CN114086269B - 一种超细旦多孔涤纶拉伸变形丝及其加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及合成纤维技术领域，具体公开了一种超细旦多孔涤纶拉伸变形丝及其加工工艺。一种超细旦多孔涤纶拉伸变形丝，包括如下重量份的原料：熔体60‑120份、聚二甲基硅氧烷1‑5份、纳米填料0.2‑0.8份；所述纳米填料包括纳米金属氧化物、纳米中空咖啡碳颗粒、纳米二氧化硅颗粒中的一种或多种；其加工工艺为：先将溶体与聚二甲基硅氧烷熔融共混，然后向共混体系中加入剩余原料，经挤压成型、冷却、上油、加弹拉伸得到超细旦多孔涤纶拉伸变形丝。本申请的超细旦多孔涤纶拉伸变形丝，断裂强度高，在加工过程中不易发生断裂，提高了生产效率与产品效果。
Description
技术领域
本申请涉及合成纤维技术领域，更具体地说，它涉及一种超细旦多孔涤纶拉伸变形丝及其加工工艺。
背景技术
超细旦多孔涤纶拉伸变形丝是指线密度在0.55dtex以下、内部为多孔结构的涤纶拉伸变形丝，一般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经过拉伸变形所得。超细旦多孔涤纶拉伸变形丝具有更加蓬松、柔软的触感，有较好的保暖隔热效果，同时纤维的密度也较低，手感柔和，透气舒适。超细旦多孔涤纶拉伸变形丝，在服装、家具面料或其他特种面料的领域，都有着广泛的运用。
针对上述相关技术，申请人发现超细旦多孔涤纶拉伸变形丝由于丝线本身较细，在生产过程中容易断裂，影响生产效率和产品质量。
发明内容
为了降低超细旦多孔涤纶拉伸变形丝发生断裂的几率，本申请提供一种超细旦多孔涤纶拉伸变形丝及其加工工艺。
第一方面，本申请提供一种超细旦多孔涤纶拉伸变形丝，采用如下的技术方案：一种超细旦多孔涤纶拉伸变形丝，包括如下重量份的原料：熔体60-120份、聚二甲基硅氧烷1-5份、纳米填料0.2-0.8份；所述纳米填料包括纳米金属氧化物、纳米中空咖啡碳颗粒、纳米二氧化硅颗粒中的一种或多种。
通过采用上述技术方案，涤纶纤维一般为聚对苯二甲酸乙二醇酯切片作为熔体，将熔体与聚二甲基硅氧烷熔融共混，聚二甲基硅氧烷的主链为Si-O-Si结构的柔性高分子，表面能很低，可以在共混体系中充当一种分散润滑剂，以改善共混体系在加工过程中的流动性，进而降低共混体系的粘度，使得纳米填料可以分散在共混体系中，纳米填料与共混体系中的大分子链粘合在一起，纳米填料起到增韧的作用，提高涤纶丝的拉伸强度，并且可以在拉伸过程中起到分散应力的作用，降低涤纶丝在加工过程中发生断裂的几率。
优选的，包括如下重量份的原料：熔体70-100份、聚二甲基硅氧烷2-4份、纳米填料0.3-0.6份。
通过采用上述技术方案，进一步优化原料的配比，提升涤纶拉伸变形丝的整体性能。
优选的，所述纳米填料包括重量比为1：(0.5-0.7)：(0.8-1)的纳米金属氧化物、纳米中空咖啡碳颗粒、纳米二氧化硅颗粒。
通过采用上述技术方案，金属氧化物可以提高变形丝的耐磨性能提升断裂强度；中空咖啡碳为变形丝内部提供一定的中空结构，可以提高变形丝的韧性；二氧化硅颗粒的加入可以在不削弱变形丝的刚性的前提下提高变形丝的韧性；三种纳米颗粒复配使用，不仅可以协同配合提高作用效果，相比于单一纳米颗粒的添加，三种纳米颗粒复配使用还可以降低纳米颗粒间发生团聚的几率，提高纳米颗粒在共混体系中分散的均匀性，进一步提高变形丝的断裂强度。
优选的，所述纳米金属氧化物的粒径为100-200nm，纳米中空咖啡碳颗粒的粒径为500-600nm，纳米二氧化硅颗粒的粒径为300-400nm。
通过采用上述技术方案，对三种纳米颗粒的粒径级配进行调控，使得纳米可以更好大的填充在共混体系内，提高变形丝的致密性，提高断裂强度。
优选的，所述纳米填料经过改性处理，改性处理方法为：
先用盐酸多巴胺处理纳米填料，使得多巴胺包裹在纳米填料外，得到多巴胺-纳米填料，然后再将多巴胺-纳米填料与硅烷偶联剂混合反应，得到硅烷偶联剂-多巴胺-纳米填料。
通过采用上述技术方案，多巴胺包裹在纳米颗粒外，提高纳米颗粒在共混体系中的分散性，硅烷偶联剂与多巴胺反应接枝在多巴胺外，可以提高纳米颗粒与有机共混体系的连接性，有利于提高变形丝的断裂强度。
优选的，所述纳米金属氧化物颗粒为纳米氧化锆颗粒。
通过采用上述技术方案，相较于其他金属氧化物，纳米氧化锆整体性质稳定，不易释放出金属离子，无需额外添加金属络合剂即可与有机共混体系粘合，提高变形丝的断裂强度。
优选的，其还包括1-3份的高压聚乙烯。
通过采用上述技术方案，高压聚乙烯进一步提高了共混体系整体的相容性，而且还可以通过其柔性的分子链，形成更加紧密第缠绕状态，因此整体更加不易断裂，提高断裂强度。
第二方面，本申请提供一种超细旦多孔涤纶拉伸变形丝的加工工艺，采用如下的技术方案：
一种超细旦多孔涤纶拉伸变形丝的加工工艺，以下步骤：
将熔体与聚二甲基硅氧烷干燥后混合熔融，得到熔融混合物；
将其余原料加入熔融混合物中混合均匀，挤压成型得到丝线；
丝线冷却、上油、拉伸得到超细旦多孔涤纶拉伸变形丝。
通过采用上述技术方案，将熔体熔融后再加入其他原料，可以降低高温对其他原料的影响，保证其他原料性能的正常发挥。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用溶体与聚二甲基硅氧烷共混，然后辅助以纳米填料制备超细旦多孔涤纶拉伸变形丝，制得的变形丝的断裂强度可以达到5.06-6.66cN·dtex，制得的变形丝抗断裂性能优越。
2、本申请中优选采用多巴胺与硅烷偶联剂先后处理纳米填料，制得的变形丝的断裂强度达到6.66cN·dtex，进一步提高变形丝的抗断裂性能。
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。
原料和中间体的制备例
原料
熔体为纺丝级聚对苯二甲酸乙二醇酯切片，市售；
聚二甲基硅氧烷母粒型号为MB50-011，市售；
高压聚乙烯密度为0.92g/cm3。
制备例
制备例1
硅烷偶联剂-多巴胺-纳米填料的制备方法：
将3kg纳米填料加入150L乙醇中，超声处理10min，再加入150L去离子水，加入2kg缓冲物质三羟甲基氨基甲烷，搅拌反应1h，然后再加入0.4kg多巴胺盐酸盐，继续反应4h。反应结束后，真空辅助抽滤，用去离子水洗涤4次，在70℃真空条件下干燥24h，得到多巴胺改性的纳米填料；
将2kg制备例1所得的多巴胺改性的纳米填料加入到500L二甲基甲酰胺中超声处理1h，形成悬浮液，将20kg硅烷偶联剂KH550加入到悬浮液中，再对其超声处理1h，然后在110℃下搅拌反应6h，离心、过滤留取固形物，并用去离子水和无水乙醇洗涤五次，在60℃真空干燥24h，得到硅烷偶联剂-多巴胺改性的纳米填料；
纳米填料为纳米金属氧化物、纳米中空咖啡碳颗粒、纳米二氧化硅颗粒中的一种。
制备例2
多巴胺-纳米填料的制备方法：
将3kg纳米填料加入150L乙醇中，超声处理10min，再加入150L去离子水，加入2kg缓冲物质三羟甲基氨基甲烷，搅拌反应1h，然后再加入0.4kg多巴胺盐酸盐，继续反应4h。反应结束后，真空辅助抽滤，用去离子水洗涤4次，在70℃真空条件下干燥24h，得到多巴胺-纳米填料；
纳米填料为纳米金属氧化物、纳米中空咖啡碳颗粒、纳米二氧化硅颗粒中的一种。
制备例3
硅烷偶联剂-纳米填料的制备方法：
将3kg纳米填料浸泡硅烷偶联剂KH550溶液中，超声处理10min，搅拌反应1h，反应结束后，真空辅助抽滤，用去离子水洗涤4次，在70℃真空条件下干燥24h，得到硅烷偶联剂-纳米填料；
纳米填料为纳米金属氧化物、纳米中空咖啡碳颗粒、纳米二氧化硅颗粒中的一种。
实施例
实施例1-10
一种超细旦多孔涤纶拉伸变形丝，其制备方法为：
S1.按照表1中原料配比将熔体与聚二甲基硅氧烷干燥后混合熔融，得到熔融混合物；
S2.按照表1中原料配比将其余原料加入S1得到的熔融混合物中混合均匀，然后通过螺杆挤出机挤压成型得到丝线，螺杆挤出机的挤出温度为270℃；
S3.丝线冷却、上油、拉伸、加弹定型得到超细旦多孔涤纶拉伸变形丝，其中拉伸倍率为1.50DR，定性温度为170℃。
表1实施例1-10中原料配比表(kg)
| 熔体 | 聚二甲基硅氧烷 | 纳米金属氧化物 | 纳米中空咖啡碳颗粒 | 纳米二氧化硅颗粒 | |
| 实施例1 | 60 | 5 | 0.20 | 0 | 0 |
| 实施例2 | 70 | 4 | 0.30 | 0 | 0 |
| 实施例3 | 90 | 3 | 0.50 | 0 | 0 |
| 实施例4 | 100 | 2 | 0.60 | 0 | 0 |
| 实施例5 | 120 | 1 | 0.80 | 0 | 0 |
| 实施例6 | 90 | 3 | 0 | 0.50 | 0 |
| 实施例7 | 90 | 3 | 0.25 | 0 | 0.25 |
| 实施例8 | 90 | 3 | 0.20 | 0.10 | 0.20 |
| 实施例9 | 90 | 3 | 0.20 | 0.12 | 0.18 |
| 实施例10 | 90 | 3 | 0.20 | 0.14 | 0.16 |
其中纳米金属氧化物、纳米中空咖啡碳颗粒、纳米二氧化硅颗粒粒径均为400-500nm；纳米金属氧化物为纳米氧化铁。
实施例11
与实施例9不同的是，实施例11中纳米金属氧化物的粒径为100-200nm，纳米中空咖啡碳颗粒的粒径为500-600nm，纳米二氧化硅颗粒的粒径为300-400nm。
实施例12
与实施例9不同的是，实施例12中纳米金属氧化物的粒径为500-600nm，纳米中空咖啡碳颗粒的粒径为100-200nm，纳米二氧化硅颗粒的粒径为300-400nm。
实施例13-15
与实施例11不同的是，实施例13-15中分别用等量来自制备例1-3的纳米填料替换对应的纳米金属氧化物、纳米中空咖啡碳颗粒、纳米二氧化硅颗粒。
实施例16
与实施例13不同的是，实施例16中的纳米氧化物为纳米氧化锆。
实施例17-18
与实施例16不同的是，实施例17-18的原料中还分别含有1kg、3kg高压聚乙烯。
对比例
对比例1
与实施例1不同的是，对比例1原料中不含聚二甲基硅氧烷。
对比例2
与实施例1不同的是，对比例1原料中不含纳米填料。
性能检测试验
检测方法
对实施例1-18与对比例1-2中的涤纶拉伸变形丝进行断裂强度、断裂伸长率、断丝次数进行测定，检测结果见表2。
断裂强度、断裂伸长率：根据GB/T 14337—2008《化学纤维短纤维拉伸性能试验方法》，测定计算涤纶拉伸变形丝的断裂强度、断裂伸长率；采用单纤维电子强力仪测试纤维强力，预加张力0.15c N/dtex，拉伸速度20mm/min，夹持距离20mm。
断丝次数：在相同的设备以相同的工艺，进行24h连续跑样，记录设备运行期间的断丝次数。
表2性能检测结果
| 断裂强度/cN·dtex | 断裂伸长率/％ | 断丝次数/次 | |
| 实施例1 | 5.06 | 20.7 | 5 |
| 实施例2 | 5.08 | 20.9 | 5 |
| 实施例3 | 5.12 | 21.1 | 5 |
| 实施例4 | 5.09 | 21.1 | 5 |
| 实施例5 | 5.06 | 20.8 | 5 |
| 实施例6 | 5.13 | 21.1 | 5 |
| 实施例7 | 5.18 | 21.3 | 4 |
| 实施例8 | 5.23 | 21.6 | 4 |
| 实施例9 | 5.26 | 21.7 | 4 |
| 实施例10 | 5.24 | 21.5 | 4 |
| 实施例11 | 5.32 | 21.9 | 4 |
| 实施例12 | 5.29 | 21.8 | 4 |
| 实施例13 | 5.53 | 22.5 | 3 |
| 实施例14 | 5.42 | 22.2 | 3 |
| 实施例15 | 5.44 | 22.3 | 3 |
| 实施例16 | 5.57 | 22.8 | 2 |
| 实施例17 | 5.64 | 23.2 | 1 |
| 实施例18 | 6.66 | 23.4 | 1 |
| 对比例1 | 4.15 | 18.9 | 11 |
| 对比例2 | 3.98 | 19.2 | 9 |
结合实施例1-18与对比例1-2，并结合表2可以看出，实施例1-18中制得的变形丝的断裂强度明显优于对比例1-2、断裂次数明显低于对比例1-2，这说明本申请制得的变形丝在加工过程中发生断裂的几率更低。
结合实施例3与实施例6-10，并结合表2可以看出，实施例7-10中的变形丝的断裂强度高于实施例3与实施例6，这说明在熔体、聚二甲基硅氧烷以及纳米填料配比一定的情况下，纳米金属氧化物、纳米中空咖啡碳、纳米二氧化硅三种纳米填料复配制得的变形丝的断裂强度更高。
结合实施例9与实施例11-12，并结合表2可以看出，实施例11中的变形丝的断裂强度相对更高，这可能是因为实施例11中三种纳米填料的粒径级配，在提高变形丝断裂强度方面，表现更好。
结合实施例11与实施例13-15，并结合表2可以看出，实施例13-15中的变形丝的断裂强度高于实施例11，且实施例13的变形丝的断裂强度高于实施例14-15，这可能是因为用多巴胺与硅烷偶联剂先后处理纳米填料，既可以提高纳米填料的分散性能，又可以提高纳米填料与有机共混体系的结合能力，进一步提高了变形丝的断裂强度。
结合实施例16-18，并结合表2可以看出，实施例17-18中制得的变形丝的断裂强度较实施例16提高，这可能是因为高压聚乙烯进一步提高了共混体系整体的相容性，而且还可以通过其柔性的分子链，形成更加紧密第缠绕状态，因此整体更加不易断裂，提高断裂强度。
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 (4)
1.一种超细旦多孔涤纶拉伸变形丝，其特征在于：包括如下重量份的原料：熔体60-120份、聚二甲基硅氧烷1-5份、纳米填料0.2-0.8份；所述纳米填料包括重量比为1：（0.5-0.7）：（0.8-1）的纳米金属氧化物、纳米中空咖啡碳颗粒、纳米二氧化硅颗粒，所述纳米金属氧化物的粒径为100-200nm，纳米中空咖啡碳颗粒的粒径为500-600nm，纳米二氧化硅颗粒的粒径为300-400nm；所述纳米金属氧化物颗粒为纳米氧化锆颗粒；
所述纳米填料经过改性处理，改性处理方法为：先用盐酸多巴胺处理纳米填料，使得多巴胺包裹在纳米填料外，得到多巴胺-纳米填料，然后再将多巴胺-纳米填料与硅烷偶联剂混合反应，得到硅烷偶联剂-多巴胺-纳米填料；
所述拉伸变形丝为将熔体与聚二甲基硅氧烷干燥后混合熔融，得到熔融混合物；将其余原料加入熔融混合物中混合均匀，挤压成型得到丝线；丝线冷却、上油、加弹拉伸得到超细旦多孔涤纶拉伸变形丝。
2.根据权利要求1所述的一种超细旦多孔涤纶拉伸变形丝，其特征在于：包括如下重量份的原料：熔体70-100份、聚二甲基硅氧烷2-4份、纳米填料0.3-0.6份。
3.根据权利要求1所述的一种超细旦多孔涤纶拉伸变形丝，其特征在于：其原料还包括1-3份的高压聚乙烯。
4.一种权利要求1-3任一所述的超细旦多孔涤纶拉伸变形丝的加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
将熔体与聚二甲基硅氧烷干燥后混合熔融，得到熔融混合物；
将其余原料加入熔融混合物中混合均匀，挤压成型得到丝线；
丝线冷却、上油、加弹拉伸得到超细旦多孔涤纶拉伸变形丝。
Priority Applications (1)
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| CN202111329390.3A CN114086269B (zh) | 2021-11-10 | 2021-11-10 | 一种超细旦多孔涤纶拉伸变形丝及其加工工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
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| Publication Number | Publication Date |
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| CN114086269A CN114086269A (zh) | 2022-02-25 |
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| CN1302923A (zh) * | 1999-10-22 | 2001-07-11 | 因万塔费希尔股份公司 | 起球倾向降低的聚酯纤维及其制造方法 |
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| CN113529209A (zh) * | 2021-07-15 | 2021-10-22 | 杭州逸腾新材料有限公司 | 一种超细旦多孔涤纶丝及其制备方法 |
-
2021
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Patent Citations (5)
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 对位芳纶纤维的表面修饰及其与橡胶粘合性能的研究;萨日娜等;橡胶科技;第10-18页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114086269A (zh) | 2022-02-25 |
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