CN111350006A - 一种基于改性聚乙烯复合面料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于改性聚乙烯复合面料，由如下重量份原料制成：55‑75份改性聚乙烯，30‑50份改性醇酸树脂，55‑70份蚕丝，30‑50份涤纶，10‑15份醋酸纤维，3‑8份偶联剂，100‑150份三氯乙烯；本发明还公开了一种基于改性聚乙烯复合面料的制备方法；本发明制备出的改性醇酸树脂既具有醇酸树脂的优点，又具有良好的耐候性和较高的耐热耐腐蚀性能，所以最终制备出的纤维既具有良好的弹性，而且稳定性好，具有较好的速干性，进而赋予复合面料良好的弹性和速干性能，解决了醇酸树脂具有良好的润湿性能，附着力强，制成的涂层丰满，但是其稳定性差，耐候性较弱，其制得的纤维不具有弹性和优异的速干性能的技术问题。

Description

一种基于改性聚乙烯复合面料及其制备方法
技术领域
本发明属于面料制备技术领域，具体为一种基于改性聚乙烯复合面料及其制备方法。
背景技术
高密度聚乙烯(HDPE)为白色粉末或颗粒状产品.无毒，无味，结晶度为80％-90％，软化点为125-135℃，使用温度可达100℃；硬度、拉伸强度和蠕变性优于低密度聚乙烯；耐磨性、电绝缘性、韧性及耐寒性较好；化学稳定性好，在室温条件下，不溶于任何有机溶剂，耐酸、碱和各种盐类的腐蚀；薄膜对水蒸气和空气的渗透性小，吸水性低；耐老化性能差，耐环境应力开裂性不如低密度聚乙烯，特别是热氧化作用会使其性能下降，所以树脂中须加入抗氧剂和紫外线吸收剂等来改善这方面的不足。
中国发明专利CN104862843B公开了一种超高分子量聚乙烯包芯纱及其加工方法，是一种超高分子量聚乙烯长丝为包芯纱的芯线，超高分子量聚乙烯短纤均匀包覆超高分子量聚乙烯长丝芯线所构成。该发明中的超高分子量聚乙烯长丝为包芯纱具有高强、耐磨、耐腐蚀、密度低等优良特点，改善了成布性能，增加了纱线的手感及风格，纺制纱线可作为防刺服面料。
发明内容
为了克服上述的技术问题，本发明提供一种基于改性聚乙烯复合面料及其制备方法。
本发明所要解决的技术问题：
(1)现有技术将氯接枝到聚乙烯上时分为氯化和接枝两个过程，而且接枝过程中高密度聚乙烯会发生聚集结块等现象，影响接枝进程；
(2)醇酸树脂具有良好的润湿性能，附着力强，制成的涂层丰满，但是其稳定性差，耐候性较弱，其制得的纤维不具有弹性和优异的速干性能。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种基于改性聚乙烯复合面料，由如下重量份原料制成：55-75份改性聚乙烯，30-50份改性醇酸树脂，55-70份蚕丝，30-50份涤纶，10-15份醋酸纤维，3-8份偶联剂，100-150份三氯乙烯；
该基于改性聚乙烯复合面料由如下方法制成：
第一步、将改性醇酸树脂和改性聚乙烯加入装有三氯乙烯的烧杯中，加热至熔融状态，搅拌30min后加入偶联剂，反应4h后，制得熔融混合物，从喷丝板中挤出，形成复合纤维；
第二步、将蚕丝按照20捻/10cm的捻度与和涤纶混纺成的轻纱，将轻纱、醋酸纤维和复合纤维按照经向间距0/8cm，纬向间距1.0cm进行混纺，制得经纱密度为80根/cm，纬纱密度为90根/cm的复合面料。
进一步地，所述改性聚乙烯由如下重量份原料制成：20-35份甲基丙烯酸甲酯，1-5份隔离剂，50-70份高密度聚乙烯，30-50份二甲苯，55-70份去离子水，70-100份丙酮，100-150份无水乙醇。
进一步地，所述隔离剂为铝酸酯、石蜡和碳酸钙按照1.5-2.0∶6-8∶100-120的重量比混合而成。
进一步地，所述改性聚乙烯由如下方法方法制成：
(1)将高密度聚乙烯研磨粉碎，之后将甲基丙烯酸甲酯和高密度聚乙烯加入反应釜中，均匀混合后通入氮气排出氧气，加入隔离剂，继续搅拌15min，升温至75℃加热10min后通过氯气，控制氯气的流量为0.5ml/s，升温至100℃，反应结束后换气抽氯1h，制得混合物；
(2)将步骤(1)制得的混合物加入装有二甲苯的烧杯中，45℃水浴加热并磁力搅拌直至混合物完全溶解，之后用去离子水萃取三次，将上层溶液在甲醇中沉淀并抽滤，制得滤液，之后沉淀在80℃下烘干，粉碎并在100-110℃下干燥至恒重，制得改性聚乙烯。
氯化聚乙烯本身结构中不含双键，而且其分子链中含有极性氯原子，所以具有优异的化学稳定性和耐臭性能，现有技术中将氯接枝到聚乙烯上时分为氯化和接枝两个过程；本发明步骤(1)中先将甲基丙烯酸甲酯和高密度聚乙烯混合，之后加入隔离剂防止粉碎后的高密度聚乙烯发生聚集结块，之后通入氯气，氯气在加热条件下分解成氯自由基，氯自由基能够结合聚乙烯上的氢原子，进而在聚乙烯上形成新的自由基，加入的甲基丙烯酸甲酯与聚乙烯上的自由基发生自由基聚合，进而该反应过程能够将氯化和接枝两个过程进行合并，而且加入的甲基丙烯酸甲酯能够作为单体接枝在聚乙烯侧链，制得混合物；步骤(2)中先通过去离子水萃取三次，将氯自由基结合聚乙烯上的氢原子形成的氯化氢除去，最后制得改性聚乙烯。
进一步地，所述改性醇酸树脂由如下方法方法制成：
步骤S1、将桐油、亚麻油和二甲基锡加入反应釜中，通入氮气排出空气，加热至70-85℃，磁力搅拌1h，加入烷基二苯胺，继续升温至130℃，醇解2h后加入甲酸甲酯，在此温度下反应4h，制得醇酸树脂，控制桐油、亚麻油、二甲基锡、烷基二苯胺和甲酸甲酯的重量比为2∶1-1.5∶0.1-0.2∶0.2-0.3∶1。
步骤S2、将醇酸树脂加入装有无水乙醇的烧杯中，加热至120℃，磁力搅拌45min，加入甲基丙烯酸乙酯和过硫酸钠，升温至120℃，磁力搅拌3h后制得透明溶液，转移至150℃烘箱中，干燥至溶剂完全蒸发，制得改性醇酸树脂，醇酸树脂、无水乙醇、甲基丙烯酸甲酯和过硫酸钠的重量比为15∶8-10∶3-5∶3。
步骤S1制备醇酸树脂过程中，桐油分子水解成为含有三个共轭双键的不饱和桐油酸，在醇酸树脂分子主链上引入桐油分子中的共轭双键，反应过程中以共轭双键作为甲基丙烯酸乙酯的接枝点，桐油分子中共轭双键邻近碳原子上的氢,在空气中氧气的作用下,发生夺氢反应,生成的氢过氧化物分解产生自由基,引发聚合反应，形成改性醇酸树脂。醇酸树脂具有良好的润湿性能，附着力强，制成的涂层丰满，但是其稳定性差，耐候性较弱，而本发明以过硫酸钠作为引发剂，通过甲基丙烯酸乙酯对醇酸树脂进行改性，醇酸树脂主链上的碳碳双键断裂，将甲基丙烯酸乙酯接枝在碳原子上，形成支链，制备的改性醇酸树脂既具有醇酸树脂的优点，又具有良好的耐候性和较高的耐热耐腐蚀性能，所以最终制备出的纤维既具有良好的弹性，而且稳定性好，具有较好的速干性。
进一步地，所述偶联剂为KH550和KH560中的一种或两种。
一种基于改性聚乙烯复合面料的制备方法，包括如下步骤：
第一步、将改性醇酸树脂和改性聚乙烯加入装有三氯乙烯的烧杯中，加热至熔融状态，搅拌30min后加入偶联剂，反应4h后，制得熔融混合物，从喷丝板中挤出，形成复合纤维；
第二步、将蚕丝按照20捻/10cm的捻度与和涤纶混纺成的轻纱，将轻纱、醋酸纤维和复合纤维按照经向间距0/8cm，纬向间距1.0cm进行混纺，制得经纱密度为80根/cm，纬纱密度为90根/cm的复合面料。
本发明的有益效果：
(1)本发明一种基于改性聚乙烯复合面料在制备过程中通过改性聚乙烯等制备出一种复合纤维，氯化聚乙烯本身结构中不含双键，而且其分子链中含有极性氯原子，所以具有优异的化学稳定性和耐臭性能，现有技术中将氯接枝到聚乙烯上时分为氯化和接枝两个过程；本发明步骤(1)中先将甲基丙烯酸甲酯和高密度聚乙烯混合，之后加入隔离剂防止粉碎后的高密度聚乙烯发生聚集结块，之后通入氯气，氯气在加热条件下分解成氯自由基，氯自由基能够结合聚乙烯上的氢原子，进而在聚乙烯上形成新的自由基，加入的甲基丙烯酸甲酯与聚乙烯上的自由基发生自由基聚合，进而该反应过程能够将氯化和接枝两个过程进行合并，而且加入的甲基丙烯酸甲酯能够作为单体接枝在聚乙烯侧链，制得混合物；步骤(2)中先通过去离子水萃取三次，将氯自由基结合聚乙烯上的氢原子形成的氯化氢除去，最后制得改性聚乙烯，该改性聚乙烯制备出的复合纤维具有优异的防臭性能，进而为面料赋予优异的防臭能力；解决了现有技术将氯接枝到聚乙烯上时分为氯化和接枝两个过程，而且接枝过程中高密度聚乙烯会发生聚集结块等现象，影响接枝进程的技术问题；
(2)本发明还制备出一种改性醇酸树脂，制备过程中步骤S1，桐油分子水解成为含有三个共轭双键的不饱和桐油酸，在醇酸树脂分子主链上引入桐油分子中的共轭双键，反应过程中以共轭双键作为甲基丙烯酸乙酯的接枝点，桐油分子中共轭双键邻近碳原子上的氢,在空气中氧气的作用下,发生夺氢反应,生成的氢过氧化物分解产生自由基,引发聚合反应，形成改性醇酸树脂。醇酸树脂具有良好的润湿性能，附着力强，制成的涂层丰满，但是其稳定性差，耐候性较弱，而本发明以过硫酸钠作为引发剂，通过甲基丙烯酸乙酯对醇酸树脂进行改性，醇酸树脂主链上的碳碳双键断裂，将甲基丙烯酸乙酯接枝在碳原子上，形成支链，制备的改性醇酸树脂既具有醇酸树脂的优点，又具有良好的耐候性和较高的耐热耐腐蚀性能，所以最终制备出的纤维既具有良好的弹性，而且稳定性好，具有较好的速干性，进而赋予复合面料良好的弹性和速干性能，解决了醇酸树脂具有良好的润湿性能，附着力强，制成的涂层丰满，但是其稳定性差，耐候性较弱，其制得的纤维不具有弹性和优异的速干性能的技术问题。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种基于改性聚乙烯复合面料，由如下重量份原料制成：55份改性聚乙烯，30份改性醇酸树脂，55份蚕丝，30份涤纶，10份醋酸纤维，3份KH550，100份三氯乙烯；
该基于改性聚乙烯复合面料由如下方法制成：
第一步、将改性醇酸树脂和改性聚乙烯加入装有三氯乙烯的烧杯中，加热至熔融状态，搅拌30min后加入KH550，反应4h后，制得熔融混合物，从喷丝板中挤出，形成复合纤维；
第二步、将蚕丝按照20捻/10cm的捻度与和涤纶混纺成的轻纱，将轻纱、醋酸纤维和复合纤维按照经向间距0/8cm，纬向间距1.0cm进行混纺，制得经纱密度为80根/cm，纬纱密度为90根/cm的复合面料。
改性聚乙烯由如下重量份原料制成：20份甲基丙烯酸甲酯，3份隔离剂，60份高密度聚乙烯，40份二甲苯，60份去离子水，80份丙酮，120份无水乙醇。
隔离剂为铝酸酯、石蜡和碳酸钙按照1.5∶6∶100的重量比混合而成。
改性聚乙烯由如下方法方法制成：
(1)将高密度聚乙烯研磨粉碎，之后将甲基丙烯酸甲酯和高密度聚乙烯加入反应釜中，均匀混合后通入氮气排出氧气，加入隔离剂，继续搅拌15min，升温至75℃加热10min后通过氯气，控制氯气的流量为0.5ml/s，升温至100℃，反应结束后换气抽氯1h，制得混合物；
(2)将步骤(1)制得的混合物加入装有二甲苯的烧杯中，45℃水浴加热并磁力搅拌直至混合物完全溶解，之后用去离子水萃取三次，将上层溶液在甲醇中沉淀并抽滤，制得滤液，之后沉淀在80℃下烘干，粉碎并在100℃下干燥至恒重，制得改性聚乙烯。
改性醇酸树脂由如下方法方法制成：
步骤S1、将桐油、亚麻油和二甲基锡加入反应釜中，通入氮气排出空气，加热至70℃，磁力搅拌1h，加入烷基二苯胺，继续升温至130℃，醇解2h后加入甲酸甲酯，在此温度下反应4h，制得醇酸树脂，控制桐油、亚麻油、二甲基锡、烷基二苯胺和甲酸甲酯的重量比为2∶1∶0.1∶0.2∶1。
步骤S2、将醇酸树脂加入装有无水乙醇的烧杯中，加热至120℃，磁力搅拌45min，加入甲基丙烯酸乙酯和过硫酸钠，升温至120℃，磁力搅拌3h后制得透明溶液，转移至150℃烘箱中，干燥至溶剂完全蒸发，制得改性醇酸树脂，醇酸树脂、无水乙醇、甲基丙烯酸甲酯和过硫酸钠的重量比为15∶8∶3∶3。
实施例2
一种基于改性聚乙烯复合面料，由如下重量份原料制成：60份改性聚乙烯，35份改性醇酸树脂，60份蚕丝，35份涤纶，12份醋酸纤维，5份KH550，120份三氯乙烯；
该基于改性聚乙烯复合面料由如下方法制成：
第一步、将改性醇酸树脂和改性聚乙烯加入装有三氯乙烯的烧杯中，加热至熔融状态，搅拌30min后加入KH550，反应4h后，制得熔融混合物，从喷丝板中挤出，形成复合纤维；
第二步、将蚕丝按照20捻/10cm的捻度与和涤纶混纺成的轻纱，将轻纱、醋酸纤维和复合纤维按照经向间距0/8cm，纬向间距1.0cm进行混纺，制得经纱密度为80根/cm，纬纱密度为90根/cm的复合面料。
其余同实施例1。
实施例3
一种基于改性聚乙烯复合面料，由如下重量份原料制成：65份改性聚乙烯，40份改性醇酸树脂，65份蚕丝，40份涤纶，13份醋酸纤维，6份KH550，130份三氯乙烯；
该基于改性聚乙烯复合面料由如下方法制成：
第一步、将改性醇酸树脂和改性聚乙烯加入装有三氯乙烯的烧杯中，加热至熔融状态，搅拌30min后加入KH550，反应4h后，制得熔融混合物，从喷丝板中挤出，形成复合纤维；
第二步、将蚕丝按照20捻/10cm的捻度与和涤纶混纺成的轻纱，将轻纱、醋酸纤维和复合纤维按照经向间距0/8cm，纬向间距1.0cm进行混纺，制得经纱密度为80根/cm，纬纱密度为90根/cm的复合面料。
其余同实施例1。
实施例4
一种基于改性聚乙烯复合面料，由如下重量份原料制成：75份改性聚乙烯，50份改性醇酸树脂，70份蚕丝，50份涤纶，15份醋酸纤维，8份KH550，150份三氯乙烯；
该基于改性聚乙烯复合面料由如下方法制成：
第一步、将改性醇酸树脂和改性聚乙烯加入装有三氯乙烯的烧杯中，加热至熔融状态，搅拌30min后加入KH550，反应4h后，制得熔融混合物，从喷丝板中挤出，形成复合纤维；
第二步、将蚕丝按照20捻/10cm的捻度与和涤纶混纺成的轻纱，将轻纱、醋酸纤维和复合纤维按照经向间距0/8cm，纬向间距1.0cm进行混纺，制得经纱密度为80根/cm，纬纱密度为90根/cm的复合面料。
其余同实施例1。
对比例1
本对比例与实施例1相比，用高密度聚乙烯代替改性聚乙烯，制备方法如下所示：
第一步、将改性醇酸树脂和聚乙烯加入装有三氯乙烯的烧杯中，加热至熔融状态，搅拌30min后加入KH550，反应4h后，制得熔融混合物，从喷丝板中挤出，形成复合纤维；
第二步、将蚕丝按照20捻/10cm的捻度与和涤纶混纺成的轻纱，将轻纱、醋酸纤维和复合纤维按照经向间距0/8cm，纬向间距1.0cm进行混纺，制得经纱密度为80根/cm，纬纱密度为90根/cm的复合面料。
对比例2
本对比例与实施例1相比，用醇酸树脂代替改性醇酸树脂，制备方法如下所示：
第一步、将醇酸树脂和改性聚乙烯加入装有三氯乙烯的烧杯中，加热至熔融状态，搅拌30min后加入KH550，反应4h后，制得熔融混合物，从喷丝板中挤出，形成复合纤维；
第二步、将蚕丝按照20捻/10cm的捻度与和涤纶混纺成的轻纱，将轻纱、醋酸纤维和复合纤维按照经向间距0/8cm，纬向间距1.0cm进行混纺，制得经纱密度为80根/cm，纬纱密度为90根/cm的复合面料。
对比例3
本对比例为市场中一种防臭面料。
对实施例1-4和对比例1-3的抗菌除臭性能、拉伸强度和速干性能进行检测，结果如下表所示；
速干性能：按照GB/T21655.1-2008《纺织品吸湿速干性的评定》对实施例1-4和对比例1-3的速干性进行检测；
Figure BDA0002406691010000101
从上表中能够看出实施例1-4对金黄色葡萄球菌抑菌率为99.0-99.5(％)，对大肠杆菌抑菌率为99.4-99.7(％),拉伸强度为41.5-42.3(MPa)，蒸发速率为0.44-0.45(g/h)；对比例1-3对金黄色葡萄球菌抑菌率为70.5-90.6(％)，对大肠杆菌抑菌率为68.5-90.1(％),拉伸强度为33.2-40.1(MPa)，蒸发速率为0.30-0.40(g/h)。所以通过甲基丙烯酸乙酯对醇酸树脂进行改性，醇酸树脂主链上的碳碳双键断裂，将甲基丙烯酸乙酯接枝在碳原子上，形成支链，制备的改性醇酸树脂既具有醇酸树脂的优点，又具有良好的耐候性和较高的耐热耐腐蚀性能，所以最终制备出的纤维既具有良好的弹性，而且稳定性好，具有较好的速干性，进而赋予复合面料良好的弹性和速干性能，解决了醇酸树脂具有良好的润湿性能，附着力强，制成的涂层丰满，但是其稳定性差，耐候性较弱，其制得的纤维不具有弹性和优异的速干性能的技术问题。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于改性聚乙烯复合面料，其特征在于，由如下重量份原料制成：55-75份改性聚乙烯，30-50份改性醇酸树脂，55-70份蚕丝，30-50份涤纶，10-15份醋酸纤维，3-8份偶联剂，100-150份三氯乙烯；
该基于改性聚乙烯复合面料由如下方法制成：
第一步、将改性醇酸树脂和改性聚乙烯加入装有三氯乙烯的烧杯中，加热至熔融状态，搅拌30min后加入偶联剂，反应4h后，制得熔融混合物，从喷丝板中挤出，形成复合纤维；
第二步、将蚕丝按照20捻/10cm的捻度与和涤纶混纺成的轻纱，将轻纱、醋酸纤维和复合纤维按照经向间距0/8cm，纬向间距1.0cm进行混纺，制得经纱密度为80根/cm，纬纱密度为90根/cm的复合面料。
2.根据权利要求1所述的一种基于改性聚乙烯复合面料，其特征在于，所述改性聚乙烯由如下重量份原料制成：20-35份甲基丙烯酸甲酯，1-5份隔离剂，50-70份高密度聚乙烯，30-50份二甲苯，55-70份去离子水，70-100份丙酮，100-150份无水乙醇。
3.根据权利要求2所述的一种基于改性聚乙烯复合面料，其特征在于，所述隔离剂为铝酸酯、石蜡和碳酸钙按照1.5-2.0∶6-8∶100-120的重量比混合而成。
4.根据权利要求2所述的一种基于改性聚乙烯复合面料，其特征在于，所述改性聚乙烯由如下方法方法制成：
(1)将高密度聚乙烯研磨粉碎，之后将甲基丙烯酸甲酯和高密度聚乙烯加入反应釜中，均匀混合后通入氮气排出氧气，加入隔离剂，继续搅拌15min，升温至75℃加热10min后通过氯气，控制氯气的流量为0.5ml/s，升温至100℃，反应结束后换气抽氯1h，制得混合物；
(2)将步骤(1)制得的混合物加入装有二甲苯的烧杯中，45℃水浴加热并磁力搅拌直至混合物完全溶解，之后用去离子水萃取三次，将上层溶液在甲醇中沉淀并抽滤，制得滤液，之后沉淀在80℃下烘干，粉碎并在100-110℃下干燥至恒重，制得改性聚乙烯。
5.根据权利要求1所述的一种基于改性聚乙烯复合面料，其特征在于，所述改性醇酸树脂由如下方法方法制成：
步骤S1、将桐油、亚麻油和二甲基锡加入反应釜中，通入氮气排出空气，加热至70-85℃，磁力搅拌1h，加入烷基二苯胺，继续升温至130℃，醇解2h后加入甲酸甲酯，在此温度下反应4h，制得醇酸树脂，控制桐油、亚麻油、二甲基锡、烷基二苯胺和甲酸甲酯的重量比为2∶1-1.5∶0.1-0.2∶0.2-0.3∶1。
步骤S2、将醇酸树脂加入装有无水乙醇的烧杯中，加热至120℃，磁力搅拌45min，加入甲基丙烯酸乙酯和过硫酸钠，升温至120℃，磁力搅拌3h后制得透明溶液，转移至150℃烘箱中，干燥至溶剂完全蒸发，制得改性醇酸树脂，醇酸树脂、无水乙醇、甲基丙烯酸甲酯和过硫酸钠的重量比为15∶8-10∶3-5∶3。
6.根据权利要求1所述的一种基于改性聚乙烯复合面料，其特征在于，所述偶联剂为KH550和KH560中的一种或两种。
7.一种基于改性聚乙烯复合面料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步、将改性醇酸树脂和改性聚乙烯加入装有三氯乙烯的烧杯中，加热至熔融状态，搅拌30min后加入偶联剂，反应4h后，制得熔融混合物，从喷丝板中挤出，形成复合纤维；
第二步、将蚕丝按照20捻/10cm的捻度与和涤纶混纺成的轻纱，将轻纱、醋酸纤维和复合纤维按照经向间距0/8cm，纬向间距1.0cm进行混纺，制得经纱密度为80根/cm，纬纱密度为90根/cm的复合面料。
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