CN111379046A - 一种高色牢度防染料致敏致癌的复合纤维及其制备方法 - Google Patents

一种高色牢度防染料致敏致癌的复合纤维及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高色牢度防染料致敏致癌的复合纤维及其制备方法，属于化纤生产技术领域，解决了现有复合纤维色牢度差、染料容易引起致敏甚至致癌、染料的选择范围窄、生产成本高的问题。复合纤维包括芯层和包裹在芯层外表面的皮层，芯层采用聚酯和着色剂制备而成，皮层采用聚乙烯和聚乙烯母粒制备而成，其中，聚乙烯母粒为阻隔母粒。本发明的高色牢度防染料致敏致癌的复合纤维色牢度高，生产成本低，环境污染小。

Description

一种高色牢度防染料致敏致癌的复合纤维及其制备方法
技术领域
本发明涉及化纤生产技术领域，尤其涉及一种高色牢度防染料致敏致癌的复合纤维及其制备方法。
背景技术
目前，在服饰方面最常用的化纤，例如涤纶、锦纶、丙纶、腈纶、氨纶等，其本色是白色，通过不同的方法，把纤维、纱线、面料或成衣染成需要的颜色。由于印染给环境造成很大的污染，所以现在注重发展纺前着色，就是在熔融法纺丝时，直接加入色母粒或着色剂，纺成需要的色丝。着色剂大致可以分为颜料和燃料。颜料大部分是矿物盐，不容易发生色升华或色迁移，染色稳定，但是不容易分散，难纺细旦丝，着色力差，成本高。而染料可以溶解，容易以分子水平分散，容易纺细旦丝，耗量小，着色力强，成本低，但是容易发生色升华和色迁移，有的染料容易引起致敏甚至致癌。
对纺织品来说，颜色迁移现象很常见：例如，在生产处理过程中，由于纤维表面助剂在高温时能溶解染料，高温又使得纤维内部的染料通过扩张后的纤维毛细管由纤维的内部泳移到纤维的表面，产生与染色逆向的迁移，导致染料在纤维表面堆积，导致织物整体颜色差异；在生产过程中，使用许多柔顺剂和防水剂，它们也会溶解染料，使面料上的染料溶解在载体中而泳移至纤维表面，而引起一系列的质量问题：色变，熨烫时的沾污，耐摩擦、耐水洗、耐光牢度下降等；涂层面料中，染料从织物向涂层渗色；面料在生产过程中的风印问题；在储存和运输过程中染色纺织品也会出现颜色迁移的现象。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种高色牢度防染料致敏致癌的复合纤维及其制备方法，至少能够解决以下技术问题之一：(1)染料容易发生色升华和色迁移导致复合纤维色牢度差；(2)染料容易引起致敏甚至致癌；(3)染料的选择范围窄、生产成本高；(4)纺后着色污染环境。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
一方面，本发明公开了一种高色牢度防染料致敏致癌的复合纤维，复合纤维包括芯层和包裹在芯层外表面的皮层，芯层采用聚酯和着色剂制备而成，皮层采用聚乙烯和聚乙烯母粒制备而成，其中，聚乙烯母粒为阻隔母粒。
在一种可能的设计中，阻隔母粒以PE为基体，聚乙烯醇为功能添加剂，还包括相容剂。
在一种可能的设计中，阻隔母粒中聚乙烯醇的质量百分比为5％-50％，相容剂的质量百分比为1％-20％。
在一种可能的设计中，相容剂为高密度聚乙烯接枝马来酸酐、高密度聚乙烯接枝丙烯酸或高密度聚乙烯接枝丙烯酸缩水甘油醇酯。
在一种可能的设计中，皮层和芯层的质量比为45-70：55-30。
另一方面，本发明公开了一种高色牢度防染料致敏致癌的复合纤维的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：皮层材料准备，将聚乙烯与聚乙烯母粒均匀混合，用第一单螺杆加热熔融得到熔融后的皮层料，熔融后的皮层料经过第一滤器过滤和第一计量泵计量后送往复合纤维纺丝箱体；
步骤2：芯层材料准备，将聚酯和着色剂均匀混合、预结晶、干燥后送入第二单螺杆熔融得到熔融后的芯层料，熔融后的芯层料经过第二滤器过滤和第二计量泵计量后送往复合纤维纺丝箱体；
步骤3：熔融后的皮层料和熔融后的芯层料在复合纤维纺丝箱体中采用复合纺丝方法，经过包括挤出、成形、冷却、拉伸、上油的工序，得到皮芯结构的初生纤维；
步骤4：将初生纤维再进行热拉伸、上油、卷曲、热定型、切短、打包得到皮芯复合结构的高色牢度防染料致敏致癌的复合纤维。
在一种可能的设计中，步骤1中，聚乙烯和聚乙烯母粒的质量比为100：1-3。
在一种可能的设计中，步骤2中，聚酯和着色剂的质量比为100：0.5-1.5。
在一种可能的设计中，步骤2中，预结晶的温度为120-170℃。
在一种可能的设计中，步骤4中，热拉伸包括依次进行的热水拉伸和蒸汽拉伸。
与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：
(1)本发明提供的复合纤维通过皮层隔离(主要是皮层里添加阻隔母粒)能够防止染料迁移，解决有的染料(例如着色剂)可能致敏致癌的问题，因此拓宽了使用染料的选择范围，因为染料的选择范围扩大，可选择性大，能够降低生产成本(不需要必须选择价格贵的专用染料)。
(2)本发明提供的复合纤维通过皮层隔离，能够选用比颜料着色力更好、工艺性也更好的染料，因此能够生产细旦色丝，使得纤维和织物的手感更加绵柔。
(3)通过皮层的阻隔，复合色丝的色牢度会比染色或者常规色丝好(例如本申请的耐皂洗色牢度、耐汗渍色牢度(酸、碱)、耐水渍色牢度、耐摩擦色牢度、耐海水色牢度、耐干洗色牢度均为4-5级)。
(4)皮层透明的PE能够赋予纤维或面料特别的视觉效果，例如晶莹剔透的感觉，类似照片的塑封效果。
(5)本发明提供的复合纤维采用纺前着色的方法，避免了纺后染中大量的环境污染。
本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书实施例中所特别指出的内容中来实现和获得。
具体实施方式
本发明提供了一种高色牢度防染料致敏致癌的复合纤维，复合纤维包括芯层和包裹在芯层外表面的皮层，芯层采用聚酯和着色剂制备而成，皮层采用聚乙烯(PE)和聚乙烯母粒(PE母粒)制备而成，其中，聚乙烯母粒为阻隔母粒。
具体的，阻隔母粒以PE为基体，聚乙烯醇为功能添加剂，还包括相容剂。阻隔母粒能够防止染料迁移，提高复合纤维的色牢度。
具体的，阻隔母粒中聚乙烯醇的质量百分比为5％-50％，相容剂的质量百分比为1％-20％。
具体的，阻隔母粒中的相容剂为高密度聚乙烯接枝马来酸酐PE-HD-g-MAH(其中，MAH的质量百分比为0.3％)、高密度聚乙烯接枝丙烯酸PE-HD-g-AA(其中，AA的质量百分比为0.2％)或高密度聚乙烯接枝丙烯酸缩水甘油醇酯PE-HD-g-GMA(其中，GMA的质量百分比为0.2％)。
与现有技术相比，本发明的复合纤维通过皮层隔离(主要是皮层里添加阻隔母粒)能够防止染料迁移，解决有的染料(例如着色剂)可能致敏致癌的问题，因此拓宽了使用染料的选择范围，因为染料的选择范围扩大，可选择性大，能够降低生产成本(不需要必须选择价格贵的专用染料)；通过皮层的阻隔，复合色丝的色牢度会比染色或者常规色丝好(例如本申请的耐皂洗色牢度、耐汗渍色牢度(酸、碱)、耐水渍色牢度、耐摩擦色牢度、耐海水色牢度、耐干洗色牢度均为4-5级)；皮层透明的PE能够赋予纤维或面料特别的视觉效果，例如晶莹剔透的感觉，类似照片的塑封效果；本申请的复合纤维可以是超细旦的复合色丝，由于纤维较细，纤维和用纤维制成的织物的手感就更加绵柔，柔软性提高。
具体的，考虑到皮层和芯层的质量比过高，会因为皮层的纤维断裂强度较低而导致复合纤维的纤维断裂强度较低，影响质量；皮层和芯层的质量比过低，会导致皮层容易在加工过程中受到摩擦而发生断裂或龟裂，掉皮，阻隔作用较差，影响色牢度的有效提高。因此，经过深入研究，控制皮层和芯层的质量比为45-70：55-30。
具体的，阻隔母粒的添加量过高，色牢度的提升效果有限，且浪费成本；阻隔母粒的添加量过低，色牢度的提升效果较差。因此，为了保证色牢度的提升效果，同时降低成本，控制皮层中聚乙烯和阻隔母粒的质量比为100：1-3，优选的，皮层中聚乙烯和阻隔母粒的质量比为100：2。
具体的，着色剂添加量过高，影响产品的成本；添加量过低，影响颜色的饱和度，因此，控制芯层中聚酯和着色剂的质量比为100：0.5-1.5，优选的，芯层中聚酯和着色剂的质量比为100：1。
具体的，本发明还提供了一种高色牢度防染料致敏致癌的复合纤维的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：皮层材料准备，将PE与PE母粒均匀混合，用第一单螺杆加热熔融得到熔融后的皮层料，熔融后的皮层料经过第一滤器过滤和第一计量泵计量后送往复合纤维纺丝箱体；
具体的，步骤1中的第一单螺杆包括5个温度区：250℃、270℃、280℃、280℃、275℃，每个区的功能有相互叠加和加强，也各有侧重，主要功能是加料、压缩、预热、加热、均化等，保障物料均匀混合，均匀受热。
步骤2：芯层材料准备，将聚酯和着色剂均匀混合、预结晶、干燥后送入第二单螺杆熔融得到熔融后的芯层料，熔融后的芯层料经过第二滤器过滤和第二计量泵计量后送往复合纤维纺丝箱体；
具体的，步骤2中的聚酯为聚酯切片，预结晶的温度为120-170℃，采用沸腾床设备。经过预结晶能够去除聚酯切片的表面水，防止聚酯切片在干燥时结块。
具体的，步骤2中的干燥，采用加热到150-170℃(例如，160℃)的干燥空气(露点为-20℃以下)将聚酯切片干燥4-8h，使聚酯切片的含水率达到20-50PPM以下。聚酯切片经过干燥，避免聚酯切片在高温时水解，导致产品强度下降，产生毛丝、飘丝和断丝。
具体的，步骤2中的第二单螺杆包括5个温度区：295℃、315℃、315℃、310℃、295℃，每个区的功能有相互叠加和加强，也各有侧重，能够保证原料充分混合，均匀受热。
步骤3：熔融后的皮层料和熔融后的芯层料在复合纤维纺丝箱体中采用复合纺丝方法，经过包括挤出、成形、冷却、拉伸、上油的工序，得到皮芯结构的初生纤维；
具体的，步骤3中，复合纺丝方法中，纺丝箱体温度的控制在280-300℃(例如，290℃)；环吹风温度控制在20-30℃，空气湿度控制在65％-75％(例如，70％)；流速控制在0.3-0.6m/s，喷丝孔挤出流量为0.4-0.5g/min·孔，通过上述参数的控制能够保障产品正常的纤度范围和稳定的纺丝工艺。
步骤4：将初生纤维再进行热拉伸(5-8倍)、上油、卷曲、热定型(80-90℃)、切短、打包得到皮芯复合结构的高色牢度防染料致敏致癌的复合纤维；
具体的，步骤2中的聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯中的一种。
具体的，步骤4中的热拉伸包括依次进行的热水拉伸、蒸汽拉伸，通过热拉伸将初生纤维拉伸5-8倍；为使纤维得到稳定有效的拉伸，控制热水拉伸的温度为70-90℃；控制蒸汽拉伸的温度为120-130℃。
具体的，步骤4中控制热定型的温度为80-90℃，使卷曲后的纤维内应力得到平衡，提高纤维的抱合力，便于后加工时的梳理，并提高纱线的强度。
实施例1
本实施例提供了一种高色牢度防染料致敏致癌的复合纤维，复合纤维包括芯层和包裹在芯层外表面的皮层，芯层采用聚酯和着色剂制备而成，皮层采用聚乙烯(PE)和聚乙烯阻隔母粒(PE母粒)制备而成。
其中，皮层和芯层的质量比为50:50；皮层中聚乙烯和阻隔母粒的质量比为100：3；芯层中聚酯和着色剂(溶剂黄114)的质量比为100：1。
本实施例的高色牢度防染料致敏致癌的复合纤维采用下述方法制备：
(1)将市售聚乙烯与阻隔母粒(聚乙烯和阻隔母粒母粒的质量比为100：2)作为皮层材料均匀混合，用第一单螺杆加热熔融得到熔融后的皮层料，熔融后的皮层料经过第一滤器过滤和第一计量泵P1计量后送往复合纤维纺丝箱体；加热熔融包括5个温度阶段：分别设为250℃、270℃、280℃、280℃、275℃。其中，阻隔母粒以PE为基体，聚乙烯醇的质量百分比为25％，相容剂的质量百分比为2％，相容剂为高密度聚乙烯接枝马来酸酐PE-HD-g-MAH(其中，MAH的质量百分比为0.3％)。
(2)将市售聚酯(聚酯切片)与着色剂(着色剂为溶剂黄114染料)均匀混合、预结晶(120℃)、干燥(160℃的干燥空气干燥8h)后送入第二单螺杆熔融得到熔融后的芯层料，熔融后的芯层料经过第二滤器过滤和第二计量泵计量后送往复合纤维纺丝箱体；熔融包括5个阶段：分别设为295℃、315℃、315℃、310℃、295℃。其中，聚酯和着色剂的质量比为100：1。
(3)将熔融后的皮层料和熔融后的芯层料(质量比为50:50)在复合纤维纺丝箱体中采用复合纺丝方法，经过包括挤出、成形、冷却、拉伸、上油的工序，得到皮芯结构的初生纤维；复合纺丝方法中，纺丝箱体温度的控制在280℃；环吹风温度控制在30℃，空气湿度控制在65％；流速控制在0.5m/s，喷丝孔挤出流量为0.5g/min·孔；
(4)将所得初生纤维依次进行80℃热水拉伸、120℃蒸汽拉伸、卷曲、80℃热定型，得到高色牢度防染料致敏致癌的复合纤维。
实施例2
本实施例提供了一种高色牢度防染料致敏致癌的复合纤维，复合纤维包括芯层和包裹在芯层外表面的皮层，芯层采用聚酯和着色剂制备而成，皮层采用聚乙烯(PE)和聚乙烯阻隔母粒(PE母粒)制备而成。
其中，皮层和芯层的质量比为50:50；皮层中聚乙烯和阻隔母粒的质量比为100：3；芯层中聚酯和着色剂(溶剂紫13)的质量比为100：1。
本实施例的高色牢度防染料致敏致癌的复合纤维采用下述方法制备：
(1)将市售聚乙烯与阻隔母粒(聚乙烯和阻隔母粒母粒的质量比为100：2)作为皮层材料均匀混合，用第一单螺杆加热熔融得到熔融后的皮层料，熔融后的皮层料经过第一滤器过滤和第一计量泵P1计量后送往复合纤维纺丝箱体；加热熔融包括5个温度阶段：分别设为250℃、270℃、280℃、280℃、275℃。其中，阻隔母粒以PE为基体，聚乙烯醇的质量百分比为35％，相容剂的质量百分比为10％，相容剂为高密度聚乙烯接枝丙烯酸PE-HD-g-AA(其中，AA的质量百分比为0.2％)。
(2)将市售聚酯(聚酯切片)与着色剂(着色剂为溶剂黄114染料)均匀混合、预结晶(150℃)、干燥(160℃的干燥空气干燥6h)后送入第二单螺杆熔融得到熔融后的芯层料，熔融后的芯层料经过第二滤器过滤和第二计量泵计量后送往复合纤维纺丝箱体；熔融包括5个阶段：分别设为295℃、315℃、315℃、310℃、295℃。其中，聚酯和着色剂的质量比为100：1。
(3)将熔融后的皮层料和熔融后的芯层料(质量比为50：50)在复合纤维纺丝箱体中采用复合纺丝方法，经过包括挤出、成形、冷却、拉伸、上油的工序，得到皮芯结构的初生纤维；复合纺丝方法中，纺丝箱体温度的控制在290℃；环吹风温度控制在20℃，空气湿度控制在70％；流速控制在0.3m/s，喷丝孔挤出流量为0.4g/min·孔；
(4)将所得初生纤维依次进行90℃热水拉伸、125℃蒸汽拉伸、卷曲、85℃热定型，得到高色牢度防染料致敏致癌的复合纤维。
对比例1
采取类似实施例1的工艺，着色剂同样采用溶剂黄114，不同点是，纤维产品采取单一组成成分，原料、设备配置和工艺类似第二单螺杆、第二过滤器和第二计量泵，单组分纺丝箱体。
对比例2
采取类似对比例1的工艺，不同点是，着色剂采用溶剂紫13。
实施例1-2和对比例1-2的纤维的性能结果如表1所示。
将实施例1-2、对比例1-2制备的纤维纺成32S纱线，按照纬编单面平纹工艺经水洗——预定型——后定型——布样，检测色牢度指标，结果如表2所示。
由表2可知，本发明的高色牢度防染料致敏致癌的复合纤维通过皮层隔离(主要是皮层里添加阻隔母粒，能够防止染料迁移)，染料更好地被皮层保护，不接触皮肤，减少致敏致癌的可能性；通过皮层的阻隔，复合纤维的色牢度会比染色或者常规色丝好(例如本申请的耐皂洗色牢度、耐汗渍色牢度(酸、碱)、耐水渍色牢度、耐摩擦色牢度、耐海水色牢度、耐干洗色牢度均为4-5级)，本发明的高色牢度防染料致敏致癌的复合纤维的色牢度比单一组分的PET纤维更高。
表1实施例1-2和对比例1-2的纤维的性能指标
Figure BDA0002446178830000101
Figure BDA0002446178830000111
表2实施例1-2和对比例1-2的对应的布样色牢度性能指标
Figure BDA0002446178830000112
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高色牢度防染料致敏致癌的复合纤维，其特征在于，所述复合纤维包括芯层和包裹在芯层外表面的皮层，芯层采用聚酯和着色剂制备而成，皮层采用聚乙烯和聚乙烯母粒制备而成，其中，聚乙烯母粒为阻隔母粒。
2.根据权利要求1所述的高色牢度防染料致敏致癌的复合纤维，其特征在于，阻隔母粒以PE为基体，聚乙烯醇为功能添加剂，还包括相容剂。
3.根据权利要求2所述的高色牢度防染料致敏致癌的复合纤维，其特征在于，所述阻隔母粒中聚乙烯醇的质量百分比为5％-50％，相容剂的质量百分比为1％-20％。
4.根据权利要求2所述的高色牢度防染料致敏致癌的复合纤维，其特征在于，所述相容剂为高密度聚乙烯接枝马来酸酐、高密度聚乙烯接枝丙烯酸或高密度聚乙烯接枝丙烯酸缩水甘油醇酯。
5.根据权利要求1-4所述的高色牢度防染料致敏致癌的复合纤维，其特征在于，所述皮层和芯层的质量比为45-70：55-30。
6.一种高色牢度防染料致敏致癌的复合纤维的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1-5所述的高色牢度防染料致敏致癌的复合纤维，包括如下步骤：
步骤1：皮层材料准备，将聚乙烯与聚乙烯母粒均匀混合，用第一单螺杆加热熔融得到熔融后的皮层料，熔融后的皮层料经过第一滤器过滤和第一计量泵计量后送往复合纤维纺丝箱体；
步骤2：芯层材料准备，将聚酯和着色剂均匀混合、预结晶、干燥后送入第二单螺杆熔融得到熔融后的芯层料，熔融后的芯层料经过第二滤器过滤和第二计量泵计量后送往复合纤维纺丝箱体；
步骤3：熔融后的皮层料和熔融后的芯层料在复合纤维纺丝箱体中采用复合纺丝方法，经过包括挤出、成形、冷却、拉伸、上油的工序，得到皮芯结构的初生纤维；
步骤4：将初生纤维再进行热拉伸、上油、卷曲、热定型、切短、打包得到皮芯复合结构的高色牢度防染料致敏致癌的复合纤维。
7.根据权利要求6所述的高色牢度防染料致敏致癌的复合纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，聚乙烯和聚乙烯母粒的质量比为100：1-3。
8.根据权利要求6所述的高色牢度防染料致敏致癌的复合纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，聚酯和着色剂的质量比为100：0.5-1.5。
9.根据权利要求6所述的高色牢度防染料致敏致癌的复合纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，预结晶的温度为120-170℃。
10.根据权利要求6所述的高色牢度防染料致敏致癌的复合纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤4中，热拉伸包括依次进行的热水拉伸和蒸汽拉伸。
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