CN110924141A - 一种抗静电抗菌涤纶纤维的联合制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种抗静电抗菌涤纶纤维的联合制备方法，该联合制备方法先通过熔融共混，添加碳纳米管对纤维进行改性得到涤纶纤维预制品，再采用含有碳纳米管的整理剂对涤纶纤维预制品进行表面整理，可以有效增强涤纶纤维的拉伸强度、手感和抗静电性能。制备得到的涤纶纤维抗静电和抗菌性能更好，抗菌时间更加持久。

Description

一种抗静电抗菌涤纶纤维的联合制备方法
技术领域
本发明属于聚酯纤维领域，具体涉及一种抗静电抗菌涤纶纤维的联合制备方法。
背景技术
聚酯纤维俗称涤纶，具有一系列优良性能，如热定型效果优异，同时耐热、耐光。聚酯纤维的熔点为255℃左右，玻璃化温度约70℃，不仅具有一定的耐温性，还具有优秀的阻抗性，以及较好的耐腐蚀性，对弱酸、碱等稳定，有着广泛的服用和产业用途。石油工业的发展也为聚酯纤维的生产提供了更加丰富而廉价的原料，加之近年化工、机械、电子自控等技术的发展，使其原料生产、纤维成形和加工等过程逐步实现了短程化、连续化、自动化和高速化，聚酯纤维已成为发展速度最快、产量最高的合成纤维品种。目前全球聚酯纤维的产量占到世界合成纤维总量的八成以上，具有广泛的应用领域和前景。
和天然纤维相比，涤纶存在含水率低、透气性差、染色性差、容易起球起毛、易沾污等缺点。为了改善这些缺点，目前采取化学改性和物理改性的方法来提高纤维的吸湿率，提高纤维的抗静电性能和抗沾污性能，并提高抗起球能力。化学改性方法中，常用的方法有化学接枝，化学接枝是利用涤纶材料表面存在的基团或通过化学改性与被接枝的单体或大分子链发生化学反应而实现表面接枝。在接枝过程中，为提高接枝效率，需要对涤纶织物进行表面膨化溶胀，比如使用苄醇、乙酸作为溶胀剂，还需要使用引发剂包括过氧化物、偶氮类盐和氧化还原引发剂。物理改性方法中，常用的方法有共混法，该方法把具有某种特殊功能的改性剂或是化学添加剂在纺丝时混入到纺丝溶液中，最终生产出具有吸音、阻燃、可以释放负离子、抗紫外线等功能的涤纶。
然而，由于受材料本身性能和工艺条件因素的限制，现有的整理剂和改性方法对涤纶纤维性能的改善程度有限，仍需开发新的工艺。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种抗静电抗菌涤纶纤维的联合制备方法。
根据本发明第一方面实施例的一种抗静电抗菌涤纶纤维的联合制备方法，步骤包括：
S1：将涤纶树脂和碳纳米管进行熔融共混挤出，得到涤纶母粒；
S2：向所述涤纶母粒中加入树脂增韧剂，采用熔融纺丝法进行纺丝，即得涤纶纤维预制品；
S3：将所述涤纶纤维预制品采用含有碳纳米管的涤纶纤维整理剂浸润后，进行烘干热定型处理；
S4：将步骤S3处理后的涤纶纤维进行皂洗和水洗后干燥，即得所述抗静电抗菌涤纶纤维。
需要说明的是，步骤S3中使用的涤纶纤维整理剂含有碳纳米管。在步骤S1中已经添加了碳纳米管后，步骤S3再次使用含有碳纳米管的涤纶纤维整理剂，能够起到协同增效作用，使材料的抗静电抗菌性能更好。
根据本发明实施例的抗静电抗菌涤纶纤维的联合制备方法，至少具有如下技术效果：
该制备方法将后整理法和熔融共混改性法相结合，可以有效增强涤纶纤维的拉伸强度、手感和抗静电性能。制备得到的涤纶纤维抗静电和抗菌性能更好，抗菌时间更加持久。
根据本发明的一些实施例，步骤S1中，涤纶树脂与碳纳米管的质量比为(80～100)：(2～15)。
根据本发明的一些实施例，步骤S1中，熔融共混挤出采用双螺杆挤出机，主机转速为60～300rpm，喂料转速为60～250rpm，切粒转速为200～500rpm。
根据本发明的一些实施例，步骤S1中，熔融共混挤出的温度为260～300℃，挤出的压力为6.0～8.0MPa。
根据本发明的一些实施例，所述树脂增韧剂为PBT聚酯增韧剂和环氧环己烷基聚醚多元醇中的至少一种。
根据本发明的一些实施例，所述树脂增韧剂的添加量为涤纶母粒质量的20～30％。
根据本发明的一些实施例，步骤S2中，纺丝的速度为2500～3800m/min。
根据本发明的一些实施例，所述烘干热定型处理的温度为100～200℃。
根据本发明的一些实施例，所述皂洗的温度为40～80℃。
步骤S3中，涤纶纤维整理剂包括以下重量份计的制备原料：
碳纳米管分散乳液：15份，水性聚氨酯：25份，水性丙烯酸盐：35份，有机硅整理剂：20份，表面活性剂：9份。
上述涤纶纤维整理剂的制备方法为：按配比称取所述碳纳米管分散乳液、水性聚氨酯、水性丙烯酸盐、有机硅整理剂和表面活性剂混匀即得。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，并结合实施例对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
本例采用联合制备方法制备了一种抗静电抗菌涤纶纤维A，步骤包括：
S1：将涤纶树脂和碳纳米管进行熔融共混挤出，得到涤纶母粒；
S2：向所述涤纶母粒中加入树脂增韧剂，采用熔融纺丝法进行纺丝，即得涤纶纤维预制品；
S3：将所述涤纶纤维预制品采用含有碳纳米管的涤纶纤维整理剂浸润后，进行烘干热定型处理；
S4：将步骤S3处理后的涤纶纤维进行皂洗和水洗后干燥，即得所述抗静电抗菌涤纶纤维。
步骤S1中：
涤纶树脂与碳纳米管的质量比为50：1。熔融共混挤出采用双螺杆挤出机，主机转速为60～300rpm，喂料转速为60～250rpm，切粒转速为200～500rpm。
熔融共混挤出的温度为260℃，挤出的压力为6.0MPa。
增韧剂为PBT聚酯增韧剂，添加量为涤纶母粒质量的20％。
步骤S2中：
纺丝的速度为2500m/min。烘干热定型处理的温度为100℃。皂洗的温度为40℃。
步骤S3中使用的涤纶纤维整理剂含有碳纳米管。在步骤S1中已经添加了碳纳米管后，步骤S3再次使用含有碳纳米管的涤纶纤维整理剂，能够起到协同增效作用，使材料的抗静电抗菌性能更好。
实施例2
本例采用联合制备方法制备了一种抗静电抗菌涤纶纤维B，步骤包括：
S1：将涤纶树脂和碳纳米管进行熔融共混挤出，得到涤纶母粒；
S2：向所述涤纶母粒中加入树脂增韧剂，采用熔融纺丝法进行纺丝，即得涤纶纤维预制品；
S3：将所述涤纶纤维预制品采用含有碳纳米管的涤纶纤维整理剂浸润后，进行烘干热定型处理；
S4：将步骤S3处理后的涤纶纤维进行皂洗和水洗后干燥，即得所述抗静电抗菌涤纶纤维。
步骤S1中：
涤纶树脂与碳纳米管的质量比为16：3。熔融共混挤出采用双螺杆挤出机，主机转速为60～300rpm，喂料转速为60～250rpm，切粒转速为200～500rpm。
熔融共混挤出的温度为280℃，挤出的压力为7.0MPa。
增韧剂为PBT聚酯增韧剂，添加量为涤纶母粒质量的25％。
步骤S2中：
纺丝的速度为3200m/min。烘干热定型处理的温度为150℃。皂洗的温度为60℃。
步骤S3中使用的涤纶纤维整理剂含有碳纳米管。在步骤S1中已经添加了碳纳米管后，步骤S3再次使用含有碳纳米管的涤纶纤维整理剂，能够起到协同增效作用，使材料的抗静电抗菌性能更好。
实施例3
本例采用联合制备方法制备了一种抗静电抗菌涤纶纤维C，步骤包括：
S1：将涤纶树脂和碳纳米管进行熔融共混挤出，得到涤纶母粒；
S2：向所述涤纶母粒中加入树脂增韧剂，采用熔融纺丝法进行纺丝，即得涤纶纤维预制品；
S3：将所述涤纶纤维预制品采用含有碳纳米管的涤纶纤维整理剂浸润后，进行烘干热定型处理；
S4：将步骤S3处理后的涤纶纤维进行皂洗和水洗后干燥，即得所述抗静电抗菌涤纶纤维。
步骤S1中：
涤纶树脂与碳纳米管的质量比为10：1。熔融共混挤出采用双螺杆挤出机，主机转速为60～300rpm，喂料转速为60～250rpm，切粒转速为200～500rpm。
熔融共混挤出的温度为300℃，挤出的压力为8.0MPa。
增韧剂为PBT聚酯增韧剂环氧环己烷基聚醚多元醇。PBT聚酯增韧剂添加量为涤纶母粒质量的15％，环氧环己烷基聚醚多元醇添加量为涤纶母粒质量的10％。
步骤S2中：
纺丝的速度为1500m/min。烘干热定型处理的温度为200℃。皂洗的温度为80℃。
步骤S3中使用的涤纶纤维整理剂含有碳纳米管。在步骤S1中已经添加了碳纳米管后，步骤S3再次使用含有碳纳米管的涤纶纤维整理剂，能够起到协同增效作用，使材料的抗静电抗菌性能更好。
对比例1
本例制备了一种抗静电抗菌涤纶纤维D，步骤包括：
S1：将涤纶树脂和碳纳米管进行熔融共混挤出，得到涤纶母粒；
S2：向所述涤纶母粒中加入树脂增韧剂，采用熔融纺丝法进行纺丝，即得所述碳纳米管改性涤纶纤维。
步骤S1中：
涤纶树脂与碳纳米管的质量比为20:3。
熔融共混挤出采用双螺杆挤出机，主机转速为60～300rpm，喂料转速为60～250rpm，切粒转速为200～500rpm。
熔融共混挤出的温度为280℃，挤出的压力为7.0MPa。
步骤S2中：
纺丝的速度为3200m/min。纺丝过程中，冷却风的温度为30℃，冷却风的风速为0.5m/min。环境湿度为70％。
增韧剂为PBT聚酯增韧剂，添加量为涤纶母粒质量的25％。
对比例2
本例制备了一种抗静电抗菌涤纶纤维E，其制备方法和工艺与实施例3相同，不同之处在于，步骤S3中使用的涤纶纤维整理剂为普通的市售涤纶纤维整理剂，其中不含碳纳米管。
检测例
本例检测了实施例1～3和对比例1、2制备的A、B、C和D五种涤纶纤维性能，结果如表1所示。
表1
Figure BDA0002281160660000061
添加适量的碳管有利于提高拉伸强度，但添加过多会由于碳管不好分散致使拉升强度降低。碳管具有导电和抗菌功能，添加量增加表面电阻会下降，同时抗菌效果更好。

Claims (9)

1.一种抗静电抗菌涤纶纤维的联合制备方法，其特征在于，步骤包括：
S1：将涤纶树脂和碳纳米管进行熔融共混挤出，得到涤纶母粒；
S2：向所述涤纶母粒中加入树脂增韧剂，采用熔融纺丝法进行纺丝，即得涤纶纤维预制品；
S3：将所述涤纶纤维预制品采用含有碳纳米管的涤纶纤维整理剂浸润后，进行烘干热定型处理；
S4：将步骤S3处理后的涤纶纤维进行皂洗和水洗后干燥，即得所述抗静电抗菌涤纶纤维。
2.根据权利要求1所述的联合制备方法，其特征在于，步骤S1中，涤纶树脂与碳纳米管的质量比为(80～100)：(2～15)。
3.根据权利要求1所述的联合制备方法，其特征在于，步骤S1中，熔融共混挤出采用双螺杆挤出机，主机转速为60～300rpm，喂料转速为60～250rpm，切粒转速为200～500rpm。
4.根据权利要求1所述的联合制备方法，其特征在于，步骤S1中，熔融共混挤出的温度为260～300℃，挤出的压力为6.0～8.0MPa。
5.根据权利要求1所述的联合制备方法，其特征在于，所述树脂增韧剂为PBT聚酯增韧剂和环氧环己烷基聚醚多元醇中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的联合制备方法，其特征在于，所述树脂增韧剂的添加量为涤纶母粒质量的20～30％。
7.根据权利要求1所述的联合制备方法，其特征在于，步骤S2中，纺丝的速度为2500～3800m/min。
8.根据权利要求1所述的联合制备方法，其特征在于，所述烘干热定型处理的温度为100～200℃。
9.根据权利要求1所述的联合制备方法，其特征在于，所述皂洗的温度为40～80℃。
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