CN110105728B - 一种具有高耐光性能的着色母粒及该母粒的清洁制备方法 - Google Patents

一种具有高耐光性能的着色母粒及该母粒的清洁制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于着色纺丝纤维制备的技术领域，特别涉及一种具有高耐光性能的着色母粒及该母粒的清洁制备方法，将热塑性聚合物、着色剂、苯胺低聚物、加工助剂充分混合后，加入到挤出机中进行挤出造粒，将母粒纺丝并编织成面料装饰布。苯胺低聚物进入到母粒以及后续织物中后，受到光照的时候，有可能先于颜料吸收光照，从而使由光照而造成的颜料的失效程度大大减小。

Description

一种具有高耐光性能的着色母粒及该母粒的清洁制备方法
技术领域
本发明属于着色纺丝纤维制备的技术领域，特别涉及一种具有高耐光性能的着色母粒及该母粒的清洁制备方法。
背景技术
目前常用的遮阳面料主要通过匹染染色工艺加工而成，不但制造成本高昂，而且匹染染色过程中会产生大量的废水、废气和废渣，对环境及整个生态环境都带来了巨大的伤害。随着环境问题日益严峻，保护环境已成为人人关心的话题，清洁生产、节能减排成为各行各业的关注点之一。
遮阳着色母粒采用对环境友好的纺前着色纺丝工艺，生产过程清洁、环保，后与热塑性材料共混纺丝，纤维和面料织造等生产过程无废水、废气、废渣等污染，终端产品无需二次染色，是一种对环境非常友好的绿色环保着色母粒。但遮阳面料长时间被强太阳光照射，更容易褪色，而目前很多遮阳面料的耐光性能并非十分理想。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种具有高耐光性能的着色母粒，按重量份数计算，包括如下组分：
Figure BDA0002084945690000011
其中，热塑性聚合物包括纤维级PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、瓶级高粘PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、纤维级PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)、纤维级PTT(聚对苯二甲酸丙二醇酯)、纤维级PP(聚丙烯)、PE蜡(聚乙烯蜡)等，
着色剂为颜料绿36或颜料黄150，
苯胺低聚物的制备方法为，
将苯二胺单体、苯胺单体、氧化剂加入到醇水的混合溶剂中并于低温、酸性环境下反应，过滤，将所得滤饼充分洗涤后烘干，
加工助剂为光稳定剂2020(天罡HS-200)、光稳定剂TINUVIN 234、光稳定剂UV5577、抗静电剂HDC-103、抗氧剂lrganox 1098、抗氧剂608、抗氧剂1010、分散剂121、P系阻燃剂、消光剂等。
本发明还提供了一种上述着色母粒的清洁制备方法，具体操作为：将热塑性聚合物、着色剂、苯胺低聚物、加工助剂充分混合后，加入到挤出机中进行挤出造粒，对所得粒料进行预结晶处理，
将热塑性聚合物、着色剂、苯胺低聚物、加工助剂加入到高速混合机中进行混合，高速混合机容量为200L，高速混合机的加热温度设置为100～135℃，控制实际混料温度为50～65℃，混合时间5～45min，
挤出机为双螺杆挤出机，螺杆直径40～90mm，螺杆长径比1：40～1：58，螺杆挤出机各区温度180～295℃(根据着色母粒载体类型(母粒中热塑性聚合物的类型)设定挤出机各区的具体温度)，挤出时间为30～60min，口模温度为220～290℃，
挤出机出料后，先采用冷却水槽或鼓风机对料条进行冷却，再进行切粒，
预结晶温度100～120℃，预结晶时间≥2小时。
具体实施方式
苯胺低聚物的制备：
将181重量份的对苯二胺盐酸盐溶解在23000重量份的乙醇的水溶液(由乙醇和去离子水按体积比3：7混合而成)中，并加入溶质质量分数为37％的盐酸水溶液3500重量份，将反应体系置于0℃的冰浴中，待反应体系降温至0℃时，向反应体系中加入500重量份的重铬酸铵，然后将3500重量份的0℃的苯胺的乙醇溶液(溶解有苯胺372重量份)滴加到反应体系中，滴加完成后再搅拌反应8小时后过滤，所得滤饼依次采用1mol/L的盐酸水溶液、乙醇充分清洗，再用氨水脱去盐酸，最后用纯水清洗至中性，在50℃下烘干。
实施例1
按重量份数计算，将75份的纤维级PET、27份的颜料绿36、3份上述制备的苯胺低聚物、2份的光稳定剂2020、4份的抗氧剂1010加入到高速混合机中，在实际混料温度为62～65℃下混合45分钟；将所得的混合料加入双螺杆挤出机进行熔融挤出，双螺杆挤出机的长径比为48：1；挤出段温度设定依次为一区220℃、二区240℃、三区255℃、四区240℃、五区240℃、六区230℃、七区230℃、八区225℃、九区225℃、十区225℃、十一区225℃、十二区220℃，挤出时间为35min，口模温度为220℃，将挤出的料条经冷却水槽冷却至常温(25℃，下同)后切粒，将所得粒料先于100℃下预结晶2.5小时，再自然降温至常温。
本实施例所制备的母粒含水量≤0.5％(wt)，批内色差≥4.5级，熔点为256℃，耐热性为290℃，DF值(过滤性能指数)为0.5Bar.cm2/g(纤维级色母粒通常用过滤性能指数来表征色母粒质量，一般来说，DF值越小，则纺丝过程中过滤组件更换周期越长)。
将本实施例中制备得到的母粒和纤维级PET按6：94的质量比投入高速混合机中，混合充分后加入螺杆挤出机内加热熔融形成熔体，控制熔体温度280～285℃、熔体压力为5Mpa，送至喷丝组件由喷丝板挤出形成熔体细流，熔体细流进入甬道，被侧吹风冷却固化成型，侧吹风的送风温度为20℃、风压为400Pa、风速为0.5m/s，纤维的纺速为900m/min；冷却后的纤维经油辊上油后，经过牵引热辊拉伸热定型，再卷绕，牵引热辊的温度设定为105℃，拉伸倍数为1.4。
将本实施例纺丝得到的纤维编织成面料装饰布，其光照色牢度达到四级以上(按照ISO105-B02-2013测定)，耐水洗色牢度达到3.5级。
对比实施例1
在实施例1的基础上，不加入任何的苯胺低聚物，其余组分以及母粒的挤出造粒操作、纤维的纺丝操作、面料装饰布的编织操作均同实施例1。
本对比实施例所制备的母粒含水量≤0.5％(wt)，批内色差≥4.5级，熔点为255℃，耐热性为290℃，DF值(过滤性能指数)为0.5Bar.cm2/g；
本对比实施例中编织成的面料装饰布，其光照色牢度为三级以下(按照ISO105-B02-2013测定)，耐水洗色牢度达到3.5级。
实施例2
按重量份数计算，将70份的纤维级PET、30份的颜料黄150、4份上述制备的苯胺低聚物、3份的光稳定剂UV5577、4份的抗氧剂lrganox 1098加入到高速混合机中，在实际混料温度为62～65℃下混合45分钟；将所得的混合料加入双螺杆挤出机进行熔融挤出，双螺杆挤出机的长径比为48：1；挤出段温度设定依次为一区225℃、二区245℃、三区260℃、四区245℃、五区245℃、六区235℃、七区235℃、八区230℃、九区230℃、十区230℃、十一区230℃、十二区225℃，挤出时间为35min，口模温度为220℃，将挤出的料条经冷却水槽冷却至常温后切粒，将所得粒料先于100℃下预结晶2.5小时，再自然降温至常温。
将本实施例中制备得到的母粒和纤维级PET共混熔融纺丝，具体操作同实施例1，
将本实施例纺丝得到的纤维编织成面料装饰布，其光照色牢度达到四级以上(按照ISO105-B02-2013测定)，耐水洗色牢度达到3.5级。
对比实施例2
在实施例2的基础上，不加入任何的苯胺低聚物，其余组分以及母粒的挤出造粒操作、纤维的纺丝操作、面料装饰布的编织操作均同实施例2。
本对比实施例中编织成的面料装饰布，其光照色牢度为二级(按照ISO105-B02-2013测定)，耐水洗色牢度达到3.5级。
基于上述检测结果，申请人认为，苯胺低聚物进入到母粒以及纺丝后的纤维中，受到光照的时候，有可能是苯胺低聚物优先于颜料吸收光照，并将吸收的光转化为热量散发出来，这样就导致了被纤维上的颜料所吸收的光照程度会大大减小，从而使由光照而造成的颜料的失效程度也大大减小了；虽然苯胺低聚物吸收光照后转化成热量放出，但是热量导致颜料失效的危害性要远低于“光照直接被颜料所吸收”。综合来看，颜料的失效速度还是被降低的，也就延长了耐光照时间。
实施例3
将实施例1中的“颜料绿36”替换为等质量份数的“溶剂蓝60”，其余组分以及母粒的挤出造粒操作、纤维的纺丝操作均同实施例1。
将本实施例纺丝得到的纤维编织成面料装饰布，其光照色牢度为三级以下(按照ISO105-B02-2013测定)。
对比实施例3
在实施例3的基础上，不加入任何的苯胺低聚物，其余组分以及母粒的挤出造粒操作、纤维的纺丝操作、面料装饰布的编织操作均同实施例3。
本对比实施例中编织成的面料装饰布，其光照色牢度为三级以下(按照ISO105-B02-2013测定)。
实施例4
将实施例1中的“颜料绿36”替换为等质量份数的“颜料橙43”，其余组分以及母粒的挤出造粒操作、纤维的纺丝操作均同实施例1。
将本实施例纺丝得到的纤维编织成面料装饰布，其光照色牢度为二级(按照ISO105-B02-2013测定)。
对比实施例4
在实施例4的基础上，不加入任何的苯胺低聚物，其余组分以及母粒的挤出造粒操作、纤维的纺丝操作、面料装饰布的编织操作均同实施例4。
本对比实施例中编织成的面料装饰布，其光照色牢度为二级(按照ISO105-B02-2013测定)。
实施例5
将实施例1中的“颜料绿36”替换为等质量份数的“溶剂紫37”，其余组分以及母粒的挤出造粒操作、纤维的纺丝操作均同实施例1。
将本实施例纺丝得到的纤维编织成面料装饰布，其光照色牢度为三级(按照ISO105-B02-2013测定)。
对比实施例5
在实施例5的基础上，不加入任何的苯胺低聚物，其余组分以及母粒的挤出造粒操作、纤维的纺丝操作、面料装饰布的编织操作均同实施例5。
本对比实施例中编织成的面料装饰布，其光照色牢度为三级(按照ISO105-B02-2013测定)。
从实施例3至对比实施例5的各检测结果来看，在使用颜料绿36、颜料黄150以外的其他一些颜料的情况下，苯胺低聚物的加入并没有改善纤维织物的耐光照性，可见，苯胺低聚物在对PET纤维中的颜料进行保护时，对颜料品种有着较为严格的选择性。

Claims (8)

1.一种具有高耐光性能的着色母粒，其特征在于：所述的着色母粒按重量份数计算，包括如下组分，
Figure FDA0002889162570000011
所述的热塑性聚合物为纤维级PET，
所述的着色剂为颜料绿36或颜料黄150。
2.如权利要求1所述的具有高耐光性能的着色母粒，其特征在于：所述的苯胺低聚物的制备方法为，
将苯二胺单体、苯胺单体、氧化剂加入到醇水的混合溶剂中并于低温、酸性环境下反应，过滤，将所得滤饼充分洗涤后烘干。
3.如权利要求1所述的具有高耐光性能的着色母粒，其特征在于：所述的加工助剂为光稳定剂、抗静电剂、抗氧剂、分散剂、阻燃剂、消光剂中的一种或几种的组合。
4.一种如权利要求1至3任一项所述的着色母粒的清洁制备方法，其特征在于：所述的制备方法为，将所述热塑性聚合物、所述着色剂、所述苯胺低聚物、所述加工助剂充分混合后，加入到挤出机中进行挤出造粒，对所得粒料进行预结晶处理。
5.如权利要求4所述的着色母粒的清洁制备方法，其特征在于：将所述热塑性聚合物、所述着色剂、所述苯胺低聚物、所述加工助剂加入到高速混合机中进行混合，所述高速混合机容量为200L，所述高速混合机的加热温度设置为100～135℃，控制实际混料温度为50～65℃，混合时间5～45min。
6.如权利要求4所述的着色母粒的清洁制备方法，其特征在于：所述的挤出机为双螺杆挤出机，螺杆直径40～90mm，螺杆长径比1：40～1：58，螺杆挤出机各区温度180～295℃，挤出时间为30～60min，口模温度为220～290℃。
7.如权利要求4所述的着色母粒的清洁制备方法，其特征在于：所述的挤出机出料后，先采用冷却水槽或鼓风机对料条进行冷却，再进行切粒。
8.如权利要求4所述的着色母粒的清洁制备方法，其特征在于：所述的预结晶处理的温度100～120℃，预结晶时间≥2小时。
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