CN114457445B - 一种纤维用助剂母粒及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高分子材料改性领域，具体涉及一种纤维用助剂母粒及其制备方法和应用。本发明的纤维用助剂母粒，包括按以下重量份数计的原料组分：开孔发泡聚合物30～90份，纤维整理剂10～70份；该纤维用助剂母粒是由开孔发泡聚合物和纤维整理剂共混制备得到，制备方法简单，易于工业化生产。本发明提供的纤维用助剂母粒以开孔发泡聚合物为载体，与纤维整理剂共混对其进行吸附，形成微米级分散，可用于制备功能化的纤维，比常规纤维整理工艺制备的纤维的功能性更加均匀和持久。本发明解决了目前纤维工艺中所用的涂敷、浸润等后整理工艺中存在的生产时间长、设备投入成本高、易产生大量废气废水等问题。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料改性领域，具体涉及一种纤维用助剂母粒及其制备方法和应用。
背景技术
随着科技的发展，人们生活水平的提高，人们对纺织品的功能需求也越来越高。所以对纤维的功能性整理已成为染整技术中的重要组成部分。常用的纤维整理剂包括防水整理剂、柔软整理剂、防油整理剂、抗静电整理剂、阻燃整理剂和抗菌整理剂等。目前纤维功能性整理的常规工艺为：首先将整理剂溶于溶剂后配制成溶液，再通过涂敷或浸润方式将整理剂附着到纤维的表面，最后通过烘干将溶剂挥发。这种工艺前期投入成本较高，需要采购涂敷、浸润以及烘干工序中所使用的相关设备，并且这些设备在工作过程中耗能较大，易产生大量的废液和废气，需要额外增加处理废液和废气的投入成本。此外，通过该工艺制备的纤维的功能不稳定，如抗静电，阻燃性能，容易在几次水洗后，表面功能层脱落，使得纤维不再具有功能性。因此，如何将纤维的功能化工艺进行简化已成为目前研究的热点和难点。通过在纤维制备的过程中加入功能性母料来达到纤维功能性，是目前实用性较强的一种方式。公开号为CN108796647A的专利介绍了一种抗菌纤维母粒的制备方法，公开号为CN110527193A的专利介绍了一种光致变色聚烯烃纤维母粒及其制备方法。这两篇专利都选用了粉状的功能助剂或者将液体助剂与粉体共混然后通过双螺杆进行熔融共混制备，所制备的母粒中有效助剂含量不高，并且粉体在纤维制备中常出现混合不均匀、容易堵喷丝板的情况。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种纤维用助剂母粒及其制备方法和应用。本发明通过开孔发泡聚合物的微孔网络结构对纤维助剂进行吸附，形成微米分散，从而制备纤维用助剂母粒，制备方法简单，易于工业化生产，可用于制备各种功能纤维，有助于提高纤维整理剂在纤维制备过程中的均匀分散程度，使纤维的功能性更持久，进而提高纤维功能化的效果。本发明可有效解决现有的纤维功能性整理工艺投入成本高、纤维的功能层易脱落，以及现有的纤维用功能母料中功能助剂含量不高并且在纤维基体中分散性不好等技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：
一种纤维用助剂母粒，包括按以下重量份数计的原料组分：开孔发泡聚合物30～90份，纤维整理剂10～70份；所述纤维用助剂母粒是由所述开孔发泡聚合物和纤维整理剂共混制备得到。
进一步地，所述开孔发泡聚合物为PP开孔发泡聚合物、PET开孔发泡聚合物和PA开孔发泡聚合物中的任意一种。
进一步地，所述开孔发泡聚合物的粒径为0.5～10mm，孔隙率≥50％，堆密度为50～350kg/m3。
进一步地，所述纤维整理剂为液体整理剂，包括防水整理剂、柔软整理剂、三防整理剂、抗静电整理剂、阻燃整理剂、抗菌整理剂、防虫剂、染料、颜料和香精中的任意一种或多种。
本发明还提供了一种制备纤维用助剂母粒的方法，包括以下步骤：
(1)将开孔发泡聚合物加入搅拌器中，常温下进行搅拌；
(2)在搅拌的同时将纤维整理剂通过喷洒器均匀地喷洒在所述开孔发泡聚合物的表面；
(3)待喷洒完毕后，搅拌混合一段时间后，静置至纤维整理剂被完全吸收至开孔发泡聚合物的内部，开孔发泡聚合物表面干燥，无液体残留，即得到纤维助剂母粒。
进一步地，上述步骤(1)中所述搅拌器的搅拌速度控制在20～300rpm。
进一步地，步骤(2)中的喷洒时间控制在10分钟以上，步骤(3)中的搅拌混合时间为10～30分钟。
本发明还提供了上述纤维用助剂母粒在纤维功能性整理中的应用。
进一步地，在纤维制备过程中，将所述纤维用助剂母粒与纤维基体共混均匀，再通过挤出机挤出成型而制备功能纤维。
本发明还提供了含有上述纤维用助剂母粒的功能纤维。
相对于现有的纤维用助剂母粒，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明利用开孔发泡聚合物内部独特的开孔网络结构，将纤维整理剂均匀吸附在开孔发泡聚合物的内部孔道中，形成微米级分散，从而制备纤维用助剂母粒，同时可以精确控制纤维整理剂在母粒中的含量，从而可调控助剂对纤维的功能化效果，以满足产品在不同使用条件下的性能需求。
(2)本发明制备纤维用助剂母粒的方法简单，易于工业化生产，可制备70％高助剂含量的母粒，所制备的纤维用助剂母粒可用于制备功能纤维，进一步提高各类纤维整理剂在纤维中的均匀分散程度，并且纤维整理剂不容易脱离纤维基体，进而提高了纤维功能的均匀性和持久性。
(3)本发明能够显著提高功能纤维的生产效率，明显降低投入成本，有效减少生产过程中的能耗和污染。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是实施例1中开孔发泡聚合物PP表面结构的扫描电镜照片；
图2是实施例1中开孔发泡聚合物PP内部结构的扫描电镜照片。
具体实施方式
以下结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，应当理解，此处所描述的实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本实施例提供的纤维用助剂母粒，其原料组成及质量份数为：
50份PP开孔发泡聚合物(粒径为3mm，堆密度为150kg/m3，孔隙率50％)；50份防水整理剂。
本实施例还提供了上述纤维用助剂母粒的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将上述PP开孔发泡聚合物加入搅拌器中，常温下进行搅拌，搅拌器的搅拌速度为100rpm；
(2)搅拌器运转的同时，将上述防水整理剂通过罐装喷洒器加入搅拌器中，均匀地喷洒在PP开孔发泡聚合物表面，喷洒时间控制在20分钟。
(3)待防水整理剂添加完以后，搅拌混合30分钟，然后静置至PP开孔发泡聚合物表面干燥，无液体残留，即获得PP纤维用防水整理剂母粒。
本实施例还提供了上述PP纤维用防水整理剂母粒的应用，以及含有上述PP纤维用防水整理剂母粒的功能纤维。将上述制备的PP纤维用防水整理剂母粒与PP基体熔融共混，混合均匀后利用挤出机挤出成型，即可得到具有防水功能的PP功能纤维。
利用扫描电子显微镜扫描本实施例所用的PP开孔发泡聚合物样品的表面，参考图1和图2，可知该PP开孔发泡聚合物的表面和内部均存在着大量开孔网状结构，其泡孔尺寸为微米级，本实施例将纤维整理剂与PP开孔发泡聚合物混合，纤维整理剂能够均匀地被吸附在开孔发泡聚合物的内部孔道中，形成微米级分散，将制备的PP纤维用防水整理剂母粒用于制备PP功能纤维时，纤维整理剂能够均匀的分散在功能纤维中，提高纤维的防水功能。
实施例2
本实施例提供的纤维用助剂母粒，其原料组成及质量份数为：
30份PP开孔发泡聚合物(粒径为7mm，堆密度为50kg/m3，孔隙率80％)；70份三防整理助剂。
本实施例还提供了上述纤维用助剂母粒的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将上述PP开孔发泡聚合物加入搅拌器中，常温下进行搅拌，搅拌器的搅拌速度为200rpm；
(2)搅拌器运转的同时，将上述三防整理助剂通过罐装喷洒器加入搅拌器中，均匀地喷洒在PP开孔发泡聚合物表面，喷洒时间控制在15分钟。
(3)待三防整理助剂添加完以后，搅拌混合25分钟，然后静置至PP开孔发泡聚合物表面干燥，无液体残留，即获得PP纤维用三防整理助剂母粒。
本实施例还提供了上述PP纤维用三防整理助剂母粒的应用，以及含有上述PP纤维用三防整理助剂母粒的功能纤维。将上述制备的PP纤维用三防整理助剂母粒与PP基体熔融共混，混合均匀后利用挤出机挤出成型，即可得到具有超拒水拒油和防污功能的PP功能纤维。
实施例3
本实施例提供的纤维用助剂母粒，其原料组成及质量份数为：
70份PA开孔发泡聚合物(粒径为2mm，堆密度为300kg/m3，孔隙率50％)；30份抗静电整理剂。
本实施例还提供了上述纤维用助剂母粒的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将上述PA开孔发泡聚合物加入搅拌器中，常温下进行搅拌，搅拌器的搅拌速度为150rpm；
(2)搅拌器运转的同时，将上述抗静电整理剂通过罐装喷洒器加入搅拌器中，均匀地喷洒在PA开孔发泡聚合物表面，喷洒时间控制在10分钟。
(3)待抗静电整理剂添加完以后，搅拌混合10分钟，然后静置至PA开孔发泡聚合物表面干燥，无液体残留，即获得PA纤维用抗静电整理剂母粒。
本实施例还提供了上述PA纤维用抗静电整理剂母粒的应用，以及含有上述PA纤维用抗静电整理剂母粒的功能纤维。将上述制备的PA纤维用抗静电整理剂母粒与PA基体熔融共混，混合均匀后利用挤出机挤出成型，即可得到具有抗静电功能的PA功能纤维。
实施例4
本实施例提供的纤维用助剂母粒，其原料组成及质量份数为：
40份PET开孔发泡聚合物(粒径为3mm，堆密度为50kg/m3，孔隙率90％)；60份超柔软整理剂。
本实施例还提供了上述纤维用助剂母粒的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将上述PET开孔发泡聚合物加入搅拌器中，常温下进行搅拌，搅拌器的搅拌速度为300rpm；
(2)搅拌器运转的同时，将上述超柔软整理剂通过罐装喷洒器加入搅拌器中，均匀地喷洒在PET开孔发泡聚合物表面，喷洒时间控制在15分钟。
(3)待超柔软整理剂添加完以后，搅拌混合15分钟，然后静置至PET开孔发泡聚合物表面干燥，无液体残留，即获得PET纤维用超柔软整理剂母粒。
本实施例还提供了上述PET纤维用超柔软整理剂母粒的应用，以及含有上述PET纤维用超柔软整理剂母粒的功能纤维。将上述制备的PET纤维用超柔软整理剂母粒与PET基体熔融共混，混合均匀后利用挤出机挤出成型，即可得到柔软性能优异的PET功能纤维。
实施例5
本实施例提供的纤维用助剂母粒，其原料组成及质量份数为：
90份PA6多孔聚合物(粒径为1mm，堆密度为350kg/m3，孔隙率60％)；10份阻燃整理剂。
本实施例还提供了上述纤维用助剂母粒的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将上述PA6多孔聚合物加入搅拌器中，常温下进行搅拌，搅拌器的搅拌速度为20rpm；
(2)搅拌器运转的同时，将上述阻燃整理剂通过罐装喷洒器加入搅拌器中，均匀地喷洒在PA6多孔聚合物表面，喷洒时间控制在10分钟。
(3)待阻燃整理剂添加完以后，搅拌混合20分钟，然后静置至PA6多孔聚合物表面干燥，无液体残留，即获得PA6纤维用阻燃整理剂母粒。
本实施例还提供了上述PA6纤维用阻燃整理剂母粒的应用，以及含有上述PA6纤维用阻燃整理剂母粒的功能纤维。将上述制备的PA6纤维用阻燃整理剂母粒与PA6基体熔融共混，混合均匀后利用挤出机挤出成型，即可得到具有阻燃功能的PA6功能纤维。
实施例6
本实施例提供的纤维用助剂母粒，其原料组成及质量份数为：
80份PET开孔发泡聚合物(粒径为2mm，堆密度为150kg/m3，孔隙率50％)；20份抗菌整理剂。
本实施例还提供了上述纤维用助剂母粒的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将上述PET开孔发泡聚合物加入搅拌器中，常温下进行搅拌，搅拌器的搅拌速度为80rpm；
(2)搅拌器运转的同时，将上述抗菌整理剂通过罐装喷洒器加入搅拌器中，均匀地喷洒在PET开孔发泡聚合物表面，喷洒时间控制在10分钟。
(3)待抗菌整理剂添加完以后，搅拌混合15分钟，然后静置至PET开孔发泡聚合物表面干燥，无液体残留，即获得PET纤维用抗菌整理剂母粒。
本实施例还提供了上述PET纤维用抗菌整理剂母粒的应用，以及含有上述PET纤维用抗菌整理剂母粒的功能纤维。将上述制备的PET纤维用抗菌整理剂母粒与PET基体熔融共混，混合均匀后利用挤出机挤出成型，即可得到具有抗菌功效的PET功能纤维。
以上所述仅为本发明的优选实施例，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，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种纤维用助剂母粒，其特征在于，包括按以下重量份数计的原料组分：开孔发泡聚合物30～90份，纤维整理剂10～70份；所述纤维用助剂母粒是由所述开孔发泡聚合物和纤维整理剂共混制备得到；
所述开孔发泡聚合物为PP开孔发泡聚合物、PET开孔发泡聚合物和PA开孔发泡聚合物中的任意一种；
所述开孔发泡聚合物的粒径为0.5～10mm，孔隙率≥50％，堆密度为50～350kg/m3；
所述纤维用助剂母粒通过以下步骤制得：
(1)将开孔发泡聚合物加入搅拌器中，常温下进行搅拌；
(2)在搅拌的同时将纤维整理剂通过喷洒器均匀地喷洒在所述开孔发泡聚合物的表面；
(3)待喷洒完毕后，搅拌混合一段时间后，静置至纤维整理剂被完全吸收至开孔发泡聚合物的内部，开孔发泡聚合物表面干燥，无液体残留，即得到纤维助剂母粒。
2.根据权利要求1所述的一种纤维用助剂母粒，其特征在于，所述纤维整理剂为液体整理剂，包括防水整理剂、柔软整理剂、三防整理剂、抗静电整理剂、阻燃整理剂、抗菌整理剂、防虫剂、染料、颜料和香精中的任意一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种纤维用助剂母粒，其特征在于，步骤(1)中所述搅拌器的搅拌速度控制在20～300rpm。
4.根据权利要求1所述的一种纤维用助剂母粒，其特征在于，步骤(2)中的喷洒时间控制在10分钟以上，步骤(3)中的搅拌混合时间为10～30分钟。
5.权利要求1～4任意一项所述的纤维用助剂母粒的应用，其特征在于，所述纤维用助剂母粒在纤维功能性整理中的应用。
6.权利要求5所述的纤维用助剂母粒的应用，其特征在于，在纤维制备过程中，将所述纤维用助剂母粒与纤维基体共混均匀，再通过挤出机挤出成型而制备功能纤维。
7.含有权利要求1～4任意一项所述的纤维用助剂母粒的功能纤维。
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