CN114892308B - 一种海岛纤维的制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及海岛丝生产技术领域，具体公开了一种海岛纤维的制备工艺，包括以下步骤：（1）将PET切片、分散剂、抗氧剂、改性抗静电剂、PET扩链剂和纳米氧化锌混合，干燥、熔融挤出，得到混合熔体一；（2）将COPET切片干燥、熔融挤出，得到COPET熔体；（3）将步骤（1）得到的混合熔体一和步骤（2）得到的COPET熔体进入喷丝组件，冷却，卷绕成型，即得。本申请制备的海岛纤维具有较佳的抗静电效果和抗静电持久性，进而使得制得的纤维综合性能更佳。

Description

一种海岛纤维的制备工艺
技术领域
本申请涉及海岛丝生产技术领域，更具体而言涉及一种海岛纤维的制备工艺。
背景技术
海岛纤维是将一种聚合物分散于另一种聚合物中，在纤维截面中分散相呈“岛”状态，而母体则相当于“海”，其“岛”与“海”成分在纤维的轴向上是连续、密集、均匀分布的，从纤维的横截面看是一种成分以微细而分散的状态被另一种成分包围着，好像海中有许多岛屿。在生产过程中，它具有常规纤维的纤度，但是用溶剂把“海”成分溶掉，则可得到集束状的超细纤维束。
海岛纤维本身绝缘性较强，具有较高的电阻率，在生产过程中，纤维与纤维、纤维与机器之间摩擦后容易产生静电，使纤维加工困难，还会影响后续海岛纤维的使用性能。
发明内容
为了改善海岛纤维生产过程中容易产生静电，使纤维加工困难的问题，本申请提供一种海岛纤维的制备工艺。
本申请提供的一种海岛纤维的制备工艺，采用如下的技术方案：
一种海岛纤维的制备工艺，包括以下步骤：
(1)将PET切片、分散剂、抗氧剂、改性抗静电剂、PET扩链剂和纳米氧化锌混合，干燥、熔融挤出，得到混合熔体一；
(2)将COPET切片干燥、熔融挤出，得到COPET熔体；
(3)将步骤(1)得到的混合熔体一和步骤(2)得到的COPET熔体进入喷丝组件，冷却，卷绕成型，即得。
通过采用上述技术方案，PET切片与PET扩链剂发生扩链反应，产生大量的支化链分子，改性抗静电剂向PET表面和内部扩散并黏附于PET上，而这些支化链分子发生一定程度的交联，进一步加强了改性抗静电剂与PET之间的粘结性，进而增加了纤维织物抗静电性能和抗静电持久性。
纳米氧化锌的表面能小，具有极高的化学活性和热稳定性，与PET切片具有较高相容性，提高纤维织物的抗菌性，同时纳米氧化锌能够附着于改性抗静电剂的表面，纳米氧化锌进一步使改性抗静电剂黏附于PET上，进一步提高了改性抗静电剂与PET之间的粘结性，进而提高了纤维织物的抗静电持久性。
以COPET作为海组分，PET作为岛组分，采用纺丝设备及纺丝组件，从喷丝板喷出海岛复合熔体，经冷却、卷绕，制得海岛纤维。用该纤维织成的织物具有较佳的抗静电效果和抗静电持久性，进而使得制得的纤维综合性能更佳。
优选的，所述改性抗静电剂包括以下组分：聚甲基硅氧烷60-80份、聚乙二醇15-30份、交联剂5-15份和壳聚糖10-30份。
通过采用上述技术方案，聚甲基硅氧烷与聚乙二醇混合，在纤维织物使用后可以有效的提高织物的抗静电能力，交联剂的加入，在聚甲基硅氧烷与聚乙二醇之间形成桥键，变为三维网络结构的物质，提高纤维织物的强度，使纤维织物不易断裂；壳聚糖的加入，进一步提高纤维织物的弹性，壳聚糖分子中存有大量的氨基和羟基，与交联剂进一步反应交联，进一步提高三维网络结构的强度，进一步提高聚甲基硅氧烷与聚乙二醇的粘结性，进而提高织物的抗静电能力，同时，保持织物的柔软度，维持较舒适的手感。
优选的，所述交联剂由聚丙二醇二缩水甘油醚、1，4-丁二醇二缩水甘油醚和乙二醛按质量比(1-3):(2-5):(4-6)组成。
通过采用上述技术方案，聚丙二醇二缩水甘油醚分子结构中有可挠性脂肪长链，可以自由旋转而富有弹性，1，4-丁二醇二缩水甘油醚属于水溶性环氧树脂，乙二醛可用做树脂稳定剂，聚丙二醇二缩水甘油醚、1，4-丁二醇二缩水甘油醚与聚丙二醇二缩水甘油醚配合，可提高纤维织物的冲击强度和抗冷热冲击性能，进一步改善纤维织物易断裂的缺陷。
优选的，所述PET扩链剂包括线型邻甲酚甲醛环氧树脂和乙烯-丙烯酸酯类共聚物，所述线型邻甲酚甲醛环氧树脂和乙烯-丙烯酸酯类共聚物的质量比为1-2:1。
通过采用上述技术方案，线型邻甲酚甲醛环氧树脂，每一个苯环上连接有一个环氧基团，在PET初始粘度很低的情况下，具有很高的增粘效果，易于PET发生反应，但是扩链效率低；而乙烯-丙烯酸酯类共聚物粘度很低，能够软化PET，提高扩链效率，但是容易造成反应体系压力降低，因此线型邻甲酚甲醛环氧树脂和乙烯-丙烯酸酯类共聚物配合，提高PET切片与扩链剂的反应速率以及扩链效率。
优选的，所述PET切片、改性抗静电剂和PET扩链剂的质量比为60-70:8-15:1。
通过采用上述技术方案，PET切片与PET扩链剂发生扩链反应，产生大量的支化链分子，而改性抗静电剂能够黏附于PET上，而这些支化链分子发生一定程度的交联，进一步加强了改性抗静电剂与PET之间的粘结性，进而增加了纤维织物抗静电性能和抗静电持久性，而PET切片、改性抗静电剂和PET扩链剂的质量比在一定的范围内，进一步保证纤维织物抗静电性能和抗静电持久性。
优选的，所述改性抗静电剂和纳米氧化锌的质量比为8-12:1。
通过采用上述技术方案，纳米氧化锌的表面能小，具有极高的化学活性和热稳定性，与PET切片具有较高相容性，纳米氧化锌能够附着于改性抗静电剂的表面，纳米氧化锌进一步使改性抗静电剂黏附于PET上，改性抗静电剂和纳米氧化锌的质量比在一定范围内，进而保证纤维织物的抗静电持久性。
优选的，所述混合熔体一和COPET熔体的质量比为70-80:20-30。
通过采用上述技术方案，混合熔体一和COPET熔体的质量比在一定范围之内，得到的海岛纤维具有较佳的抗静电效果和抗静电持久性，进而使得制得的丝条综合性能更佳。
优选的，所述的海岛纤维规格为110-120dtex/20-40f。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请中以COPET作为海组分，PET作为岛组分，采用纺丝设备及纺丝组件，从喷丝板喷出海岛复合熔体，经冷却、卷绕，制得海岛纤维。用该纤维织成的织物具有较佳的抗静电效果和抗静电持久性，进而使得制得的纤维综合性能更佳。
2、本申请中PET切片与PET扩链剂发生扩链反应，产生大量的支化链分子，改性抗静电剂向PET表面和内部扩散并黏附于PET上，而这些支化链分子发生一定程度的交联，进一步加强了改性抗静电剂与PET之间的粘结性，进而增加了纤维织物抗静电性能和抗静电持久性。
3、本申请的纳米氧化锌的表面能小，具有极高的化学活性和热稳定性，与PET切片具有较高相容性，提高纤维织物的抗菌性，同时纳米氧化锌能够附着于改性抗静电剂的表面，纳米氧化锌进一步使改性抗静电剂黏附于PET上，进一步提高了改性抗静电剂与PET之间的粘结性，进而提高了纤维织物的抗静电持久性。
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。
制备例
制备例1
改性抗静电剂，包括以下组分：聚甲基硅氧烷70份、聚乙二醇20份、交联剂8份和壳聚糖20份，交联剂由聚丙二醇二缩水甘油醚、1，4-丁二醇二缩水甘油醚和乙二醛按质量比2:4:5组成。
改性抗静电剂的制备方法，包括如下步骤：聚甲基硅氧烷、聚乙二醇、交联剂和壳聚糖在温度为260℃下，搅拌混合均匀，即得。
制备例2
与制备例1的区别在于，改性抗静电剂，包括以下组分：聚甲基硅氧烷60份、聚乙二醇15份、交联剂15份、壳聚糖30份。
制备例3
与制备例1的区别在于，改性抗静电剂，包括以下组分：聚甲基硅氧烷80份、聚乙二醇30份、交联剂5份、壳聚糖10份。
制备例4
与制备例1的区别在于，改性抗静电剂，用等量的交联剂替换聚乙二醇。
制备例5
与实施例1的区别在于，改性抗静电剂，用等量的聚乙二醇替换交联剂。
制备例6
与制备例1的区别在于，改性抗静电剂，用等量的聚乙二醇替换壳聚糖。
制备例7
与制备例1的区别在于，交联剂由聚丙二醇二缩水甘油醚、1，4-丁二醇二缩水甘油醚、乙二醛按质量比1:5:6组成。
制备例8
与制备例1的区别在于，交联剂由聚丙二醇二缩水甘油醚、1，4-丁二醇二缩水甘油醚、乙二醛按质量比3:2:4组成。
制备例9
与制备例1的区别在于，交联剂为聚丙二醇二缩水甘油醚。
实施例
实施例1
一种海岛纤维的制备工艺，包括以下步骤：
(1)将30kg PET切片、5kg聚乙烯蜡、8kg抗氧剂1010、改性抗静电剂、PET扩链剂和纳米氧化锌混合，干燥、熔融挤出，得到混合熔体一；PET扩链剂包括线型邻甲酚甲醛环氧树脂和乙烯-丙烯酸酯类共聚物，线型邻甲酚甲醛环氧树脂和乙烯-丙烯酸酯类共聚物的质量比为1:1；PET切片、改性抗静电剂和PET扩链剂的质量比为60:8:1；改性抗静电剂和纳米氧化锌的质量比为8:1。
(2)将COPET切片干燥、熔融挤出，得到COPET熔体；
(3)将步骤(1)得到的混合熔体一和步骤(2)得到的COPET熔体进入喷丝组件，冷却，卷绕成型，即得；其中，混合熔体一和COPET熔体的质量比为70:30；海岛纤维规格为120dtex/40f。
实施例2
一种海岛纤维的制备工艺，与实施例1的区别在于，线型邻甲酚甲醛环氧树脂和乙烯-丙烯酸酯类共聚物的质量比为2:1。
实施例3
一种海岛纤维的制备工艺，与实施例1的区别在于，PET扩链剂为线型邻甲酚甲醛环氧树脂。
实施例4
一种海岛纤维的制备工艺，与实施例1的区别在于，PET切片、改性抗静电剂和PET扩链剂的质量比为60:8:1。
实施例5
一种海岛纤维的制备工艺，与实施例1的区别在于，PET切片、改性抗静电剂和PET扩链剂的质量比为75:20:1。
实施例6
一种海岛纤维的制备工艺，与实施例1的区别在于，改性抗静电剂和纳米氧化锌的质量比为12:1。
实施例7
一种海岛纤维的制备工艺，与实施例1的区别在于，改性抗静电剂和纳米氧化锌的质量比为15:1。
实施例8
一种海岛纤维的制备工艺，与实施例1的区别在于，改性抗静电剂采用制备例2制备而成。
实施例9
一种海岛纤维的制备工艺，与实施例1的区别在于，改性抗静电剂采用制备例3制备而成。
实施例10
一种海岛纤维的制备工艺，与实施例1的区别在于，改性抗静电剂采用制备例4制备而成。
实施例11
一种海岛纤维的制备工艺，与实施例1的区别在于，改性抗静电剂采用制备例5制备而成。
实施例12
一种海岛纤维的制备工艺，与实施例1的区别在于，改性抗静电剂采用制备例6制备而成。
实施例13
一种海岛纤维的制备工艺，与实施例1的区别在于，改性抗静电剂采用制备例7制备而成。
实施例14
一种海岛纤维的制备工艺，与实施例1的区别在于，改性抗静电剂采用制备例8制备而成。
实施例15
一种海岛纤维的制备工艺，与实施例1的区别在于，改性抗静电剂采用制备例9制备而成。
对比例
对比例1
一种海岛纤维的制备工艺，与实施例1的区别在于，用等量的分散剂替换PET扩链剂。
对比例2
一种海岛纤维的制备工艺，与实施例1的区别在于，用等量的分散剂替换改性抗静电剂。
对比例3
一种海岛纤维的制备工艺，与实施例1的区别在于，用等量的改性抗静电剂替换纳米氧化锌。
性能检测试验
将实施例1-15和对比例1-3制备的海岛纤维进行以下性能测试：
(1)纤维比电阻测试：采用YG321型纤维比电阻试验仪，将实施例1-15和对比例1-3制备的海岛纤维切成100mm的长度使用。
测试方法：①用镊子将20g纤维均匀地装入测试盒内，推入压块，把纤维测量盒放入仪器槽内，转动摇手柄至摇不动为止；②将“放电—测试”开关放在“放电”档，待极板上因填装纤维产生静电散逸后，拨到“测试”位置；③拨动“倍率”开关，使电表稳定在一定读数上，这时表头读数乘以倍率即为被测纤维的电阻值。
(2)纤维摩擦因数测试：按照FZT 40001-1992《丝织物平滑度试验方法斜面滑动法》中的测试方法测试加弹海岛丝的初始和洗涤30次后的静摩擦系数、动摩擦系数，检测结果如表1所示，其中静摩擦系数用μs表示，动摩擦系数用μd表示。
表1实施例1-15和对比例1-3制备的海岛纤维的性能测试结果
由表1数据可以看出，按照实施例1-15方法制备的海岛纤维具有较优的纤维电阻值、静摩擦系数和动摩擦系数，当纤维洗涤30次后，依然保持良好的静摩擦系数和动摩擦系数，表明制备的纤维具有较好的抗静电持久性；实施例1制备的海岛纤维的各项性能最优，纤维电阻值为3.5×108(Ω﹒g/cm2)，静摩擦系数和动摩擦系数分别为0.15和0.18，具有优异的抗静电性能，当纤维洗涤30次后，静摩擦系数和动摩擦系数分别为0.16和0.19，表明纤维具有较好的抗静电持久性。
实施例3中PET扩链剂为线型邻甲酚甲醛环氧树脂，从表1中看出，制备的海岛纤维的电阻值为4.9×108(Ω﹒g/cm2)，静摩擦系数和动摩擦系数分别为0.20和0.23，表明PET扩链剂的种类影响纤维的抗静电性能，线型邻甲酚甲醛环氧树脂和乙烯-丙烯酸酯类共聚物配合，提高PET切片与扩链剂的反应速率以及扩链效率，当纤维洗涤30次后，静摩擦系数和动摩擦系数分别为0.23和0.26，表明PET扩链剂的种类对纤维的抗静电持久性影响较大。
实施例10中改性抗静电剂不包括聚乙二醇，从表1中看出，制备的海岛纤维的电阻值为6.5×108(Ω﹒g/cm2)，静摩擦系数和动摩擦系数分别为0.26和0.29，表明聚乙二醇的添加影响纤维的抗静电性能，聚甲基硅氧烷与聚乙二醇混合，在纤维织物使用后可以有效的提高织物的抗静电能力，当纤维洗涤30次后，静摩擦系数和动摩擦系数分别为0.29和0.33，表明聚乙二醇的添加对纤维的抗静电持久性影响较大。
实施例11中改性抗静电剂不包括交联剂，从表1中看出，制备的海岛纤维的电阻值为6.2×108(Ω﹒g/cm2)，静摩擦系数和动摩擦系数分别为0.25和0.28，表明交联剂的添加影响纤维的抗静电性能，交联剂的加入，在聚甲基硅氧烷与聚乙二醇之间形成桥键，变为三维网络结构的物质，提高纤维织物的强度，当纤维洗涤30次后，静摩擦系数和动摩擦系数分别为0.28和0.31，表明交联剂的添加对纤维的抗静电持久性影响较大。
实施例12中改性抗静电剂不包括壳聚糖，从表1中看出，制备的海岛纤维的电阻值为5.9×108(Ω﹒g/cm2)，静摩擦系数和动摩擦系数分别为0.22和0.27，表明壳聚糖的添加影响纤维的抗静电性能，壳聚糖的加入，进一步提高纤维织物的弹性，壳聚糖分子中存有大量的氨基和羟基，与交联剂进一步反应交联，进一步提高三维网络结构的强度，当纤维洗涤30次后，静摩擦系数和动摩擦系数分别为0.25和0.29，表明壳聚糖的添加对纤维的抗静电持久性影响较大。
实施例15中交联剂为聚丙二醇二缩水甘油醚，从表1中看出，制备的海岛纤维的电阻值为4.5×108(Ω﹒g/cm2)，静摩擦系数和动摩擦系数分别为0.19和0.24，表明交联剂的种类变化影响纤维的抗静电性能，聚丙二醇二缩水甘油醚、1，4-丁二醇二缩水甘油醚与聚丙二醇二缩水甘油醚配合，可提高纤维织物的冲击强度和抗冷热冲击性能，当纤维洗涤30次后，静摩擦系数和动摩擦系数分别为0.24和0.28，表明交联剂的种类对纤维的抗静电持久性影响较大。
对比例1中不添加PET扩链剂，从表1中看出，制备的海岛纤维的电阻值为2.5×109(Ω﹒g/cm2)，静摩擦系数和动摩擦系数分别为0.35和0.39，表明PET切片与PET扩链剂发生扩链反应，产生大量的支化链分子，这些支化链分子发生一定程度的交联，进一步加强了改性抗静电剂与PET之间的粘结性，进而增加了纤维织物抗静电性能和抗静电持久性，因此PET扩链剂的添加影响纤维的抗静电性能，当纤维洗涤30次后，静摩擦系数和动摩擦系数分别为0.50和0.59，表明PET扩链剂的添加对纤维的抗静电持久性影响较大。
对比例2中用等量的抗静电剂替换改性抗静电剂，从表1中看出，制备的海岛纤维的电阻值为5.5×108(Ω﹒g/cm2)，静摩擦系数和动摩擦系数分别为0.29和0.33，表明改性抗静电剂中聚甲基硅氧烷与聚乙二醇混合，在纤维织物使用后可以有效的提高织物的抗静电能力，，因此改性抗静电剂的添加影响纤维的抗静电性能，当纤维洗涤30次后，静摩擦系数和动摩擦系数分别为0.34和0.38，表明改性抗静电剂的添加对纤维的抗静电持久性影响较大。
对比例3中不添加纳米氧化锌，从表1中看出，制备的海岛纤维的电阻值为7.5×108(Ω﹒g/cm2)，静摩擦系数和动摩擦系数分别为0.33和0.37，表明纳米氧化锌能够附着于改性抗静电剂的表面，纳米氧化锌进一步使改性抗静电剂黏附于PET上，进一步提高了改性抗静电剂与PET之间的粘结性，进而提高了纤维织物的抗静电持久性，因此纳米氧化锌的添加影响纤维的抗静电性能，当纤维洗涤30次后，静摩擦系数和动摩擦系数分别为0.36和0.40，表明纳米氧化锌的添加对纤维的抗静电持久性影响较大。
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 (7)

1.一种海岛纤维的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将PET切片、分散剂、抗氧剂、改性抗静电剂、PET扩链剂和纳米氧化锌混合，干燥、熔融挤出，得到混合熔体一；
（2）将COPET切片干燥、熔融挤出，得到COPET熔体；
（3）将步骤（1）得到的混合熔体一和步骤（2）得到的COPET熔体进入喷丝组件，冷却，卷绕成型，即得；
所述改性抗静电剂包括以下组分：聚甲基硅氧烷60-80份、聚乙二醇15-30份、交联剂5-15份和壳聚糖10-30份。
2.根据权利要求1所述的一种海岛纤维的制备工艺，其特征在于：所述交联剂由聚丙二醇二缩水甘油醚、1，4-丁二醇二缩水甘油醚和乙二醛按质量比(1-3):(2-5):(4-6)组成。
3.根据权利要求1所述的一种海岛纤维的制备工艺，其特征在于：所述PET扩链剂包括线型邻甲酚甲醛环氧树脂和乙烯-丙烯酸酯类共聚物，所述线型邻甲酚甲醛环氧树脂和乙烯-丙烯酸酯类共聚物的质量比为1-2:1。
4.根据权利要求1所述的一种海岛纤维的制备工艺，其特征在于：所述PET切片、改性抗静电剂和PET扩链剂的质量比为60-70:8-15:1。
5.根据权利要求1所述的一种海岛纤维的制备工艺，其特征在于：所述改性抗静电剂和纳米氧化锌的质量比为8-12:1。
6.根据权利要求1所述的一种海岛纤维的制备工艺，其特征在于：所述混合熔体一和COPET熔体的质量比为70-80:20-30。
7.根据权利要求1所述的一种海岛纤维的制备工艺，其特征在于：所述的海岛纤维规格为110-120dtex/20-40f。
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