CN112127005A - 一种涤纶长丝及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及涤纶纤维技术领域，具体公开了一种涤纶长丝及其制备工艺，该涤纶长丝由包含以下重量份的原料制成：聚酯颗粒80‑90份；抗静电剂3‑6份；活性炭粉2‑4份；分散剂2‑5份；分散剂由环烷硫酸钠和聚乙烯吡咯烷酮组成,抗静电剂包括季铵盐、聚丙烯酰胺以及十二烷基苯磺酸钠中的至少一种；该涤纶长丝的制备工艺为：将抗静电剂、活性炭粉、分散剂一同进行充分混合，获得第一混合物；将聚酯颗粒进料干燥，干燥后加入第一混合物并进行高温熔融，并进行过滤,去除杂质后得到第二混合物；对第二混合物进行分配、纺丝、喷丝后绕卷并进行分纤而得到涤纶长丝。该涤纶长丝具有抗静电性能好的优点，本申请的制备工艺具有使涤纶长丝的抗静电性能均匀分布的优点。
Description
技术领域
本申请涉及涤纶纤维技术领域，尤其是涉及一种涤纶长丝及其制备工艺。
背景技术
涤纶是合成纤维中的一个重要品种，涤纶长丝是使用涤纶做的长丝，一般长度为千米以上。涤纶长丝早期主要用于丝绸服装方面，随着各种加工技术的开发，涤纶长丝已扩展到了仿毛、仿麻、仿棉等整个衣着领域，并向装饰、产业和非纤化等领域发展。
涤纶长丝的原料涤纶由于内部排列紧密，分子间缺少亲水结构导致吸湿性较差。吸湿性较差的涤纶长丝容易导致电荷积累，在穿着或者使用的时候摩擦产生的静电较大。
公开号为CN103351585A、公开日为2013年10月16日的中国专利申请公开了一种抗菌抗静电涤纶树脂切片，以重量份计，该抗菌抗静电涤纶树脂切片的原料配方如下:PET切片75-85份、抗菌添加剂5-15份、抗静电添加剂0.5-5份、增塑剂5-10份，其中所述的PET切片分子量为25000-50000，所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异丙酯、邻苯二甲酸二戊酯中的一种，所述抗静电添加剂为纳米二氧化钛。
针对上述中的相关技术，由于所使用的抗静电添加剂纳米二氧化钛形成带有若干弱连接界面的尺寸较大的团聚体，难以使纳米二氧化钛与其他成分形成良好的分散，即使在熔融过程中，也存在着难以使纳米二氧化钛充分分散在所有物料中的可能，从而影响由抗菌抗静电涤纶树脂切片制备而成的涤纶长丝的抗静电性能均匀性，影响抗静电效果。
申请内容
为了提高涤纶长丝的抗静电性能，本申请提供了一种涤纶长丝及其制备工艺。
第一方面，本申请提供一种涤纶长丝，采用如下的技术方案：
一种涤纶长丝，由包含以下重量份的原料制成：
聚酯颗粒80-90份；
抗静电剂3-6份；
活性炭粉2-4份；
分散剂2-5份；
所述分散剂由环烷硫酸钠和聚乙烯吡咯烷酮组成；
所述抗静电剂为季铵盐、聚丙烯酰胺以及十二烷基苯磺酸钠中的至少一种。
通过采用上述技术方案，由于采用了分散剂环烷硫酸钠和聚乙烯吡咯烷酮，两者共同作用提高抗静电剂的分散效果，使得抗静电剂与聚酯颗粒更好的相容，从而提高涤纶长丝的抗静电性能；抗静电剂中季铵盐、聚丙烯酰胺以及十二烷基苯磺酸钠三种抗静电剂的相互配合，起到协同作用，共同提高涤纶长丝的抗静电性能。分散剂中环烷硫酸钠与聚乙烯吡咯烷酮共混，提高与抗静电剂在涤纶长丝中的均匀效果。分散剂与聚酯颗粒共混后，在分散抗静电剂过程中，提高涤纶长丝的吸湿性能和抗静电性能。活性炭粉与抗静电剂相互配合，均具有较高的吸湿性能，从而进一步优化涤纶长丝的抗静电性能。因此，通过在聚酯颗粒中加入抗静电剂、活性炭粉以及分散剂，使涤纶长丝获得抗静电性能好的效果。
优选的，所述抗静电剂由重量份为1-1.5份的十八烷基二羟乙基甲基溴化铵、1.5-2份的聚丙烯酰胺以及1-1.5份的十二烷基苯磺酸钠组成。
通过采取上述技术方案，当季铵盐采用十八烷基二羟乙基甲基溴化铵时，与聚酯颗粒以及分散剂配合较好，涤纶长丝的抗静电性能得到提高。
优选的，所述分散剂中环烷硫酸钠与聚乙烯吡咯烷酮的重量份比为1:(1-1.5)。
通过采用上述技术方案，由于上述重量份比的环烷硫酸钠与聚乙烯吡咯烷酮配合效果较好，提高与抗静电剂中的十二烷基苯磺酸钠以及聚丙烯酰胺的配合，进一步提高涤纶长丝的抗静电性能。
优选的，所述聚乙烯吡咯烷酮为聚乙烯吡咯烷酮K90。
通过采用上述技术方案，由于采用聚乙烯吡咯烷酮K90，聚乙烯吡咯烷酮K90从而与环烷硫酸钠配合效果更好，同时提高抗静电剂的分散效果，减少团聚，使涤纶长丝获得更好并且较为均匀的抗静电性能。
优选的，所述涤纶长丝的原料还包括重量份为3-6份的阻燃剂，所述阻燃剂由硼酸锌和溴化聚苯乙烯组成。
通过采用上述技术方案，采用由硼酸锌和溴化聚苯乙烯组成的阻燃剂，具有协同效果，提高涤纶长丝的阻燃性能，同时与抗静电剂相互配合，进一步提高涤纶长丝的抗静电性能和安全性能。
优选的，所述溴化聚苯乙烯为粉末状，所述硼酸锌与溴化聚苯乙烯的重量份比为1:(2-3)。
通过采用上述技术方案，由于采用采用重量份比为1:(2-3)的硼酸锌与溴化聚苯乙烯，提高硼酸锌和溴化聚苯乙烯的复配效果，从而提高涤纶长丝的阻燃效果，减少由于涤纶长丝的静电作用，在生产过程中发生火灾等情况，提高安全性能。
第二方面，本申请提供一种涤纶长丝的制备工艺，采用如下的技术方案:
一种涤纶长丝的制备工艺，包括如下步骤：
S1:将抗静电剂、活性炭粉、分散剂一同进行充分混合，获得第一混合物；
S2:将聚酯颗粒进行干燥，干燥至聚酯颗粒的含水量为20％以内，干燥完毕后加入第一混合物并进行高温熔融，高温熔融后进行过滤后得到第二混合物；
S3:对第二混合物进行分配，分配完毕后进行纺丝、喷丝后绕卷并进行分纤，得到涤纶长丝。
通过采用上述技术方案，首先将抗静电剂、活性炭粉以及分散剂混合，防止抗静电剂发生团聚；通过对聚酯颗粒进行干燥，降低聚酯分子纺丝过程中在高温下产生剧烈水解导致分子量降低，同时减少水分汽化对涤纶长丝造成的断头情况，进而提高涤纶长丝的质量。干燥后加入第一混合物进行反应，过滤后得到第二混合物，并对第二混合物进行分配、纺丝、喷丝，绕卷、分纤得到涤纶长丝。通过该制备工艺制得涤纶长丝具有较好的抗静电性能。
优选的，所述步骤S2中控制干燥后的聚酯颗粒的水分含量为10-20％。
通过采用上述技术方案，当干燥后的聚酯颗粒水分含量较低时，耗费的电力较多，成本较高；而聚酯颗粒的水分含量较大时，在与抗静电剂、活性炭粉以及分散剂混合效果较差，同时影响后期高温熔融操作。因此，干燥后的聚酯颗粒水分含量为时的所制备的涤纶长丝抗静电效果较好，同时成本较低。
优选的，所述步骤S2中高温熔融的温度为280-290℃。
通过采用上述技术方案，采用较低的温度时，聚酯颗粒、抗静电剂无法形成熔融状态，混合效果较差；温度较高时，耗费的电力较多，成本较高，因此，高温熔融的温度为时的所制备的涤纶长丝抗静电效果较好，同时成本较低。
优选的，所述步骤S2中高温熔融温度为六个温度区域，依次为280℃-282℃-284℃-286℃-288℃-290℃。
通过采用上述技术方案，不同的加工步骤所需要的温度不同，通过控制送料、压缩、计量等各个温度区域的温度，使得第一混合物与聚酯颗粒混合均匀，同时稳定挤出，从而获得抗静电性能均匀的涤纶长丝。
综上所述，本申请具有以下有益效果:
1.在本申请中，通过在聚酯颗粒中加入抗静电剂提高涤纶长丝的抗静电效果，同时通过抗静电剂与分散剂的配合，共同提高抗静电剂与聚酯颗粒的相容性，从而进一步提高涤纶长丝的抗静电性能；抗静电剂中的季铵盐、聚丙烯酰胺以及十二烷基苯磺酸钠三种物质共同配合，与聚酯颗粒界面形成导电层，从而提高涤纶长丝的抗静电性能；分散剂中的环氧硫酸钠与聚乙烯吡咯烷酮共同配合，提高与抗静电剂的配合，进一步提高涤纶长丝的抗静电性能。活性炭粉提高聚酯颗粒的抗静电性能，同时活性炭粉与抗静电剂相互配合，优化抗静电剂的吸湿效果和抗静电性能。
2.本申请优选采用十八烷基二羟乙基甲基溴化铵，十八烷基二羟乙基甲基溴化铵与聚酯颗粒以及活性炭粉的配合较好，涤纶长丝的抗静电性能提高；分散剂中环烷硫酸钠以及聚乙烯吡咯烷酮按照1:(1-1.5)的重量份比所获得的分散剂提高抗静电剂的分散效果；同时通过提高聚乙烯吡咯烷酮的分子量，优选采用聚乙烯吡咯烷酮K90，聚乙烯吡咯烷酮K90分子量较高，与环烷硫酸钠的配合后分散效果更好。
3.在本申请中，通过在涤纶长丝的原料中加入阻燃剂，提高涤纶长丝的阻燃效果，减少由于静电而出现涤纶长丝燃烧的情况，从而提高安全性能；同时采用硼酸锌和溴化聚苯乙烯的配合，即无机物和有机物之间的配合，并与抗静电剂共同配合，进一步提高涤纶长丝的抗静电性能。
4.在本申请中，对聚酯颗粒进行干燥并控制聚酯颗粒的含水量，使得聚酯颗粒与抗静电剂、活性炭粉以及分散剂混合效果较好，抗静电剂与活性炭粉均匀分散于涤纶长丝中，从而使涤纶长丝的抗静电效果均匀分布。
具体实施方式
以下对本申请作进一步详细说明。
实施例1:
一种涤纶长丝，所包括的具体组分以及重量如表1所示，且由以下步骤制得:
S1:将由十六烷基三甲基溴化铵、聚丙烯酰胺、烷基磺酸钠组成的抗静电剂、活性炭粉、由环烷硫酸钠和聚乙烯吡咯烷酮K30组成的分散剂一同进行充分混合，获得第一混合物；
S2:将聚酯颗粒进料干燥，干燥至聚酯颗粒的含水量为20％，干燥完毕后加入第一混合物并在螺杆挤出机中进行高温熔融，高温熔融的温度为280℃，螺杆挤出机的速度为100r/min、压力60MPa；高温熔融后通过40目的金属网进行过滤,去除杂质后得到第二混合物。
S3:对第二混合物进行分配，分配完毕后进行纺丝、喷丝后绕卷并通过分纤机进行分纤，得到涤纶长丝。
实施例2-3:一种涤纶长丝，与实施例1的区别在于，实施例2-3所包括的具体组分及重量如表1.1所示。
实施例4-5:一种涤纶长丝，与实施例1的区别在于，所采用的具体成分及重量如表1.1所示。
表1.1实施例1-5的具体组分及重量
实施例6:一种涤纶长丝，与实施例4的区别在于，用十八烷基二羟乙基甲基溴化铵替代十六烷基三甲基溴化铵，所采用的具体成分及重量如表1.2所示。
实施例7-8:一种涤纶长丝，与实施例6的区别在于，所采用的分散剂重量不同，实施例7-8所采用的具体组分及重量如表1.2所示。
实施例9:一种涤纶长丝，与实施例8的区别在于，用聚乙烯吡咯烷酮K90(平均分子量为360000)替代聚乙烯吡咯烷酮K30。
实施例10-12:一种涤纶长丝，与实施例8的区别在于，含有阻燃剂，实施例10-12所采用的具体组分及重量如表1.2所示。
表1.2实施例6-8以及实施例10-12的具体组分及重量
实施例13:一种涤纶长丝，与实施例1的区别在于，在步骤S2将聚酯颗粒进料干燥，干燥至聚酯颗粒的含水量为10％。
实施例14:一种涤纶长丝，与实施例1的区别在于，在步骤S2将聚酯颗粒进料干燥，干燥至聚酯颗粒的含水量为6％。
实施例15：一种涤纶长丝，与实施例1的区别在于，在步骤S2中，螺杆挤出机分为六个温度区域，高温熔融区域的温度依次为280℃-282℃-284℃-286℃-288℃-290℃，螺杆挤出机的速度为100r/min、压力为60MPa。
对比例1:一种涤纶长丝，与实施例1的区别在于，不含有抗静电剂。
对比例2:一种涤纶长丝，与实施例1的区别在于，不含有分散剂。
对比例3:一种涤纶长丝，与实施例1的区别在于，不含有分散剂和抗静电剂。
对比例4:一种涤纶长丝，与实施例1的区别在于，用等量的聚乙烯吡咯烷酮K30替代环烷硫酸钠。
对比例5:一种涤纶长丝，与实施例1的区别在于，用等量的环烷硫酸钠替代聚乙烯吡咯烷酮K30。
对比例6:一种涤纶长丝，以重量计，该涤纶长丝的的原料配方及制备工艺如下：PET切片75kg、抗菌添加剂5kg、抗静电添加剂0.5kg、增塑剂5kg，其中所述的PET切片分子量为25000，增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯，抗静电添加剂为纳米二氧化钛。
制备工艺：将抗静电添加剂、增塑剂、抗菌添加剂充分混合，得到混合后的添加剂；将PET切片进行干燥，干燥至含水量为24％时，加入混合均匀的添加剂并在螺杆挤出机中进行高温熔融，高温熔融后进行过滤，去除内部杂质后，进行纺丝、喷丝、绕卷和分纤后得到涤纶长丝。
检测方法
实验：体积电阻率测试实验样品：由实施例1-15以及对比例1-6制成的短袖分别洗涤5次，每次洗涤时间10min，洗涤后将短袖在50℃的烘干机中预烘干后并达到调湿平衡，将实施例1-15制得的并达到调湿平衡的短袖分别命名为实验样品1-15，将对比例1-6制得的并达到调湿平衡的短袖分别命名为对比样品1-6。
实验仪器：体积表面电阻率测试仪:北京北广精仪仪器设备有限公司，型号为BEST-212；直尺:品牌为得力，型号为50cm钢直尺8464。
实验方法：用直尺测量三次实验样品1的袖口厚度h,并计算三次袖口厚度的平均值，在体积表面电阻率测试仪中输入实验样品1的厚度h的平均值，并对实验样品1的体积电阻率进行测试，待体积表面电阻率测试仪显示体积电阻率示数后，对示数进行记录。
采用上述同样的方法对试验样品2-15以及对比样品1-6进行体积电阻率的实验。
实验结果：如表2的实验样品1-15以及对比样品1-6的体积电阻率的实验检测结果所示。
表2实验样品1-15以及对比样品1-6的体积电阻率实验的检测结果
由表2的实验数据可知，通过实验样品1-15以及对比样品1-6中各个组分含量以及制备工艺的不同，所检测的体积电阻率也有一定的不同，实验样品1-15中的体积电阻率为7.6×107-4.5×109Ω·cm，而对比样品1-6中的体积电阻率为3.2×1010-5.2×1011Ω·cm，远大于实验样品1-15的体积电阻率，由于体积电阻率越大，抗静电性能越差，表明通过在涤纶长丝中加入抗静电剂以及分散剂可以大大减小涤纶长丝的体积电阻率，从而提高涤纶长丝的抗静电性能。
对比实验样品1-3和对比样品1-3可知，实验样品1-3中由于含有抗静电剂以及分散剂，大大减小了涤纶长丝的体积电阻率，从而提高了涤纶长丝的抗静电性能；通过抗静电剂中季铵盐、聚丙烯酰胺以及十二烷基苯磺酸钠三者的相互配合，提高抗静电性能。季铵盐与聚丙烯酰胺作为阳离子物质相互配合，可以降低摩擦系数，使得涤纶长丝难于产生静电，同时形成导电通道，使电荷能够快速移走，从而提高抗静电性能；对于阴离子抗静电剂十二烷基苯磺酸钠，与季铵盐形成配合，含有的亲水基团和环境中的水分相结合形成导电层，使产生的静电迅速泄露而达到抗静电效果。分散剂中的环烷硫酸钠和聚乙烯吡咯烷酮与抗静电剂配合，增加抗静电剂中亲水基团的亲水性，提高了抗静电剂的分散性，从而提高抗静电性能的均匀性。
对比实验样品1、实验样品4-6可知，通过优化抗静电剂中物质的重量可减小涤纶长丝的体积电阻率，从而提高涤纶长丝的抗静电性能。同时当季铵盐采用十八烷基二羟乙基甲基溴化铵时效果更好，这是由于一方面十八烷基二羟乙基甲基溴化铵含有较多的亲水基团，另一方面十八烷基二羟乙基甲基溴化铵与聚丙烯酰胺以及十二烷基苯磺酸钠相互配合，形成宏观均匀的物质，吸附空气中水分子后，形成相互隔离的导电点，导电通路较多，吸湿性能越高抗静电性能越好；对比实施样品1-3、实验样品6-9以及对比样品1-5可知，通过分散剂中环烷硫酸钠以及聚乙烯吡咯烷酮的配合，阻止抗静电剂之间的吸附和聚集形成大颗粒，同时利用空间位阻效应，在粒子相互接近时，使它们相互错开，从而提高了分散剂分散抗静电剂的效果，进而提高涤纶长丝的抗静电性能。当分散剂中的环烷硫酸钠与聚乙烯吡咯烷酮的重量比为1:(1-1.5)时，抗静电性能越好；同时当聚乙烯吡咯烷酮采用聚乙烯吡咯烷酮K90时，和环烷硫酸钠组成分散剂后与抗静电剂配合效果更好，熔融状态下更加贴合聚酯颗粒，从而提高涤纶长丝的抗静电性能。
对比实验样品8和实验样品10-12可知，通过加入由硼酸锌和溴化聚苯乙烯组成的阻燃剂提高抗静电性能，溴化聚苯乙烯与无机阻燃剂硼酸锌配合后与聚酯颗粒的互容性较好，从而提高涤纶长丝的阻燃效果，同时当溴化聚苯乙烯为粉末状时，与硼酸锌以及聚酯颗粒的接触面积更大，配合效果较好；由上述实验数据可知，硼酸锌与溴化聚苯乙烯的重量比为1:(2-3)时抗静电效果更好。对比实施例1和实施例13-15，聚酯颗粒含水量控制在10％-20％之间有利于提高抗静电性能，当干燥后的聚酯颗粒水分含量较低时，耗费的电力较多，成本较高，同时抗静电剂与聚酯颗粒的相容性较差；而聚酯颗粒的水分含量较大时，与抗静电剂、活性炭粉以及分散剂混合效果较差，同时影响后期高温熔融操作。因此，干燥后的聚酯颗粒水分含量为10％-20％时的所制备的涤纶长丝抗静电效果较好，同时成本较低。高温熔融的温度为280-290℃时的所制备的涤纶长丝抗静电效果较好。采用较低的温度时，聚酯颗粒、抗静电剂无法形成熔融状态，混合效果较差；温度较高时，耗费的电力较多，成本较高。不同的加工步骤所需要的温度不同，通过控制螺杆挤出机送料、压缩、计量等各个温度区域的温度，使得第一混合物与聚酯颗粒混合均匀，同时稳定挤出，从而获得抗静电性能均匀的涤纶长丝。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (10)
1.一种涤纶长丝，其特征在于，主要由包含以下重量份的原料制成：
聚酯颗粒80-90份；
抗静电剂3-6份；
活性炭粉2-4份；
分散剂2-5份；
所述分散剂由环烷硫酸钠和聚乙烯吡咯烷酮组成；
所述抗静电剂包括季铵盐、聚丙烯酰胺、十二烷基苯磺酸钠中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的一种涤纶长丝，其特征在于，所述抗静电剂由重量份为1-1.5份的十八烷基二羟乙基甲基溴化铵、1.5-2份的聚丙烯酰胺以及1-1.5份的十二烷基苯磺酸钠组成。
3.根据权利要求1所述的一种涤纶长丝，其特征在于，所述分散剂中环烷硫酸钠与聚乙烯吡咯烷酮的重量份比为1:(1-1.5)。
4.根据权利要求1所述的一种涤纶长丝，其特征在于，所述聚乙烯吡咯烷酮为聚乙烯吡咯烷酮K90。
5.根据权利要求1所述的一种涤纶长丝，其特征在于，所述涤纶长丝的原料还包括重量份为3-6份的阻燃剂，所述阻燃剂由硼酸锌和溴化聚苯乙烯组成。
6.根据权利要求5所述的一种涤纶长丝，其特征在于，所述溴化聚苯乙烯为粉末状，所述硼酸锌与溴化聚苯乙烯的重量份比为1:(2-3)。
7.权利要求1-6中任意一项所述的一种涤纶长丝的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1:将抗静电剂、活性炭粉、分散剂一同进行充分混合，获得第一混合物；
S2:将聚酯颗粒进行干燥，干燥至聚酯颗粒的含水量不高于20%，干燥完毕后加入第一混合物并进行高温熔融，高温熔融后进行过滤,过滤去除杂质后得到第二混合物；
S3:对第二混合物进行分配，分配完毕后进行纺丝、喷丝后绕卷并进行分纤，得到涤纶长丝。
8.根据权利要求7所述的一种涤纶长丝的制备工艺，其特征在于，所述步骤S2中控制干燥后的聚酯颗粒的水分含量为10-20%。
9.根据权利要求7所述的一种涤纶长丝的制备工艺，其特征在于，所述步骤S2中高温熔融的温度为280-290℃。
10.根据权利要求9所述的一种涤纶长丝的制备工艺，其特征在于，所述步骤S2中高温熔融温度为六个温度区域，依次为280℃-282℃-284℃-286℃-288℃-290℃。
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