CN113337919A - 一种高蓬松性超柔pet与pe复合纤维及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高蓬松性超柔PET与PE复合纤维及其制备方法，具体涉及复合纤维材料技术领域，包括：PET树脂、PE树脂、增韧剂、相容剂、抗氧化剂、抗老化剂和纳米填料。本发明可有效提高复合纤维中的拉伸强度、蓬松弹性、锁水透气性能，保证材料吸水之后的透气性，避免发生漏液或不透气情况；配方中的纳米填料对复合纤维进行多重复合改性处理，可有效加强复合纤维改性性能和安全性能，保证复合纤维的结构稳定性；配方中的水凝胶可有效加强复合纤维的吸水锁水性能和安全性能；纳米纤维素气凝胶可有效保证复合纤维的高蓬松性能和柔韧性能，同时保证复合纤维的透气性能。
Description
技术领域
本发明涉及复合纤维材料技术领域，更具体地说，本发明涉及一种高蓬松性超柔PET与PE复合纤维及其制备方法。
背景技术
PE(聚乙烯)/PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)双组分复合纤维由于皮层具有低熔点，芯层具有较高熔点，可通过热风粘合形成热风非织造布。这种双组分复合纤维由于不使用胶粘剂且柔软舒适，在纸尿裤、卫生巾等卫生材料得到广泛应用。聚酯纤维，俗称“涤纶”，是由有机二元酸和二元醇缩聚而成的聚酯经纺丝所得的合成纤维，简称PET纤维，属于高分子化合物；PE纤维是超高分子量聚乙烯纤维的简称。PE/PET皮－芯型复合短纤维是非织造布原料的一种，是以PE和PET为主要原料，采用皮芯型喷丝板纺丝而成，具有聚酯的弹性好、模量高、质地挺括的优点，又具有PE熔点低、流动性好，易于粘结的优点。
现有的PET与PE复合纤维，在吸水之后的透气性能不佳，容易发生漏液或者不透气情况，使用舒适度不佳。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种高蓬松性超柔PET与PE复合纤维及其制备方法。
一种高蓬松性超柔PET与PE复合纤维，按照重量百分比计算包括：41.70～43.30％的PET树脂、36.70～38.30％的PE树脂、2.46～2.84％的增韧剂、1.64～2.06％的相容剂、0.92～1.18％的抗氧化剂、1.54～1.86％的抗老化剂，其余为纳米填料。
进一步的，所述纳米填料按照重量百分比计算包括：16.40～17.40％的水凝胶、18.20～19.10％的纳米纤维素气凝胶、12.50～13.10％的石墨烯、15.50～16.10％的纳米银粒子、14.50～16.10％的纳米二氧化钛，其余为纳米氧化锡锑ATO。
进一步的，按照重量百分比计算包括：41.70％的PET树脂、36.70％的PE树脂、2.46％的增韧剂、1.64％的相容剂、0.92％的抗氧化剂、1.54％的抗老化剂、15.04％的纳米填料；所述纳米填料按照重量百分比计算包括：16.40％的水凝胶、18.20％的纳米纤维素气凝胶、12.50％的石墨烯、15.50％的纳米银粒子、14.50％的纳米二氧化钛、22.90％的纳米氧化锡锑ATO。
进一步的，按照重量百分比计算包括：43.30％的PET树脂、38.30％的PE树脂、2.84％的增韧剂、2.06％的相容剂、1.18％的抗氧化剂、1.86％的抗老化剂、10.46％的纳米填料；所述纳米填料按照重量百分比计算包括：17.40％的水凝胶、19.10％的纳米纤维素气凝胶、13.10％的石墨烯、16.10％的纳米银粒子、16.10％的纳米二氧化钛、18.20％的纳米氧化锡锑ATO。
进一步的，按照重量百分比计算包括：42.50％的PET树脂、37.50％的PE树脂、2.65％的增韧剂、1.85％的相容剂、1.05％的抗氧化剂、1.70％的抗老化剂、12.75％的纳米填料；所述纳米填料按照重量百分比计算包括：16.90％的水凝胶、18.65％的纳米纤维素气凝胶、12.80％的石墨烯、15.80％的纳米银粒子、15.30％的纳米二氧化钛、20.55％的纳米氧化锡锑ATO。
进一步的，所述增韧剂为丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物，所述抗氧化剂为对苯二酚、硫代双酚、二苯胺和对苯二胺中的一种或几种复配。
本发明还提供一种高蓬松性超柔PET与PE复合纤维的制备方法，具体制备步骤如下：
步骤一：称取上述重量份的PET树脂、PE树脂、增韧剂、相容剂、抗氧化剂、抗老化剂和纳米填料；
步骤二：将步骤一中的PET树脂和二分之一重量份的增韧剂、相容剂、抗氧化剂、抗老化剂和纳米填料加入到改性打散机中进行改性打散处理15～20分钟，得到复合改性PET混合基料；
步骤三：将步骤一中的PE树脂和剩余的增韧剂、相容剂、抗氧化剂、抗老化剂和纳米填料加入到改性打散机中进行改性打散处理15～20分钟，得到复合改性PE混合基料；
步骤四：将步骤二中制得的复合改性PET混合基料加入到螺杆挤出机进行熔融处理加入到主纺丝箱体内部，得到复合改性PET混合熔体，将步骤三中制得的复合改性PE混合基料加入到螺杆挤出机进行熔融处理加入到副纺丝箱体内部，得到复合改性PE混合熔体；
步骤五：将步骤四中制得的复合改性PET混合熔体作为芯层，将步骤四中制得的复合改性PE混合熔体作为皮层，两种熔体经过复合喷丝组件喷出后，冷却成型后上油，然后卷绕后拉伸卷曲定型，制成高蓬松性超柔PET与PE复合纤维。
进一步的，在步骤二中，先将步骤一中二分之一的PET树脂和二分之一重量份的增韧剂、相容剂、抗氧化剂与抗老化剂进行预混合处理，得到PET混合料a；再将步骤一中剩余的PET树脂和二分之一重量份的纳米填料进行预混合处理，得到PET混合料b；最后再将PET混合料a和PET混合料b加入到改性打散机中进行处理。
进一步的，在步骤三中，先将步骤一中二分之一的PE树脂和步骤一中剩余的增韧剂、相容剂、抗氧化剂与抗老化剂进行预混合处理，得到PE混合料A；再将步骤一中剩余的PE树脂和步骤一中剩余的纳米填料进行预混合处理，得到PE混合料B；最后再将PE混合料A和PE混合料B加入到改性打散机中进行处理。
进一步的，在步骤四中，复合改性PET混合基料和复合改性PE混合基料分别在230～250℃下熔融。
本发明的技术效果和优点：
1、采用本发明的原料配方所制备出的高蓬松性超柔PET与PE复合纤维，可有效提高高蓬松性超柔PET与PE复合纤维中的拉伸强度、蓬松弹性、锁水透气性能，保证材料吸水之后的透气性，避免发生漏液或不透气情况；配方中的纳米填料可有效加强PE纤维和PET纤维改性性能和安全性能，保证PE纤维和PET纤维的结构稳定性；配方中的水凝胶，是柔软的三维网状材料，可以吸收和储存大量的水，高含水率、良好的柔软性、适中的硬度和摩擦系数，可有效加强复合纤维的吸水锁水性能和安全性能；配方中的纳米纤维素气凝胶，不仅超轻，压缩回弹性能十分优异，可有效保证复合纤维的高蓬松性能和柔韧性能，同时保证复合纤维的透气性能；
2、本发明在制备高蓬松性超柔PET与PE复合纤维的过程中，配方中的石墨烯，独特的二维结构使其具有较大的比表面积、优异的导电性和良好的机械性能，同时可加强复合纤维的抗菌性；配方中的纳米银粒子、纳米二氧化钛，可有效加强复合纤维的抗紫外线效果和抗菌效果；配方中的纳米氧化锡锑ATO，可有效加强复合纤维的抗静电性能，同时保证复合纤维的各项性能；另外水凝胶、纳米纤维素气凝胶、石墨烯、纳米银粒子、纳米二氧化钛和纳米氧化锡锑ATO相互配合对复合纤维进行多重复合改性处理，可有效加强复合纤维的拉伸强度、蓬松程度和锁水透气性能，保证材料吸水之后的透气性，避免发生漏液或不透气情况。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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1：
本发明提供了一种高蓬松性超柔PET与PE复合纤维，按照重量百分比计算包括：41.70％的PET树脂、36.70％的PE树脂、2.46％的增韧剂、1.64％的相容剂、0.92％的抗氧化剂、1.54％的抗老化剂、15.04％的纳米填料；所述纳米填料按照重量百分比计算包括：16.40％的水凝胶、18.20％的纳米纤维素气凝胶、12.50％的石墨烯、15.50％的纳米银粒子、14.50％的纳米二氧化钛、22.90％的纳米氧化锡锑ATO；
所述增韧剂为丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物，所述抗氧化剂为对苯二酚、硫代双酚、二苯胺和对苯二胺中的一种或几种复配；
本发明还提供一种高蓬松性超柔PET与PE复合纤维的制备方法，具体制备步骤如下：
步骤一：称取上述重量份的PET树脂、PE树脂、增韧剂、相容剂、抗氧化剂、抗老化剂和纳米填料；
步骤二：将步骤一中的PET树脂和二分之一重量份的增韧剂、相容剂、抗氧化剂、抗老化剂和纳米填料加入到改性打散机中进行改性打散处理18分钟，得到复合改性PET混合基料；
步骤三：将步骤一中的PE树脂和剩余的增韧剂、相容剂、抗氧化剂、抗老化剂和纳米填料加入到改性打散机中进行改性打散处理18分钟，得到复合改性PE混合基料；
步骤四：将步骤二中制得的复合改性PET混合基料加入到螺杆挤出机进行熔融处理加入到主纺丝箱体内部，得到复合改性PET混合熔体，将步骤三中制得的复合改性PE混合基料加入到螺杆挤出机进行熔融处理加入到副纺丝箱体内部，得到复合改性PE混合熔体；
步骤五：将步骤四中制得的复合改性PET混合熔体作为芯层，将步骤四中制得的复合改性PE混合熔体作为皮层，两种熔体经过复合喷丝组件喷出后，冷却成型后上油，然后卷绕后拉伸卷曲定型，制成高蓬松性超柔PET与PE复合纤维。
在步骤二中，先将步骤一中二分之一的PET树脂和二分之一重量份的增韧剂、相容剂、抗氧化剂与抗老化剂进行预混合处理，得到PET混合料a；再将步骤一中剩余的PET树脂和二分之一重量份的纳米填料进行预混合处理，得到PET混合料b；最后再将PET混合料a和PET混合料b加入到改性打散机中进行处理。
在步骤三中，先将步骤一中二分之一的PE树脂和步骤一中剩余的增韧剂、相容剂、抗氧化剂与抗老化剂进行预混合处理，得到PE混合料A；再将步骤一中剩余的PE树脂和步骤一中剩余的纳米填料进行预混合处理，得到PE混合料B；最后再将PE混合料A和PE混合料B加入到改性打散机中进行处理。
在步骤四中，复合改性PET混合基料和复合改性PE混合基料分别在230～250℃下熔融。
实施例2：
与实施例1不同的是，按照重量百分比计算包括：43.30％的PET树脂、38.30％的PE树脂、2.84％的增韧剂、2.06％的相容剂、1.18％的抗氧化剂、1.86％的抗老化剂、10.46％的纳米填料；所述纳米填料按照重量百分比计算包括：17.40％的水凝胶、19.10％的纳米纤维素气凝胶、13.10％的石墨烯、16.10％的纳米银粒子、16.10％的纳米二氧化钛、18.20％的纳米氧化锡锑ATO。
实施例3：
与实施例1-2均不同的是，按照重量百分比计算包括：42.50％的PET树脂、37.50％的PE树脂、2.65％的增韧剂、1.85％的相容剂、1.05％的抗氧化剂、1.70％的抗老化剂、12.75％的纳米填料；所述纳米填料按照重量百分比计算包括：16.90％的水凝胶、18.65％的纳米纤维素气凝胶、12.80％的石墨烯、15.80％的纳米银粒子、15.30％的纳米二氧化钛、20.55％的纳米氧化锡锑ATO。
分别取上述实施例1-3所制得的PET与PE复合纤维与对照组一的PET与PE复合纤维、对照组二的PET与PE复合纤维、对照组三的PET与PE复合纤维、对照组四的PET与PE复合纤维、对照组五的PET与PE复合纤维和对照组六的PET与PE复合纤维，对照组一的PET与PE复合纤维与实施例相比无水凝胶，对照组二的PET与PE复合纤维与实施例相比无纳米纤维素气凝胶，对照组三的PET与PE复合纤维与实施例相比无石墨烯，对照组四的PET与PE复合纤维与实施例相比无纳米银粒子，对照组五的PET与PE复合纤维与实施例相比无纳米二氧化钛，对照组六的PET与PE复合纤维与实施例相比无纳米氧化锡锑ATO，分九组分别测试三个实施例中制备的PET与PE复合纤维以及六个对照组的PET与PE复合纤维，每30个样品为一组，进行测试，测试结果如表所示：
由表可知，当高蓬松性超柔PET与PE复合纤维的原料配比为：按照重量百分比计算包括：42.50％的PET树脂、37.50％的PE树脂、2.65％的增韧剂、1.85％的相容剂、1.05％的抗氧化剂、1.70％的抗老化剂、12.75％的纳米填料；所述纳米填料按照重量百分比计算包括：16.90％的水凝胶、18.65％的纳米纤维素气凝胶、12.80％的石墨烯、15.80％的纳米银粒子、15.30％的纳米二氧化钛、20.55％的纳米氧化锡锑ATO时，可有效提高高蓬松性超柔PET与PE复合纤维中的拉伸强度、蓬松弹性、锁水透气性能，保证材料吸水之后的透气性，避免发生漏液或不透气情况；故实施例3为本发明的较佳实施方式，配方中的纳米填料可有效加强PE纤维和PET纤维改性性能和安全性能，保证PE纤维和PET纤维的结构稳定性；配方中的水凝胶，是柔软的三维网状材料，可以吸收和储存大量的水，高含水率、良好的柔软性、适中的硬度和摩擦系数，可有效加强复合纤维的吸水锁水性能和安全性能；配方中的纳米纤维素气凝胶，不仅超轻，压缩回弹性能十分优异，相比于传统的碳气凝胶，其压缩回弹性提升了110％，可有效保证复合纤维的高蓬松性能和柔韧性能，同时保证复合纤维的透气性能；配方中的石墨烯，具有单层碳原子紧密堆积而成的二维蜂窝状晶体结构，独特的二维结构使其具有较大的比表面积、优异的导电性和良好的机械性能，同时可加强复合纤维的抗菌性；配方中的纳米银粒子，银纳米颗粒优良的抗菌特性，也成为极具发展潜力的抗菌材料，可有效加强复合纤维的抗菌性；配方中的纳米二氧化钛，粒径小，分布均匀，比表面积大，高表面活性，松装密度低，具有抗紫外线、抗菌、自洁净、抗老化功效，可有效加强复合纤维的抗紫外线效果和抗菌效果；配方中的纳米氧化锡锑ATO，具有优良的电学和光学性质，在耐活性、热塑性、耐磨性、分散性、安全性等方面远好于其他抗静电材料，可有效加强复合纤维的抗静电性能，同时保证复合纤维的各项性能；另外水凝胶、纳米纤维素气凝胶、石墨烯、纳米银粒子、纳米二氧化钛和纳米氧化锡锑ATO相互配合对复合纤维进行多重复合改性处理，可有效加强复合纤维的拉伸强度、蓬松程度和锁水透气性能，保证材料吸水之后的透气性，避免发生漏液或不透气情况。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高蓬松性超柔PET与PE复合纤维，其特征在于：按照重量百分比计算包括：41.70～43.30％的PET树脂、36.70～38.30％的PE树脂、2.46～2.84％的增韧剂、1.64～2.06％的相容剂、0.92～1.18％的抗氧化剂、1.54～1.86％的抗老化剂，其余为纳米填料。
2.根据权利要求1所述的一种高蓬松性超柔PET与PE复合纤维，其特征在于：所述纳米填料按照重量百分比计算包括：16.40～17.40％的水凝胶、18.20～19.10％的纳米纤维素气凝胶、12.50～13.10％的石墨烯、15.50～16.10％的纳米银粒子、14.50～16.10％的纳米二氧化钛，其余为纳米氧化锡锑ATO。
3.根据权利要求2所述的一种高蓬松性超柔PET与PE复合纤维，其特征在于：按照重量百分比计算包括：41.70％的PET树脂、36.70％的PE树脂、2.46％的增韧剂、1.64％的相容剂、0.92％的抗氧化剂、1.54％的抗老化剂、15.04％的纳米填料；所述纳米填料按照重量百分比计算包括：16.40％的水凝胶、18.20％的纳米纤维素气凝胶、12.50％的石墨烯、15.50％的纳米银粒子、14.50％的纳米二氧化钛、22.90％的纳米氧化锡锑ATO。
4.根据权利要求2所述的一种高蓬松性超柔PET与PE复合纤维，其特征在于：按照重量百分比计算包括：43.30％的PET树脂、38.30％的PE树脂、2.84％的增韧剂、2.06％的相容剂、1.18％的抗氧化剂、1.86％的抗老化剂、10.46％的纳米填料；所述纳米填料按照重量百分比计算包括：17.40％的水凝胶、19.10％的纳米纤维素气凝胶、13.10％的石墨烯、16.10％的纳米银粒子、16.10％的纳米二氧化钛、18.20％的纳米氧化锡锑ATO。
5.根据权利要求2所述的一种高蓬松性超柔PET与PE复合纤维，其特征在于：按照重量百分比计算包括：42.50％的PET树脂、37.50％的PE树脂、2.65％的增韧剂、1.85％的相容剂、1.05％的抗氧化剂、1.70％的抗老化剂、12.75％的纳米填料；所述纳米填料按照重量百分比计算包括：16.90％的水凝胶、18.65％的纳米纤维素气凝胶、12.80％的石墨烯、15.80％的纳米银粒子、15.30％的纳米二氧化钛、20.55％的纳米氧化锡锑ATO。
6.根据权利要求2所述的一种高蓬松性超柔PET与PE复合纤维，其特征在于：所述增韧剂为丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物，所述抗氧化剂为对苯二酚、硫代双酚、二苯胺和对苯二胺中的一种或几种复配。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种高蓬松性超柔PET与PE复合纤维的制备方法，其特征在于：具体制备步骤如下：
步骤一：称取上述重量份的PET树脂、PE树脂、增韧剂、相容剂、抗氧化剂、抗老化剂和纳米填料；
步骤二：将步骤一中的PET树脂和二分之一重量份的增韧剂、相容剂、抗氧化剂、抗老化剂和纳米填料加入到改性打散机中进行改性打散处理15～20分钟，得到复合改性PET混合基料；
步骤三：将步骤一中的PE树脂和剩余的增韧剂、相容剂、抗氧化剂、抗老化剂和纳米填料加入到改性打散机中进行改性打散处理15～20分钟，得到复合改性PE混合基料；
步骤四：将步骤二中制得的复合改性PET混合基料加入到螺杆挤出机进行熔融处理加入到主纺丝箱体内部，得到复合改性PET混合熔体，将步骤三中制得的复合改性PE混合基料加入到螺杆挤出机进行熔融处理加入到副纺丝箱体内部，得到复合改性PE混合熔体；
步骤五：将步骤四中制得的复合改性PET混合熔体作为芯层，将步骤四中制得的复合改性PE混合熔体作为皮层，两种熔体经过复合喷丝组件喷出后，冷却成型后上油，然后卷绕后拉伸卷曲定型，制成高蓬松性超柔PET与PE复合纤维。
8.根据权利要求7所述的一种高蓬松性超柔PET与PE复合纤维的制备方法，其特征在于：在步骤二中，先将步骤一中二分之一的PET树脂和二分之一重量份的增韧剂、相容剂、抗氧化剂与抗老化剂进行预混合处理，得到PET混合料a；再将步骤一中剩余的PET树脂和二分之一重量份的纳米填料进行预混合处理，得到PET混合料b；最后再将PET混合料a和PET混合料b加入到改性打散机中进行处理。
9.根据权利要求7所述的一种高蓬松性超柔PET与PE复合纤维的制备方法，其特征在于：在步骤三中，先将步骤一中二分之一的PE树脂和步骤一中剩余的增韧剂、相容剂、抗氧化剂与抗老化剂进行预混合处理，得到PE混合料A；再将步骤一中剩余的PE树脂和步骤一中剩余的纳米填料进行预混合处理，得到PE混合料B；最后再将PE混合料A和PE混合料B加入到改性打散机中进行处理。
10.根据权利要求7所述的一种高蓬松性超柔PET与PE复合纤维的制备方法，其特征在于：在步骤四中，复合改性PET混合基料和复合改性PE混合基料分别在230～250℃下熔融。
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