CN113026358A - 一种改性tpe弹力纱线及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及纺织技术领域，更具体地说，它涉及一种改性TPE弹力纱线及其制备方法。改性TPE弹力纱线包括聚酯长丝以及包覆于聚酯长丝表面的TPE复合材料，所述TPE复合材料主要由SEPS、乙烯‑醋酸乙烯共聚物、PP、矿物油、稻壳提取物、桂皮酸、抗菌母粒以及色母粒制得；其制备方法包括TPE复合材料的制备步骤和改性TPE弹力丝的制备步骤。本申请的改性TPE弹力纱线可用于纺织物，其具有能提高纱线的环保卫生性能的优点。
Description
技术领域
本申请涉及纺织技术领域，更具体地说，它涉及一种改性TPE弹力纱线及其制备方法。
背景技术
近年来，随着人们对衣着纺织品的要求越来越高，纺织品除了需要满足人们基本的触感舒适之外，在很多时候还需要满足许多其他特殊要求和用途，如抗菌性能在很多情况下作为重要的标准影响着原料纱线的加工方式以及应用领域。
纱线是其中一种纺织品，用各种纺织纤维加工成一定细度的产品，用于织布、制绳、制线、针织和刺绣等，分为短纤维纱，连续长丝等。相关技术中的纱线，大多是利用聚氯乙烯(PVC)包覆纤维来制作形成。
针对上述中的相关技术，发明人认为存在有以下缺陷：由于在纱线的制作过程中，需要经过高温处理，高温处理时PVC会产生有毒物质，导致纱线中可能残留有有毒物质，影响纱线的环保卫生性能。
发明内容
为了提高纱线的环保卫生性能，本申请提供一种改性TPE弹力纱线及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种改性TPE弹力纱线，采用如下的技术方案：
一种改性TPE弹力纱线，包括聚酯长丝以及包覆于聚酯长丝表面的TPE复合材料，所述TPE复合材料包括以下重量份的组分：
10-20份SEPS；
3-10份乙烯-醋酸乙烯共聚物；
10-25份PP；
10-25份矿物油；
0.5-1.5份桂皮酸；
0.3-1份抗菌母粒；
12-20份色母粒。
通过采用上述技术方案，本申请采用TPE复合材料包覆聚酯长丝的方式制作纱线，由于TPE具有良好的力学性能和多样化的加工方式，以及其具有环保无毒、触感柔软和可设计性强等优点，因而在纱线的制作过程中，不会产生有毒有害物质，从而保证了纱线的环保卫生性能。
在TPE复合材料的配方中，SEPS是苯乙烯-异戊二烯-苯丙烯三嵌段共聚物(SIS)进行加氢处理得到的SIS系列加氢产物，其具有较高的伸长率，同时可以提高TPE复合材料的使用温度，使用温度范围在-65～120℃，短时可达150℃，改进了耐候性能、耐酸碱等化学性能以及耐磨性和柔韧性；用SEPS作为TPE复合材料的基础胶，以矿物油作为增容剂，制得的TPE复合材料的柔韧性将得到进一步提高；PP与SEPS共混，可以进一步提高TPE复合材料的拉伸强度、断裂伸长率，以保证TPE复合材料的基础力学性能。
在TPE复合材料的配方中还添加了抗菌母粒，使得TPE复合材料具有抗菌性能，以提高纱线的卫生性能，其中抗菌母粒与桂皮酸共混，能增强抗菌母粒在共混物中的相容性，从而保证TPE复合材料整体的抗菌性，同时桂皮酸本身具有抑菌效果，从而能进一步提高TPE复合材料的抗菌性，以进一步提高纱线的环保卫生性能。
优选的，所述桂皮酸为改性桂皮酸，所述改性桂皮酸主要由以下步骤制得：将0.05-0.5份几丁聚糖和0.1-1.2份桂皮酸在溶剂的浸溶下进行搅拌反应，搅拌温度为20-80℃，搅拌时间为1-6h，脱溶剂后，用乙醇溶剂回流提取，得到改性桂皮酸。
通过采用上述技术方案，桂皮酸具有抗紫外线和抑菌作用，但桂皮酸也存在容易发生氧化而降低抑菌效果的缺陷，因而本申请采用几丁聚糖与桂皮酸进行混合，利用几丁聚糖作为桂皮酸的载体，以降低桂皮酸易氧化的性能，提高其抑菌作用的发挥。
优选的，所述几丁聚糖和桂皮酸分别在溶剂的浸溶下进行搅拌反应，具体为：将几丁聚糖和桂皮酸分别加入到两份溶剂中单独进行分散浸溶，再将分散浸溶后的几丁聚糖和桂皮酸混合在一起，进行搅拌反应。
通过采用上述技术方案，先分别将几丁聚糖和桂皮酸单独在溶剂中进行分散浸溶，以保证几丁聚糖和桂皮酸均能充分地分散均匀，然后再将两者进行混合，能提高两者的相容性，保证两者之间得到充分的接触，进而才能更好地提高桂皮酸的抑菌效果。
优选的，所述溶剂为水、乙醇、乙酸乙酯或丙酮中的一种。
通过采用上述技术方案，采用上述的几种溶剂均能对几丁聚糖和桂皮酸进行分散浸溶。
优选的，所述抗菌母粒主要由以下重量份的组分制备而成：
0.1-0.5份载银沸石；
0.1-0.4份稀土；
0.05-0.1份硬脂酸。
通过采用上述技术方案，载银沸石和稀土配合作为无机杀菌剂，具有良好的抗菌性能，安全性好，但是由于载银沸石和稀土在体系中的分散性较差，无法很好地均匀分散在体系中，进而容易导致制得的改性TPE纱线存在部分抑菌效果差的现象，而且随载银沸石和稀土的添加量增加，载银沸石和稀土易在体系中发生团聚，使材料缺陷增多，力学性能下降。基于此，本申请在抗菌母粒中加入硬脂酸，硬脂酸的加入改善了载银沸石和稀土与体系间的相容性，在体系中添加抗菌母粒后，能保证TPE复合材料的基础力学性能，同时整体提高TPE复合材料的抗菌性能。
优选的，所述抗菌母粒的平均粒径均为200-350目。
通过采用上述技术方案，采用平均粒径在200-350目的抗菌母粒，一方面提高抗菌母粒在体系中的相容性，以改善抗菌母粒易在体系中发生团聚的问题，另一方面能降低加工难度，以便于改性TPE弹力纱线的生产制造。
优选的，所述TPE复合材料包括以下重量份的组分：
15-18份SEPS；
3-8份乙烯-醋酸乙烯共聚物；
15-20份PP；
15-18份矿物油；
1-1.5份桂皮酸；
0.5-0.8份抗菌母粒；
12-15份色母粒。
通过采用上述技术方案，经试验发现，各组分采用上述用量配比的TPE复合材料所制得的改性TPE弹力纱线，其基础力学性能和抗菌性均有进一步的提升。
第二方面，本申请提供一种改性TPE弹力丝的制备方法，采用如下的技术方案：一种改性TPE弹力丝的制备方法，包括以下步骤：
TPE复合材料的制备：按照重量份计，将SEPS、乙烯-醋酸乙烯共聚物、PP、矿物油、桂皮酸、抗菌母粒以及色母粒搅拌混合20-45min；
改性TPE弹力丝的制备：将上述制得的TPE复合材料塑化成均匀的熔化体，并通过挤出机挤出，同时将聚酯长丝通过挤出机挤出，使TPE复合材料包覆在聚酯长丝的外表面上，得到改性TPE弹力丝。
通过采用上述技术方案，先制备得到环保无毒、触感柔软和可设计性强的TPE复合材料，再通过挤出成型工艺将TPE复合材料包覆在聚酯长丝表面，实现改性TPE弹力纱线的连续化生产，能提高生产效率，降低生产成本。
优选的，所述搅拌的转速为750-1200r/min。
通过采用上述技术方案，提高搅拌的转速，可以提高TPE复合材料中各组分的混合均匀性，但是如果转速过快，会导致螺杆与物料接触面的剪切温度过高，导致物料在共混过程中发生老化甚至部分物料发生分解。
优选的，TPE复合材料和聚酯长丝挤出形成改性TPE弹力丝后，将其进行冷却降温。
通过采用上述技术方案，在TPE复合材料和聚酯长丝挤出形成改性TPE弹力丝后及时对其进行冷却降温，能对改性TPE弹力丝起到外观定型以及稳定性能的作用。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用TPE复合材料包覆聚酯长丝的方式制作纱线，利用TPE具有良好的力学性能和多样化的加工方式的特点，以及其具有环保无毒、触感柔软和可设计性强等优点，使得在纱线的制作过程中，不会产生有毒有害物质，从而保证了改性TPE弹力纱线的环保卫生性能。
2、本申请的TPE复合材料的配方中添加了抗菌母粒和桂皮酸，能增强抗菌母粒在共混物中的相容性，从而保证TPE复合材料整体的抗菌性，同时桂皮酸本身具有抑菌效果，从而能进一步提高TPE复合材料的抗菌性，以进一步提高纱线的环保卫生性能。
3、本申请的方法，先制备得到环保无毒、触感柔软和可设计性强的TPE复合材料，再通过挤出成型工艺将TPE复合材料包覆在聚酯长丝表面，实现改性TPE弹力纱线的连续化生产，能提高生产效率，降低生产成本。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
以下制备例、实施例以及对比例中涉及到的原料来源如下(可选择以下材料，但不限于此)：
表1原料来源表
原料和/或中间体的制备例
制备例1
改性桂皮酸的制备方法，具体步骤如下：
取0.05g几丁聚糖加入到2ml乙醇中，另取0.45g桂皮酸加入到5ml乙醇中，待几丁聚糖和桂皮酸充分分散浸溶后，将两者混合并进行搅拌反应，搅拌温度为20℃，搅拌时间为1h，最后用乙醇溶剂回流提取，得到改性桂皮酸。
制备例2
改性桂皮酸的制备方法，具体步骤如下：
取0.5g几丁聚糖加入到20ml水中，另取0.1g桂皮酸加入到10ml水中，待几丁聚糖和桂皮酸充分分散浸溶后，将两者混合并进行搅拌反应，搅拌温度为80℃，搅拌时间为6h，脱除水后用乙醇溶剂回流提取，得到改性桂皮酸。
制备例3
改性桂皮酸的制备方法，具体步骤如下：
取0.3g几丁聚糖加入到12ml乙酸乙酯中，另取1.2g桂皮酸加入到12ml乙酸乙酯中，待几丁聚糖和桂皮酸充分分散浸溶后，将两者混合并进行搅拌反应，搅拌温度为50℃，搅拌时间为3h，最后用乙醇溶剂回流提取，得到改性桂皮酸。
制备例4
改性桂皮酸的制备方法，具体步骤如下：
取0.3g几丁聚糖加入到12ml乙醇中，另取1.2g桂皮酸加入到12ml乙醇中，待几丁聚糖和桂皮酸充分分散浸溶后，将两者混合并进行搅拌反应，搅拌温度为50℃，搅拌时间为3h，最后用乙醇溶剂回流提取，得到改性桂皮酸。
制备例5
改性桂皮酸的制备方法，具体步骤如下：
取0.3g几丁聚糖和1.2g桂皮酸同时加入到24ml乙醇中分散浸溶并进行搅拌反应，搅拌温度为50℃，搅拌时间为3h，最后用乙醇溶剂回流提取，得到改性桂皮酸。
制备例6
抗菌母粒的制备方法，具体步骤如下：
在1000r/min的转速下，将0.1g载银沸石、0.15g稀土以及0.05g硬脂酸进行研磨分散30min后，进行粒径筛选，收集平均粒径为200目的抗菌母粒。
制备例7
抗菌母粒的制备方法，具体步骤如下：
在1000r/min的转速下，将0.5g载银沸石、0.4g稀土以及0.1g硬脂酸进行研磨分散30min后，进行粒径筛选，收集平均粒径为350目的抗菌母粒。
制备例8
抗菌母粒的制备方法，具体步骤如下：
在1000r/min的转速下，将0.4g载银沸石、0.1g稀土以及0.08g硬脂酸进行研磨分散30min后，进行粒径筛选，收集平均粒径为100目的抗菌母粒。
制备例9
抗菌母粒的制备方法，具体步骤如下：
在1000r/min的转速下，将0.3g载银沸石、0.4g稀土以及0.1g硬脂酸进行研磨分散30min后，进行粒径筛选，收集平均粒径为250目的抗菌母粒。
制备例10
抗菌母粒的制备方法，具体步骤如下：
在1000r/min的转速下，将0.4g载银沸石以及0.4g稀土以进行研磨分散30min后，进行粒径筛选，收集平均粒径为100目的抗菌母粒。
实施例
实施例1
一种改性TPE弹力纱线，由以下制备方法制得：
TPE复合材料的制备：在转速为750r/min的条件下，将10gSEPS、10g乙烯-醋酸乙烯共聚物、10gPP、10g矿物油、0.5g制备例1制得的桂皮酸、0.3g制备例7制得的抗菌母粒以及20g色母粒搅拌混合20min；
改性TPE弹力丝的制备：将上述制得的TPE复合材料塑化成均匀的熔化体，并通过挤出机挤出，同时将聚酯长丝通过挤出机挤出，使TPE复合材料包覆在聚酯长丝的外表面上，将TPE复合材料和聚酯长丝挤出形成的改性TPE弹力纱线进行冷却降温，得到改性TPE弹力纱线。
实施例2
一种改性TPE弹力纱线，由以下制备方法制得：
TPE复合材料的制备：在转速为1200r/min的条件下，将20gSEPS、3g乙烯-醋酸乙烯共聚物、25gPP、25g矿物油、0.6g制备例2制得的桂皮酸、1g制备例6制得的抗菌母粒以及15g色母粒搅拌混合45min；
改性TPE弹力丝的制备：将上述制得的TPE复合材料塑化成均匀的熔化体，并通过挤出机挤出，同时将聚酯长丝通过挤出机挤出，使TPE复合材料包覆在聚酯长丝的外表面上，将TPE复合材料和聚酯长丝挤出形成的改性TPE弹力纱线进行冷却降温，得到改性TPE弹力纱线。
实施例3
一种改性TPE弹力纱线，由以下制备方法制得：
TPE复合材料的制备：在转速为1000r/min的条件下，将18gSEPS、8g乙烯-醋酸乙烯共聚物、15gPP、15g矿物油、1.5g制备例3制得的桂皮酸、0.58g制备例8制得的抗菌母粒以及12g色母粒搅拌混合30min；
改性TPE弹力丝的制备：将上述制得的TPE复合材料塑化成均匀的熔化体，并通过挤出机挤出，同时将聚酯长丝通过挤出机挤出，使TPE复合材料包覆在聚酯长丝的外表面上，将TPE复合材料和聚酯长丝挤出形成的改性TPE弹力纱线进行冷却降温，得到改性TPE弹力纱线。
实施例4
一种改性TPE弹力纱线，与实施例1的区别在于，TPE复合材料的各组分用量不同。
实施例5
一种改性TPE弹力纱线，与实施例3的区别在于，TPE复合材料中的抗菌母粒采用制备例10制得的抗菌母粒。
实施例6
一种改性TPE弹力纱线，与实施例4的区别在于，TPE复合材料中的桂皮酸采用制备例5制得的桂皮酸。
实施例7
一种改性TPE弹力纱线，与实施例4的区别在于，TPE复合材料中的桂皮酸为未改性桂皮酸，直接采用市售桂皮酸。
表2实施例1-7的TPE复合材料各组分用量
对比例
对比例1
一种改性TPE弹力纱线，与实施例1的区别在于，采用相同重量份数的SEBS替代SEPS。
对比例2
一种改性TPE弹力纱线，与实施例4的区别在于，采用相同重量份数的SEPS替代桂皮酸。
对比例3
一种改性TPE弹力纱线，与实施例4的区别在于，采用相同重量份数的色母粒替代抗菌母粒。
表3对比例1-3的TPE复合材料各组分用量
性能检测试验按上述各实施例和各对比例制成10组改性TPE弹力纱线，在常温(25℃)下进行性能测试，测试项目及测试标准如下：
拉伸强度：按ASTM D412标准测试纱线的拉伸强度，测试结果见表4。
断裂伸长率：按ASTM D412标准测试纱线的断裂伸长率，测试结果见表4。
抗菌性：按JIS Z2801标准测试金黄色葡萄球菌抗菌活性值和大肠杆菌抗菌活性值，测试结果见表4。
表4各实施例和各对比例的测试结果
结合实施例1和对比例1并结合表4可以看出，对比例1采用SEBS作为TPE复合材料的基础胶，所制得的改性TPE弹力纱线在拉伸强度以及断裂伸长率方面的性能均呈现显著下降，这可能是由于SEPS相较于SEBS无结晶度，同时，用SEPS作为TPE复合材料的基础胶，以矿物油作为增容剂，制得的TPE复合材料的柔韧性将得到进一步提高，从而使得采用SEPS作为基础较制得的改性TPE弹力纱线比采用SEBS作为基础较制得的改性TPE弹力纱线具有更低的模量、较高的拉伸强度和较高的断裂伸长率。
结合实施例4和对比例2并结合表4可以看出，对比例2所制得的改性TPE弹力纱线在拉伸强度和断裂伸长率方面并无显著影响，但是在抗菌性方面却呈现显著的降低，由于对比例2的TPE复合材料中未添加桂皮酸，不仅使得TPE复合材料整体的抗菌性能有所下降，还降低了抗菌母粒在TPE复合材料体系中的相容性，从而导致制得的改性TPE弹力纱线存在部分抗菌性能较差的现象。
结合实施例4和对比例3并结合表4可以看出，对比例3所制得的改性TPE弹力纱线在拉伸强度和断裂伸长率方面并无显著影响，但是在抗菌性方面却呈现显著的降低，这可能是由于对比例3的TPE复合材料中未添加抗菌母粒，使得TPE复合材料整体的抗菌性能有所下降。
结合实施例1、实施例2和实施例4并结合表4可以看出，TPE复合材料中的各组分用量采用实施例4的配比制备，所得到的改性TPE弹力纱线，无论在拉伸强度和断裂伸长率等力学性能方面，还是在抗菌性能方面，均呈现有显著的提升。
结合实施例1和实施例3并结合表4可以看出，实施例3中的TPE复合材料采用粒径为100目的抗菌母粒，所制得的改性TPE弹力纱线在基础力学性能方面和抗菌性方面均稍有下降，这可能是由于抗菌母粒的粒径过大，容易在TPE复合材料的共混体系中产生共聚现象，导致抗菌母粒在TPE复合材料的共混体系中得到不到均匀分散，进而不仅降低了改性TPE弹力纱线的力学性能，且不能很好地提升改性TPE弹力纱线的抗菌性能。
结合实施例3和实施例5并结合表4可以看出，实施例5所制得的改性TPE弹力纱线，其在力学性能和抗菌性能方面均稍有下降，这可能是由于实施例5的TPE复合材料中，其抗菌母粒未添加有硬脂酸，导致载银沸石和稀土与体系间的相容性变差，进而影响了TPE复合材料体系的基础力学性能，同时也不能很好地对TPE复合材料体系发挥抗菌性能。
结合实施例4和实施例6并结合表4可以看出，实施例4所制得的改性TPE弹力纱线，其在抗菌性能方面具有最佳的表现，这可能是由于实施例4的TPE复合材料在制备改性桂皮酸时，采用将几丁聚糖和桂皮酸分开分散浸溶后再共混的方式进行制备，能保证两者之间得到充分的接触，进而才能更好地提高桂皮酸的抑菌效果。
结合实施例4和实施例7并结合表4可以看出，实施例7所制得的改性TPE弹力纱线，其在抗菌性能方面有所下降，这可能是由于实施例7的TPE复合材料中的桂皮酸未进行改性，直接采用市售得到的桂皮酸进行制备，虽然桂皮酸本身具有一定的抗紫外线和抑菌作用，但未经改性的桂皮酸存在容易发生氧化而降低抑菌效果的缺陷，因而改性TPE弹力纱线的抗菌性能受到影响。
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)
1.一种改性TPE弹力纱线，其特征在于，包括聚酯长丝以及包覆于聚酯长丝表面的TPE复合材料，所述TPE复合材料包括以下重量份的组分：
10-20份SEPS；
3-10份乙烯-醋酸乙烯共聚物；
10-25份PP；
10-25份矿物油；
0.5-1.5份桂皮酸；
0.3-1份抗菌母粒；
12-20份色母粒。
2.根据权利要求1所述的一种改性TPE弹力纱线，其特征在于：所述桂皮酸为改性桂皮酸，所述改性桂皮酸主要由以下步骤制得：将0.05-0.5份几丁聚糖和0.1-1.2份桂皮酸在溶剂的浸溶下进行搅拌反应，搅拌温度为20-80℃，搅拌时间为1-6h，脱溶剂后，用乙醇溶剂回流提取，得到改性桂皮酸。
3.根据权利要求2所述的一种改性TPE弹力纱线，其特征在于：所述几丁聚糖和桂皮酸分别在溶剂的浸溶下进行搅拌反应，具体为：将几丁聚糖和桂皮酸分别加入到两份溶剂中单独进行分散浸溶，再将分散浸溶后的几丁聚糖和桂皮酸混合在一起，进行搅拌反应。
4.根据权利要求3所述的一种改性TPE弹力纱线，其特征在于：所述溶剂为水、乙醇、乙酸乙酯或丙酮中的一种。
5.根据权利要求1-4任一所述的一种改性TPE弹力纱线，其特征在于：所述抗菌母粒主要由以下重量份的组分制备而成：
0.1-0.5份载银沸石；
0.1-0.4份稀土；
0.05-0.1份硬脂酸。
6.根据权利要求5所述的一种改性TPE弹力纱线，其特征在于：所述抗菌母粒的平均粒径均为200-350目。
7.根据权利要求5所述的一种改性TPE弹力纱线，其特征在于：所述TPE复合材料包括以下重量份的组分：
15-18份SEPS；
3-8份乙烯-醋酸乙烯共聚物；
15-20份PP；
15-18份矿物油；
1-1.5份桂皮酸；
0.5-0.8份抗菌母粒；
12-15份色母粒。
8.权利要求1-7任一所述的一种改性TPE弹力纱线的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
TPE复合材料的制备：按照重量份计，将SEPS、乙烯-醋酸乙烯共聚物、PP、矿物油、桂皮酸、抗菌母粒以及色母粒搅拌混合20-45min；
改性TPE弹力丝的制备：将上述制得的TPE复合材料塑化成均匀的熔化体，并通过挤出机挤出，同时将聚酯长丝通过挤出机挤出，使TPE复合材料包覆在聚酯长丝的外表面上，得到改性TPE弹力纱线。
9.根据权利要求8所述的一种改性TPE弹力纱线的制备方法，其特征在于：所述搅拌的转速为750-1200r/min。
10.根据权利要求8所述的一种改性TPE弹力纱线的制备方法，其特征在于：TPE复合材料和聚酯长丝挤出形成改性TPE弹力纱线后，将其进行冷却降温。
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