CN115559014B - 一种抗静电仿羊毛涤纶长丝的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及仿羊毛涤纶的制备领域，公开了一种抗静电仿羊毛涤纶长丝的制备方法，包括如下步骤：S1：将钛酸钾纳米晶须、有机蒙脱土、对苯二甲酸、乙二醇、乙二醇锑和聚乙二醇混合打浆，再经酯化、缩聚后，制得抗静电聚酯熔体；S2：将抗静电聚酯熔体经双C型喷丝孔喷出丝束，再经冷却上油、双辊拉伸，制得抗静电仿羊毛涤纶长丝。本发明中抗静电聚酯熔体经双C型喷丝孔喷出，由于挤出胀大效应，形成截面具有两个空腔的并列中空纤维，不仅具有仿毛纱线抗起球特性，同时具有羊毛手感及外观，具有良好的吸湿、导汗、抗静电、保暖功能，更接近羊毛纤维。
Description
技术领域
本发明涉及仿羊毛涤纶的制备领域，尤其是涉及一种抗静电仿羊毛涤纶长丝的制备方法。
背景技术
天然动物纤维具有抗静电、抗起球、透气、透湿、滑糯、无极光等多种特性，深受人们喜爱，但受到原材料来源少、成本价格高、易虫蛀变形、成纱困难等因素影响，限制其广泛应用，因而开发仿动物纤维逼真、可纺性好的化学纤维替代天然动物纤维就显得尤为重要。
常规仿毛涤纶长丝在物理改性后虽然手感和外观上具有仿毛效果，但仍然摆脱不了聚酯纤维穿着不舒适的缺点。改善聚酯材料的舒适性主要有以下两种方法：第一种方法是通过聚酯产品如纤维、织物的表面处理，改善聚酯表面的亲水、排水性能，以增加舒适性，但是此方法过程复杂，易受使用环境影响，效果不稳定；第二种方法是通过改性组分的共混纺丝，以物理共混方式改善聚酯材料的舒适性能，此方法改性效果较好，但易混合不匀，影响聚酯材料的力学等性能。例如，公开号为CN100595358C的中国发明专利公开了一种仿毛涤纶复合长丝的制造方法，是以超极细旦的涤纶海岛丝POY为原料丝与常规格涤纶POY，进行牵伸假捻变形复合，形成混纤合股丝。该混纤合股丝再与另一沸水收缩率大于20％的高收缩涤纶FDY会合，并在网络喷嘴处通过空气喷捻使丝复合在一起，形成含超极细旦纤维的仿毛涤纶复合长丝。该方法制得的仿毛涤纶复合长丝仅通过物理捻合结合，其力学性能和长久使用性会受到影响。
目前，针对仿毛聚酯纤维的舒适性有了进一步研究，主要集中在原位聚合以实现永久舒适性，但基本处于实验室研究阶段，并且功能性添加剂添加太多，造成熔体易降解、流动性差或杂质较多，不适合大规模生产。
发明内容
为了解决仿毛聚酯纤维舒适性差的技术问题，本发明提供了一种抗静电仿羊毛涤纶长丝的制备方法，将抗静电聚酯熔体通过双C型喷丝孔喷出，从吸湿导湿、抗静电两方面提升聚酯纤维的舒适性，同时具备较好的仿毛效果。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现：本发明提供了一种抗静电仿羊毛涤纶长丝的制备方法，包括如下步骤：
S1：将钛酸钾纳米晶须、有机蒙脱土、对苯二甲酸、乙二醇、乙二醇锑和聚乙二醇混合打浆，再经酯化、缩聚后，制得抗静电聚酯熔体；
S2：将抗静电聚酯熔体经双C型喷丝孔喷出丝束，再经冷却上油、双辊拉伸，制得抗静电仿羊毛涤纶长丝。
聚酯材料舒适性的改善应该从吸湿导湿、抗静电两方面入手，近年来，随着异形喷丝板加工技术不断发展和完善，异形喷丝板的种类不断增加，借助于改变纤维截面形状来模拟天然动物纤维的细胞生长的结构特性就具有了可行性。本发明中聚酯熔体经“双C型喷丝孔”喷出，由于挤出胀大效应，两个“C”字顺利闭合粘连，形成截面具有两个空腔的并列中空纤维，再经冷却上油、双辊拉伸，生产出高仿毛、高中空度涤纶全拉伸丝。
该仿毛涤纶纤维所织造的织物面料可呈现浪花状立体花样，卷曲形变稳定，不仅具有仿毛纱线抗起球特性，同时具有羊毛手感及外观，具有良好的吸湿、导汗、抗静电、保暖功能，更接近羊毛纤维。导电性钛酸钾纳米晶须赋予纤维抗静电功能，而不降低纤维的强度，提高熔体流动性。纳米级有机蒙脱土赋予纤维吸湿功能，使二元醇与对苯二甲酸充分接触酯化，也是良好的结晶成核剂，提高纤维强度。并且，这二者对聚酯熔体基本无不利影响，适合大批量生产，且制备过程经混合打浆，添加剂在熔体中分散均匀稳定，大批量生产时各阶段过滤器周期与常规熔体一样，不必缩短周期，纺丝生产稳定。
作为优选，所述钛酸钾纳米晶须、有机蒙脱土、对苯二甲酸、乙二醇、乙二醇锑和聚乙二醇的质量比为1～2：0.5～1：75～86：34～45：0.1～0.3：4～5。
聚酯熔体中各原料的质量比影响流动性，以及通过双C型喷丝孔的挤出胀大效果，将其控制在该范围内才能得到纺丝效果更好的并列中空结构聚酯纤维，并且具有良好的纤维强度。
作为优选，所述钛酸钾纳米晶须的平均长度为3～20μm。
钛酸钾纳米晶须的长度影响其分散性，进而影响纤维强度和纺丝性。
作为优选，所述聚乙二醇的分子量为18000～25000。
聚乙二醇的分子量与熔体的粘度和流动性有关，分子量过小则聚酯熔体经过喷丝板的挤出胀大效果就会变差，得不到较好“C”字闭合粘连的纤维。
作为优选，所述打浆为三级打浆，具体包括如下步骤：先将钛酸钾纳米晶须与乙二醇共混打浆，再边搅拌边加入有机蒙脱土、乙二醇锑和聚乙二醇，最后加入对苯二甲酸混合打浆。
导电性钛酸钾纳米晶须和纳米级有机蒙脱土经三级打浆过程，使其在熔体中分散均匀、稳定，有效发挥有机蒙脱土的结晶成核性，并且使二元醇与对苯二甲酸充分接触酯化，提高聚酯强度。
作为优选，所述双C型喷丝孔为两个C型喷丝孔相互连接并呈对称布置，且其C型孔槽均向外呈相背布置。
作为优选，所述C型喷丝孔的圆环内径为0.06～0.12mm，圆环外径为0.15～0.3mm；所述C型孔槽的开口弧度为π/3～π/2。
羊毛纤维具备高的吸湿性，而C字闭合粘连形成的并连中空结构能够赋予仿毛涤纶更好的吸湿效果，若C字未形成闭合仅能达到更好的透气、透湿的效果，吸湿性较差；若使用“H”型喷丝孔形成的粘连闭合，其并非为近圆形中空截面且导湿中空孔道较窄，并不能达到羊毛纤维的高吸湿性和弹性，仿毛效果也会变差。仿羊毛涤纶的高吸湿性再加上抗静电组分的添加，能够进一步提高抗静电性。而且，C字闭合粘连形成的浪花状立体闭合花样有利于卷曲形变的稳定性、保形性和外观，达到羊毛的外观和手感以及弹性、强度、延伸性等力学性能，并且近圆形立体闭合结构形成截面还能具有仿羊抗起球的特性，因而，本发明是从多个维度出发接近羊毛纤维的特性，得到更好的仿羊毛效果。
C型孔槽的开口弧度与圆环内外径是与聚酯熔体的流动性、粘度等性质相配合的，以便更好地发挥聚酯熔体喷出喷丝孔时的挤出胀大效应，既能够形成C型孔槽闭合粘连的效果，也不会因为局部粘连而造成纤维品质、力学性能受到影响，保证仿羊毛的手感、外观和抗起球的特性。
作为优选，所述上油的上油率为1.0～1.3％。
作为优选，所述双辊拉伸为常温拉伸，第一辊速度为4800～5300m/min，第二辊速度为4850～5370m/min。
作为优选，所述丝束经双辊拉伸之后还经过卷绕，卷绕速度为4800～5300m/min。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)导电性钛酸钾纳米晶须赋予纤维抗静电功能，纳米级有机蒙脱土赋予纤维吸湿功能，使二元醇与对苯二甲酸充分接触酯化，也是良好的结晶成核剂，提高纤维强度；通过混合打浆过程使得添加剂在熔体中分散均匀稳定，熔体流动性较好；
(2)聚酯熔体经“双C型喷丝孔”喷出，由于挤出胀大效应，两个“C”字顺利闭合粘连，形成截面具有两个空腔的并列中空纤维，再经冷却上油、双辊拉伸，生产出高仿毛、高中空度涤纶全拉伸丝；
(3)该仿毛涤纶纤维所织造的织物面料可呈现浪花状立体花样，卷曲形变稳定，不仅具有仿毛纱线抗起球特性，同时具有羊毛手感及外观，具有良好的吸湿、导汗、抗静电、保暖功能，更接近羊毛纤维。
具体实施方式
以下用具体实施例来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于此：
总实施例
一种抗静电仿羊毛涤纶长丝的制备方法包括如下步骤：
S1：按质量比为1～2：0.5～1：75～86：34～45：0.1～0.3：4～5的钛酸钾纳米晶须、有机蒙脱土、对苯二甲酸、乙二醇、乙二醇锑和聚乙二醇进行配比，所述钛酸钾纳米晶须的平均长度为3～20μm，所述聚乙二醇的分子量为18000～25000，之后进行三级打浆，先将钛酸钾纳米晶须与乙二醇共混打浆，再边搅拌边加入有机蒙脱土、乙二醇锑和聚乙二醇，最后加入对苯二甲酸混合打浆；再经酯化、缩聚后，制得抗静电聚酯熔体；
S2：将抗静电聚酯熔体经双C型喷丝孔(C型喷丝孔的圆环内径为0.06～0.12mm，圆环外径为0.15～0.3mm，C型孔槽的开口弧度为π/3～π/2)喷出丝束，再经冷却上油，上油率为1.0～1.3％，之后进行常温高速双辊拉伸，GR1速度为4800～5300m/min，GR2速度为4850～5370m/min，再以4800～5300m/min的速度卷绕后，制得抗静电仿羊毛涤纶长丝。
实施例1
一种抗静电仿羊毛涤纶长丝的制备方法包括如下步骤：
S1：按质量份数计，将2份平均长度为12μm的钛酸钾纳米晶须与43份乙二醇共混打浆，再边搅拌边加入0.7份有机蒙脱土、0.2份乙二醇锑和4份聚乙二醇(PEG 20000)，最后加入82份对苯二甲酸混合打浆；再经酯化反应，一酯化温度255℃，压力60KPa，反应至酯化度90％；二酯化温度258℃，压力25KPa，反应至酯化度96％；酯化反应完成后进行缩聚，一预缩温度265℃，压力10KPa，反应至酸值达到1000摩尔/吨，二预缩温度274℃，压力1.4KPa，反应至酸值达到465摩尔/吨，终缩聚280℃，压力240Pa，反应至酸值达到30摩尔/吨；反应完成后，制得抗静电聚酯熔体；
S2：将抗静电聚酯熔体经双C型喷丝孔(C型喷丝孔的圆环内径为0.08mm，圆环外径为0.22mm，C型孔槽的开口弧度为π/3)喷出丝束，再经冷却上油，上油率为1.2％，之后进行常温高速双辊拉伸，GR1速度为5100m/min，GR2速度为5240m/min，再以5100m/min的速度卷绕后，制得抗静电仿羊毛涤纶长丝。
实施例2
一种抗静电仿羊毛涤纶长丝的制备方法包括如下步骤：
S1：按质量份数计，将2份平均长度为12μm的钛酸钾纳米晶须与38份乙二醇共混打浆，再边搅拌边加入0.6份有机蒙脱土、0.2份乙二醇锑和5份聚乙二醇(PEG 20000)，最后加入77份对苯二甲酸混合打浆；再经酯化反应，一酯化温度255℃，压力65KPa，反应至酯化度90％；二酯化温度258℃，压力25KPa，反应至酯化度96％；酯化反应完成后进行缩聚，一预缩温度270℃，压力10KPa，反应至酸值达到1000摩尔/吨，二预缩温度275℃，压力1.3KPa，反应至酸值达到470摩尔/吨，终缩聚280℃，压力240Pa，反应至酸值达到30摩尔/吨；反应完成后，制得抗静电聚酯熔体；
S2：将抗静电聚酯熔体经双C型喷丝孔(C型喷丝孔的圆环内径为0.08mm，圆环外径为0.18mm，C型孔槽的开口弧度为π/3)喷出丝束，再经冷却上油，上油率为1.0％，之后进行常温高速双辊拉伸，GR1速度为5200m/min，GR2速度为5370m/min，再以5200m/min的速度卷绕后，制得抗静电仿羊毛涤纶长丝。
实施例3
一种抗静电仿羊毛涤纶长丝的制备方法包括如下步骤：
S1：按质量份数计，将1份平均长度为16μm的钛酸钾纳米晶须与40份乙二醇共混打浆，再边搅拌边加入1份有机蒙脱土、0.3份乙二醇锑和5份聚乙二醇(PEG 20000)，最后加入86份对苯二甲酸混合打浆；再经酯化反应，一酯化温度255℃，压力65KPa，反应至酯化度90％；二酯化温度258℃，压力30KPa，反应至酯化度96％；酯化反应完成后进行缩聚，一预缩温度270℃，压力11KPa，反应至酸值达到1000摩尔/吨，二预缩温度275℃，压力1.4KPa，反应至酸值达到450摩尔/吨，终缩聚282℃，压力240Pa，反应至酸值达到30摩尔/吨；反应完成后，制得抗静电聚酯熔体；
S2：将抗静电聚酯熔体经双C型喷丝孔(C型喷丝孔的圆环内径为0.10mm，圆环外径为0.25mm，C型孔槽的开口弧度为π/2)喷出丝束，再经冷却上油，上油率为1.1％，之后进行常温高速双辊拉伸，GR1速度为5150m/min，GR2速度为5300m/min，再以5150m/min的速度卷绕后，制得抗静电仿羊毛涤纶长丝。
对比例1
与实施例1的区别在于：聚乙二醇的添加量过多。
一种抗静电仿羊毛涤纶长丝的制备方法包括如下步骤：
S1：按质量份数计，将2份平均长度为12μm的钛酸钾纳米晶须与43份乙二醇共混打浆，再边搅拌边加入0.7份有机蒙脱土、0.2份乙二醇锑和8份聚乙二醇(PEG 20000)，最后加入82份对苯二甲酸混合打浆；再经酯化反应，一酯化温度255℃，压力60KPa，反应至酯化度90％；二酯化温度258℃，压力25KPa，反应至酯化度96％；酯化反应完成后进行缩聚，一预缩温度265℃，压力10KPa，反应至酸值达到1000摩尔/吨，二预缩温度274℃，压力1.4KPa，反应至酸值达到465摩尔/吨，终缩聚280℃，压力240Pa，反应至酸值达到30摩尔/吨；反应完成后，制得抗静电聚酯熔体；
S2：将抗静电聚酯熔体经双C型喷丝孔(C型喷丝孔的圆环内径为0.08mm，圆环外径为0.22mm，C型孔槽的开口弧度为π/3)喷出丝束，再经冷却上油，上油率为1.2％，之后进行常温高速双辊拉伸，GR1速度为5100m/min，GR2速度为5240m/min，再以5100m/min的速度卷绕后，制得抗静电仿羊毛涤纶长丝。
对比例2
与实施例1的区别在于：C型孔槽的开口弧度为π/6。
一种抗静电仿羊毛涤纶长丝的制备方法包括如下步骤：
S1：按质量份数计，将2份平均长度为12μm的钛酸钾纳米晶须与43份乙二醇共混打浆，再边搅拌边加入0.7份有机蒙脱土、0.2份乙二醇锑和4份聚乙二醇(PEG 20000)，最后加入82份对苯二甲酸混合打浆；再经酯化反应，一酯化温度255℃，压力60KPa，反应至酯化度90％；二酯化温度258℃，压力25KPa，反应至酯化度96％；酯化反应完成后进行缩聚，一预缩温度265℃，压力10KPa，反应至酸值达到1000摩尔/吨，二预缩温度274℃，压力1.4KPa，反应至酸值达到465摩尔/吨，终缩聚280℃，压力240Pa，反应至酸值达到30摩尔/吨；反应完成后，制得抗静电聚酯熔体；
S2：将抗静电聚酯熔体经双C型喷丝孔(C型喷丝孔的圆环内径为0.08mm，圆环外径为0.22mm，C型孔槽的开口弧度为π/6)喷出丝束，再经冷却上油，上油率为1.2％，之后进行常温高速双辊拉伸，GR1速度为5100m/min，GR2速度为5240m/min，再以5100m/min的速度卷绕后，制得抗静电仿羊毛涤纶长丝。
对比例3
与实施例1的区别在于：C型喷丝孔的圆环外径过小。
一种抗静电仿羊毛涤纶长丝的制备方法包括如下步骤：
S1：按质量份数计，将2份平均长度为12μm的钛酸钾纳米晶须与43份乙二醇共混打浆，再边搅拌边加入0.7份有机蒙脱土、0.2份乙二醇锑和4份聚乙二醇(PEG 20000)，最后加入82份对苯二甲酸混合打浆；再经酯化反应，一酯化温度255℃，压力60KPa，反应至酯化度90％；二酯化温度258℃，压力25KPa，反应至酯化度96％；酯化反应完成后进行缩聚，一预缩温度265℃，压力10KPa，反应至酸值达到1000摩尔/吨，二预缩温度274℃，压力1.4KPa，反应至酸值达到465摩尔/吨，终缩聚280℃，压力240Pa，反应至酸值达到30摩尔/吨；反应完成后，制得抗静电聚酯熔体；
S2：将抗静电聚酯熔体经双C型喷丝孔(C型喷丝孔的圆环内径为0.08mm，圆环外径为0.13mm，C型孔槽的开口弧度为π/3)喷出丝束，再经冷却上油，上油率为1.2％，之后进行常温高速双辊拉伸，GR1速度为5100m/min，GR2速度为5240m/min，再以5100m/min的速度卷绕后，制得抗静电仿羊毛涤纶长丝。
对比例4
与实施例1的区别在于：将双C型喷丝孔改为H型喷丝孔。
一种抗静电仿羊毛涤纶长丝的制备方法包括如下步骤：
S1：按质量份数计，将2份平均长度为12μm的钛酸钾纳米晶须与43份乙二醇共混打浆，再边搅拌边加入0.7份有机蒙脱土、0.2份乙二醇锑和4份聚乙二醇(PEG 20000)，最后加入82份对苯二甲酸混合打浆；再经酯化反应，一酯化温度255℃，压力60KPa，反应至酯化度90％；二酯化温度258℃，压力25KPa，反应至酯化度96％；酯化反应完成后进行缩聚，一预缩温度265℃，压力10KPa，反应至酸值达到1000摩尔/吨，二预缩温度274℃，压力1.4KPa，反应至酸值达到465摩尔/吨，终缩聚280℃，压力240Pa，反应至酸值达到30摩尔/吨；反应完成后，制得抗静电聚酯熔体；
S2：将抗静电聚酯熔体经H型喷丝孔(H型喷丝孔由三个扁平微孔组成，呈H形排列，三孔互不连接，横向扁平微孔和两个纵向扁平微孔宽均为0.08mm，长均为0.8mm)喷出丝束，再经冷却上油，上油率为1.2％，之后进行常温高速双辊拉伸，GR1速度为5100m/min，GR2速度为5240m/min，再以5100m/min的速度卷绕后，制得抗静电仿羊毛涤纶长丝。
表1
将实施例1-3和对比例1-4中的仿羊毛涤纶长丝按照常规测试标准进行测试，结果如表1所示，表明本发明中仿羊毛涤纶长丝具有羊毛手感及外观，具有良好的吸湿、导汗、抗静电、保暖功能，更接近羊毛纤维。对比例1表明原料组分比例对于纤维的性能会有较大影响，聚乙二醇的添加量过多会导致纤维的断裂强度降低，沸水收缩率越高，其尺寸稳定性就越差，进而影响仿毛手感和外观。对比例2表明C型孔槽的开口弧度影响纤维性能，开口弧度过小，能够形成C型孔槽闭合粘连的效果，但会因为局部粘连而造成纤维品质、力学性能受到影响，影响仿羊毛效果；开口弧度过大，不能形成闭合粘连，也无法形成中空纤维的结构，纤维的整体性能会受到较大影响。对比例3表明C型喷丝孔的圆环大小会影响熔体的挤出胀大效果，也会影响中空结构，导致纤维的强度和仿羊毛性能变差。对比例4表明H型喷丝孔并不利于形成良好的中空结构，吸湿保湿效果较差，无法形成浪花状立体闭合花样，进而无法达到羊毛的外观和手感以及卷曲形变的稳定性、保形性等性能。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (7)
1.一种抗静电仿羊毛涤纶长丝的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将钛酸钾纳米晶须、有机蒙脱土、对苯二甲酸、乙二醇、乙二醇锑和聚乙二醇混合打浆，再经酯化、缩聚后，制得抗静电聚酯熔体；所述钛酸钾纳米晶须、有机蒙脱土、对苯二甲酸、乙二醇、乙二醇锑和聚乙二醇的质量比为1~2：0.5~1：75~86：34~45：0.1~0.3：4~5；
S2：将抗静电聚酯熔体经双C型喷丝孔喷出丝束，再经冷却上油、双辊拉伸，制得抗静电仿羊毛涤纶长丝；所述双C型喷丝孔为两个C型喷丝孔相互连接并呈对称布置，且其C型孔槽均向外呈相背布置；所述C型喷丝孔的圆环内径为0.06~0.12mm，圆环外径为0.15~0.3mm；所述C型孔槽的开口弧度为π/3~π/2。
2.如权利要求1所述抗静电仿羊毛涤纶长丝的制备方法，其特征在于，所述钛酸钾纳米晶须的平均长度为3~20μm。
3.如权利要求1所述抗静电仿羊毛涤纶长丝的制备方法，其特征在于，所述聚乙二醇的分子量为18000~25000。
4.如权利要求1所述抗静电仿羊毛涤纶长丝的制备方法，其特征在于，所述打浆为三级打浆，具体包括如下步骤：先将钛酸钾纳米晶须与乙二醇共混打浆，再边搅拌边加入有机蒙脱土、乙二醇锑和聚乙二醇，最后加入对苯二甲酸混合打浆。
5.如权利要求1所述抗静电仿羊毛涤纶长丝的制备方法，其特征在于，所述上油的上油率为1.0~1.3%。
6.如权利要求1所述抗静电仿羊毛涤纶长丝的制备方法，其特征在于，所述双辊拉伸为常温拉伸，第一辊速度为4800~5300m/min，第二辊速度为4850~5370m/min。
7.如权利要求1或6所述抗静电仿羊毛涤纶长丝的制备方法，其特征在于，所述丝束经双辊拉伸之后还经过卷绕，卷绕速度为4800~5300m/min。
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