CN115305588A - 一种化纤用色母粒的制备方法及其产品 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种化纤用色母粒的制备方法及其产品,制备方法包括:将60质量份的酯加热到加热至熔点以上,加入20~40质量份颜料搅拌;加热超声处理,得到颜料的酯分散液;将20~40质量份的颜料酯分散液中加入40~100质量份的化纤粉体,搅拌冷却后,得到混合物料;将混合物料加入到搅拌机中,搅拌得到分散颗粒;将分散颗粒加入到双螺杆挤出机中挤出造粒,得到化纤色母粒。本发明将酯作为颜料分散介质,通过预先加热、搅拌和超声处理,可使颜料完全分散在酯类中;采用粉体而不是通常的切片或者颗粒作为基材,比表面积大,使得冷却后的颜料酯均匀覆盖在粉体表面,保证颜料在色母粒中的均匀性,满足高速纺丝对色牢度的需求。

Description

一种化纤用色母粒的制备方法及其产品
技术领域
本发明属于高分子加工领域,具体涉及到一种化纤用色母粒的制备方法及其产品。
背景技术
传统的化纤的染色法是先将化纤纺丝加工成纱线后织布,再通过染料分子的扩散对织物染色。化纤纤维的吸湿、染色性不如天然纤维,因此染料的匀染性、上色率和色牢度均较差。染整会严重影响纤维、织物的表面性能和手感,环境污染较大,能耗消耗高、无法保证批次产品都具有相同的色牢度,且必须进行溶剂回收,成本高昂。
在合成化纤的缩聚反应过程中加入浆状或粉末着色剂,直接得到有色切片后经纺丝得到有色纤维的方法被称为聚合阶段着色法。该法工艺简单、成本低,适合批量生产。但容易污染设备,清洗困难,着色剂需要长时间在高温高下稳定存在,既不能降解也不能影响化纤材料的聚合反应,因此颜料选用十分受限,实际应用较少。
聚合后着色法是将着色剂、树脂基体及分散剂等混合后通过双螺杆挤出机制备色母粒,然后将色母粒按比例加入基体中,经高温熔融纺丝生产有色纤维的方法。原液着色法的主要优势:(1)纤维的色强度高,颜色均匀,色泽鲜艳;(2)省去了传统染色法的后染整环节,降低生产过程的能耗,污染少,基本实现了纤维绿色生产;(3)颜料利用率高,制造过程简单,流程短,减少清洁时间,成本降低。
目前,纤维色母粒制备过程是将通过高速搅拌机将颜料、树脂基体及分散剂充分混合后经双螺杆挤出机挤出而成。在这个过程中,并不能保证分散剂能将颜料均匀分散包裹,颜料仍有团聚,导致这类色母粒存在颜料分散性不佳、制备的纤维容易断裂的问题。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊,而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述和/或现有技术中存在的问题,提出了本发明。
因此,本发明的目的是,克服现有技术中的不足,提供一种化纤用色母粒的制备方法。
为解决上述技术问题,本发明提供了如下技术方案:一种化纤用色母粒的制备方法,包括,
将酯加热至熔点以上,加入颜料搅拌,制得混合液;
将混合液加热,超声处理,得到颜料的酯分散液;
将颜料酯分散液中加入化纤粉体,搅拌冷却后,得到混合物料;
将混合物料加入到搅拌机中,搅拌得到分散颗粒;
将分散颗粒加入到双螺杆挤出机中挤出造粒,得到化纤用色母粒;
其中,所述酯是甘油、季戊四醇多元醇与脂肪酸反应的不完全酯化的产物,其结构中至少含有一个羟基。
作为本发明所述化纤用色母粒的制备方法的一种优选方案,其中:所述酯包括甘油单硬脂酸酯。
作为本发明所述化纤用色母粒的制备方法的一种优选方案,其中:所述颜料包括酞青蓝。
作为本发明所述化纤用色母粒的制备方法的一种优选方案,其中:所述酯和颜料的质量比为60:20~40。
作为本发明所述化纤用色母粒的制备方法的一种优选方案,其中:所述将混合液加热,超声处理,其中,加热温度为70~80℃,超声处理时间为20~60min,超声功率为100W~1500W。
作为本发明所述化纤用色母粒的制备方法的一种优选方案,其中:所述化纤包括聚酰胺纤维、聚丙烯腈纤维、聚酯纤维和聚乙烯醇缩甲醛纤维。
作为本发明所述化纤用色母粒的制备方法的一种优选方案,其中:所述化纤粉体的粒径过10~500目筛。
作为本发明所述化纤用色母粒的制备方法的一种优选方案,其中:所述颜料酯分散液与化纤粉体的质量比为20~40:40~100。
本发明的再一个目的是,克服现有技术中的不足,提供一种化纤用色母粒的制备方法制得化纤用色母粒。
本发明的另一个目的是,克服现有技术中的不足,提供一种化纤用色母粒在制备染色纤维中的应用。
本发明有益效果:
(1)本发明将酯作为颜料的分散介质,通过预先加热、搅拌和超声处理,可使颜料完全分散在酯类中;由于本发明用的酯类容易熔化且熔化后黏度低,颜料在熔化的酯中移动非常容易;同时所用的酯中含有羟基和酯基,可以将颜料完全包覆,经过搅拌和超声处理后,颜料团聚体可以完全被分散成初始粒子,颜料分散性佳。
(2)本发明使用的酯类与极性化纤有良好的相容性,且沸点较高,完全不影响化纤的加工;且酯类有一定的增塑效果,降低了颜料对化纤性能的影响。
(3)本发明采用粉体而不是通常的切片或者颗粒作为基材,粉体比表面积大,使得冷却后的颜料酯分散体系均匀覆盖在粉体表面,极大的提高了颜料在色母粒中的均匀性;本发明所用的设备及工艺简单,方法成熟,实施方便,易于推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。其中:
图1为将本发明制备的2%色母粒添加到98%聚酯中高速纺丝得到纤维照片。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合说明书实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次,此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例,也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
本发明中原料均为普通市售产品。
实施例1
本实施例提供一种化纤用色母粒的制备方法,主要步骤为:
(1)按照原料质量份数计,将20质量份的酞青蓝加入80质量份的甘油单硬脂酸酯中,加热到80℃,超声处理30min(超声功率为800W),得到酞青蓝的酯分散体系。
(2)40质量份酞青蓝的酯分散体系中加入60质量份的100目PET粉体,搅拌冷却后,加入到搅拌机中分散均匀后,加入到双螺杆挤出机中挤出造粒,制得母粒;其中,双螺杆挤出温度在250℃~290℃。
实施例2
本实施例提供一种化纤用色母粒的制备方法,主要步骤为:
(1)按照原料质量份数计,25质量份的酞青蓝加入75质量份的甘油单硬脂酸酯中,加热到80℃,超声处理30min(超声功率为800W),得到酞青蓝的酯分散体系。
(2)40质量份酞青蓝的酯分散体系中加入60质量份的100目PET粉体,搅拌冷却后,加入到搅拌机中分散,最后加入到双螺杆挤出机中挤出造粒;其中,双螺杆挤出温度在250℃~290℃。
实施例3
本实施例提供一种化纤用色母粒的制备方法,主要步骤为:
(1)按照原料质量份数计,将30质量份的加入70质量份的甘油单硬脂酸酯中,加热到80℃,超声处理30min(超声功率为800W),得到酞青蓝的酯分散体系。
(2)40质量份酞青蓝的酯分散体系中加入60质量份的100目PET粉体,搅拌冷却后,加入到搅拌机中分散,最后加入到双螺杆挤出机中挤出造粒。
实施例4
本实施例提供一种化纤用色母粒的制备方法,主要步骤为:
(1)按照原料质量份数计,将35质量份的酞青蓝加入60质量份的甘油单硬脂酸酯中,加热到80℃,超声处理30min,(超声功率为800W)得到酞青蓝的酯分散体系。
(2)40质量份酞青蓝的酯分散体系中加入60质量份的100目PET粉体,搅拌冷却后,加入到搅拌机中分散,最后加入到双螺杆挤出机中挤出造粒;其中,双螺杆挤出温度在250℃~290℃。
实施例5
本实施例提供一种化纤用色母粒的制备方法,主要步骤为:
(1)按照原料质量份数计,将40质量份的酞青蓝加入60质量份的甘油单硬脂酸酯中,加热到80℃,超声处理30min(超声功率为800W),得到酞青蓝的酯分散体系。
(2)40质量份酞青蓝的酯分散体系中加入60质量份的100目PET粉体,搅拌冷却后,加入到搅拌机中分散,最后加入到双螺杆挤出机中挤出造粒;其中,双螺杆挤出温度在250℃~290℃。
分别取实施例1~5得到的色母粒2质量份,与98质量份的PET颗粒混合在3000m/min的速度下顺利纺丝;测量其色牢度,结果如表1。
实施例5制备的2%色母粒添加到98%聚酯中高速纺丝得到纤维照片,见图1,可以看出,纺丝成功。
表1
Figure BDA0003815592500000051
其中,耐水洗色牢度,按照GB/T3921-2008标准执行;耐汗渍牢度(酸)色牢度和耐汗渍牢度(碱)色牢度,按照GB/T3922-2013标准执行;摩擦色牢度(干)和摩擦色牢度(湿)按照GB/T3920-2008标准执行。
从上表1可知,采用本方法制备得到的色母粒制备的纤维色牢度良好,完全能满足高速纺丝需要。
实施例6
在实施例5的条件下,控制不同的酯对化纤染色性能的影响,其他条件均同实施例5,条件和结果见表2。
表2
Figure BDA0003815592500000061
从表2可以看出,采用四种完全酯化酯制备得到纤维,其色牢度均不如实施例5,可能由于完全酯化后的酯中不含羟基,与颜料的相容性不好,导致颜料在使用过程中容易析出,色牢度不佳。
实施例7
在实施例5的条件下,考察酯和颜料比对染色效果的影响,其他条件均同实施例5,条件和结果见表3。
表3
Figure BDA0003815592500000062
从表3可以看出,当酯的用量为10份和15份时,其色牢度也较好;但是色母粒中颜料含量较低,要达到实施例5同样着色效果,色母粒用量需要提高3到5倍,成本高,不能满足生产需要。
进一步提高颜料用量到45份,高速纺丝已经比较勉强,其色牢度明显下降;当颜料用量达到50份时,由于颜料无法均匀分散,已经无法正常高速纺丝。
在实施例5的条件下,考察颜料酯分散液与化纤粉体的质量比对染色效果的影响,条件和结果见表4。
表4
Figure BDA0003815592500000063
Figure BDA0003815592500000071
从表4可以看出,当颜料酯分散液与化纤粉体的质量比为40:40时,其色牢度已经有所下降;进一步提高颜料酯分散液用量,由于酯用量过高导致无法正常挤出,色母粒无法制备。而将颜料酯分散液与化纤粉体的质量比下降到20:100之后,色牢度略有提高,但是由于颜料含量减少,要达到同样着色效果,色母粒用量需加大,生产上不采用。
本发明将酯作为颜料的分散介质,通过预先加热、搅拌和超声处理,可使颜料完全分散在酯类中;由于本发明用的酯类容易熔化且熔化后黏度低,颜料在熔化的酯中移动非常容易;同时所用的酯中含有羟基和酯基,可以将颜料完全包覆,经过搅拌和超声处理后,颜料团聚体可以完全被分散成初始粒子,颜料分散性佳。
本发明使用的酯类与极性化纤有良好的相容性,且沸点较高,完全不影响化纤的加工;且酯类有一定的增塑效果,降低了颜料对化纤性能的影响。
应说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种化纤用色母粒的制备方法,其特征在于:包括,
将酯加热至熔点以上,加入颜料搅拌,制得混合液;
将混合液加热,超声处理,得到颜料的酯分散液;
将颜料酯分散液中加入化纤粉体,搅拌冷却后,得到混合物料;
将混合物料加入到搅拌机中,搅拌得到分散颗粒;
将分散颗粒加入到双螺杆挤出机中挤出造粒,得到化纤用色母粒;
其中,所述酯是甘油、季戊四醇多元醇与脂肪酸反应不完全酯化的产物,其结构中至少含有一个羟基。
2.如权利要求1所述化纤用色母粒的制备方法,其特征在于:所述酯包括甘油单硬脂酸酯。
3.如权利要求1或2所述化纤用色母粒的制备方法,其特征在于:所述颜料包括酞青蓝。
4.如权利要求3所述化纤用色母粒的制备方法,其特征在于:所述酯和颜料的质量比为60:20~40。
5.如权利要求4所述化纤用色母粒的制备方法,其特征在于:所述将混合液加热,超声处理,其中,加热温度为70~80℃,超声处理时间为20~60min,超声功率为100W~1500W。
6.如权利要求1、2、4或5中任一所述化纤用色母粒的制备方法,其特征在于:所述化纤包括聚酰胺纤维、聚丙烯腈纤维、聚酯纤维和聚乙烯醇缩甲醛纤维。
7.如权利要求6所述化纤用色母粒的制备方法,其特征在于:所述化纤粉体的粒径过10~500目筛。
8.如权利要求1、2、4、5或7中任一所述化纤用色母粒的制备方法,其特征在于:所述颜料酯分散液与化纤粉体的质量比为20~40:40~100。
9.权利要求1~8中任一所述的制备方法制得化纤用色母粒。
10.权利要求9所述化纤用色母粒在制备染色纤维中的应用。
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