CN109082726B - 一种原液着色弹性聚酯纤维的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种原液着色弹性聚酯纤维的制备方法,该方法将着色剂和弹性体增韧剂制成PET色母粒,然后将PET色母粒加入到PET纺丝原液中进行原液着色,然后通过纺丝直接制备得到有色弹性聚酯纤维。本发明将颜料和弹性体增韧剂以色母粒的方式加入到聚酯纤维纺丝原液中,改变传统的纤维需要在成型后通过染料染色而带来的染色性能和回弹力方面存在的技术问题。该方法操作简便,利于环保,所制备的聚酯纤维色牢度高,颜色鲜亮,手感柔软,弹性好。
Description
技术领域
本发明属于纤维染色领域,涉及聚酯纤维,具体涉及一种原液着色弹性聚酯纤维的制备方法。
背景技术
聚酯纤维(Polyester fiber)是由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)经纺丝所得的合成纤维,商品名为涤纶。聚酯纤维不仅具有较高的强度,而且还具备优良的耐磨性、抗蠕变性能,因此广泛用于服用、家纺等纺织领域。它是当前合成纤维的第一大品种,与锦纶、腈纶并称为“三大合成纤维”。
虽然聚酯纤维具有优良的纺织性能以及服用性能,但是其染色性能以及回弹力较差,因此在很多服用领域的使用受到了限制。比如军用服装领域,一般军用服装颜色较深,而且要求色牢度高,同时需要较高的强度及耐磨性能,而且由于整齐划一的军队要求,所以需要纤维具有一定的回弹力以及免熨烫性能。
聚酯纤维常规的染色方法是“纺后着色”,也称为纤维或织物后整理,即高温高压染色或载体染色,但是此染色方法不仅会产生大量的印染废水,而且还会产生较多的能源消耗,对环境保护十分不利。另外,通过此方法染色的聚酯纤维色牢度较低,而且在户外耐性较差,达不到使用要求。
发明内容
针对现有技术中存在的不足,本发明的目的在于,提供一种原液着色弹性聚酯纤维的制备方法,解决现有技术中的聚酯纤维通过改性在保证回弹力的基础上难以同时实现良好染色性能的技术问题。
为了解决上述技术问题,本申请采用如下技术方案予以实现:
一种原液着色弹性聚酯纤维的制备方法,该方法将着色剂和弹性体增韧剂制成PET色母粒,然后将PET色母粒加入到PET纺丝原液中进行原液着色,然后通过纺丝直接制备得到有色弹性聚酯纤维;
所述的弹性体增韧剂为乙烯-丙烯共聚物。
该方法具体包括以下步骤:
步骤一,PET预处理:
先将PET粉料干燥,使PET粉料干燥后水分在80ppm以下;
步骤二,制备PET色母粒:
首先将着色剂、偶联剂和抗氧剂按照配方比例配料混合,再将PET粉料和弹性增韧剂按照配方比例配料加入并混合,得到预混料;然后将预混料加入到双螺杆挤出机熔融共混、挤出、水冷然后造粒,得到PET色母粒;
所述的PET色母粒以重量百分数计,由以下原料制成,PET粉料为72%~78%,着色剂为20%,增韧剂为1%~7%,抗氧剂为0.5%,偶联剂为0.5%,原料的重量份数之和为100%;
步骤三,纺丝:
将PET色母粒和PET粒料干燥后按照配方比例混合后进行纺丝,制得有色弹性聚酯纤维。
本发明还具有如下区别技术特征:
所述的PET粒料和PET色母粒之间的质量配比为98:2。
所述的PET粉料的特性黏度为0.65dL/g;所述的PET粒料的特性黏度为0.65dL/g。
所述的着色剂为有机颜料或者无机颜料,所述的有机颜料为酞菁蓝颜料;所述的无机颜料为钛白粉、炭黑、群青、钴蓝、铬黄或硫化铈。
所述的抗氧剂为受阻酚抗氧剂264、受阻酚抗氧剂1076或亚磷酸酯类抗氧剂PL-440。
所述的偶联剂为硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂或钛酸酯偶联剂。
步骤一中,所述的PET预处理的具体过程为:将PET粉料在烘箱内于80℃烘干8h,再升至120℃继续烘干4h,使PET粉料干燥后水分在80ppm以下。
步骤二中,预混料的具体混合工艺为:首先将着色剂、偶联剂和抗氧剂按照配方比例配料混合,加入转速为500~2000r/min的高速混合机中,混合5~10min;再将PET粉料和弹性增韧剂按照配方比例配料加入加入高速混合机,再次混合5~10min,得到预混料。
步骤二中,从预混料制备PET色母粒的工艺为:将预混料加入到双螺杆挤出机熔融共混,将从双螺杆挤出机中出来的物料进行水冷,造粒,得到PET色母粒,其中:
所述的双螺杆挤出机的螺杆为同向平行双螺杆,长径比为32:1~48:1;
所述的双螺杆挤出机的加工温度控制为270℃~290℃;
所述的双螺杆挤出机的螺杆转速为100~250r/min。
步骤三中,PET色母粒和PET粒料的干燥后水分在80ppm以下。
步骤三中,纺丝的具体工艺为:将PET色母粒和PET粒料干燥后配方比例混合后加入单螺杆纺丝机,经纺丝机计量泵增压后通过纺丝组件挤出,然后纺丝溶液经过侧吹风进行冷却,其中纺丝温度为280℃;冷却后经过上油、卷绕形成初生丝;初生纤维先经预热,再经3倍牵伸,得到牵伸丝;再将牵伸丝于145℃进行热定型,从而得到有色弹性聚酯纤维。
本发明与现有技术相比,有益的技术效果是:
(Ⅰ)本发明将颜料和弹性体增韧剂以色母粒的方式加入到聚酯纤维纺丝原液中,改变传统的纤维需要在成型后通过染料染色而带来的染色性能和回弹力方面存在的技术问题。
(Ⅱ)在色母粒中,常规的分散剂为聚乙烯蜡,它可以对颜料起到分散作用,即一方面对颜料表面进行润湿,另一方面降低共混体系粘度。但是由于聚乙烯蜡属于小分子,若加入量太少起不到分散作用,而加入量太多,又会导致体系粘度下降太快,不利于剪切力的传递,因此也会造成分散效果差。而PBE弹性体为乙烯-丙烯共聚物,因此可以代替常规聚乙烯蜡分散剂对颜料进行润湿包覆,另外PBE属于高分子,所以可以避免由于小分子过多导致体系粘度降低的情况。因此PBE弹性体不仅可以使颜料颗粒的分散达到纺丝要求,同时还能对聚酯纤维起到增韧增弹作用。
(Ⅲ)该方法操作简便,利于环保,所制备的聚酯纤维色牢度高,颜色鲜亮,手感柔软,弹性好。
以下结合实施例对本发明作进一步的详细解释说明。
具体实施方式
色母粒着色技术属于原液着色,即对聚酯纤维进行纺前着色,筛选出耐性较好的颜料,通过纺丝直接制备有色丝,使颜料固着在纤维内部,这种着色方法弥补了“纺后着色”技术产生的环境问题,另外,通过色母粒着色的聚酯纤维的耐性、户外色牢度及水洗色牢度都很高。
传统的弹性纤维虽然弹性很好,如氨纶等,但是耐候性较差,而且无法进行高温加工。目前对聚酯纤维进行弹性改性的方法也有很多,如改变纺丝孔形状进而改变聚酯纤维的形状实现弹性增强,或者将聚酯纤维与其它弹性纤维进行混纺等,以上两种改性方法虽然实现了弹性改性,但是操作较为复杂,同时对于纤维的原液着色也提出了更高的要求。
因此,为了制备色牢度较高且弹性较好的聚酯纤维,将耐性较好的着色剂和弹性体增韧剂以色母粒的方式加入到PET纺丝原液中,而此弹性体增韧剂在色母粒中不仅起到增韧增弹的作用,还可以代替常规聚乙烯蜡分散剂对着色剂进行润湿包覆,促使着色剂在聚酯中的分散,通过纺丝制备得到有色弹性聚酯纤维。
遵从上述技术方案,以下给出本发明的具体实施例,需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例,凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1:
本实施例给出一种原液着色弹性聚酯纤维的制备方法,该方法将着色剂和弹性体增韧剂制成PET色母粒,然后将PET色母粒加入到PET纺丝原液中进行原液着色,然后通过纺丝直接制备得到有色弹性聚酯纤维;
弹性增韧剂为乙烯-丙烯共聚物PBE,熔融指数:6000g/10min;乙烯成分:15wt%;密度:0.861g/cm3;维卡软化点:48℃。
该方法具体包括以下步骤:
步骤一,PET预处理:
将PET粉料在烘箱内于80℃烘干8h,再升至120℃继续烘干4h,使PET粉料干燥后水分在80ppm以下,PET粉料的特性黏度为0.65dL/g;
步骤二,制备PET色母粒:
首先将着色剂、偶联剂和抗氧剂按照配方比例配料混合,再将PET粉料和弹性增韧剂按照配方比例配料加入并混合,得到预混料;然后将预混料加入到双螺杆挤出机熔融共混、挤出、水冷然后造粒,得到PET色母粒;
所述的PET色母粒以重量百分数计,由以下原料制成,PET粉料为78%,着色剂为20%,增韧剂为1%,抗氧剂为0.5%,偶联剂为0.5%。
预混料的具体混合工艺为:首先将着色剂、偶联剂和抗氧剂按照配方比例配料混合,加入转速为500~2000r/min的高速混合机中,混合5~10min;再将PET粉料和弹性增韧剂按照配方比例配料加入加入高速混合机,再次混合5~10min,得到预混料。
从预混料制备PET色母粒的工艺为:将预混料加入到双螺杆挤出机熔融共混,将从双螺杆挤出机中出来的物料进行水冷,造粒,得到PET色母粒,其中:
所述的双螺杆挤出机的螺杆为同向平行双螺杆,长径比为32:1~48:1;
所述的双螺杆挤出机的加工温度控制为270℃~290℃;
所述的双螺杆挤出机的螺杆转速为100~250r/min。
步骤三,纺丝:
将PET色母粒和PET粒料干燥后按照配方比例混合后进行纺丝,制得有色弹性聚酯纤维。
PET色母粒和PET粒料的干燥后水分在80ppm以下。
纺丝的具体工艺为:将PET色母粒和PET粒料干燥后配方比例混合后加入单螺杆纺丝机,经纺丝机计量泵增压后通过纺丝组件挤出,然后纺丝溶液经过侧吹风进行冷却,其中纺丝温度为280℃;冷却后经过上油、卷绕形成初生丝;初生纤维先经预热,再经3倍牵伸,得到牵伸丝;再将牵伸丝于145℃进行热定型,从而得到有色弹性聚酯纤维。
其中:
PET粒料和PET色母粒之间的质量配比为98:2。
PET粉料的特性黏度为0.65dL/g;PET粒料的特性黏度为0.65dL/g。
着色剂为酞菁蓝颜料。
抗氧剂为受阻酚抗氧剂264。
偶联剂为硅烷偶联剂。
实施例2:
本实施例给出一种原液着色弹性聚酯纤维的制备方法,该方法与实施例1的区别仅仅在于PET色母粒的配方不同,本实施例中的PET色母粒以重量百分数计,由以下原料制成,PET粉料为76%,着色剂为20%,增韧剂为3%,抗氧剂为0.5%,偶联剂为0.5%。
实施例3:
本实施例给出一种原液着色弹性聚酯纤维的制备方法,该方法与实施例1的区别仅仅在于PET色母粒的配方不同,本实施例中的PET色母粒以重量百分数计,由以下原料制成,PET粉料为74%,着色剂为20%,增韧剂为5%,抗氧剂为0.5%,偶联剂为0.5%。
实施例4:
本实施例给出一种原液着色弹性聚酯纤维的制备方法,该方法与实施例1的区别仅仅在于PET色母粒的配方不同,本实施例中的PET色母粒以重量百分数计,由以下原料制成,PET粉料为72%,着色剂为20%,增韧剂为7%,抗氧剂为0.5%,偶联剂为0.5%。
上述实施例中的着色剂为酞菁蓝颜料,可以采用钛白粉、炭黑、群青、钴蓝、铬黄或硫化铈替换,效果基本相同。
上述实施例中的抗氧剂受阻酚抗氧剂264可以采用受阻酚抗氧剂1076或亚磷酸酯类抗氧剂PL-440替换,效果基本相同。
上述实施例中的偶联剂硅烷偶联剂可以采用铝酸酯偶联剂或钛酸酯偶联剂替换,效果基本相同。
对比例1:
本对比例给出一种聚酯纤维的制备方法,该方法与实施例1基本相同,区别仅仅在于PET色母粒中没有加入弹性增韧剂,本对比例中的PET色母粒以重量百分数计,由以下原料制成,PET粉料为79%,着色剂为20%,抗氧剂为0.5%,偶联剂为0.5%。
对比例2:
本对比例给出一种聚酯纤维的制备方法,该方法与实施例4基本相同,区别仅仅在于PET色母粒中加入的弹性增韧剂不同,本对比例中的弹性增韧剂为聚酯型聚氨酯弹性体TPU。
对比例3:
本对比例给出一种聚酯纤维的制备方法,该方法与实施例4基本相同,区别仅仅在于PET色母粒中加入的弹性增韧剂不同,本对比例中的弹性增韧剂为苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS。
性能测试:对以上实施例和对比例制备的聚酯纤维进行性能测试,性能测评方法如下:
拉伸强度:电子单纱强力仪,牵伸丝500mm,拉伸速度250mm/min;
断裂伸长率:电子单纱强力仪,牵伸丝500mm,拉伸速度250mm/min;
纤维表面光滑度:牵伸丝,扫描电子显微镜;
柔软度:柔软度测试仪,牵伸丝10mm,测头行进速度0.5mm/min;
弹性:电子万能试验机,牵伸丝10mm,预加张力0.2cN,测试纤维的拉伸弹性回复率。
测试结果如下表1所示。
表1实施例和对比例的性能测试结果
实施例 | 断裂强度cN/tex | 断裂伸长率/% | 纤维表面光滑度 | 柔软度 | 弹性 |
实施例1 | 18.38 | 15.65 | △ | △ | △ |
实施例2 | 18.19 | 16.09 | ● | ● | ● |
实施例3 | 17.17 | 15.66 | △ | ● | ● |
实施例4 | 16.79 | 15.48 | ● | ● | ● |
对比例1 | 18.25 | 14.04 | △ | △ | △ |
对比例2 | 14.28 | 14.21 | △ | ● | △ |
对比例3 | 15.32 | 14.45 | △ | △ | ● |
注:△表示不好;●表示较好。
从表1中可以看出,当在母粒中加入乙烯-丙烯共聚物后,随着其含量的逐渐增加,PET色丝的断裂伸长率逐渐增大,断裂强度逐渐下降,其中当PBE含量为3wt%时,PET色丝的力学性能较好。而当弹性体增韧剂含量相同时,与乙烯-丙烯共聚物相比,加入其他弹性体后,PET色丝的力学性能较差,这是因为乙烯-丙烯共聚物不仅能够起到弹性体增韧的效果,而且在结构上与常规分散剂(聚乙烯蜡、聚丙烯蜡)相似,还能够促进颜料的分散。
Claims (9)
1.一种原液着色弹性聚酯纤维的制备方法,其特征在于,该方法将着色剂和弹性体增韧剂制成PET色母粒,然后将PET色母粒加入到PET纺丝原液中进行原液着色,然后通过纺丝直接制备得到有色弹性聚酯纤维;
所述的弹性体增韧剂为乙烯-丙烯共聚物PBE弹性体;
该方法具体包括以下步骤:
步骤一,PET预处理:
先将PET粉料干燥,使PET粉料干燥后水分在80ppm以下;
步骤二,制备PET色母粒:
首先将着色剂、偶联剂和抗氧剂按照配方比例配料混合,再将PET粉料和弹性体增韧剂按照配方比例配料加入并混合,得到预混料;然后将预混料加入到双螺杆挤出机熔融共混、挤出、水冷然后造粒,得到PET色母粒;
所述的PET色母粒以重量百分数计,由以下原料制成,PET粉料为72%~78%,着色剂为20%,弹性体增韧剂为1%~7%,抗氧剂为0.5%,偶联剂为0.5%,原料的重量份数之和为100%;
步骤三,纺丝:
将PET色母粒和PET粒料干燥后按照配方比例混合后进行纺丝,制得有色弹性聚酯纤维。
2.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述的PET粒料和PET色母粒之间的质量配比为98:2。
3.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述的PET粉料的特性黏度为0.65dL/g;所述的PET粒料的特性黏度为0.65dL/g。
4.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述的着色剂为有机颜料或者无机颜料,所述的有机颜料为酞菁蓝颜料;所述的无机颜料为钛白粉、炭黑、群青、钴蓝、铬黄或硫化铈;
所述的抗氧剂为受阻酚抗氧剂264、受阻酚抗氧剂1076或亚磷酸酯类抗氧剂PL-440;
所述的偶联剂为硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂或钛酸酯偶联剂。
5.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤一中,所述的PET预处理的具体过程为:将PET粉料在烘箱内于80℃烘干8h,再升至120℃继续烘干4h,使PET粉料干燥后水分在80ppm以下。
6.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤二中,预混料的具体混合工艺为:首先将着色剂、偶联剂和抗氧剂按照配方比例配料混合,加入转速为500~2000r/min的高速混合机中,混合5~10min;再将PET粉料和弹性体增韧剂按照配方比例配料加入加入高速混合机,再次混合5~10min,得到预混料。
7.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤二中,从预混料制备PET色母粒的工艺为:将预混料加入到双螺杆挤出机熔融共混,将从双螺杆挤出机中出来的物料进行水冷,造粒,得到PET色母粒,其中:
所述的双螺杆挤出机的螺杆为同向平行双螺杆,长径比为32:1~48:1;
所述的双螺杆挤出机的加工温度控制为270℃~290℃;
所述的双螺杆挤出机的螺杆转速为100~250r/min。
8.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤三中,PET色母粒和PET粒料的干燥后水分在80ppm以下。
9.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤三中,纺丝的具体工艺为:将PET色母粒和PET粒料干燥后配方比例混合后加入单螺杆纺丝机,经纺丝机计量泵增压后通过纺丝组件挤出,然后纺丝溶液经过侧吹风进行冷却,其中纺丝温度为280℃;冷却后经过上油、卷绕形成初生丝;初生纤维先经预热,再经3倍牵伸,得到牵伸丝;再将牵伸丝于145℃进行热定型,从而得到有色弹性聚酯纤维。
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GR01 | Patent grant | ||
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