CN111270342A - 一种包袋生产用高强度抗撕裂无纺布及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种包袋生产用高强度抗撕裂无纺布及其制备方法，所述包袋生产用高强度抗撕裂无纺布由高强复合纤维经水刺工艺或针刺工艺制得；所述高强复合纤维由包括以下重量份的原料制成：聚己二酰丁二胺30～37份、聚己二酰己二胺45～55份、聚葵二酰葵二胺15～20份、聚对苯二甲酰对苯二胺10～14份、羧基化碳纳米管3.5～5份、氧化石墨烯2.5～3.5份、氧化铈1.5～2.2份、纳米填料3～5份、流动助剂5～10份。本发明的包袋生产用高强度抗撕裂无纺布在厚度相同的情况下，顶破强力和断裂强力大，均明显优于普通尼龙无纺布，具有高强度和高抗撕裂，力学性能优异。
Description
技术领域
本发明涉及无纺布技术领域，具体涉及一种包袋生产用高强度抗撕裂无纺布及其制备方法。
背景技术
无纺布又称不织布，是由定向的或随机的纤维而构成。因具有布的外观和某些性能而称其为布。无纺布没有经纬线，剪裁和缝纫都非常方便，而且质轻容易定型，深受手工爱好者的喜爱。
因为它是一种不需要纺纱织布而形成的织物，只是将纺织短纤维或者长丝进行定向或随机排列，形成纤网结构，然后采用机械、热粘或化学等方法加固而成。
它不是由一根一根的纱线交织、编结在一起的，而是将纤维直接通过物理的方法粘合在一起的，所以，当你拿到你衣服里的粘称时，就会发现，是抽不出一根根的线头的。非织造布突破了传统的纺织原理，并具有工艺流程短、生产速率快，产量高、成本低、用途广、原料来源多等特点。
聚酰胺(PA)俗称尼龙，是分子主链上含有重复酰胺基团的热塑性树脂的总称，其具有优异的力学性能、摩擦磨损性能、自润滑性、吸震及消音等性能，耐油、碱、弱酸和一般有机溶剂。聚酰胺包括脂肪族聚酰胺、芳香族聚酰胺和脂肪-芳香族聚酰胺，而芳香族聚酰胺又包括半芳香聚酰胺和全芳香聚酰胺。其中，脂肪族聚酰胺品种多，产量大，应用最为广泛。脂肪族聚酰胺由于熔点低、流动性好，所以其制品表面好，但是其吸水率高导致其尺寸稳定差，而且其复合产品模量较低，不适合做外壳类材料。近些年来，半芳香聚酰胺(如PA6T、PA9T和PA10T)的兴起为聚酰胺的应用增加了更多的选择性。
尼龙是聚酰胺纤维(锦纶)的一种说法，可制成长纤或短纤。锦纶是聚酰胺纤维的商品名称，又称耐纶(Nylon)。英文名称Polyamide(简称PA)，其基本组成物质是通过酰胺键—[NHCO]—连接起来的脂肪族聚酰胺。
但是，目前所使用的无纺布还存在以下问题：
1、强度较低和抗撕裂性能一般，无法满足一些高性能保证材料的使用要求；
2、若采用纯的特种纤维(或长丝、长纤维)制成的无纺布，则成本高昂，无法满足市场需求。
发明内容
基于上述情况，本发明的目的在于提供一种包袋生产用高强度抗撕裂无纺布及其制备方法，可有效解决以上问题。
为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是：
一种包袋生产用高强度抗撕裂无纺布，所述包袋生产用高强度抗撕裂无纺布由高强复合纤维经水刺工艺或针刺工艺制得；
所述高强复合纤维由包括以下重量份的原料制成：
聚己二酰丁二胺30～37份、
聚己二酰己二胺45～55份、
聚葵二酰葵二胺15～20份、
聚对苯二甲酰对苯二胺10～14份、
羧基化碳纳米管3.5～5份、
氧化石墨烯2.5～3.5份、
氧化铈1.5～2.2份、
纳米填料3～5份、
流动助剂5～10份。
优选的，所述高强复合纤维由包括以下重量份的原料制成：
聚己二酰丁二胺34份、
聚己二酰己二胺50份、
聚葵二酰葵二胺17份、
聚对苯二甲酰对苯二胺12份、
羧基化碳纳米管4.4份、
氧化石墨烯3份、
氧化铈1.8份、
纳米填料4份、
流动助剂7.8份。
优选的，所述羧基化碳纳米管为羧基化多壁碳纳米管。
优选的，所述羧基化多壁碳纳米管的直径小于3nm，长度为25～40nm。
优选的，所述纳米填料为纳米二氧化硅、纳米碳酸钙和纳米三氧化二铝中的至少一种。
优选的，所述流动助剂为乙烯基双硬脂酰胺和N,O-双(三甲硅烷基)三氟乙酰胺的混合物。
优选的，所述乙烯基双硬脂酰胺和N,O-双(三甲硅烷基)三氟乙酰胺的混合物中乙烯基双硬脂酰胺和N,O-双(三甲硅烷基)三氟乙酰胺的质量之比为1：(0.55～0.65)。
优选的，所述高强复合纤维还包括以下重量份的原料：分散剂2～4份。
优选的，所述分散剂为分散剂HT-5040。
本发明还提供一种所述的包袋生产用高强度抗撕裂无纺布的制备方法，包括下列步骤：
A、按重量份分别称取所述高强复合纤维的各原料，烘干，混合均匀，备用；
B、将混合后的原料送入双螺杆挤出机熔融成混合熔体；
C、所述混合熔体进入复合纺丝机，从喷丝板中喷出，形成丝条，然后经吹风冷却、上油、拉伸卷绕，得到高强复合纤维；
D、所述高强复合纤维经水刺工艺或针刺工艺制得包袋生产用高强度抗撕裂无纺布。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
本发明的包袋生产用高强度抗撕裂无纺布通过精选原料组成，并优化各原料含量，选择了适当配比的聚己二酰丁二胺、聚己二酰己二胺、聚葵二酰葵二胺、聚对苯二甲酰对苯二胺、羧基化碳纳米管、氧化石墨烯、氧化铈、纳米填料、流动助剂等，既充分发挥各原料的优点，又相互补充，相互促进，制得的包袋生产用高强度抗撕裂无纺布在厚度相同的情况下，顶破强力和断裂强力大，均明显优于普通尼龙无纺布，具有高强度和高抗撕裂，力学性能优异。
其中，本发明的包袋生产用高强度抗撕裂无纺布采用高强复合纤维；本发明所述的高强复合纤维中，采用聚己二酰丁二胺、聚己二酰己二胺、聚葵二酰葵二胺、聚对苯二甲酰对苯二胺作为复合基体材料，其中聚己二酰己二胺为主要的基体材料，聚己二酰丁二胺具有高结晶度，高刚性、耐高温，高强度，聚葵二酰葵二胺具有高度延展性，拉伸强度高，低温性和冲击性优良，且具有极佳的耐磨性、超高的韧性和良好的耐油性，聚对苯二甲酰对苯二胺的分子结构具有高对称性和规整性，大分子链之间具有很强的氢键，具有高强度、高模量、热收缩性小、尺寸稳定性好、耐高温、低密度等优点，四者结构相似，分子链长短相配合，四者的相容性良好，相互配合，起到良好的协同作用，使制得的包袋生产用高强度抗撕裂无纺布的力学性能大大提升，具有高强度和优异的抗撕裂性能，力学性能优异；且原料成本适中。
添加了适量的羧基化碳纳米管，优选为羧基化多壁碳纳米管，该羧基化碳纳米管与聚己二酰丁二胺、聚己二酰己二胺、聚葵二酰葵二胺、聚对苯二甲酰对苯二胺等相容性良好，容易分散均匀，并与氧化石墨烯和纳米填料起到良好的协同作用，提高了包袋生产用高强度抗撕裂无纺布的强度等力学性能。
添加了适量的氧化石墨烯与聚己二酰丁二胺、聚己二酰己二胺、聚葵二酰葵二胺、聚对苯二甲酰对苯二胺等相容性良好，容易分散均匀，并与羧基化碳纳米管和纳米填料起到良好的协同作用，大大提高了包袋生产用高强度抗撕裂无纺布的强度等力学性能。
添加了适量的氧化铈，不仅具有良好的增强作用，而且对于本发明中原料体系还具有一定的交联作用，可促大分子链适度交联，从而弥补包袋生产用高强度抗撕裂无纺布使用老化所造成的强度以及抗撕裂性能等的下降，延长使用寿命。
添加了适量的纳米填料，优选为纳米二氧化硅、纳米碳酸钙和纳米三氧化二铝中的至少一种，进一步提高了包袋生产用高强度抗撕裂无纺布的强度。
添加了适量的流动助剂，优选为乙烯基双硬脂酰胺和N,O-双(三甲硅烷基)三氟乙酰胺的混合物。以上流动助剂对于本发明的原料体系，不仅与聚己二酰丁二胺、聚己二酰己二胺、聚葵二酰葵二胺、聚对苯二甲酰对苯二胺相容性良好，在分子链间起到良好的润滑作用，提高加工性能，而且还对羧基化碳纳米管、氧化石墨烯、氧化铈、纳米填料起到一定的分散稳定作用，与分散剂(分散剂HT-5040)相配合，使本发明的各原料分散均匀，且容易分散均匀，从而保证制得的包袋生产用高强度抗撕裂无纺布在厚度相同的情况下，顶破强力和断裂强力大，均明显优于普通尼龙无纺布，具有高强度和高抗撕裂，力学性能优异。
本发明的制备方法工艺简单，操作简便，节省了人力和设备成本。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是不能理解为对本专利的限制。
下述实施例中所述试验方法或测试方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均从常规商业途径获得，或以常规方法制备。
实施例1：
一种包袋生产用高强度抗撕裂无纺布，所述包袋生产用高强度抗撕裂无纺布由高强复合纤维经水刺工艺或针刺工艺制得；
所述高强复合纤维由包括以下重量份的原料制成：
聚己二酰丁二胺30～37份、
聚己二酰己二胺45～55份、
聚葵二酰葵二胺15～20份、
聚对苯二甲酰对苯二胺10～14份、
羧基化碳纳米管3.5～5份、
氧化石墨烯2.5～3.5份、
氧化铈1.5～2.2份、
纳米填料3～5份、
流动助剂5～10份。
在本实施例中，所述高强复合纤维优选由包括以下重量份的原料制成：
聚己二酰丁二胺34份、
聚己二酰己二胺50份、
聚葵二酰葵二胺17份、
聚对苯二甲酰对苯二胺12份、
羧基化碳纳米管4.4份、
氧化石墨烯3份、
氧化铈1.8份、
纳米填料4份、
流动助剂7.8份。
在本实施例中，所述羧基化碳纳米管优选为羧基化多壁碳纳米管，所述羧基化多壁碳纳米管的直径优选小于3nm，长度优选为25～40nm。
在本实施例中，所述纳米填料优选为纳米二氧化硅、纳米碳酸钙和纳米三氧化二铝中的至少一种。
在本实施例中，所述流动助剂优选为乙烯基双硬脂酰胺和N,O-双(三甲硅烷基)三氟乙酰胺的混合物，所述乙烯基双硬脂酰胺和N,O-双(三甲硅烷基)三氟乙酰胺的混合物中乙烯基双硬脂酰胺和N,O-双(三甲硅烷基)三氟乙酰胺的质量之比优选为1：(0.55～0.65)。
在本实施例中，所述高强复合纤维还优选包括以下重量份的原料：分散剂2～4份，所述分散剂优选为分散剂HT-5040。
本实施例还提供一种所述的包袋生产用高强度抗撕裂无纺布的制备方法，包括下列步骤：
A、按重量份分别称取所述高强复合纤维的各原料，烘干，混合均匀，备用；
B、将混合后的原料送入双螺杆挤出机熔融成混合熔体；
C、所述混合熔体进入复合纺丝机，从喷丝板中喷出，形成丝条，然后经吹风冷却、上油、拉伸卷绕，得到高强复合纤维；
D、所述高强复合纤维经水刺工艺或针刺工艺制得包袋生产用高强度抗撕裂无纺布。
实施例2：
一种包袋生产用高强度抗撕裂无纺布，所述包袋生产用高强度抗撕裂无纺布由高强复合纤维经水刺工艺或针刺工艺制得；
所述高强复合纤维由包括以下重量份的原料制成：
聚己二酰丁二胺30份、
聚己二酰己二胺45份、
聚葵二酰葵二胺15份、
聚对苯二甲酰对苯二胺10份、
羧基化碳纳米管3.5份、
氧化石墨烯2.5份、
氧化铈1.5份、
纳米填料3份、
流动助剂5份。
在本实施例中，所述羧基化碳纳米管为羧基化多壁碳纳米管，所述羧基化多壁碳纳米管的直径小于3nm，长度为25～40nm。
在本实施例中，所述纳米填料为纳米二氧化硅、纳米碳酸钙和纳米三氧化二铝中的至少一种。
在本实施例中，所述流动助剂为乙烯基双硬脂酰胺和N,O-双(三甲硅烷基)三氟乙酰胺的混合物，所述乙烯基双硬脂酰胺和N,O-双(三甲硅烷基)三氟乙酰胺的混合物中乙烯基双硬脂酰胺和N,O-双(三甲硅烷基)三氟乙酰胺的质量之比为1：0.55。
在本实施例中，所述高强复合纤维还包括以下重量份的原料：分散剂2份，所述分散剂为分散剂HT-5040。
在本实施例中，所述的包袋生产用高强度抗撕裂无纺布的制备方法，包括下列步骤：
A、按重量份分别称取所述高强复合纤维的各原料，烘干，混合均匀，备用；
B、将混合后的原料送入双螺杆挤出机熔融成混合熔体；
C、所述混合熔体进入复合纺丝机，从喷丝板中喷出，形成丝条，然后经吹风冷却、上油、拉伸卷绕，得到高强复合纤维；
D、所述高强复合纤维经水刺工艺或针刺工艺制得包袋生产用高强度抗撕裂无纺布。
实施例3：
一种包袋生产用高强度抗撕裂无纺布，所述包袋生产用高强度抗撕裂无纺布由高强复合纤维经水刺工艺或针刺工艺制得；
所述高强复合纤维由包括以下重量份的原料制成：
聚己二酰丁二胺37份、
聚己二酰己二胺55份、
聚葵二酰葵二胺20份、
聚对苯二甲酰对苯二胺14份、
羧基化碳纳米管5份、
氧化石墨烯3.5份、
氧化铈2.2份、
纳米填料5份、
流动助剂10份。
在本实施例中，所述羧基化碳纳米管为羧基化多壁碳纳米管，所述羧基化多壁碳纳米管的直径小于3nm，长度为25～40nm。
在本实施例中，所述纳米填料为纳米二氧化硅、纳米碳酸钙和纳米三氧化二铝中的至少一种。
在本实施例中，所述流动助剂为乙烯基双硬脂酰胺和N,O-双(三甲硅烷基)三氟乙酰胺的混合物，所述乙烯基双硬脂酰胺和N,O-双(三甲硅烷基)三氟乙酰胺的混合物中乙烯基双硬脂酰胺和N,O-双(三甲硅烷基)三氟乙酰胺的质量之比为1：0.65。
在本实施例中，所述高强复合纤维还包括以下重量份的原料：分散剂4份，所述分散剂为分散剂HT-5040。
在本实施例中，所述的包袋生产用高强度抗撕裂无纺布的制备方法，包括下列步骤：
A、按重量份分别称取所述高强复合纤维的各原料，烘干，混合均匀，备用；
B、将混合后的原料送入双螺杆挤出机熔融成混合熔体；
C、所述混合熔体进入复合纺丝机，从喷丝板中喷出，形成丝条，然后经吹风冷却、上油、拉伸卷绕，得到高强复合纤维；
D、所述高强复合纤维经水刺工艺或针刺工艺制得包袋生产用高强度抗撕裂无纺布。
实施例4：
一种包袋生产用高强度抗撕裂无纺布，所述包袋生产用高强度抗撕裂无纺布由高强复合纤维经水刺工艺或针刺工艺制得；
所述高强复合纤维由包括以下重量份的原料制成：
聚己二酰丁二胺34份、
聚己二酰己二胺50份、
聚葵二酰葵二胺17份、
聚对苯二甲酰对苯二胺12份、
羧基化碳纳米管4.4份、
氧化石墨烯3份、
氧化铈1.8份、
纳米填料4份、
流动助剂7.8份。
在本实施例中，所述羧基化碳纳米管为羧基化多壁碳纳米管，所述羧基化多壁碳纳米管的直径小于3nm，长度为25～40nm。
在本实施例中，所述纳米填料为纳米二氧化硅、纳米碳酸钙和纳米三氧化二铝中的至少一种。
在本实施例中，所述流动助剂为乙烯基双硬脂酰胺和N,O-双(三甲硅烷基)三氟乙酰胺的混合物，所述乙烯基双硬脂酰胺和N,O-双(三甲硅烷基)三氟乙酰胺的混合物中乙烯基双硬脂酰胺和N,O-双(三甲硅烷基)三氟乙酰胺的质量之比为1：0.62。
在本实施例中，所述高强复合纤维还包括以下重量份的原料：分散剂3.5份，所述分散剂为分散剂HT-5040。
在本实施例中，所述的包袋生产用高强度抗撕裂无纺布的制备方法，包括下列步骤：
A、按重量份分别称取所述高强复合纤维的各原料，烘干，混合均匀，备用；
B、将混合后的原料送入双螺杆挤出机熔融成混合熔体；
C、所述混合熔体进入复合纺丝机，从喷丝板中喷出，形成丝条，然后经吹风冷却、上油、拉伸卷绕，得到高强复合纤维；
D、所述高强复合纤维经水刺工艺或针刺工艺制得包袋生产用高强度抗撕裂无纺布。
下面对本发明实施例2至实施例4得到的包袋生产用高强度抗撕裂无纺布以及普通尼龙(尼龙66)无纺布进行性能测试，测试结果如表1所示。
表1
从上表可以看出：与普通尼龙无纺布相比，本发明的包袋生产用高强度抗撕裂无纺布具有以下优点：在厚度相同的情况下，顶破强力和断裂强力大，均明显大于普通尼龙无纺布，力学性能优异。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种包袋生产用高强度抗撕裂无纺布，其特征在于，所述包袋生产用高强度抗撕裂无纺布由高强复合纤维经水刺工艺或针刺工艺制得；
所述高强复合纤维由包括以下重量份的原料制成：
聚己二酰丁二胺30～37份、
聚己二酰己二胺45～55份、
聚葵二酰葵二胺15～20份、
聚对苯二甲酰对苯二胺10～14份、
羧基化碳纳米管3.5～5份、
氧化石墨烯2.5～3.5份、
氧化铈1.5～2.2份、
纳米填料3～5份、
流动助剂5～10份。
2.根据权利要求1所述的包袋生产用高强度抗撕裂无纺布，其特征在于，所述高强复合纤维由包括以下重量份的原料制成：
聚己二酰丁二胺34份、
聚己二酰己二胺50份、
聚葵二酰葵二胺17份、
聚对苯二甲酰对苯二胺12份、
羧基化碳纳米管4.4份、
氧化石墨烯3份、
氧化铈1.8份、
纳米填料4份、
流动助剂7.8份。
3.根据权利要求1所述的包袋生产用高强度抗撕裂无纺布，其特征在于，所述羧基化碳纳米管为羧基化多壁碳纳米管。
4.根据权利要求3所述的包袋生产用高强度抗撕裂无纺布，其特征在于，所述羧基化多壁碳纳米管的直径小于3nm，长度为25～40nm。
5.根据权利要求1所述的包袋生产用高强度抗撕裂无纺布，其特征在于，所述纳米填料为纳米二氧化硅、纳米碳酸钙和纳米三氧化二铝中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的包袋生产用高强度抗撕裂无纺布，其特征在于，所述流动助剂为乙烯基双硬脂酰胺和N,O-双(三甲硅烷基)三氟乙酰胺的混合物。
7.根据权利要求6所述的包袋生产用高强度抗撕裂无纺布，其特征在于，所述乙烯基双硬脂酰胺和N,O-双(三甲硅烷基)三氟乙酰胺的混合物中乙烯基双硬脂酰胺和N,O-双(三甲硅烷基)三氟乙酰胺的质量之比为1：(0.55～0.65)。
8.根据权利要求1所述的包袋生产用高强度抗撕裂无纺布，其特征在于，所述高强复合纤维还包括以下重量份的原料：分散剂2～4份。
9.根据权利要求8所述的包袋生产用高强度抗撕裂无纺布，其特征在于，所述分散剂为分散剂HT-5040。
10.一种如权利要求1至9任一项所述的包袋生产用高强度抗撕裂无纺布的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：
A、按重量份分别称取所述高强复合纤维的各原料，烘干，混合均匀，备用；
B、将混合后的原料送入双螺杆挤出机熔融成混合熔体；
C、所述混合熔体进入复合纺丝机，从喷丝板中喷出，形成丝条，然后经吹风冷却、上油、拉伸卷绕，得到高强复合纤维；
所述高强复合纤维经水刺工艺或针刺工艺制得包袋生产用高强度抗撕裂无纺布。
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