CN113322577A - 一种具有抗菌阻燃保暖功能的絮片及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及絮片技术领域，特别涉及一种具有抗菌阻燃保暖功能的絮片及其制备方法，所述的方法包括：(1)通过控制纺丝牵伸气压在成网帘上分别成型得到第一纤网和第二纤网，所述第二纤网的线密度高于所述第一纤网；(2)取聚酰亚胺、芳砜纶和抗菌剂加入到挤出机中熔融共混，将熔体混合物经喷丝板喷出，在热气流的牵伸下抽长拉细直至断裂，形成杂乱排列的超细复合纤维，并落在熔喷设备的输网帘上的第一纤网上；(3)将步骤(2)中平铺有超细复合纤维的第一纤网的一侧朝内，按照第一纤网、第二纤网、第一纤网的顺序叠合铺网，经多道水刺开纤工艺后得到所述絮片；本发明提供的絮片有效的减小了材料内部空气的流动效率，从而提高了保暖效果。

Description

一种具有抗菌阻燃保暖功能的絮片及其制备方法
技术领域
本发明涉及絮片技术领域，特别涉及一种具有抗菌阻燃保暖功能的絮片及其制备方法。
背景技术
絮片是指絮状沉淀物的小薄片，也可指植物纤维、动物纤维或化学纤维制成的供保暖、隔热或防震用的片型棉状物。
随着纺织技术的不断发展，本领域技术人员开发出了各种新型的保暖絮片，促使保暖材料由传统的羊毛、羽绒和裘皮等天然材料转为物理改性的涤纶合成或混合型的保暖材料，国内已相继开发出了远红外保暖织物、化纤混合保暖絮片、羽绒喷胶棉、太空棉、仿丝棉、热熔棉、熔喷远红外保健棉、超微细聚丙烯熔喷纤维保暖材料和大豆、玉米等可降解环保纤维的非织造保暖絮片，具有轻薄、柔软、保暖、透气、防霉蛀与保健等多功能复合性能。随着人们对高品质生活的不断追求，研究开发复合功能型的人造絮片具有广阔的应用前景，鉴于此，提出了本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有抗菌阻燃保暖功能的絮片的制备方法，基于该方法制备得到的絮片具有优异的复合功能，且制备方法简单方便，具有较好的应用前景。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种具有抗菌阻燃保暖功能的絮片的制备方法，所述的方法包括以下步骤：
(1)将包含有聚酯切片和聚丙烯切片的原料混合物下料到两套独立的挤出机中熔融共混，分别得到熔体混合物，所述熔体混合物分别经过滤，熔体泵加压后进入到双组份纺丝组件，经喷丝孔挤出，通过控制纺丝牵伸气压在成网帘上分别成型得到第一纤网和第二纤网，所述第二纤网的线密度高于所述第一纤网；
(2)取聚酰亚胺、芳砜纶和抗菌剂加入到挤出机中熔融共混，经熔体泵加压，过滤器过滤后注入熔喷设备中，将熔体混合物经喷丝板喷出，在热气流的牵伸下抽长拉细直至断裂，形成杂乱排列的超细复合纤维，并落在熔喷设备的输网帘上的第一纤网上；
(3)将步骤(2)中平铺有超细复合纤维的第一纤网的一侧朝内，按照第一纤网、第二纤网、第一纤网的顺序叠合铺网，经多道水刺开纤工艺后得到所述絮片。
在进一步的技术方案中，用于成型第一纤网和第二纤网的纺丝牵伸气压的差值为4-7Bar。
在进一步的技术方案中，步骤(1)中，所述的原料组合物包括以下重量份的原料组分：聚酯切片80-90份、聚丙烯切片5-15份、相容剂2-5份、主抗氧剂0.1-0.5份、辅抗氧剂0.1-0.5份、光稳定剂3-8份、阻燃剂0.1-1份。
在进一步的技术方案中，所述聚丙烯切片的熔体流动速率为30-60g/10min，相对分子质量分布Mw/Mn为2.5-4。
在进一步的技术方案中，所述的相容剂选自马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯或马来酸酐接枝热塑性聚烯烃弹性体中的一种或多种；
所述的主抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，所述的辅抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂；
所述的光稳定剂选自受阻胺类光稳定剂、二苯甲酮类光稳定剂或苯并三唑类光稳定剂中的一种或多种；
所述阻燃剂为有机系阻燃剂，优选为含磷阻燃剂。
在进一步的技术方案中，所述聚酰亚胺、芳砜纶和抗菌剂的重量比为1：(0.5-1)：(0.03-0.08)。
在进一步的技术方案中，步骤(2)中，所述喷丝板的温度为350-380℃，所述热气流的温度为250-280℃，压力为0.11～0.15MPa。
在进一步的技术方案中，步骤(2)中，所述超细复合纤维的直径为3-6μm。
在进一步的技术方案中，步骤(2)中，所述输网帘的转速为6.5-7.0m/min，接收距离为25～35cm。
本发明还提供了一种采用上述方法制备得到的具有抗菌阻燃保暖功能的絮片。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
本发明提供的具有抗菌阻燃保暖功能的絮片的制备方法，通过控制纺丝牵伸气压得到两种不同线密度的双组份非织造纤网材料，接着以线密度相对较高的第二纤网作为芯层，以线密度相对较低的第一纤网作为表层，形成多梯度孔隙结构的蓬松纤维组织，该复合纤维组织结构具有弹性恢复性好的优点；配合聚酰亚胺、芳砜纶和抗菌剂熔融共混得到的熔体混合物喷丝平铺在上述第一纤网的内侧，即在第一纤网和第二纤网之间设置有超细复合纤维层，该超细复合纤维采用熔喷的方式成型在第一纤网上，具有数量多、排序乱、长度短的特点，有效的减小了材料内部空气的流动效率，从而提高了絮片整体的保暖效果。
另外，基于本发明提供的方法制备得到的絮片结构，位于第一纤网和第二纤网之间的超细复合纤维细小且孔径小，无法让水分子通过，但能够让水蒸气通过，因此表现出较好的拒水效果；
本发明提供的具有抗菌阻燃保暖功能的絮片的制备方法，通过在构成双组份非织造纤网材料的原料组分中掺入了阻燃剂，使其具有较好的阻燃效果；在超细复合纤维层的原料组分中含有抗菌剂，使得絮片具有较好的抗菌能力。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式中予以详细说明。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐明本发明。
本发明提供了一种具有抗菌阻燃保暖功能的絮片的制备方法，所述的方法包括以下步骤：
(1)将包含有聚酯切片和聚丙烯切片的原料混合物下料到两套独立的挤出机中熔融共混，分别得到熔体混合物，所述熔体混合物分别经过滤，熔体泵加压后进入到双组份纺丝组件，经喷丝孔挤出，通过控制纺丝牵伸气压在成网帘上分别成型得到第一纤网和第二纤网，所述第二纤网的线密度高于所述第一纤网；
(2)取聚酰亚胺、芳砜纶和抗菌剂加入到挤出机中熔融共混，经熔体泵加压，过滤器过滤后注入熔喷设备中，将熔体混合物经喷丝板喷出，在热气流的牵伸下抽长拉细直至断裂，形成杂乱排列的超细复合纤维，并落在熔喷设备的输网帘上的第一纤网上；
(3)将步骤(2)中平铺有超细复合纤维的第一纤网的一侧朝内，按照第一纤网、第二纤网、第一纤网的顺序叠合铺网，经多道水刺开纤工艺后得到所述絮片。
本发明提供的技术方案中，通过控制纺丝牵伸气压来控制成型得到的纤网的线密度，然后线密度相对较高的第二纤网作为芯层、线密度相对较低的第一纤网作为表层，得到多梯度孔隙且蓬松的纤维组织结构；其中，第二纤网主要起支撑作用；然后配合聚酰亚胺、芳砜纶和抗菌剂熔融共混得到的熔体混合物喷丝平铺在上述第一纤网的内侧，即在第一纤网和第二纤网之间设置有超细复合纤维层，该超细复合纤维采用熔喷的方式成型在第一纤网上，具有数量多、排序乱、长度短的特点，有效的减小了材料内部空气的流动效率，从而提高了絮片整体的保暖效果；此外，本发明中，通过在构成双组份非织造纤网材料的原料组分中掺入了阻燃剂，使其具有较好的阻燃效果；在超细复合纤维层的原料组分中含有抗菌剂，使得絮片具有较好的抗菌能力；使得最终制备得到的絮片产品具有抗菌阻燃保暖功能。
根据本发明提供的方法，本发明中，通过控制纺丝牵伸气压来控制形成第一纤网和第二纤网，本发明中，用于成型第一纤网和第二纤网的纺丝牵伸气压的差值为4-7Bar。
根据本发明提供的方法，用于成型第一纤网和第二纤网的原料组合物中各原料组分的含量可以在较宽的范围内选择，作为优选的，本发明中，所述的原料组合物包括以下重量份的原料组分：聚酯切片80-90份、聚丙烯切片5-15份、相容剂2-5份、主抗氧剂0.1-0.5份、辅抗氧剂0.1-0.5份、光稳定剂3-8份、阻燃剂0.1-1份。
进一步的，根据本发明，所述聚丙烯切片的熔体流动速率可以在较宽的范围内进行选择，作为优选的，本发明中，所述聚丙烯切片的熔体流动速率为30-60g/10min，测试条件为230℃，2.16kg负载。进一步优选的，本发明中，所述聚丙烯切片的相对分子质量分布Mw/Mn为2.5-4；通过将聚丙烯切片的相对分子质量分布控制在较窄的范围内，可赋予纤维较高的取向度，如此在高速拉伸的条件下，能够保证更佳的纺丝连续性，确保加工生产的稳定性。
进一步的，根据本发明，所述的相容剂选自马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯或马来酸酐接枝热塑性聚烯烃弹性体中的一种或多种；进一步优选的，所述的相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，具体可举出佳易容的PP-g-MAH，产品牌号为CMG5701。
所述的主抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，具体可举出如购自巴斯夫化学的抗氧剂1010，所述的辅抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂，具体可举出如购自巴斯夫化学的抗氧剂168；
所述的光稳定剂选自受阻胺类光稳定剂、二苯甲酮类光稳定剂或苯并三唑类光稳定剂中的一种或多种，进一步优选的，所述的光稳定剂为受阻胺类光稳定剂，具体可举出如购自新秀化学的光稳定剂塑诺稳5585；
所述阻燃剂为有机系阻燃剂，优选为含磷阻燃剂，具体可以举出如购自艾迪科的FP-2200。
根据本发明提供的方法，所述聚酰亚胺、芳砜纶和抗菌剂的用量可以在较宽的范围内选择，作为优选的，本发明中，所述聚酰亚胺、芳砜纶和抗菌剂的重量比为1：(0.5-1)：(0.03-0.08)。
所述抗菌剂的作用在于使得材料获得抗菌性能，所述的抗菌剂可选用本领域技术人员所常用的无机抗菌剂，具体的，所述的无机抗菌剂可选用金属离子型或氧化物型，或二者共用；进一步优选的，本发明中，所述的抗菌剂选用纳米Fe-ZnO抗菌剂或Ni-ZnO抗菌剂，更为优选的，本发明中，所述的抗菌剂选用纳米Fe-ZnO抗菌剂。
本发明中，所述的纳米Fe-ZnO抗菌剂可采用凝胶-溶胶法制备得到，具体的制备过程为：分别称取0.1M硝酸锌和0.03M硝酸铁，溶解至200mL的去离子水中，搅拌混合至溶液呈透明状，加入柠檬酸，控制柠檬酸的加入量为使得硝酸锌与柠檬酸的摩尔比为1:1.6；然后滴加质量分数为30％的氨水，调节混合体系的pH值至8.0，然后在80℃的水浴条件下蒸发水分，得到湿凝胶，将湿凝胶置于真空干燥箱中干燥至恒重，得到Fe-ZnO干凝胶，然后在550℃的高温下煅烧1h，自然冷却至室温即可得到所述的Fe-ZnO抗菌剂；所述Fe-ZnO抗菌剂的粒径为600nm。
本发明中，所述喷丝板的温度为350-380℃，所述热气流的温度为250-280℃，压力为0.11～0.15MPa。
根据本发明提供的方法，所述超细复合纤维的直径可以在较宽的范围内进行选择，作为优选的，本发明中，所述超细复合纤维的直径为3-6μm。
本发明中，所述输网帘的转速为6.5-7.0m/min，接收距离为25～35cm。
根据本发明提供的方法，本发明中，叠合铺网后的产品经5道水刺处理开纤后得到所述絮片，其中，水刺压力为120-150Bar。
以下通过具体的实施例对本发明提供的具有抗菌阻燃保暖功能的絮片的制备方法做出进一步的说明。
实施例1
一种具有抗菌阻燃保暖功能的絮片的制备方法，所述的方法包括以下步骤：
(1)将包含有聚酯切片和聚丙烯切片的原料混合物下料到两套独立的挤出机中熔融共混，分别得到熔体混合物，所述熔体混合物分别经过滤，熔体泵加压后进入到双组份纺丝组件，经喷丝孔挤出，通过控制纺丝牵伸气压在成网帘上分别成型得到第一纤网和第二纤网，成型第一纤网时的纺丝牵伸气压为0.5Bar，成型第二纤网时的纺丝牵伸气压为5.5Bar；
所述的原料组合物包括以下重量份的原料组分：聚酯切片(商品牌号FG640，中国仪征化纤)85份、聚丙烯切片(ExxonMobil PP 3155E3熔体流动速率36g/10min，230℃，2.16kg，相对分子质量分布Mw/Mn为2.61)10份、相容剂PP-g-MAH(佳易容，CMG5701)4份、主抗氧剂(抗氧剂1010，巴斯夫)0.3份、辅抗氧剂(抗氧剂168，巴斯夫)0.3份、光稳定剂(塑诺稳5585，新秀化学)6份、阻燃剂(FP-2200，艾迪科)0.5份。
(2)取聚酰亚胺(熔融粘度0.50dl/g)、芳砜纶和抗菌剂(纳米Fe-ZnO抗菌剂)加入到挤出机中熔融共混，经熔体泵加压，过滤器过滤后注入熔喷设备中，将熔体混合物经喷丝板喷出，在热气流的牵伸下抽长拉细直至断裂，形成杂乱排列的超细复合纤维，并落在熔喷设备的输网帘上的第一纤网上；
所述聚酰亚胺、芳砜纶和抗菌剂(纳米Fe-ZnO抗菌剂)的重量比为1：0.8：0.05；
所述喷丝板的温度为370℃，所述热气流的温度为260℃，压力为0.12MPa；
所述超细复合纤维的直径为5μm；
所述输网帘的转速为6.8m/min，接收距离为30cm；
(3)将步骤(2)中平铺有超细复合纤维的第一纤网的一侧朝内，按照第一纤网、第二纤网、第一纤网的顺序叠合铺网，经5道水刺开纤工艺后得到所述絮片，水刺压力为120Bar。
实施例2
本实施例与实施例1中絮片的制备方法基本相同，不同的是，所述的原料组合物包括以下重量份的原料组分：聚酯切片(商品牌号FG640，中国仪征化纤)80份、聚丙烯切片(ExxonMobil PP 3155E3熔体流动速率36g/10min，230℃，2.16kg)5份、相容剂PP-g-MAH(佳易容，CMG5701)2份、主抗氧剂(抗氧剂1010，巴斯夫)0.1份、辅抗氧剂(抗氧剂168，巴斯夫)0.1份、光稳定剂(塑诺稳5585，新秀化学)3份、阻燃剂(FP-2200，艾迪科)0.1份。
其余不变，制备得到所述絮片。
实施例3
本实施例与实施例1中絮片的制备方法基本相同，不同的是，所述的原料组合物包括以下重量份的原料组分：聚酯切片(商品牌号FG640，中国仪征化纤)90份、聚丙烯切片(ExxonMobil PP 3155E3熔体流动速率36g/10min，230℃，2.16kg)15份、相容剂PP-g-MAH(佳易容，CMG5701)5份、主抗氧剂(抗氧剂1010，巴斯夫)0.5份、辅抗氧剂(抗氧剂168，巴斯夫)0.5份、光稳定剂(塑诺稳5585，新秀化学)8份、阻燃剂(FP-2200，艾迪科)1份。
其余不变，制备得到所述絮片。
按照GB/T 11048-2008《纺织品.生理舒适性.稳态条件下热阻和湿阻的测定》的规定对制备得到的絮片的保暖效果进行测试，并将测试结果汇总于表1中；
按照GB/T 20286-2006《公共场所阻燃制品及组件燃烧性能要求和标识》的规定对制备得到的絮片的阻燃性进行测试，并将测试结果汇总于表1中；
参照消毒技术规范AATCC6538标准对制备得到的絮片的抗菌效果进行测试，并将测试结果汇总于表1中。
表1：实施例1-3制备得到的絮片的性能
Figure BDA0003148428420000081
基于上述测试结果可以看出，本发明提供的絮片具有优异的抗菌阻燃保暖效果。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的特点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种具有抗菌阻燃保暖功能的絮片的制备方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
(1)将包含有聚酯切片和聚丙烯切片的原料混合物下料到两套独立的挤出机中熔融共混，分别得到熔体混合物，所述熔体混合物分别经过滤，熔体泵加压后进入到双组份纺丝组件，经喷丝孔挤出，通过控制纺丝牵伸气压在成网帘上分别成型得到第一纤网和第二纤网，所述第二纤网的线密度高于所述第一纤网；
(2)取聚酰亚胺、芳砜纶和抗菌剂加入到挤出机中熔融共混，经熔体泵加压，过滤器过滤后注入熔喷设备中，将熔体混合物经喷丝板喷出，在热气流的牵伸下抽长拉细直至断裂，形成杂乱排列的超细复合纤维，并落在熔喷设备的输网帘上的第一纤网上；
(3)将步骤(2)中平铺有超细复合纤维的第一纤网的一侧朝内，按照第一纤网、第二纤网、第一纤网的顺序叠合铺网，经多道水刺开纤工艺后得到所述絮片。
2.根据权利要求1所述的具有抗菌阻燃保暖功能的絮片的制备方法，其特征在于，用于成型第一纤网和第二纤网的纺丝牵伸气压的差值为4-7Bar。
3.根据权利要求1所述的具有抗菌阻燃保暖功能的絮片的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的原料组合物包括以下重量份的原料组分：聚酯切片80-90份、聚丙烯切片5-15份、相容剂2-5份、主抗氧剂0.1-0.5份、辅抗氧剂0.1-0.5份、光稳定剂3-8份、阻燃剂0.1-1份。
4.根据权利要求3所述的具有抗菌阻燃保暖功能的絮片的制备方法，其特征在于，所述聚丙烯切片的熔体流动速率为30-60g/10min，相对分子质量分布Mw/Mn为2.5-4。
5.根据权利要求3所述的具有抗菌阻燃保暖功能的絮片的制备方法，其特征在于，所述的相容剂选自马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯或马来酸酐接枝热塑性聚烯烃弹性体中的一种或多种；
所述的主抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，所述的辅抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂；
所述的光稳定剂选自受阻胺类光稳定剂、二苯甲酮类光稳定剂或苯并三唑类光稳定剂中的一种或多种；
所述阻燃剂为有机系阻燃剂，优选为含磷阻燃剂。
6.根据权利要求1所述的具有抗菌阻燃保暖功能的絮片的制备方法，其特征在于，所述聚酰亚胺、芳砜纶和抗菌剂的重量比为1：(0.5-1)：(0.03-0.08)。
7.根据权利要求1所述的具有抗菌阻燃保暖功能的絮片的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述喷丝板的温度为350-380℃，所述热气流的温度为250-280℃，压力为0.11～0.15MPa。
8.根据权利要求1所述的具有抗菌阻燃保暖功能的絮片的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述超细复合纤维的直径为3-6μm。
9.根据权利要求1所述的具有抗菌阻燃保暖功能的絮片的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述输网帘的转速为6.5-7.0m/min，接收距离为25～35cm。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的方法制备得到的具有抗菌阻燃保暖功能的絮片。
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