CN112251839A - 一种环保型高吸附细旦涤纶长丝的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种环保型高吸附细旦涤纶长丝的制备方法，包括以下步骤：S1.制备油酸包裹的纳米竹炭粉；S2.制备纳米竹炭粉的纤维素中空微球；S3.将聚酯切片磨成粉末，再将纤维素中空微球按照一定的质量的比添加到聚酯粉末中,混和均匀后，加到螺杆挤出机中挤出、切粒，制得改性再生聚酯母粒；S4.将聚酯切片熔融得到聚酯纺丝液，将改性再生聚酯母粒加入至纺丝液中，通过熔体纺丝机进行纺丝，制备出聚酯纤维。本发明的综合了合成纤维，纳米竹炭粉和纤维素的优点，采用一种在涤纶长丝负载纤维素微球的改性方法，对涤纶长丝起到了改性的作用，使涤纶长丝这种合成纤维具有了吸附异味的性能。

Description

一种环保型高吸附细旦涤纶长丝的制备方法
技术领域
本发明涉及改性纤维领域，具体涉及一种环保型高吸附细旦涤纶长丝的制备方法。
背景技术
涤纶（polyester）通常是指以二元醇和二元酸缩聚而成的高分子化合物，聚合物经过纺丝形成涤纶纤维。其基本链节之间以酯键连接，是我国聚酯纤维的商品名称，是应用最广泛的合成纤维。纺织技术水平提高，纺织设备越来越先进，涤纶纤维的应用领域也一步步的扩到到家纺、医用、产业用等领域，不再仅限于服用功能，随着人们生活品质的提高，对纤维的性能也提出了新要求。
随着工业技术和科学水平的不断发展，对于合成纤维的研究也不断深入，而它的应用领域也会更为广泛，比如：工业用、民用、装饰用等领域。涤纶具有一些优秀的性能，但同样存在其弊端，比如容易起静电，吸湿性不好，不易染色等，所以人们对于涤纶改性的研究也越来越深入，改性方法和手段都越来越先进。
随着社会发展的脚步越来越快及电子化社会的到来，人们的健康在无形中受到了很大的影响，巨大的生活压力、生活中无处不在的电磁波辐射，家具及其它生活用品中有害化学药品的释放等等，都危及人们的健康。所以，越来越多的人追求一种健康的生活方式，而这种追求最直接的表现就是人们在衣服或家纺产品的选择上，能够自然消除或弱化这些因素对人体的伤害的产品必将成为人们的首选。本发明是利用竹炭和纤维素纤维中空微球的功能，将竹炭和纤维素纤维中空微球以一定的比例加入聚酯切片中，来获得具有除臭的新型功能纤维。在倡导绿色环保的今天，纺织行业中不仅要求原料无污染，更要保证方法的更需要在制备工艺过程的环保，做到既节约成本又不给环境造成压力。新型的功能性、环保型纤维的开发，必定会为纺织行业增光添彩，产生较大的经济和社会价值。
发明内容
要解决的技术问题：无机/无机物混入涤纶纺丝液中共混制备功能纤维已有先例，如何确定添加物比例以且满足纺丝的要求，使纤维具有所需要的功能性目前的技术难点，本发明解决的技术问题是分析填充材料纤维内部存在的形式和作用的机理，使所得纤维在满足可纺性的同时，得到最优化功能。
技术方案：一种环保型高吸附细旦涤纶长丝的制备方法，包括以下步骤：
S1. 称取一定量的纳米竹炭粉，将纳米竹炭粉加入至油酸中，球磨混合均匀，得到油酸包裹的纳米竹炭粉；
S2. 将乙基纤维素加入至乙酸乙酯中，搅拌混合均匀后得到无色透明溶液；
S3. 将步骤S1制备油酸包裹的纳米竹炭粉加入至步骤S2制备的无色透明溶液中，混合搅拌均匀，得到混合溶液；
S4.将十二烷基硫酸钠加入至乙酸乙酯的饱和水溶液中，形成水相；
S5. 将步骤S3中制备的混合溶液加入至步骤S4的水相溶液中，混合搅拌均匀；
S6. 将步骤S5制备的溶液再加入至十二烷基硫酸钠的水溶液中，搅拌并超声分散均匀，将分散均匀的溶液通过真空抽滤收集粉体，然后干燥研磨，得到含有纳米竹炭粉的纤维素中空微球；
S7. 将聚酯切片磨成粉末，再将纤维素中空微球按照一定的质量的比添加到聚酯粉末中,混和均匀后，加到螺杆挤出机中挤出、切粒，制得改性再生聚酯母粒；
S8. 将聚酯切片熔融得到聚酯纺丝液，将改性再生聚酯母粒加入至纺丝液中，通过熔体纺丝机进行纺丝，制备出聚酯纤维。
优选的，所述步骤S3中油酸包裹的纳米竹炭粉加入溶液中的含量为3-10wt%。
优选的，所述步骤S4中水相中十二烷基硫酸钠的浓度为1-4wt%。
优选的，所述步骤S6中超声分散的速度为1200-2000r/min。
优选的，所述步骤S7中纤维素中空微球和聚酯切片的质量比为3-8：92-97。
优选的，所述步骤S8中聚酯纤维为含量为1-3%纤维素中空微球改性涤纶纤维。
优选的，所述步骤S7中纺丝挤出机一区温度280 ℃，挤出机二区温度280 ℃，挤出机三区温度280 ℃，挤出机四区温度275 ℃，挤出机五区温度270 ℃。
优选的，所述步骤S8中纺丝侧吹风速度0.5 m/s，卷绕速度2500 m/min。
有益效果：本发明具有以下优点：
1、本发明的综合了合成纤维，纳米竹炭粉和纤维素的优点，采用一种在涤纶长丝负载纤维素微球的改性方法，对涤纶长丝起到了改性的作用，使涤纶长丝这种合成纤维具有了吸附异味的性能；
2、本发明采用油酸包覆纳米竹炭粉，将表面包覆油酸纳米竹炭粉加入至纤维素溶液中，在生成的纤维素微球中含有纳米竹炭粉，纤维素微球本身具有中空的多孔结构，加入涤纶中，使得涤纶纤维具有很好的吸附效果；
3、本发明采用竹炭粉配合纤维素微球效果优于分别加入竹炭粉和纤维素微球；
4、为了防止负载竹炭粉的纤维素微球在加入纺丝液中的团聚，以及影响后续加工工序，本发明先制备改性再生聚酯母粒，再加入至熔融的聚酯纺丝液中，有效防止纤维素微球的团聚。
具体实施方式
实施例1
一种环保型高吸附细旦涤纶长丝的制备方法，包括以下步骤：
S1. 称取一定量的纳米竹炭粉，将纳米竹炭粉加入至油酸中，球磨混合均匀，得到油酸包裹的纳米竹炭粉；
S2. 将乙基纤维素加入至乙酸乙酯中，搅拌混合均匀后得到无色透明溶液；
S3. 将步骤S1制备油酸包裹的纳米竹炭粉加入至步骤S2制备的无色透明溶液中，油酸包裹的纳米竹炭粉加入溶液中的含量为3wt%，混合搅拌均匀，得到混合溶液；
S4.将十二烷基硫酸钠加入至乙酸乙酯的饱和水溶液中，形成水相，水相中十二烷基硫酸钠的浓度为4wt%；
S5. 将步骤S3中制备的混合溶液加入至步骤S4的水相溶液中，混合搅拌均匀；
S6. 将步骤S5制备的溶液再加入至十二烷基硫酸钠的水溶液中，搅拌并超声分散均匀，超声分散的速度为1200r/min，将分散均匀的溶液通过真空抽滤收集粉体，然后干燥研磨，得到含有纳米竹炭粉的纤维素中空微球；
S7. 将聚酯切片磨成粉末，再将纤维素中空微球按照一定的质量的比添加到聚酯粉末中,纤维素中空微球和聚酯切片的质量比为3：97，混和均匀后，加到螺杆挤出机中挤出、切粒；
S8. 将聚酯切片熔融得到聚酯纺丝液，将改性再生聚酯母粒加入至纺丝液中，通过熔体纺丝机进行纺丝，纺丝挤出机一区温度280 ℃，挤出机二区温度280 ℃，挤出机三区温度280 ℃，挤出机四区温度275 ℃，挤出机五区温度270 ℃，制得改性再生聚酯母粒，制备出含量为3%纤维素中空微球改性涤纶纤维。
实施例2
一种环保型高吸附细旦涤纶长丝的制备方法，包括以下步骤：
S1. 称取一定量的纳米竹炭粉，将纳米竹炭粉加入至油酸中，球磨混合均匀，得到油酸包裹的纳米竹炭粉；
S2. 将乙基纤维素加入至乙酸乙酯中，搅拌混合均匀后得到无色透明溶液；
S3. 将步骤S1制备油酸包裹的纳米竹炭粉加入至步骤S2制备的无色透明溶液中，油酸包裹的纳米竹炭粉加入溶液中的含量为10wt%，混合搅拌均匀，得到混合溶液；
S4.将十二烷基硫酸钠加入至乙酸乙酯的饱和水溶液中，形成水相，水相中十二烷基硫酸钠的浓度为1wt%；
S5. 将步骤S3中制备的混合溶液加入至步骤S4的水相溶液中，混合搅拌均匀；
S6. 将步骤S5制备的溶液再加入至十二烷基硫酸钠的水溶液中，搅拌并超声分散均匀，超声分散的速度为2000r/min，将分散均匀的溶液通过真空抽滤收集粉体，然后干燥研磨，得到含有纳米竹炭粉的纤维素中空微球；
S7. 将聚酯切片磨成粉末，再将纤维素中空微球按照一定的质量的比添加到聚酯粉末中,纤维素中空微球和聚酯切片的质量比为8：92，混和均匀后，加到螺杆挤出机中挤出、切粒，制得改性再生聚酯母粒；
S8. 将聚酯切片熔融得到聚酯纺丝液，将改性再生聚酯母粒加入至纺丝液中，通过熔体纺丝机进行纺丝，纺丝挤出机一区温度280 ℃，挤出机二区温度280 ℃，挤出机三区温度280 ℃，挤出机四区温度275 ℃，挤出机五区温度270 ℃，制备出含量为1%纤维素中空微球改性涤纶纤维。
实施例3
一种环保型高吸附细旦涤纶长丝的制备方法，包括以下步骤：
S1. 称取一定量的纳米竹炭粉，将纳米竹炭粉加入至油酸中，球磨混合均匀，得到油酸包裹的纳米竹炭粉；
S2. 将乙基纤维素加入至乙酸乙酯中，搅拌混合均匀后得到无色透明溶液；
S3. 将步骤S1制备油酸包裹的纳米竹炭粉加入至步骤S2制备的无色透明溶液中，油酸包裹的纳米竹炭粉加入溶液中的含量为5wt%，混合搅拌均匀，得到混合溶液；
S4.将十二烷基硫酸钠加入至乙酸乙酯的饱和水溶液中，形成水相，水相中十二烷基硫酸钠的浓度为2wt%；
S5. 将步骤S3中制备的混合溶液加入至步骤S4的水相溶液中，混合搅拌均匀；
S6. 将步骤S5制备的溶液再加入至十二烷基硫酸钠的水溶液中，搅拌并超声分散均匀，超声分散的速度为1500r/min，将分散均匀的溶液通过真空抽滤收集粉体，然后干燥研磨，得到含有纳米竹炭粉的纤维素中空微球；
S7. 将聚酯切片磨成粉末，再将纤维素中空微球按照一定的质量的比添加到聚酯粉末中,纤维素中空微球和聚酯切片的质量比为4：96，混和均匀后，加到螺杆挤出机中挤出、切粒，制得改性再生聚酯母粒；
S8. 将聚酯切片熔融得到聚酯纺丝液，将改性再生聚酯母粒加入至纺丝液中，通过熔体纺丝机进行纺丝，纺丝挤出机一区温度280 ℃，挤出机二区温度280 ℃，挤出机三区温度280 ℃，挤出机四区温度275 ℃，挤出机五区温度270 ℃，制备出含量为2%纤维素中空微球改性涤纶纤维。
实施例4
一种环保型高吸附细旦涤纶长丝的制备方法，包括以下步骤：
S1. 称取一定量的纳米竹炭粉，将纳米竹炭粉加入至油酸中，球磨混合均匀，得到油酸包裹的纳米竹炭粉；
S2. 将乙基纤维素加入至乙酸乙酯中，搅拌混合均匀后得到无色透明溶液；
S3. 将步骤S1制备油酸包裹的纳米竹炭粉加入至步骤S2制备的无色透明溶液中，油酸包裹的纳米竹炭粉加入溶液中的含量为8wt%，混合搅拌均匀，得到混合溶液；
S4.将十二烷基硫酸钠加入至乙酸乙酯的饱和水溶液中，形成水相，水相中十二烷基硫酸钠的浓度为3wt%；
S5. 将步骤S3中制备的混合溶液加入至步骤S4的水相溶液中，混合搅拌均匀；
S6. 将步骤S5制备的溶液再加入至十二烷基硫酸钠的水溶液中，搅拌并超声分散均匀，超声分散的速度为1700r/min，将分散均匀的溶液通过真空抽滤收集粉体，然后干燥研磨，得到含有纳米竹炭粉的纤维素中空微球；
S7. 将聚酯切片磨成粉末，再将纤维素中空微球按照一定的质量的比添加到聚酯粉末中,纤维素中空微球和聚酯切片的质量比为6：94，混和均匀后，加到螺杆挤出机中挤出、切粒制得改性再生聚酯母粒；
S8. 将聚酯切片熔融得到聚酯纺丝液，将改性再生聚酯母粒加入至纺丝液中，通过熔体纺丝机进行纺丝，纺丝挤出机一区温度280 ℃，挤出机二区温度280 ℃，挤出机三区温度280 ℃，挤出机四区温度275 ℃，挤出机五区温度270 ℃，制备出含量为2%纤维素中空微球改性涤纶纤维。
对比例1
一种环保型高吸附细旦涤纶长丝的制备方法，包括以下步骤：
S1. 称取一定量的纳米竹炭粉，将纳米竹炭粉加入至油酸中，球磨混合均匀，得到油酸包裹的纳米竹炭粉；
S2. 将乙基纤维素加入至乙酸乙酯中，搅拌混合均匀后得到无色透明溶液；
S3. 将步骤S1制备油酸包裹的纳米竹炭粉加入至步骤S2制备的无色透明溶液中，油酸包裹的纳米竹炭粉加入溶液中的含量为5wt%，混合搅拌均匀，得到混合溶液；
S4.将十二烷基硫酸钠加入至乙酸乙酯的饱和水溶液中，形成水相，水相中十二烷基硫酸钠的浓度为2wt%；
S5. 将步骤S3中制备的混合溶液加入至步骤S4的水相溶液中，混合搅拌均匀；
S6. 将步骤S5制备的溶液再加入至十二烷基硫酸钠的水溶液中，搅拌并超声分散均匀，超声分散的速度为1500r/min，将分散均匀的溶液通过真空抽滤收集粉体，然后干燥研磨，得到含有纳米竹炭粉的纤维素中空微球；
S7. 将聚酯切片熔融得到聚酯纺丝液，将含有纳米竹炭粉的纤维素中空微球加入至纺丝液中，通过熔体纺丝机进行纺丝，挤出机一区温度280 ℃，挤出机二区温度280 ℃，挤出机三区温度280 ℃，挤出机四区温度275 ℃，挤出机五区温度270 ℃，制备出含量为2%纤维素中空微球改性涤纶纤维。
对比例2
一种环保型高吸附细旦涤纶长丝的制备方法，包括以下步骤：
S1. 称取一定量的纳米竹炭粉，将纳米竹炭粉加入至油酸中，球磨混合均匀，得到油酸包裹的纳米竹炭粉；
S2. 将聚酯切片磨成粉末，再将纳米竹炭粉按照一定的质量的比添加到聚酯粉末中,纳米竹炭粉中空微球和聚酯切片的质量比为4：96，混和均匀后，加到螺杆挤出机中挤出、切粒，制得改性再生聚酯母粒；
S34. 将聚酯切片熔融得到聚酯纺丝液，将改性再生聚酯母粒加入至纺丝液中，通过熔体纺丝机进行纺丝，纺丝挤出机一区温度280 ℃，挤出机二区温度280 ℃，挤出机三区温度280 ℃，挤出机四区温度275 ℃，挤出机五区温度270 ℃，制备出含量为2%纤维素中空微球改性涤纶纤维。
对比例3
一种环保型高吸附细旦涤纶长丝的制备方法，包括以下步骤：
S1. 将乙基纤维素加入至乙酸乙酯中，搅拌混合均匀后得到无色透明溶液；
S2.将十二烷基硫酸钠加入至乙酸乙酯的饱和水溶液中，形成水相，水相中十二烷基硫酸钠的浓度为2wt%；
S3. 将步骤S1中制备的混合溶液加入至步骤S2的水相溶液中，混合搅拌均匀；
S4. 将步骤S3制备的溶液再加入至十二烷基硫酸钠的水溶液中，搅拌并超声分散均匀，超声分散的速度为1500r/min，将分散均匀的溶液通过真空抽滤收集粉体，然后干燥研磨，得到纤维素中空微球；
S5. 将聚酯切片磨成粉末，再将纤维素中空微球按照一定的质量的比添加到聚酯粉末中，纤维素中空微球和聚酯切片的质量比为4：96，混和均匀后，加到螺杆挤出机中挤出、切粒，制得改性再生聚酯母粒；
S6. 将聚酯切片熔融得到聚酯纺丝液，将改性再生聚酯母粒加入至纺丝液中，通过熔体纺丝机进行纺丝，纺丝挤出机一区温度280 ℃，挤出机二区温度280 ℃，挤出机三区温度280 ℃，挤出机四区温度275 ℃，挤出机五区温度270 ℃，制备出含量为2%纤维素中空微球改性涤纶纤维。
采用电子单纤维强力仪，根据FZ/T 98009-2011《电子单纤维强力仪》，测试纤维断裂强度，夹持隔距为10mm，拉伸速度20mm/min，每个样品测试20次，取平均值，
Figure 105267DEST_PATH_IMAGE002
从上表可以看出，加入了纤维素中空微球的涤纶纤维的力学性能影响不大，但是直接将纤维素中空微球加入纺丝液中，得到的长丝的拉伸性能比较差，是纤维素中空微球在长丝中分布不均匀的效果。
将实施例1-4和对比例1-3中的聚酯长丝的加捻、织造，制造工艺参数如下：Z 捻，捻度20；定捻时间12h；经纬密 11 根/cm。
利用称重法对实施例1-4和对比例1-2吸附性，进行相应试验设计。将不同样品在标准中要求的三种不同气体环境中静置24h，然后分别对其进行增重率计算。
试验结果通过以下公式来计算取得增重率ε值。
ε=（m2-m1）/m1*100%；
式中，m1——试验前样品质量，g；m2——试验后样品质量，g；ε——增重率，%。
Figure 960090DEST_PATH_IMAGE004

Claims (8)

1.一种环保型高吸附细旦涤纶长丝的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1. 称取一定量的纳米竹炭粉，将纳米竹炭粉加入至油酸中，球磨混合均匀，得到油酸包裹的纳米竹炭粉；
S2. 将乙基纤维素加入至乙酸乙酯中，搅拌混合均匀后得到无色透明溶液；
S3. 将步骤S1制备油酸包裹的纳米竹炭粉加入至步骤S2制备的无色透明溶液中，混合搅拌均匀，得到混合溶液；
S4.将十二烷基硫酸钠加入至乙酸乙酯的饱和水溶液中，形成水相；
S5. 将步骤S3中制备的混合溶液加入至步骤S4的水相溶液中，混合搅拌均匀；
S6. 将步骤S5制备的溶液再加入至十二烷基硫酸钠的水溶液中，搅拌并超声分散均匀，将分散均匀的溶液通过真空抽滤收集粉体，然后干燥研磨，得到含有纳米竹炭粉的纤维素中空微球；
S7. 将聚酯切片磨成粉末，再将纤维素中空微球按照一定的质量的比添加到聚酯粉末中,混和均匀后，加到螺杆挤出机中挤出、切粒，制得改性再生聚酯母粒；
S8. 将聚酯切片熔融得到聚酯纺丝液，将改性再生聚酯母粒加入至纺丝液中，通过熔体纺丝机进行纺丝，制备出聚酯纤维。
2.根据权利要求1所述的环保型高吸附细旦涤纶长丝的制备方法，其特征在于：步骤S3中油酸包裹的纳米竹炭粉加入溶液中的含量为3-10wt%。
3.根据权利要求1所述的环保型高吸附细旦涤纶长丝的制备方法，其特征在于：所述步骤S4中水相中十二烷基硫酸钠的浓度为1-4wt%。
4.根据权利要求1所述的环保型高吸附细旦涤纶长丝的制备方法，其特征在于：所述步骤S6中超声分散的速度为1200-2000r/min。
5.根据权利要求1所述的环保型高吸附细旦涤纶长丝的制备方法，其特征在于：所述步骤S7中纤维素中空微球和聚酯切片的质量比为3-8：92-97。
6.根据权利要求1所述的环保型高吸附细旦涤纶长丝的制备方法，其特征在于：所述步骤S8中聚酯纤维为含量为1-3%纤维素中空微球改性涤纶纤维。
7.根据权利要求1所述的环保型高吸附细旦涤纶长丝的制备方法，其特征在于：所述步骤S8中纺丝挤出机一区温度280 ℃，挤出机二区温度280 ℃，挤出机三区温度280 ℃，挤出机四区温度275 ℃，挤出机五区温度270 ℃。
8.根据权利要求1所述的环保型高吸附细旦涤纶长丝的制备方法，其特征在于：所述步骤S8中纺丝侧吹风速度0.5 m/s，卷绕速度2500 m/min。
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