CN109322005A - 一种可染阻燃再生丙纶纤维 - Google Patents

一种可染阻燃再生丙纶纤维 Download PDF

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陈兴华
董丽梅
吴青旺
郑良山
冯理忠
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Abstract

本发明公开了一种可染阻燃再生丙纶纤维及其制备方法，属于化纤技术领域，所述可染阻燃再生丙纶纤维由可染阻燃母粒8‑15份和聚丙烯母粒80‑90份制备而成；所述聚丙烯母粒由废弃聚丙烯10‑15份、聚丙烯树脂80‑95份制备而成；所述可染阻燃母粒包括以下重量份的材料制备而成：阻燃剂20‑30份，纳米二氧化硅1‑2份，分散剂1‑5份、二羧基苯磺酸钠的聚对苯二甲酸双羟乙酯树脂20‑30份、芳纶浆粕4‑15份、偶联剂1‑3份和废弃聚丙烯切片30‑42份。本发明使用的原料为废旧聚丙烯和聚丙烯树脂，既节约成本，又有利于环保，同时能够将能源最大化利用，生产出的丙纶纤维具有可染和阻燃的特性。

Description

一种可染阻燃再生丙纶纤维
技术领域
本发明涉及化纤技术领域，尤其涉及一种可染阻燃再生丙纶纤维的生产方法。
背景技术
丙纶，也被称为聚丙烯纤维或PP纤维，是一种用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，具有强度高，伸长大，初始模量较高，弹性优良的特点。聚丙烯纤维耐磨性仅次于聚酰胺纤维，且耐腐蚀性良好，尤其是对无机酸、碱稳定性很好，不发霉，不腐烂，不怕虫蛀等，主要用在装饰用布和工业领域，例如各种家具布、装饰布、广告布、地毯、箱包、帐篷、土工布、缆绳、渔业用具、包装材料和滤布等，但聚丙烯纤维不吸水，染色困难，静电很大，在室温和低温下，由于本身的分子结构规整度高，所以抗冲击强度较差。另外，聚丙烯纤维对紫外线很敏感，有易老化、耐燃性差等缺点，由于不吸湿、不透气、不舒适、热稳定性差、易吸灰；现有的改性丙纶大多不能同时具备可染与阻燃的性能。公开号CN101481829B的中国专利，公开了一种有色阻燃丙纶纤维及其制备方法和应用，通过色母粒、可染阻燃母粒和丙纶成纤切片熔融后喷丝成形。但是该方法主要针对丙纶为原料，如何以废弃聚丙烯为原料制备可染阻燃再生丙纶纤维还有待解决。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是：提供一种上色均匀的可染阻燃再生丙纶纤维。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种可染阻燃再生丙纶纤维，由以下重量份的材料制作而成：
可染阻燃母粒8-15份和聚丙烯母粒80-90份；
所述聚丙烯母粒包括以下重量份的材料制备而成：
废弃聚丙烯10-15份、聚丙烯树脂80-95份；
所述可染阻燃母粒包括以下重量份的材料制备而成：
阻燃剂20-30份，纳米二氧化硅1-2份，分散剂1-5份、二羧基苯磺酸钠的聚对苯二甲酸双羟乙酯树脂20-30份、芳纶浆粕4-15份、偶联剂1-3份和废弃聚丙烯切片30-42份。
上述可染阻燃再生丙纶纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)将废弃聚丙烯清洗、除杂和干燥后进行造粒形成微粒，所述微粒进行过滤，将过滤后的废弃聚丙烯与聚丙烯树脂混合形成聚丙烯母粒；
(2)照比例称取所述可染阻燃母粒的原料，将纳米二氧化硅、分散剂、偶联剂和废弃聚丙烯切片加入高速搅拌机中低速搅拌5min，后加入二羧基苯磺酸钠的聚对苯二甲酸双羟乙酯树脂、阻燃剂和芳纶浆粕高速搅拌8min；再将搅拌好的原料送入两级真空双螺杆挤出机中，挤出造粒，挤出机温度设定为120～150℃；
(3)将步骤(1)得到的聚丙烯母粒和步骤(2)得到的可染阻燃母粒混合后送入两级真空双螺杆挤出机熔融挤出得到熔体，所述两级真空双螺杆挤出机的六区温度设定为：1区185℃，2区195℃，3区230℃，4区235℃，5区230℃，6区230℃，纺丝箱的温度为220℃；
(4)将两级真空双螺杆挤出机挤出的熔体通过纺丝组件的喷丝板纺丝成形得到丝束，并进行定型；
(5)定型后的丝束经卷绕、牵伸、卷曲、上油、热定型和切断。
本发明的有益效果在于：使用的原料为废旧聚丙烯，产品环保且成本较低；可染阻燃母粒中添加了芳纶浆粕有丰富的绒毛纤维且表面粗糙，能提高丙纶的上染率，且能够提高二羧基苯磺酸钠的聚对苯二甲酸双羟乙酯树脂和阻燃剂的分散性，进一步的提升丙纶的上染率和阻燃效果；添加高二羧基苯磺酸钠的聚对苯二甲酸双羟乙酯树脂能在改变聚丙烯的微观结构的同时，在纤维中引入了接收阳离子染料的官能团；纳米二氧化硅与偶联剂结合后有一定阻燃效果，提升阻燃效果，也能起到一定润滑的作用，保证产品的柔软度；而将各类助剂先与部分废弃聚丙烯混合形成可染阻燃母粒，再与聚丙烯母粒混合，能够有效的避免团聚问题，使得所得到的丙纶丝质优良不易断裂。同时通过上述制备方法制备可染阻燃再生丙纶的杂质低、聚合度高，在纺丝过程中通过两次不同速率的搅拌，各类助剂分散效果好，可染阻燃再生丙纶有较好的均匀性和拉伸性，避免温度过高或过低造成黏度不适宜纺丝、原丝断裂和产生注头等问题。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式予以说明。
本发明最关键的构思在于：在可染阻燃母粒中添加芳纶浆粕、二羧基苯磺酸钠的聚对苯二甲酸双羟乙酯树脂和阻燃剂，对再生丙纶进行可染与阻燃的改性。
一种可染阻燃再生丙纶纤维，由以下重量份的材料制作而成：
可染阻燃母粒8-15份和聚丙烯母粒80-90份；
所述聚丙烯母粒包括以下重量份的材料制备而成：
废弃聚丙烯10-15份、聚丙烯树脂80-95份；
所述可染阻燃母粒包括以下重量份的材料制备而成：
阻燃剂20-30份，纳米二氧化硅1-2份，分散剂1-5份、二羧基苯磺酸钠的聚对苯二甲酸双羟乙酯树脂20-30份、芳纶浆粕4-15份、偶联剂1-3份和废弃聚丙烯切片30-42份。
上述可染阻燃再生丙纶纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)将废弃聚丙烯清洗、除杂和干燥后进行造粒形成微粒，所述微粒进行过滤，将过滤后的废弃聚丙烯与聚丙烯树脂混合形成聚丙烯母粒；
(2)照比例称取所述可染阻燃母粒的原料，将纳米二氧化硅、分散剂、偶联剂和废弃聚丙烯切片加入高速搅拌机中低速搅拌5min，后加入二羧基苯磺酸钠的聚对苯二甲酸双羟乙酯树脂、阻燃剂和芳纶浆粕高速搅拌8min；再将搅拌好的原料送入两级真空双螺杆挤出机中，挤出造粒，挤出机温度设定为120～150℃；
(3)将步骤(1)得到的聚丙烯母粒和步骤(2)得到的可染阻燃母粒混合后送入两级真空双螺杆挤出机熔融挤出得到熔体，所述两级真空双螺杆挤出机的六区温度设定为：1区185℃，2区195℃，3区230℃，4区235℃，5区230℃，6区230℃，纺丝箱的温度为220℃；
(4)将两级真空双螺杆挤出机挤出的熔体通过纺丝组件的喷丝板纺丝成形得到丝束，并进行定型；
(5)定型后的丝束经卷绕、牵伸、卷曲、上油、热定型和切断。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：使用的原料为废旧聚丙烯，产品环保且成本较低；可染阻燃母粒中添加了芳纶浆粕有丰富的绒毛纤维且表面粗糙，能提高丙纶的上染率，且能够提高二羧基苯磺酸钠的聚对苯二甲酸双羟乙酯树脂和阻燃剂的分散性，进一步的提升丙纶的上染率和阻燃效果；添加高二羧基苯磺酸钠的聚对苯二甲酸双羟乙酯树脂能在改变聚丙烯的微观结构的同时，在纤维中引入了接收阳离子染料的官能团；纳米二氧化硅与偶联剂结合后有一定阻燃效果，提升阻燃效果，也能起到一定润滑的作用，保证产品的柔软度；而将各类助剂先与部分废弃聚丙烯混合形成可染阻燃母粒，再与聚丙烯母粒混合，能够有效的避免团聚问题，使得所得到的丙纶丝质优良不易断裂。同时通过上述制备方法制备可染阻燃再生丙纶的杂质低、聚合度高，在纺丝过程中通过两次不同速率的搅拌，各类助剂分散效果好，可染阻燃再生丙纶有较好的均匀性和拉伸性，避免温度过高或过低造成黏度不适宜纺丝、原丝断裂和产生注头等问题。
优选的，一种可染阻燃再生丙纶纤维由以下重量份的材料制作而成：
可染阻燃母粒12份和聚丙烯母粒88份；
所述聚丙烯母粒包括以下重量份的材料制备而成：
废弃聚丙烯14份、聚丙烯树脂85份；
所述可染阻燃母粒包括以下重量份的材料制备而成：
阻燃剂23份，纳米二氧化硅1份，分散剂4份、二羧基苯磺酸钠的聚对苯二甲酸双羟乙酯树脂25份、芳纶浆粕13份、偶联剂1份和废弃聚丙烯切片40份。
进一步的，所述阻燃剂为硼酸锌、红磷、氮磷无卤阻燃剂和三氧化二锑中的一种或多种。
由上述描述可知，采用无卤阻燃剂可避免丙纶纤维燃烧后产生大量的还卤素的有毒气体。
进一步的，所述偶联剂为硅烷偶联剂。
由上述描述可知，硅烷偶联剂与纳米二氧化硅结合性更好，各组分间的相容性显著提升，避免分层和析出的现象。
进一步的，所述可染阻燃母粒还包括抗氧化剂1-3份。
进一步的，所述抗氧剂为抗氧剂1010。
由上述描述可知，增加抗氧剂可防止可染阻燃再生丙纶纤维氧化。
优选的，上述的可染阻燃再生丙纶纤维的制备方法，所述步骤(1)具体为，废弃聚丙烯清洗、除杂和干燥后进行造粒形成聚丙烯成份纯度达到95％以上的微粒，所述微粒通过280目滤网进行过滤，将过滤后的废弃聚丙烯与聚丙烯树脂混合，然后用混料机5T/次大面积混合并烘拌干燥形成聚丙烯母粒。
优选的，上述的可染阻燃再生丙纶纤维的制备方法，所述步骤(2)具体为，在加入纳米二氧化硅、分散剂、偶联剂和废弃聚丙烯切片搅拌时，高速搅拌机的转速为500转/分；加入二羧基苯磺酸钠的聚对苯二甲酸双羟乙酯树脂、阻燃剂和芳纶浆粕搅拌时，高速搅拌机的转速为800转/分。
优选的，上述的可染阻燃再生丙纶纤维的制备方法，所述步骤(1)中在选取废弃聚丙烯时先对废弃聚丙烯进行除尘拆封。
由上述描述可知，对废弃聚丙烯进行除尘拆封能大大降低再生丙纶中的杂质。
实施例一：
(1)将废弃聚丙烯清洗、除杂和干燥后进行造粒形成微粒，所述微粒进行过滤，将过滤后的废弃聚丙烯与聚丙烯树脂混合形成聚丙烯母粒；
(2)照比例称取所述可染阻燃母粒的原料，将纳米二氧化硅1份、分散剂4份、偶联剂1份和废弃聚丙烯切片40份加入高速搅拌机中低速搅拌5min，后加入二羧基苯磺酸钠的聚对苯二甲酸双羟乙酯树脂25份、阻燃剂23份和芳纶浆粕13份高速搅拌8min；再将搅拌好的原料送入两级真空双螺杆挤出机中，挤出造粒，挤出机温度设定为120～150℃；
(3)将步骤(1)得到的聚丙烯母粒88份和步骤(2)得到的可染阻燃母粒12份混合后送入两级真空双螺杆挤出机熔融挤出得到熔体，所述两级真空双螺杆挤出机的六区温度设定为：1区185℃，2区195℃，3区230℃，4区235℃，5区230℃，6区230℃，纺丝箱的温度为220℃；
(4)将两级真空双螺杆挤出机挤出的熔体通过纺丝组件的喷丝板纺丝成形得到丝束，并进行定型；
(5)定型后的丝束经卷绕、牵伸、卷曲、上油、热定型和切断。
实施例二：
(1)将废弃聚丙烯清洗、除杂和干燥后进行造粒形成微粒，所述微粒进行过滤，将过滤后的废弃聚丙烯与聚丙烯树脂混合形成聚丙烯母粒；
(2)照比例称取所述可染阻燃母粒的原料，将纳米二氧化硅1份、分散剂4份、偶联剂1份和废弃聚丙烯切片40份加入高速搅拌机中低速搅拌5min，后加入二羧基苯磺酸钠的聚对苯二甲酸双羟乙酯树脂20份、阻燃剂26份和芳纶浆粕13份高速搅拌8min；再将搅拌好的原料送入两级真空双螺杆挤出机中，挤出造粒，挤出机温度设定为120～150℃；
(3)将步骤(1)得到的聚丙烯母粒85份和步骤(2)得到的可染阻燃母粒15份混合后送入两级真空双螺杆挤出机熔融挤出得到熔体，所述两级真空双螺杆挤出机的六区温度设定为：1区185℃，2区195℃，3区230℃，4区235℃，5区230℃，6区230℃，纺丝箱的温度为220℃；
(4)将两级真空双螺杆挤出机挤出的熔体通过纺丝组件的喷丝板纺丝成形得到丝束，并进行定型；
(5)定型后的丝束经卷绕、牵伸、卷曲、上油、热定型和切断。
实施例三：
(1)将废弃聚丙烯清洗、除杂和干燥后进行造粒形成微粒，所述微粒进行过滤，将过滤后的废弃聚丙烯与聚丙烯树脂混合形成聚丙烯母粒；
(2)照比例称取所述可染阻燃母粒的原料，将纳米二氧化硅1份、分散剂4份、偶联剂1份和废弃聚丙烯切片40份加入高速搅拌机中低速搅拌5min，后加入二羧基苯磺酸钠的聚对苯二甲酸双羟乙酯树脂22份、阻燃剂25份和芳纶浆粕13份高速搅拌8min；再将搅拌好的原料送入两级真空双螺杆挤出机中，挤出造粒，挤出机温度设定为120～150℃；
(3)将步骤(1)得到的聚丙烯母粒85份和步骤(2)得到的可染阻燃母粒15份混合后送入两级真空双螺杆挤出机熔融挤出得到熔体，所述两级真空双螺杆挤出机的六区温度设定为：1区185℃，2区195℃，3区230℃，4区235℃，5区230℃，6区230℃，纺丝箱的温度为220℃；
(4)将两级真空双螺杆挤出机挤出的熔体通过纺丝组件的喷丝板纺丝成形得到丝束，并进行定型；
(5)定型后的丝束经卷绕、牵伸、卷曲、上油、热定型和切断。
对实施例一、实施例二和实施例三分别进行的极限氧气指数和上染率的测定，所述极限氧气指数通过JF-3型氧指数测定仪测定，依据GB/T5454；所述上染率通过721型分光光度计测定染液的光密度，求得上染率。结果如表1所示：
表1
极限氧气指数 上染率
实施例一 26.3％ 81.3％
实施例二 29.9％ 78.2％
实施例三 29.4％ 79.6％
综上所述，本发明提供的可染阻燃再生丙纶纤维，使用的原料为废旧聚丙烯，产品环保且成本较低；可染阻燃母粒中添加了芳纶浆粕有丰富的绒毛纤维且表面粗糙，能提高丙纶的上染率，且能够提高二羧基苯磺酸钠的聚对苯二甲酸双羟乙酯树脂和阻燃剂的分散性，进一步的提升丙纶的上染率和阻燃效果；添加高二羧基苯磺酸钠的聚对苯二甲酸双羟乙酯树脂能在改变聚丙烯的微观结构的同时，在纤维中引入了接收阳离子染料的官能团；纳米二氧化硅与偶联剂结合后有一定阻燃效果，提升阻燃效果，也能起到一定润滑的作用，保证产品的柔软度；而将各类助剂先与部分废弃聚丙烯混合形成可染阻燃母粒，再与聚丙烯母粒混合，能够有效的避免团聚问题，使得所得到的丙纶丝质优良不易断裂。同时通过上述制备方法制备可染阻燃再生丙纶的杂质低、聚合度高，在纺丝过程中通过两次不同速率的搅拌，各类助剂分散效果好，可染阻燃再生丙纶有较好的均匀性和拉伸性，避免温度过高或过低造成黏度不适宜纺丝、原丝断裂和产生注头等问题。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种可染阻燃再生丙纶纤维，其特征在于，由以下重量份的材料制作而成：
可染阻燃母粒8-15份和聚丙烯母粒80-90份；
所述聚丙烯母粒包括以下重量份的材料制备而成：
废弃聚丙烯10-15份、聚丙烯树脂80-95份；
所述可染阻燃母粒包括以下重量份的材料制备而成：
阻燃剂20-30份，纳米二氧化硅1-2份，分散剂1-5份、二羧基苯磺酸钠的聚对苯二甲酸双羟乙酯树脂20-30份、芳纶浆粕4-15份、偶联剂1-3份和废弃聚丙烯切片30-42份。
2.根据权利要求1所述的可染阻燃再生丙纶纤维，其特征在于，所述阻燃剂为硼酸锌、红磷、氮磷无卤阻燃剂和三氧化二锑中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的可染阻燃再生丙纶纤维，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂。
4.根据权利要求1所述的可染阻燃再生丙纶纤维，其特征在于，所述可染阻燃母粒还包括抗氧化剂1-3份。
5.根据权利要求4所述的可染阻燃再生丙纶纤维，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010。
6.根据权利要求1所述的可染阻燃再生丙纶纤维，其特征在于，所述可染阻燃再生丙纶纤维由以下重量份的材料制作而成：
可染阻燃母粒12份和聚丙烯母粒88份；
所述聚丙烯母粒包括以下重量份的材料制备而成：
废弃聚丙烯14份、聚丙烯树脂85份；
所述可染阻燃母粒包括以下重量份的材料制备而成：
阻燃剂23份，纳米二氧化硅1份，分散剂4份、二羧基苯磺酸钠的聚对苯二甲酸双羟乙酯树脂25份、芳纶浆粕13份、偶联剂1份和废弃聚丙烯切片40份。
7.一种权利要求1-4任意一项所述可染阻燃再生丙纶纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将废弃聚丙烯清洗、除杂和干燥后进行造粒形成微粒，所述微粒进行过滤，将过滤后的废弃聚丙烯与聚丙烯树脂混合形成聚丙烯母粒；
(2)照比例称取所述可染阻燃母粒的原料，将纳米二氧化硅、分散剂、偶联剂和废弃聚丙烯切片加入高速搅拌机中低速搅拌5min，后加入二羧基苯磺酸钠的聚对苯二甲酸双羟乙酯树脂、阻燃剂和芳纶浆粕高速搅拌8min；再将搅拌好的原料送入两级真空双螺杆挤出机中，挤出造粒，挤出机温度设定为120～150℃；
(3)将步骤(1)得到的聚丙烯母粒和步骤(2)得到的可染阻燃母粒混合后送入两级真空双螺杆挤出机熔融挤出得到熔体，所述两级真空双螺杆挤出机的六区温度设定为：1区185℃，2区195℃，3区230℃，4区235℃，5区230℃，6区230℃，纺丝箱的温度为220℃；
(4)将两级真空双螺杆挤出机挤出的熔体通过纺丝组件的喷丝板纺丝成形得到丝束，并进行定型；
(5)定型后的丝束经卷绕、牵伸、卷曲、上油、热定型和切断。
8.根据权利要求7所述的可染阻燃再生丙纶纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)具体为，废弃聚丙烯清洗、除杂和干燥后进行造粒形成聚丙烯成份纯度达到95％以上的微粒，所述微粒通过280目滤网进行过滤，将过滤后的废弃聚丙烯与聚丙烯树脂混合，然后用混料机5T/次大面积混合并烘拌干燥形成聚丙烯母粒。
9.根据权利要求7所述的可染阻燃再生丙纶纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)具体为，在加入纳米二氧化硅、分散剂、偶联剂和废弃聚丙烯切片搅拌时，高速搅拌机的转速为500转/分；加入二羧基苯磺酸钠的聚对苯二甲酸双羟乙酯树脂、阻燃剂和芳纶浆粕搅拌时，高速搅拌机的转速为800转/分。
10.根据权利要求7所述的可染阻燃再生丙纶纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中在选取废弃聚丙烯时先对废弃聚丙烯进行除尘拆封。
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CN107163381A (zh) * 2017-05-24 2017-09-15 上海彩艳实业有限公司 丙纶无卤阻燃母粒及其制造方法
CN107236186A (zh) * 2017-06-14 2017-10-10 广东圆融新材料有限公司 一种低密度加硬透明阻燃聚丙烯材料及其制备方法

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