L、淀粉酶2-3g/L、漆酶0.5-0.8g/L、渗透剂1-1.2g/L，酶溶液的pH值为6.2-6.6，按固液比1:6-8将涤纶纤维放入酶溶液中，升温至65-68℃，酶洗80-100分钟，取出纤维以清水冲洗3-5遍，烘干，备用；渗透剂为重量比为18.2-18.5:1的（R）-（+）-对甲苯亚磺酰乙酸与（S）-（+）-对甲苯亚磺酰乙酸的混合物；渗透剂中特定配比的（R）-（+）-对甲苯亚磺酰乙酸与（S）-（+）-对甲苯亚磺酰乙酸具有协同增益作用，该增益作用能够改变面料纤维的渗透压，打开纤维内部通道，使酶制剂能够在织物上的分布和结合更均匀，使杂质能够更多、更快的被酶制剂水解，缩减酶洗时间，提高生物酶洗的效率，且不影响纤维的性能，该步骤采用复合酶制剂，其中各种酶组分之间相互协同作用，使杂质能够被更多、更快的水解，可有效去除纤维表面附着的棉仔壳、棉结等杂质，改善纤维的手感，且酶洗残液中含有水生动、植物所需的营养物质，从而可保护自然环境；
制胶：称取20-25份油性聚氨酯分散液、3-4份阻燃剂、1-2份硬脂酸盐、0.5-0.8份脂肪族聚氨酯分散剂、0.2-0.3份起泡剂、0.1-0.2份增稠剂混合均匀得胶料，将配制好的胶料在容器中混合搅拌，并在泡沫发生器中进行发泡处理；胶料中各物质的电性对抗较小，协调性较好，提高涂层的稳定性，延长涂层的阻燃能力与阻燃时效，降低成本；
涂胶：选用泡沫施加装置在涤纶纤维表面进行发泡阻燃涂层，涂胶量为55-68g/m2，涂覆完成后将纤维在110-120℃温度下进行定型烘干即得具有优良阻燃性能的涤纶纤维；发泡涂层的方式可以明显减少涂层过程中胶层渗入纤维内部的量，有利于提高涂层的均匀性，与传统的刮刀涂层相比，这种方式既可以减少阻燃胶的涂层量，又可以改善纤维织成面料后的手感和舒适性，同时面料又具备优良的阻燃性能。
作为优选，阻燃剂为三( 2-氯丙基)磷酸酯或磷酸三苯酯或磷酸三丁酯或三( 2-丁氧乙基)磷酸酯或双酚A-双（二苯基磷酸酯）或间苯二酚（二苯基磷酸酯）；阻燃剂阻燃效果优良，在不影响纤维性能的前提下大大增加纤维的阻燃能力。
作为优选，硬脂酸盐为硬质酸钠或硬脂酸镁或硬脂酸钾或硬脂酸锂或硬脂酸钙；硬脂酸盐可以起到稳定涂胶组分的作用。
作为优选，起泡剂为乙二醇乙醚醋酸酯或桉树油或樟脑油或1,3-二甲基丁醇或聚丙烯乙二醇醚；起泡剂可以起到表面活性剂的作用，呈现出特有的界面活性，能显著改变涂层性质。
作为优选，增稠剂为双硬脂酸铝或羟乙基纤维素或羟丙基甲基纤维素或丙烯酸-甲基丙烯酸均聚物；增稠剂可以有效增大涂层的粘性，增强涂层与纤维的附着力。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1）渗透剂中特定配比的（R）-（+）-对甲苯亚磺酰乙酸与（S）-（+）-对甲苯亚磺酰乙酸具有协同增益作用，该增益作用能够改变面料纤维的渗透压，打开纤维内部通道，使酶制剂能够在织物上的分布和结合更均匀，使杂质能够更多、更快的被酶制剂水解，缩减酶洗时间，提高生物酶洗的效率，且不影响纤维的性能；
2）发泡涂层的方式可以明显减少涂层过程中胶层渗入纤维内部的量，有利于提高涂层的均匀性，与传统的刮刀涂层相比，这种方式既可以减少阻燃胶的涂层量，又可以改善纤维织成面料后的手感和舒适性，同时面料又具备优良的阻燃性能。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明方案作进一步说明：
实施例1：
高阻燃涤纶纤维及其制备方法，涤纶纤维的直径为9.1μm，分子量为18000-24000，涤纶纤维的制备方法包括以下步骤：
1）纺丝：将涤纶切片在105℃干燥50分钟，涤纶的分子量为18000-24000；然后在130℃条件下进行干燥预结晶，设定熔融纺丝温度为278℃，喷丝孔的形状为圆形，规格为0.2mm×12孔，牵伸倍数为2.2倍，涤纶纤维的直径为9.1μm；采用熔融纺丝法制备涤纶纤维，工艺成熟，成本低廉，为进一步的制备出具有优良阻燃性能的涤纶纤维做准备；
2）生物酶洗：配制酶溶液组分与浓度为：纤维素酶3g/L、淀粉酶2g/L、漆酶0.5g/L、渗透剂1g/L，酶溶液的pH值为6.2，按固液比1:6将涤纶纤维放入酶溶液中，升温至65℃，酶洗80分钟，取出纤维以清水冲洗3遍，烘干，备用；渗透剂为重量比为18.2:1的（R）-（+）-对甲苯亚磺酰乙酸与（S）-（+）-对甲苯亚磺酰乙酸的混合物；渗透剂中特定配比的（R）-（+）-对甲苯亚磺酰乙酸与（S）-（+）-对甲苯亚磺酰乙酸具有协同增益作用，该增益作用能够改变面料纤维的渗透压，打开纤维内部通道，使酶制剂能够在织物上的分布和结合更均匀，使杂质能够更多、更快的被酶制剂水解，缩减酶洗时间，提高生物酶洗的效率，且不影响纤维的性能，该步骤采用复合酶制剂，其中各种酶组分之间相互协同作用，使杂质能够被更多、更快的水解，可有效去除纤维表面附着的棉仔壳、棉结等杂质，改善纤维的手感，且酶洗残液中含有水生动、植物所需的营养物质，从而可保护自然环境；
3）制胶：称取20份油性聚氨酯分散液、3份三( 2-氯丙基)磷酸酯、1份硬质酸钠、0.5份脂肪族聚氨酯分散剂、0.2份桉树油、0.1份双硬脂酸铝混合均匀得胶料，将配制好的胶料在容器中混合搅拌，并在泡沫发生器中进行发泡处理；胶料中各物质的电性对抗较小，协调性较好，提高涂层的稳定性，延长涂层的阻燃能力与阻燃时效，降低成本；
4）涂胶：选用泡沫施加装置在涤纶纤维表面进行发泡阻燃涂层，涂胶量为55g/m2，涂覆完成后将纤维在110℃温度下进行定型烘干即得具有优良阻燃性能的涤纶纤维；发泡涂层的方式可以明显减少涂层过程中胶层渗入纤维内部的量，有利于提高涂层的均匀性，与传统的刮刀涂层相比，这种方式既可以减少阻燃胶的涂层量，又可以改善纤维织成面料后的手感和舒适性，同时面料又具备优良的阻燃性能。
实施例2：
高阻燃涤纶纤维及其制备方法，涤纶纤维的直径为11.1μm，分子量为18000-24000，涤纶纤维的制备方法包括以下步骤：
1）将涤纶切片在110℃干燥55分钟，涤纶的分子量为18000-24000；然后在140℃条件下进行干燥预结晶，设定熔融纺丝温度为283℃，喷丝孔的形状为圆形，规格为0.4mm×12孔，牵伸倍数为2.3倍，涤纶纤维的直径为11.1μm；2）配制酶溶液组分与浓度为：纤维素酶3g/L、淀粉酶3g/L、漆酶0.8g/L、渗透剂1.2g/L，酶溶液的pH值为6.6，按固液比1:8将涤纶纤维放入酶溶液中，升温至68℃，酶洗100分钟，取出纤维以清水冲洗5遍，烘干，备用；渗透剂为重量比为18.5:1的（R）-（+）-对甲苯亚磺酰乙酸与（S）-（+）-对甲苯亚磺酰乙酸的混合物；3）称取25份油性聚氨酯分散液、4份双酚A-双（二苯基磷酸酯）、2份硬脂酸镁、0.8份脂肪族聚氨酯分散剂、0.3份聚丙烯乙二醇醚、0.2份羟乙基纤维素混合均匀得胶料，将配制好的胶料在容器中混合搅拌，并在泡沫发生器中进行发泡处理；4）选用泡沫施加装置在涤纶纤维表面进行发泡阻燃涂层，涂胶量为68g/m2，涂覆完成后将纤维在120℃温度下进行定型烘干即得具有优良阻燃性能的涤纶纤维；发泡涂层的方式可以明显减少涂层过程中胶层渗入纤维内部的量，有利于提高涂层的均匀性，与传统的刮刀涂层相比，这种方式既可以减少阻燃胶的涂层量，又可以改善纤维织成面料后的手感和舒适性，同时面料又具备优良的阻燃性能。
实施例3：
高阻燃涤纶纤维及其制备方法，涤纶纤维的直径为9.1μm，分子量为18000-22000，涤纶纤维的制备方法包括：纺丝、生物酶洗、制胶、涂胶，具体包括以下步骤：
纺丝：将涤纶切片在108℃干燥50分钟，涤纶的分子量为18000-22000；然后在135℃条件下进行干燥预结晶，设定熔融纺丝温度为280℃，喷丝孔的形状为圆形，规格为0.3mm×12孔，牵伸倍数为2.2倍，涤纶纤维的直径为9.1μm；采用熔融纺丝法制备涤纶纤维，工艺成熟，成本低廉，为进一步的制备出具有优良阻燃性能的涤纶纤维做准备；
生物酶洗：配制酶溶液组分与浓度为：纤维素酶3g/L、淀粉酶2g/L、漆酶0.7g/L、渗透剂1.1g/L，酶溶液的pH值为6.5，按固液比1:7将涤纶纤维放入酶溶液中，升温至66℃，酶洗85分钟，取出纤维以清水冲洗4遍，烘干，备用；渗透剂为重量比为18.4:1的（R）-（+）-对甲苯亚磺酰乙酸与（S）-（+）-对甲苯亚磺酰乙酸的混合物；渗透剂中特定配比的（R）-（+）-对甲苯亚磺酰乙酸与（S）-（+）-对甲苯亚磺酰乙酸具有协同增益作用，该增益作用能够改变面料纤维的渗透压，打开纤维内部通道，使酶制剂能够在织物上的分布和结合更均匀，使杂质能够更多、更快的被酶制剂水解，缩减酶洗时间，提高生物酶洗的效率，且不影响纤维的性能，该步骤采用复合酶制剂，其中各种酶组分之间相互协同作用，使杂质能够被更多、更快的水解，可有效去除纤维表面附着的棉仔壳、棉结等杂质，改善纤维的手感，且酶洗残液中含有水生动、植物所需的营养物质，从而可保护自然环境；
制胶：称取24份油性聚氨酯分散液、3份间苯二酚（二苯基磷酸酯）、1.5份硬脂酸钾、0.6份脂肪族聚氨酯分散剂、0.25份樟脑油、0.12份羟丙基甲基纤维素混合均匀得胶料，将配制好的胶料在容器中混合搅拌，并在泡沫发生器中进行发泡处理；胶料中各物质的电性对抗较小，协调性较好，提高涂层的稳定性，延长涂层的阻燃能力与阻燃时效，降低成本；
涂胶：选用泡沫施加装置在涤纶纤维表面进行发泡阻燃涂层，涂胶量为60g/m2，涂覆完成后将纤维在115℃温度下进行定型烘干即得具有优良阻燃性能的涤纶纤维；发泡涂层的方式可以明显减少涂层过程中胶层渗入纤维内部的量，有利于提高涂层的均匀性，与传统的刮刀涂层相比，这种方式既可以减少阻燃胶的涂层量，又可以改善纤维织成面料后的手感和舒适性，同时面料又具备优良的阻燃性能。
本发明操作步骤中的常规操作为本领域技术人员所熟知，在此不进行赘述。
以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或类似方式替代等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.高阻燃涤纶纤维，其特征在于：所述涤纶纤维的直径为9.1-11.1μm，分子量为18000-24000。
2.高阻燃涤纶纤维的制备方法，包括：纺丝、生物酶洗、制胶、涂胶，其特征在于：所述生物酶洗步骤为：配制酶溶液组分与浓度为：纤维素酶3-4g/L、淀粉酶2-3g/L、漆酶0.5-0.8g/L、渗透剂1-1.2g/L，酶溶液的pH值为6.2-6.6，按固液比1:6-8将涤纶纤维放入酶溶液中，升温至65-68℃，酶洗80-100分钟，取出纤维以清水冲洗3-5遍，烘干，备用。
3.根据权利要求2所述的高阻燃涤纶纤维的制备方法，其特征在于：所述生物酶洗步骤中，渗透剂为重量比为18.2-18.5:1的（R）-（+）-对甲苯亚磺酰乙酸与（S）-（+）-对甲苯亚磺酰乙酸的混合物。
4.根据权利要求2所述的高阻燃涤纶纤维的制备方法，其特征在于：所述纺丝步骤为：将涤纶切片在105-110℃干燥50-55分钟，涤纶的分子量为18000-24000；然后在130-140℃条件下进行干燥预结晶，设定熔融纺丝温度为278-283℃，喷丝孔的形状为圆形，规格为0.2-0.4mm×12孔，牵伸倍数为2.2-2.3倍，涤纶纤维的直径为9.1-11.1μm。
5.根据权利要求2所述的高阻燃涤纶纤维的制备方法，其特征在于：所述制胶步骤为：称取20-25份油性聚氨酯分散液、3-4份阻燃剂、1-2份硬脂酸盐、0.5-0.8份脂肪族聚氨酯分散剂、0.2-0.3份起泡剂、0.1-0.2份增稠剂混合均匀得胶料，将配制好的胶料在容器中混合搅拌，并在泡沫发生器中进行发泡处理。
6. 根据权利要求5所述的高阻燃涤纶纤维的制备方法，其特征在于：所述制胶步骤中的阻燃剂为三( 2-氯丙基)磷酸酯或磷酸三苯酯或磷酸三丁酯或三( 2-丁氧乙基)磷酸酯或双酚A-双（二苯基磷酸酯）或间苯二酚（二苯基磷酸酯）。
7.根据权利要求5所述的高阻燃涤纶纤维的制备方法，其特征在于：所述制胶步骤中的硬脂酸盐为硬质酸钠或硬脂酸镁或硬脂酸钾或硬脂酸锂或硬脂酸钙。
8.根据权利要求5所述的高阻燃涤纶纤维的制备方法，其特征在于：所述制胶步骤中的起泡剂为乙二醇乙醚醋酸酯或桉树油或樟脑油或1,3-二甲基丁醇或聚丙烯乙二醇醚。
9.根据权利要求5所述的高阻燃涤纶纤维的制备方法，其特征在于：所述制胶步骤中的增稠剂为双硬脂酸铝或羟乙基纤维素或羟丙基甲基纤维素或丙烯酸-甲基丙烯酸均聚物。
10.根据权利要求2所述的高阻燃涤纶纤维的制备方法，其特征在于：所述涂胶步骤为：选用泡沫施加装置在涤纶纤维表面进行发泡阻燃涂层，涂胶量为55-68g/m2，涂覆完成后将纤维在110-120℃温度下进行定型烘干即得具有优良阻燃性能的涤纶纤维。
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