CN112144143A - 一种基于循环再生纤维的远红外中空仿棉纤维的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于循环再生纤维的远红外中空仿棉纤维的制备方法，包括如下步骤：(1)废旧聚酯纤维制品(涤纶织物PET)前处理；(2)再生聚酯原料(R‑PET)扩链；(3)熔融纺丝成型。本发明以废旧涤纶纤维为原料，制备过程简单，采用更高的特性粘度，将聚乙二醇的优良性能(例如其优异的吸湿性能)纳入聚酯纤维，制备出的仿棉纤维具有较好吸湿、抗静电性能，并赋予仿棉纤维远红外保健功能，提升了仿棉纤维的升值空间，同时节约了资源，又保护了环境。

Description

一种基于循环再生纤维的远红外中空仿棉纤维的制备方法
技术领域
本发明具体涉及一种基于循环再生纤维的远红外中空仿棉纤维及其制备方法，应用于色织面料上，使得色织面料具有较好的吸湿、抗静电以及远红外保健功能，且可循环再生，节约资源，保护环境。
背景技术
据统计我国每年消耗的纺织纤维达3500万吨，而产生的废旧纺织品高达约2000万吨，其中合成类纤维约占70％。目前，我国废旧纺织品的再生利用率不到20％。废旧纺织品作为一种可回收再利用资源，如果能充分利用，可以解决我国纺织行业原料供给问题，同时节约了资源，又保护了环境。
当前废旧纺织品的回收再利用主要问题是技术方面比较薄弱，废旧纺织品来源复杂，分类处理比较麻烦，此外，通过废旧纺织品尤其是合成类纤维生产出的再生纤维，由于特性黏度急剧下降，机械性能差、产品价值低、稳定性差等。因此，如何提升再生纤维的品质并实现差别化再生逐渐成为国内、外学者关注的课题。
发明内容
发明目的：本发明的目的是针对目前废旧纺织品尤其是合成类纤维产品价值低、稳定性差等缺点，在纺丝前对再生聚酯进行扩链，并加入醇类物质，提高再生聚酯的黏度以及吸湿性能，随后在纺丝过程中引入石墨烯母粒、电气石等物质，制备一种远红外中空仿棉纤维，并后续用于色织面料，使得仿棉纤维具有较好吸湿、抗静电性能，并赋予仿棉纤维远红外保健功能，提升了仿棉纤维的升值空间，本发明提供了一种基于循环再生纤维的远红外中空仿棉纤维的制备方法。
技术方案：一种基于循环再生纤维的远红外中空仿棉纤维的制备方法，包括如下步骤：
(1)废旧聚酯纤维制品(涤纶织物PET)前处理：将涤纶织物进行清洗和烘干，随后通过开松机和碎布机进行开松打碎，采用静电分离技术将涤纶短纤中的杂物进行分离，再次进行清洗和烘干，得到再生聚酯原料(R-PET)；
(2)再生聚酯原料(R-PET)扩链：将R-PET、扩链剂、聚乙二醇(PEG)以及链支化剂按照一定比例进行熔融混合，并挤出造粒，得到改性后的再生聚酯切片(PR-PET)；
(3)熔融纺丝成型：取改性后的再生聚酯切片(PR-PET)，以及适量的石墨烯母粒、电气石和抗氧化剂，进行共混熔融纺丝并清洗，得到远红外中空仿棉纤维。
进一步的，所述的步骤(1)中的开松机为纺织废纤维开松机，废旧聚酯纤维的开松率为80％-85％，纤维开松后长度为15-40mm。
进一步的，所述的步骤(1)中的静电分离技术，在静电分离之前，加入分散剂NNO、硅酸钠对涤纶织物进行着电处理，分散剂NNO与硅酸钠配比为2-4:15-20；静电分离中，采用静电植绒机以及自制的分离箱，分离电压为35V-65V，极板距离为10cm-25cm，通电时间为10-25s。
进一步的，所述的步骤(2)中的再生聚酯原料(R-PET)质量分数为80％-95％，扩链剂的质量分数为0.25％-1.5％，聚乙二醇(PEG)的质量分数为4％-20％，链支化剂的质量分数为0.0003％-0.0014％。
进一步的，所述的步骤(2)中的扩链剂为均苯四甲酸酐、环氧树脂中的一种，所述的环氧树脂为缩水甘油酯型、双酚A型或脂环族型的一种；所述的聚乙二醇(PEG)分子量为300-3000；所述的链支化剂为均苯四甲酸、季戊四醇、二季戊四醇、双二甲基丙烷中的一种或者两种。
进一步的，所述的步骤(2)中的采用的双螺杆挤出机，扩链工艺参数为：熔融温度245℃-280℃，转子转速为40rpm-80rpm，扩链时间为6min-20min；熔融搅拌过程中，采用氮气N2保护，N2速率为30mL/min-80mL/min。
进一步的，所述的步骤(3)中的改性后的再生聚酯切片(PR-PET)质量分数为70％-85％，石墨烯母粒的质量分数为8％-15％，电气石的质量分数为5％-10％，抗氧化剂的质量分数为2％-5％。
进一步的，所述的步骤(3)中的抗氧化剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076或抗氧剂1790中的一种。
进一步的，所述的步骤(3)中，采用螺杆机进行纺丝，喷丝板挤出，喷丝板孔数为36孔，喷丝板孔长径比为4-6，精度为±0.002mm，熔融纺丝温度为260℃-300℃，螺杆直径为25mm，螺杆转速为30r/min-50r/min，纺丝速度为800m/min-1200m/min；冷却吹风温度为20℃-25℃，吹风湿度为65％-75％，吹风速度为100m/min-120m/min；熔融搅拌过程采用氮气N2保护，N2速率为30mL/min-80mL/min。
进一步的，所述的步骤(3)中，熔融纺丝出的远红外中空仿棉纤维进行70℃清洗，去除表面杂质，在80℃下烘干得到产品。
有益效果：本发明以废旧涤纶纤维为原料，制备过程简单，采用更高的特性粘度，将聚乙二醇的优良性能(例如其优异的吸湿性能)纳入聚酯纤维，制备出的仿棉纤维具有较好吸湿、抗静电性能，并赋予仿棉纤维远红外保健功能，提升了仿棉纤维的升值空间，同时节约了资源，又保护了环境。
附图说明
图1是本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以使本领域的技术人员能够更好的理解本发明的优点和特征，从而对本发明的保护范围做出更为清楚的界定。本发明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做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
本发明的技术原理是通过静电分离技术将涤纶短纤进行分类处理，并作为聚酯原料的重要成分，通过聚酯扩链来增加黏度和吸湿性能，并在熔融纺丝过程中加入石墨烯母粒、电气石，并改变喷丝板孔，使得纺丝出来的聚酯再生制品具有棉纱的外观、手感以及亲水性能，同时又具有抗静电、远红外保健等功能。
本发明的具体步骤是：
(1)废旧聚酯纤维制品(涤纶织物PET)前处理：将涤纶织物进行清洗和烘干，随后通过开松机和碎布机进行开松打碎，采用静电分离技术将涤纶短纤中的杂物进行分离，再次进行清洗和烘干，得到再生聚酯原料(R-PET)。
其中，所述的开松机为纺织废纤维开松机，废旧聚酯纤维的开松率为80％-85％，纤维开松后长度为15-40mm。
所述的静电分离技术，静电分离之前，加入分散剂NNO、硅酸钠对涤纶织物进行着电处理，分散剂NNO与硅酸钠配比为2-4:15-20。静电分离中，采用静电植绒机以及自制的分离箱，分离电压为35V-65V，极板距离为10cm-25cm，通电时间10-25s。
(2)再生聚酯原料(R-PET)扩链：将R-PET、扩链剂、聚乙二醇(PEG)以及链支化剂按照一定比例进行熔融混合，并挤出造粒，得到改性后的再生聚酯切片(PR-PET)。
其中，所述的再生聚酯原料(R-PET)质量分数为80％-95％，扩链剂的质量分数为0.25％-1.5％，聚乙二醇(PEG)的质量分数为4％-20％，链支化剂的质量分数为0.0003％-0.0014％。
所述的扩链剂为均苯四甲酸酐、环氧树脂中的一种，所述的环氧树脂为缩水甘油酯型、双酚A型或脂环族型的一种；所述的聚乙二醇(PEG)分子量为300-3000；所述的链支化剂为均苯四甲酸、季戊四醇、二季戊四醇、双二甲基丙烷中的一种或者两种。
采用的双螺杆挤出机，扩链工艺参数为：熔融温度245℃-280℃，转子转速为40rpm-80rpm，扩链时间为6min-20min；熔融搅拌过程中，采用氮气N2保护，N2速率为30mL/min-80mL/min。
(3)熔融纺丝成型：取改性后的再生聚酯切片(PR-PET)，以及适量的石墨烯母粒、电气石和抗氧化剂，进行共混熔融纺丝并清洗，得到远红外中空仿棉纤维。
其中，所述的改性后的再生聚酯切片(PR-PET)质量分数为70％-85％，石墨烯母粒的质量分数为8％-15％，电气石的质量分数为5％-10％，抗氧化剂的质量分数为2％-5％。
所述的抗氧化剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076或抗氧剂1790中的一种。
采用螺杆机进行纺丝，喷丝板挤出，喷丝板孔数为36孔，喷丝板孔长径比为4-6，精度为±0.002mm，熔融纺丝温度为260℃-300℃，螺杆直径为25mm，螺杆转速为30r/min-50r/min，纺丝速度为800m/min-1200m/min；冷却吹风温度为20℃-25℃，吹风湿度为65％-75％，吹风速度为100m/min-120m/min；熔融搅拌过程采用氮气N2保护，N2速率为30mL/min-80mL/min。
熔融纺丝出的远红外中空仿棉纤维进行70℃清洗，去除表面杂质，在80℃下烘干得到产品。
具体实施例1
将废旧涤纶织物进行清洗和烘干，在纺织废纤维开松机进行开松处理，开松率85％，随后通过碎布机进行打碎处理；将打碎后的废旧涤纶织物投入自制的分离箱，加入分散剂NNO及硅酸钠进行电着处理，分散剂NNO含量为4％，硅酸钠含量为20％，随后采用静电植绒机将涤纶短纤中的杂物进行分离，静电植绒机参数：分离电压为40V，极板距离为12cm，通电时间15s，再次进行清洗和烘干，得到再生聚酯原料(R-PET)。
将再生聚酯原料(R-PET)、聚乙二醇(PEG500)按照质量比7:1进行混合，加入含量为1％的双酚A型扩链剂、含量为0.001％的季戊四醇作为链支化剂。
将混合的原料投入双螺杆挤出机，通入氮气N2保护，流速为50mL/min。熔融温度285℃，转子转速50rpm，扩链时间8min，挤出造粒，得到改性后的再生聚酯切片(PR-PET)。
将再生聚酯切片(PR-PET)、石墨烯母粒以及电气石按照质量比15:3:2进行混合，加入质量分数为2％的抗氧剂1010，投入螺杆机进行熔融纺丝，熔融过程中，通入氮气N2保护，流速为50mL/min。喷丝板挤出，喷丝板孔数为36孔，螺杆一区到四区温度分别为285℃、300℃、295℃、295℃，螺杆直径25mm，螺杆转速40r/min，纺丝速度为900m/min。
其中，喷丝板孔长径比为4，精度为±0.002mm。冷却吹风温度为21℃，吹风湿度为70％，吹风速度为100m/min。
进一步的，熔融纺丝出的远红外中空仿棉纤维进行70℃清洗，去除表面杂质，80℃烘干。
经上述工艺生产出来的远红外中空仿棉纤维，规格为1.56×38mm，质量参数见表1。
表1远红外中空纤维质量指标
Figure BDA0002646193190000071
本发明以废旧涤纶纤维为原料，制备过程简单，采用更高的特性粘度，将聚乙二醇的优良性能(例如其优异的吸湿性能)纳入聚酯纤维，制备出的仿棉纤维具有较好吸湿、抗静电性能，并赋予仿棉纤维远红外保健功能，提升了仿棉纤维的升值空间，同时节约了资源，又保护了环境。

Claims (10)

1.一种基于循环再生纤维的远红外中空仿棉纤维的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)废旧聚酯纤维制品(涤纶织物PET)前处理：将涤纶织物进行清洗和烘干，随后通过开松机和碎布机进行开松打碎，采用静电分离技术将涤纶短纤中的杂物进行分离，再次进行清洗和烘干，得到再生聚酯原料(R-PET)；
(2)再生聚酯原料(R-PET)扩链：将R-PET、扩链剂、聚乙二醇(PEG)以及链支化剂按照一定比例进行熔融混合，并挤出造粒，得到改性后的再生聚酯切片(PR-PET)；
(3)熔融纺丝成型：取改性后的再生聚酯切片(PR-PET)，以及适量的石墨烯母粒、电气石和抗氧化剂，进行共混熔融纺丝并清洗，得到远红外中空仿棉纤维。
2.根据权利要求1所述的基于循环再生纤维的远红外中空仿棉纤维的制备方法，其特征在于：所述的步骤(1)中的开松机为纺织废纤维开松机，废旧聚酯纤维的开松率为80％-85％，纤维开松后长度为15-40mm。
3.根据权利要求1所述的基于循环再生纤维的远红外中空仿棉纤维的制备方法，其特征在于：所述的步骤(1)中的静电分离技术，在静电分离之前，加入分散剂NNO、硅酸钠对涤纶织物进行着电处理，分散剂NNO与硅酸钠配比为2-4:15-20；静电分离中，采用静电植绒机以及自制的分离箱，分离电压为35V-65V，极板距离为10cm-25cm，通电时间为10-25s。
4.根据权利要求1所述的基于循环再生纤维的远红外中空仿棉纤维的制备方法，其特征在于：所述的步骤(2)中的再生聚酯原料(R-PET)质量分数为80％-95％，扩链剂的质量分数为0.25％-1.5％，聚乙二醇(PEG)的质量分数为4％-20％，链支化剂的质量分数为0.0003％-0.0014％。
5.根据权利要求1所述的基于循环再生纤维的远红外中空仿棉纤维的制备方法，其特征在于：所述的步骤(2)中的扩链剂为均苯四甲酸酐、环氧树脂中的一种，所述的环氧树脂为缩水甘油酯型、双酚A型或脂环族型的一种；所述的聚乙二醇(PEG)分子量为300-3000；所述的链支化剂为均苯四甲酸、季戊四醇、二季戊四醇、双二甲基丙烷中的一种或者两种。
6.根据权利要求1所述的基于循环再生纤维的远红外中空仿棉纤维的制备方法，其特征在于：所述的步骤(2)中的采用的双螺杆挤出机，扩链工艺参数为：熔融温度245℃-280℃，转子转速为40rpm-80rpm，扩链时间为6min-20min；熔融搅拌过程中，采用氮气N2保护，N2速率为30mL/min-80mL/min。
7.根据权利要求1所述的基于循环再生纤维的远红外中空仿棉纤维的制备方法，其特征在于：所述的步骤(3)中的改性后的再生聚酯切片(PR-PET)质量分数为70％-85％，石墨烯母粒的质量分数为8％-15％，电气石的质量分数为5％-10％，抗氧化剂的质量分数为2％-5％。
8.根据权利要求1所述的基于循环再生纤维的远红外中空仿棉纤维的制备方法，其特征在于：所述的步骤(3)中的抗氧化剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076或抗氧剂1790中的一种。
9.根据权利要求1所述的基于循环再生纤维的远红外中空仿棉纤维的制备方法，其特征在于：所述的步骤(3)中，采用螺杆机进行纺丝，喷丝板挤出，喷丝板孔数为36孔，喷丝板孔长径比为4-6，精度为±0.002mm，熔融纺丝温度为260℃-300℃，螺杆直径为25mm，螺杆转速为30r/min-50r/min，纺丝速度为800m/min-1200m/min；冷却吹风温度为20℃-25℃，吹风湿度为65％-75％，吹风速度为100m/min-120m/min；熔融搅拌过程采用氮气N2保护，N2速率为30mL/min-80mL/min。
10.根据权利要求1所述的基于循环再生纤维的远红外中空仿棉纤维的制备方法，其特征在于：所述的步骤(3)中，熔融纺丝出的远红外中空仿棉纤维进行70℃清洗，去除表面杂质，在80℃下烘干得到产品。
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