CN112080813A - 一种高色牢度降解纤维及其制作方法 - Google Patents

一种高色牢度降解纤维及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高色牢度降解纤维及其制作方法，纤维为皮芯结构，皮层和芯层的主体均为聚丁二酸丁二醇酯与低熔点聚酯共聚物，且皮层添加助剂包含抗氧化剂，芯层的添加助剂包含抗氧化剂和分散剂，色粉添加在芯层。本发明通过熔融共混的方式引入含苯环结构的低熔点聚酯，使聚丁二酸丁二醇酯和低熔点聚酯两组分能够充分融合，以便于两者充分发挥各自优异的性能；本发明从芯部分上色，外表覆上透明的复合聚酯，制成皮芯结构，可提高纤维的色牢度。本发明在具有较高的生物可降解性能基础上，还具有复合纤维柔软性好、力学性能高，高色牢度、使用中不褪色，以及制作过程简单，适合工业化生产的特点。

Description

一种高色牢度降解纤维及其制作方法
技术领域
本发明属于化学纤维加工技术领域，特别是涉及一种高色牢度降解纤维及其制作方法。
背景技术
随着工业的飞速发展以及科学技术的进步，我国对材料的环保性能越来越重视。目前，虽然我国绿色产品的市场需求日益增大，但在纤维制造行业中，大多数纤维制品基本上是不可降解或难以降解，又由于纤维需求量大，废弃后将会造成大量污染，故生产出可降解纤维非常有必要。
目前研究较多且成熟的可降解纤维主要有聚乳酸类和淀粉类纤维，这两类纤维都具有优良的降解性能，降解产物基本上无污染。但是目前我国聚乳酸类纤维的生产工序较为复杂，成本较高，这限制了其推广和工业化；由于淀粉易结团，且热塑性差，在淀粉类纤维的生产过程中，很难将其与增塑剂和其它试剂分散均匀，从而导致力学性能和染色性能变差。这些缺陷使得淀粉类纤维使用范围不够广泛。所以，研发一种可以工业化且适合大量推广的生物可降解纤维非常重要。
聚丁二酸丁二醇酯是一种可完全生物降解聚合物材料，其易被自然界的多种微生物或动植物体内的酶分解、代谢，最终分解为二氧化碳和水，具有良好的生物相容性和生物可吸收性。聚丁二酸丁二醇酯纤维制备工序要比聚乳酸类纤维简单，且分散性比淀粉类纤维较易控制，成本低，相对来说比较容易推广和量化。由于聚丁二酸丁二醇酯主链中含有大量亚甲基结构，使制得的纤维柔软性优异，但同时使其力学性能不高，故为增强聚丁二酸丁二醇酯应用性，需要对其结构进行改性。中国专利CN 101660224 A公开了以聚丁二酸丁二醇酯为皮，以涤纶为芯，通过分别熔融的方式制备了一种皮芯纤维。中国专利CN 101929001A公开了将聚丁二酸丁二醇酯和PET分别熔融，通过喷丝板挤出结合成并列型双组份纤维。此类方法得到的复合纤维，聚丁二酸丁二醇酯的强度虽有所改善，但仍然不高。以上方法生产得到的纤维织物上色基本上是通过后道染色实现，聚丁二酸丁二醇酯大量亚甲基结构一方面使其织物很容易上色，但另一方面这种结构的织物经洗涤、摩擦、日晒也容易褪色，织物色牢度差，不能够满足人们对于色彩品质的要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种高色牢度降解纤维及其制作方法，在具有较高的生物可降解性能基础上，还具有复合纤维柔软性好、力学性能高，高色牢度、使用中不褪色，以及制作过程简单，适合工业化生产的特点。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高色牢度降解纤维，包括皮层和芯层；
所述皮层包括如下组分及其重量份：
聚丁二酸丁二醇酯：100份；
低熔点聚酯：30-50份；
抗氧化剂：0.5-1.5份；
所述芯层包括如下组分及其重量份：
聚丁二酸丁二醇酯：100份；
低熔点聚酯：200-300份；
抗氧化剂：1.0-3.0份；
分散剂：5-10份
色粉：3-8份。
所述皮层和芯层合计的总重量中，皮层占总重量的30％，芯层占总重量的70％。
所述聚丁二酸丁二醇酯的分子量在30000-70000。
所述低熔点聚酯的熔点为150-180℃。
所述抗氧化剂为抗氧化剂1010、抗氧化剂168和抗氧化剂1098中的一种或两种及其两种以上的混合。
所述分散剂为聚乙烯蜡和氧化聚乙烯蜡中的一种或两者的混合。
所述色粉为颜料红254、颜料橙64、永固黄HG、酞菁蓝BGS、酞菁绿36、颜料紫19和炭黑中的一种或两种及其两种以上混合。
一种高色牢度降解纤维的制作方法，包括如下步骤：
A.皮材和芯材的制备；
在皮材制备中，是按上述重量份准确称取聚丁二酸丁二醇酯、低熔点聚酯和抗氧化剂，投入混合罐搅拌混合均匀后，直接进入附有抽真空装置的双螺杆挤出机，在预置的第一温度下熔融挤压，混合均匀后进入熔体泵中，形成皮材熔体；
在芯材制备中，是按上述重量份准确称取聚丁二酸丁二醇酯、低熔点聚酯、抗氧化剂、分散剂和色粉，投入混合罐搅拌混合均匀后，直接进入附有抽真空装置的双螺杆挤出机，在预置的第二温度下熔融挤压，混合均匀后进入熔体泵中，形成芯材熔体；
B.纺丝：将上述皮材熔体和芯材熔体分别通过各自的熔体过滤器、计量泵，然后按照皮芯比为3∶7汇合进入皮芯式喷丝组件，经喷出和拉伸加工后，制得高色牢度降解纤维。
所述步骤A中的第一温度为210-240℃；第二温度为220-260℃。
与现有技术相比较，本发明的有益效果是：
本发明由于采用了皮层和芯层的主体均为聚丁二酸丁二醇酯与低熔点聚酯共聚物，且皮层添加助剂包含抗氧化剂，芯层的添加助剂包含抗氧化剂和分散剂，色粉添加在芯层。本发明通过熔融共混的方式引入含苯环结构的低熔点聚酯，使聚丁二酸丁二醇酯和低熔点聚酯两组分能够充分融合，以便于两者充分发挥各自优异的性能；本发明从芯部分上色，外表覆上透明的复合聚酯，制成皮芯结构，可提高纤维的色牢度。本发明在具有较高的生物可降解性能基础上，还具有复合纤维柔软性好、力学性能高，高色牢度、使用中不褪色，以及制作过程简单，适合工业化生产的特点。
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种高色牢度降解纤维及其制作方法不局限于实施例。
具体实施方式
实施例一
本发明的一种高色牢度降解纤维，包括皮层和芯层；
所述皮层包括如下组分及其重量份：
聚丁二酸丁二醇酯：100份；
低熔点聚酯：30份；
抗氧化剂：0.5份；
所述芯层包括如下组分及其重量份：
聚丁二酸丁二醇酯：100份；
低熔点聚酯：200份；
抗氧化剂：1份；
分散剂：5份
色粉：3份；
其中，所述皮层和芯层合计的总重量中，皮层占总重量的30％，芯层占总重量的70％；所述聚丁二酸丁二醇酯的分子量在30000-70000；所述低熔点聚酯的熔点为150-180℃；所述抗氧化剂为抗氧化剂1010；所述分散剂为氧化聚乙烯蜡；所述色粉为颜料红254。
本发明的一种高色牢度降解纤维的制作方法，包括如下步骤：
A.皮材和芯材的制备；
在皮材制备中，是将100重量份聚丁二酸丁二醇酯、30重量份低熔点聚酯和0.5重量份抗氧化剂1010，投入混合罐搅拌混合均匀后，直接进入附有抽真空装置的双螺杆挤出机，在210-215℃温度下熔融挤压，混合均匀后进入熔体泵中，形成皮材熔体；
在芯材制备中，是按100重量份准确称取聚丁二酸丁二醇酯、200重量份低熔点聚酯、1重量份抗氧化剂1010、5重量份氧化聚乙烯蜡和3重量份颜料红254，投入混合罐搅拌混合均匀后，直接进入附有抽真空装置的双螺杆挤出机，在220-225℃下熔融挤压，混合均匀后进入熔体泵中，形成芯材熔体；
B.纺丝：将上述皮材熔体和芯材熔体分别通过各自的熔体过滤器、计量泵，然后按照皮芯比为3∶7汇合进入皮芯式喷丝组件，经喷出和拉伸加工后，制得高色牢度降解纤维。
该红色的高色牢度降解纤维经拉伸后强度为3.3cN/dtex，手感柔软且色泽鲜艳均一，水洗色牢度按GB/T3920-2008测试，结果5级，耐摩擦色牢度按GB/T 3921-2008方法测试，结果5级。生物可降解性能按ISO14855-99/GB/T19277-2003检测方法，结果45天后降解率达到36％。
本发明的一种高色牢度降解纤维及其制作方法，采用了皮层和芯层的主体均为聚丁二酸丁二醇酯与低熔点聚酯共聚物，且皮层添加助剂包含抗氧化剂，芯层的添加助剂包含抗氧化剂和分散剂，色粉添加在芯层。本发明通过熔融共混的方式引入含苯环结构的低熔点聚酯，使聚丁二酸丁二醇酯和低熔点聚酯两组分能够充分融合，以便于两者充分发挥各自优异的性能；本发明从芯部分上色，外表覆上透明的复合聚酯，制成皮芯结构，可提高纤维的色牢度。本发明在具有较高的生物可降解性能基础上，还具有复合纤维柔软性好、力学性能高，高色牢度、使用中不褪色，以及制作过程简单，适合工业化生产的特点。
实施例二
本发明的一种高色牢度降解纤维及其制作方法，包括皮材和芯材的制备及其纺丝；
在皮材制备中，是将100重量份聚丁二酸丁二醇酯、42重量份低熔点聚酯和0.9重量份抗氧化剂1098，投入混合罐搅拌混合均匀后，直接进入附有抽真空装置的双螺杆挤出机，在215-220℃温度下熔融挤压，混合均匀后进入熔体泵中，形成皮材熔体；
在芯材制备中，是按100重量份准确称取聚丁二酸丁二醇酯、267重量份低熔点聚酯、2.1重量份抗氧化剂1098、7.8重量份聚乙烯蜡和5重量份永固黄HG，投入混合罐搅拌混合均匀后，直接进入附有抽真空装置的双螺杆挤出机，在225-230℃下熔融挤压，混合均匀后进入熔体泵中，形成芯材熔体；
在纺丝中，是将上述皮材熔体和芯材熔体分别通过各自的熔体过滤器、计量泵，然后按照皮芯比为3∶7汇合进入皮芯式喷丝组件，经喷出和拉伸加工后，制得高色牢度降解纤维。
该黄色的高色牢度降解纤维经拉伸后强度为3.5cN/dtex，手感柔软且色泽鲜艳均一，水洗色牢度按GB/T3920-2008测试，结果5级，耐摩擦色牢度按GB/T 3921-2008方法测试，结果5级。生物可降解性能按ISO14855-99/GB/T19277-2003检测方法，结果45天后降解率达到30％。
实施例三
本发明的一种高色牢度降解纤维及其制作方法，包括皮材和芯材的制备及其纺丝；
在皮材制备中，是将100重量份聚丁二酸丁二醇酯、50重量份低熔点聚酯和1.5重量份抗氧化剂168，投入混合罐搅拌混合均匀后，直接进入附有抽真空装置的双螺杆挤出机，在230-240℃温度下熔融挤压，混合均匀后进入熔体泵中，形成皮材熔体；
在芯材制备中，是按100重量份准确称取聚丁二酸丁二醇酯、300重量份低熔点聚酯、3重量份抗氧化剂168、10重量份聚乙烯蜡和8重量份酞菁蓝BGS，投入混合罐搅拌混合均匀后，直接进入附有抽真空装置的双螺杆挤出机，在240-260℃下熔融挤压，混合均匀后进入熔体泵中，形成芯材熔体；
在纺丝中，是将上述皮材熔体和芯材熔体分别通过各自的熔体过滤器、计量泵，然后按照皮芯比为3∶7汇合进入皮芯式喷丝组件，经喷出和拉伸加工后，制得高色牢度降解纤维。
该蓝色的高色牢度降解纤维经拉伸后强度为3.6cN/dtex，手感柔软且色泽鲜艳均一，水洗色牢度按GB/T3920-2008测试，结果5级，耐摩擦色牢度按GB/T 3921-2008方法测试，结果5级。生物可降解性能按ISO14855-99/GB/T19277-2003检测方法，结果45天后降解率达到27％。
实施例四
本发明的一种高色牢度降解纤维及其制作方法，包括皮材和芯材的制备及其纺丝；
在皮材制备中，是将100重量份聚丁二酸丁二醇酯、35重量份低熔点聚酯和0.7重量份抗氧化剂168，投入混合罐搅拌混合均匀后，直接进入附有抽真空装置的双螺杆挤出机，在210-215℃温度下熔融挤压，混合均匀后进入熔体泵中，形成皮材熔体；
在芯材制备中，是按100重量份准确称取聚丁二酸丁二醇酯、280重量份低熔点聚酯、2.6重量份抗氧化剂168、8.4重量份聚乙烯蜡和6重量份酞菁绿36，投入混合罐搅拌混合均匀后，直接进入附有抽真空装置的双螺杆挤出机，在230-240℃下熔融挤压，混合均匀后进入熔体泵中，形成芯材熔体；
在纺丝中，是将上述皮材熔体和芯材熔体分别通过各自的熔体过滤器、计量泵，然后按照皮芯比为3∶7汇合进入皮芯式喷丝组件，经喷出和拉伸加工后，制得高色牢度降解纤维。
该绿色的高色牢度降解纤维经拉伸后强度为3.5cN/dtex，手感柔软且色泽鲜艳均一，水洗色牢度按GB/T3920-2008测试，结果5级，耐摩擦色牢度按GB/T 3921-2008方法测试，结果5级。生物可降解性能按ISO14855-99/GB/T19277-2003检测方法，结果45天后降解率达到31％。
实施例五
本发明的一种高色牢度降解纤维及其制作方法，包括皮材和芯材的制备及其纺丝；
在皮材制备中，是将100重量份聚丁二酸丁二醇酯、45重量份低熔点聚酯和1.3重量份抗氧化剂1010，投入混合罐搅拌混合均匀后，直接进入附有抽真空装置的双螺杆挤出机，在215-220℃温度下熔融挤压，混合均匀后进入熔体泵中，形成皮材熔体；
在芯材制备中，是按100重量份准确称取聚丁二酸丁二醇酯、220重量份低熔点聚酯、1.4重量份抗氧化剂1010、6重量份聚乙烯蜡和4.5重量份颜料紫19，投入混合罐搅拌混合均匀后，直接进入附有抽真空装置的双螺杆挤出机，在220-225℃下熔融挤压，混合均匀后进入熔体泵中，形成芯材熔体；
在纺丝中，是将上述皮材熔体和芯材熔体分别通过各自的熔体过滤器、计量泵，然后按照皮芯比为3∶7汇合进入皮芯式喷丝组件，经喷出和拉伸加工后，制得高色牢度降解纤维。
该紫色的高色牢度降解纤维经拉伸后强度为3.4cN/dtex，手感柔软且色泽鲜艳均一，水洗色牢度按GB/T3920-2008测试，结果5级，耐摩擦色牢度按GB/T 3921-2008方法测试，结果5级。生物可降解性能按ISO14855-99/GB/T19277-2003检测方法，结果45天后降解率达到33％。
上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种高色牢度降解纤维，包括皮层和芯层；
其特征在于：所述皮层包括如下组分及其重量份：
聚丁二酸丁二醇酯：100份；
低熔点聚酯：30-50份；
抗氧化剂：0.5-1.5份；
所述芯层包括如下组分及其重量份：
聚丁二酸丁二醇酯：100份；
低熔点聚酯：200-300份；
抗氧化剂：1.0-3.0份；
分散剂：5-10份
色粉：3-8份。
2.根据权利要求1所述的高色牢度降解纤维，其特征在于：所述皮层和芯层合计的总重量中，皮层占总重量的30％，芯层占总重量的70％。
3.根据权利要求1或2所述的高色牢度降解纤维，其特征在于：所述聚丁二酸丁二醇酯的分子量在30000-70000。
4.根据权利要求1或2所述的高色牢度降解纤维，其特征在于：所述低熔点聚酯的熔点为150-180℃。
5.根据权利要求1或2所述的高色牢度降解纤维，其特征在于：所述抗氧化剂为抗氧化剂1010、抗氧化剂168和抗氧化剂1098中的一种或两种及其两种以上的混合。
6.根据权利要求1或2所述的高色牢度降解纤维，其特征在于：所述分散剂为聚乙烯蜡和氧化聚乙烯蜡中的一种或两者的混合。
7.根据权利要求1或2所述的高色牢度降解纤维，其特征在于：所述色粉为颜料红254、颜料橙64、永固黄HG、酞菁蓝BGS、酞菁绿36、颜料紫19和炭黑中的一种或两种及其两种以上混合。
8.一种如权利要求1至7中任一权利要求所述的高色牢度降解纤维的制作方法，其特征在于：包括如下步骤：
A.皮材和芯材的制备；
在皮材制备中，是按上述重量份准确称取聚丁二酸丁二醇酯、低熔点聚酯和抗氧化剂，投入混合罐搅拌混合均匀后，直接进入附有抽真空装置的双螺杆挤出机，在预置的第一温度下熔融挤压，混合均匀后进入熔体泵中，形成皮材熔体；
在芯材制备中，是按上述重量份准确称取聚丁二酸丁二醇酯、低熔点聚酯、抗氧化剂、分散剂和色粉，投入混合罐搅拌混合均匀后，直接进入附有抽真空装置的双螺杆挤出机，在预置的第二温度下熔融挤压，混合均匀后进入熔体泵中，形成芯材熔体；
B.纺丝：将上述皮材熔体和芯材熔体分别通过各自的熔体过滤器、计量泵，然后按照皮芯比为3∶7汇合进入皮芯式喷丝组件，经喷出和拉伸加工后，制得高色牢度降解纤维。
9.根据权利要求8所述的高色牢度降解纤维的制作方法，其特征在于：所述步骤A中的第一温度为210-240℃；第二温度为220-260℃。
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