CN114941183A - 一种防切割改性再生聚酯纤维及其制备方法和纺织制品 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防切割改性再生聚酯纤维及其制备方法和纺织制品，所述制备方法包括如下步骤：S1、制料；S2、混料纺丝；S3、纤维加工；其中在上述步骤S1中，以废弃PET为基料，将其粉碎处理进行充分熔融，同时向其中多次添加防切割功能母粒，并多次利用分子印迹法聚合后，经挤出、冷却，制得改性再生聚酯切片；其中在上述步骤S2中，改性再生聚酯切片为原料，再加纳米高强高模母粒，经热氮气流干燥后充分混合熔融挤出，得到二次改性再生聚酯熔体后，进入纺丝组件，再经喷丝板喷出形成丝束。本发明提升了其整体的防切割性能、强度和耐磨性能，且大幅度地降低了成本，可以充分满足防切割产品大需求量下的推广利用的需要。
Description
技术领域
本发明涉及高性能纤维材料技术领域，具体地来说，涉及一种防切割改性再生聚酯纤维及其制备方法和纺织制品。
背景技术
防切割产品是在劳动过程中避免或减轻劳动者伤亡事故和职业危害所配备的重要个体防护装备，当前的劳保防护市场，对于与防切割产品的需求量越来越大。传统的防切割产品，往往采用超高分子量聚乙烯纤维与玻璃纤维、玄武岩纤维、钢丝等共同编织而成，其存在手感差、舒适度低、成本高、易引起人们皮肤过敏及扎伤，且污染环境等缺点。
而中国专利，公开号CN 113897696 A，公开一种防切割聚酰胺6纤维的制备方法，其说明书公开了先将功能粉体、分散剂、偶联剂和聚酰胺6切片粉碎研磨在高速混合机中预混后得到混合粉体，将混合粉体真空干燥至恒重，进入挤出机熔融挤出，水冷造粒制得防切割功能母粒，再将防切割功能母粒和聚酰胺6切片干燥后充分熔融混合挤出，熔体经计量泵计量，进入纺丝组件，最后、经喷丝板喷出形成丝束，再经单体抽吸、侧吹风冷却、集束上油、拉伸定型、网络交络，最后卷绕成形，制得防切割聚酰胺6纤维的技术方案。
该现有技术中虽然采用添加防切割功能母粒对聚酰胺6切片进行改性的方式，在一定程度上提高了纤维的舒适度和防切割性能，但是仅仅单一的添加防切割功能母粒，纤维整体的防切割性能的提升仍然有限，且强度和耐磨耐用性能也一般，同时仍然存在着生产成本高，无法满足防切割产品大需求量下的推广利用需要的技术问题。
为此，需要一种新的技术方案以解决上述技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防切割改性再生聚酯纤维及其制备方法和纺织制品，以解决上述背景技术中提出的现有防切割改性纤维，其在提升舒适度的同时，整体的防切割性能和绿色环保性能仍然一般，强度和耐磨耐用性能也一般，且生产成本高，无法满足防切割产品大需求量下的推广利用需要的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
本发明提供一种防切割改性再生聚酯纤维的制备方法，包括如下步骤：S1、制料；S2、混料纺丝；S3、纤维加工；其中在上述步骤S1中，以废弃PET为基料，将其粉碎处理进行充分熔融，同时在氮气保护下，向其中分四次添加完防切割功能母粒，第一次的添加量不低于防切割功能母粒总量的16%，并利用分子印迹法聚合，聚合10～15min后进行第二次添加，第二次的添加量不低于第一次添加量的1.1倍，并利用分子印迹法聚合，聚合15～20min后进行第三次添加，第三次的添加量不低于第二次添加量的1.3倍，并利用分子印迹法聚合，聚合后聚合20～25min后进行第四次添加，第四次的添加量不低于第三次添加量的1.5倍，并利用分子印迹法聚合，最后经挤出、冷却，制得改性再生聚酯切片，所述防切割功能母粒为二氧化硅、三氧化二铝、氮化硅或玻璃纤维粉体中的一种或两种的混合物制成的母粒；其中在上述步骤S2中，以改性再生聚酯切片为原料，再利用气控气球式加料装置添加纳米高强高模母粒，经热氮气流干燥，并在15～20MPa下充分混合熔融后，挤出得到二次改性再生聚酯熔体后，进入纺丝组件，再经喷丝板喷出形成丝束，所述纳米高强高模母粒为经纳米化处理的碳酸钙、氧化石墨烯或云母粉体中的一种或两种的混合物制成的母粒；其中在上述步骤S3中，丝束先依次经侧吹风冷却、上油集束、牵伸定型，继而经二次牵伸定型或二次加弹定型，最后卷绕，制得防切割改性再生聚酯纤维。
进一步的，所述步骤S1中，充分熔融的温度为295～300℃，防切割功能母粒的添加量为改性再生聚酯切片质量的0%、3%或5%；所述步骤S2中，充分熔融的温度为285～290℃，纳米高强高模母粒的添加量为丝束质量的0%、3%、5%、8%或12%，热氮气流的含氧量小于3ppm，干燥温度低于135℃，干燥后的改性再生聚酯切片的含水量小于0.05%wt，喷丝板的孔数为24、36或72；所述步骤S3中，冷却的温度为21～23℃，湿度为78～82%，风速为0.6m/s，上油集束的油剂浓度为3%。
本发明提供一种防切割改性再生聚酯纤维，采用上述的制备方法制备得到。
本发明提供一种纺织制品，采用上述的防切割改性再生聚酯纤维作为芯丝或包覆丝，制成纱线后编织而成。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明中通过在纺丝过程中，在氮气保护即不被氧化的条件下，先向熔融的废弃PET基料中，多次添加防切割功能母粒，并在每一次添加后都利用分子印迹法聚合，以及严格控制每次的添加量及添加时机的配合设置，制得改性再生聚酯切片，再通过在改性再生聚酯切片中使用气控气球式加料装置添加纳米高强高模母粒，经热氮气流在不被氧化的条件下干燥，并在15～20MPa压力下充分混合熔融后纺丝的设置，在使得防切割功能母粒分层状分布于改性再生聚酯切片中以实现第一次改性的同时，使得纳米高强高模母粒嵌入各层的防切割功能母粒间的缝隙中实现第二次改性，双重改性作用，从而在利用分层状分布的防切割功能母粒实现多层次叠加后的多倍防切割效果的同时，利用纳米高强高模母粒弥补其防切割性能的漏洞之处并提升其柔软度、吸湿性、可纺性和透气性，最终在提升制得的纤维及其纺织制品的柔软度、吸湿性、可纺性和透气性的同时，大幅度地提升了其整体的防切割性能、强度和耐磨性能；
2. 本发明制备的纤维及其纺织制品能够确保达到美标ASTM防切割等级A2及以上，欧标ISO等级B及以上，且符合绿色环保的要求，大幅度地降低了成本，可以充分满足防切割产品大需求量下的推广利用的需要；
2.本发明中通过配合以废弃PET作为改性再生聚酯切片制备的基料，原料易得，通过回收再利用的方式，节约了能源，进一步降低了成本，其制得的纤维及其纺织制品具有较大的实用价值和良好的应用前景，有效地保证了防切割产品大需求量下的推广利用需要的满足；
3.本发明中的纺织制品采用防切割改性再生聚酯纤维作为芯丝或包覆丝，制成纱线后编织而成，可以通过配合其它功能性纤维作为包覆丝或芯丝，赋予纺织制品防紫外线、阻燃等额外的性能，大幅度地拓宽纺织制品的应用范围。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
实施例1
防切割改性再生聚酯纤维的制备：
步骤一、以废弃的PET为基料，将其粉碎并整理处理后，在295～300℃下进行充分熔融，同时在氮气保护下，分四次累计加入5%的占比的由二氧化硅、三氧化二铝、氮化硅或玻璃纤维粉体中的一种或两种的混合物制成的防切割功能母粒（即造粒功能材料），其中，第一次的添加量不低于防切割功能母粒总量的16%，并利用分子印迹法聚合，聚合10～15min后进行第二次添加，第二次的添加量不低于第一次添加量的1.1倍，并利用分子印迹法聚合，聚合15～20min后进行第三次添加，第三次的添加量不低于第二次添加量的1.3倍，并利用分子印迹法聚合，聚合后聚合20～25min后进行第四次添加，第四次的添加量不低于第三次添加量的1.5倍，并利用分子印迹法聚合，最后挤出、冷却，制得改性再生聚酯切片；
步骤二、以改性再生聚酯切片为原料，再以3%的占比，通过气控气球式加料装置加入经纳米化处理的碳酸钙、氧化石墨烯或云母粉体中的一种或两种的混合物制成的纳米高强高模母粒（即纺丝功能母粒），在285℃（即纺丝温度）和15～20MPa的条件下进行充分熔融后，挤出，得到二次改性再生聚酯熔体后，先经计量泵精确计量后进入纺丝组件，再经孔数为36的喷丝板喷出形成丝束，其中，在充分熔融之前，改性再生聚酯切片经含氧量小于3ppm热氮气流，以低于135℃的稳度干燥，干燥后的改性再生聚酯切片的含水量小于0.05%wt，以此方式去除改性再生聚酯切片中的水分，提高改性再生聚酯切片的结晶度和软化点；
步骤三、经单体抽吸的丝束先通过侧吹风冷却，冷却温度为21～23℃，湿度为78～82%，风速为0.6m/s，再通过油嘴精确计量以浓度为3%的油剂上油集束后，经牵伸定型，制得POY预取向长丝，继而将获得的POY预取向长丝经过二次高温牵伸定型，制得全牵伸丝FDY，或将获得的POY预取向长丝经过二次高温加弹定型，制得拉伸变型丝DTY；最后，将获得的全牵伸丝FDY或拉伸变型丝DTY卷绕成型，制得防切割改性再生聚酯纤维；
手套胚的制备：
以防切割改性再生聚酯纤维作为芯丝或包覆丝，制成纱线后，通过纬编手套横机对纱线进行织造，编织成手套胚。
实施例2
本实施例的制备方法与实施例1一致，区别仅在于：纺丝温度为290℃，防切割功能母粒的添加量为3%，纳米高强高模母粒的添加量为8%。
实施例3
本实施例的制备方法与实施例1一致，区别仅在于：纺丝温度为290℃，纳米高强高模母粒的添加量为12%。
实施例4
本实施例的制备方法与实施例1一致，区别仅在于：纺丝温度为290℃，纳米高强高模母粒的添加量为8%。
实施例5
本实施例的制备方法与实施例1一致，区别仅在于：喷丝板的孔数为24，纳米高强高模母粒的添加量为5%。
实施例6
本实施例的制备方法与实施例1一致，区别仅在于：喷丝板的孔数为24，纳米高强高模母粒的添加量为8%。
实施例7
本实施例的制备方法与实施例1一致，区别仅在于：喷丝板的孔数为24，防切割功能母粒的添加量为3%，纳米高强高模母粒的添加量为8%。
实施例8
本实施例的制备方法与实施例1一致，区别仅在于：纺丝温度为290℃，喷丝板的孔数为24，防切割功能母粒的添加量为3%，纳米高强高模母粒的添加量为12%。
实施例9
本实施例的制备方法与实施例1一致，区别仅在于：纺丝温度为290℃，纳米高强高模母粒的添加量为5%。
实施例10
本实施例的制备方法与实施例1一致，区别仅在于：纳米高强高模母粒的添加量为8%。
实施例11
本实施例的制备方法与实施例1一致，区别仅在于：纺丝温度为290℃，喷丝板的孔数为72，防切割功能母粒的添加量为3%，纳米高强高模母粒的添加量为12%。
实施例12
本实施例的制备方法与实施例1一致，区别仅在于：纺丝温度为290℃，喷丝板的孔数为72，纳米高强高模母粒的添加量为8%。
对比例1
本对比例的制备方法与实施例1一致，区别仅在于：喷丝板的孔数为72，未添加防切割功能母粒和纳米高强高模母粒。
对比例2
本对比例的制备方法与实施例1一致，区别仅在于：防切割功能母粒的添加量为3%，纳米高强高模母粒的添加量为3%。
对比例3
本对比例的制备方法与实施例1一致，区别仅在于：纺丝温度为290℃，喷丝板的孔数为24，未添加防切割功能母粒，纳米高强高模母粒的添加量为5%。
对比例4
本对比例的制备方法与实施例1一致，区别仅在于：纺丝温度为290℃，喷丝板的孔数为72，未添加纳米高强高模母粒，防切割功能母粒的添加量为5%。
检测实施例1 至12 以及对比例1 至4 的性能，结果见表1。
表1实施例1 至12 以及对比例1 至4的性能对比
综上，由上述检测结果可知，用本发明的制备方法制备的防切割改性再生聚酯纤维及其纺织制品具有优越的防切割性能，且性能等级到达美标ASTM防切割等级A2及以上，欧标ISO等级B及以上；此外，通过研究防切割功能母粒和纳米高强高模母粒的添加量对防切割性能的影响发现，当防切割功能母粒和纳米高强高模母粒的添加量之和为8%～13%，喷丝板的孔数为24F和36F时，可纺性最佳，对应制得的防切割再生聚酯纤维的可纺性及防切割性能极好，纺丝工艺正常，成本相对最优。
Claims (10)
1.一种防切割改性再生聚酯纤维的制备方法，包括如下步骤：S1、制料；S2、混料纺丝；S3、纤维加工；其特征在于，
其中在上述步骤S1中，以废弃PET为基料，将其粉碎处理进行充分熔融，同时在氮气保护下，向其中分四次添加完防切割功能母粒，第一次的添加量不低于防切割功能母粒总量的16%，并利用分子印迹法聚合，聚合10～15min后进行第二次添加，第二次的添加量不低于第一次添加量的1.1倍，并利用分子印迹法聚合，聚合15～20min后进行第三次添加，第三次的添加量不低于第二次添加量的1.3倍，并利用分子印迹法聚合，聚合后聚合20～25min后进行第四次添加，第四次的添加量不低于第三次添加量的1.5倍，并利用分子印迹法聚合，最后经挤出、冷却，制得改性再生聚酯切片；
其中在上述步骤S2中，以改性再生聚酯切片为原料，再利用气控气球式加料装置添加纳米高强高模母粒，经热氮气流干燥，并在15～20MPa下充分混合熔融后，挤出得到二次改性再生聚酯熔体后，进入纺丝组件，再经喷丝板喷出形成丝束。
2.按权利要求1所述的防切割改性再生聚酯纤维的制备方法，其特征在于，所述防切割功能母粒为二氧化硅、三氧化二铝、氮化硅或玻璃纤维粉体中的一种或两种的混合物制成的母粒，所述纳米高强高模母粒为经纳米化处理的碳酸钙、氧化石墨烯或云母粉体中的一种或两种的混合物制成的母粒。
3.按权利要求1所述的防切割改性再生聚酯纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，防切割功能母粒的添加量为改性再生聚酯切片质量的0%、3%或5%；所述步骤S2中，纳米高强高模母粒的添加量为丝束质量的0%、3%、5%、8%或12%。
4.按权利要求1所述的防切割改性再生聚酯纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，充分熔融的温度为295～300℃；所述步骤S2中，充分熔融的温度为285～290℃。
5.按权利要求1所述的防切割改性再生聚酯纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，热氮气流的含氧量小于3ppm，干燥温度低于135℃，干燥后的改性再生聚酯切片的含水量小于0.05%wt。
6.按权利要求1所述的防切割改性再生聚酯纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，喷丝板的孔数为24、36或72。
7.按权利要求1所述的防切割改性再生聚酯纤维的制备方法，其特征在于，其中在上述步骤S3中，丝束先依次经侧吹风冷却、上油集束、牵伸定型，继而经二次牵伸定型或二次加弹定型，最后卷绕，制得防切割改性再生聚酯纤维。
8.按权利要求7所述的防切割改性再生聚酯纤维的制备方法，其特征在于，所述冷却的温度为21～23℃，湿度为78～82%，风速为0.6m/s；所述上油集束的油剂浓度为3%。
9.一种防切割改性再生聚酯纤维，其特征在于，采用权利要求1～8任一项所述的防切割改性再生聚酯纤维的制备方法制得。
10.一种纺织制品，其特征在于，采用权利要求9所述的防切割改性再生聚酯纤维作为芯丝或包覆丝，制成纱线后编织而成。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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