CN116005308A - 一种高牢度纤维及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高牢度纤维及其制备方法，涉及纺织技术领域。本发明制备的高牢度纤维，包括高韧性复合纤维、端氨基左旋聚乳酸纤维；先将聚对苯二甲酰胺、聚乙烯醇、中空介孔二氧化硅纳米颗粒共混，制备得到高韧性复合纤维；再将高韧性复合纤维、端氨基左旋聚乳酸纤维共捻，得到纤维坯料；最后，对纤维坯料进行水热辊压，在高韧性复合纤维中形成大量贯穿的孔道，熔融放入端氨基左旋聚乳酸纤维穿入孔道后与聚对苯二甲酰胺反应，形成胍基，制备得到高牢度纤维；本发明制得的高牢度纤维的抗菌性、抗拉伸性、韧性较强。
Description
技术领域
本发明涉及纺织技术领域，具体为一种高牢度纤维及其制备方法。
背景技术
随着经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，现在很多家庭都饲养宠物，人与宠物共享生存空间，猫与狗喜欢撕咬宠物用品、玩具，由于目前市场上纤维制备的面料被广泛应用，部分被用于宠物用品、儿童服装、玩具，这些纤维制成的产品被咬后极易断裂，产生的毛絮易在空气中乱飞，易被吸入到口鼻或眼睛中，少数严重的会引起肺部感染或眼部疾病，影响身体健康，对儿童影响尤为严重。为了降低毛絮的产生率及对人体的不利影响，因此，需要提供一种使用户可以放心、健康的使用产品，即制备面料的纤维的韧性和抗拉伸性能达到一定程度后，犬、猫等动物撕咬不动，不产生毛絮飞物，进而不影响人体健康。
本发明发现了这个问题，并通过提供一种高牢度纤维及其制备方法来解决这一问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高牢度纤维及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种高牢度纤维，所述高牢度纤维是对纤维坯料进行水热辊压制备得到。
进一步的，所述纤维坯料是将高韧性复合纤维、端氨基左旋聚乳酸纤维共捻制备得到。
进一步的，所述高韧性复合纤维是将聚对苯二甲酰胺、聚乙烯醇、中空介孔二氧化硅纳米颗粒共混得到。
进一步的，一种高牢度纤维的制备方法，包括以下制备步骤：
(1)高韧性复合纤维的制备方法：氮气保护条件下，将聚对苯二甲酰胺、聚乙烯醇、中空介孔二氧化硅纳米颗粒按质量比1：0.6：0.06～1：1：0.1混合，以30～40kHz超声40～60min，随后放入240～260℃纺丝箱中，在800～1000m/min纺丝速度的条件下，使用螺杆挤压机进行纺丝，在10～20℃、湿度为60～80％和风速为0.9～1.3m/s的条件下，进行侧吹风冷却固化25～35min，制备得到4～8tex的高韧性复合纤维；
(2)纤维坯料的制备：将高韧性复合纤维和端氨基左旋聚乳酸纤维按质量比1：0.4～1：0.6共捻，制备得到纤维坯料；
(3)高牢度纤维的制备：将纤维坯料放入其质量40～60倍的水中浸泡29～31min，随后升温至90～94℃，保温浸泡30～40min，捞出，在50～70℃下烘3～5h，随后在123～260m/min轧制速度、1.4～2.9mm辊距、160～180℃和0.25～0.35Mpa压力条件下辊压2～4次，以2400～2500kHz、700～900W微波处理20～40min，自然冷却至室温，制备得到高牢度纤维。
进一步的，步骤(1)所述聚对苯二甲酰胺的制备方法如下：在0.7～3MPa、89～91℃和氩气保护条件下，将对苯二甲酸、尿素、二甲基亚砜按质量比1：0.6：10～1：1：20混合，以600～800r/min搅拌3.5～4.5h，制备得到聚对苯二甲酰胺。
进一步的，步骤(1)所述聚乙烯醇的分子量为17000～19000。
进一步的，步骤(1)所述中空介孔二氧化硅纳米颗粒的粒径为100nm。
进一步的，步骤(2)所述端氨基左旋聚乳酸纤维的制备方法如下：将端氨基左旋聚乳酸放入140～160℃纺丝箱中，在800～1000m/min纺丝速度的条件下，使用螺杆挤压机进行纺丝，在10～20℃、湿度为60～80％和风速为0.9～1.3m/s的条件下，进行侧吹风冷却固化25～35min，制备得到4～8tex的端氨基左旋聚乳酸纤维。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
本发明制备的高牢度纤维，包括高韧性复合纤维、端氨基左旋聚乳酸纤维；先将聚对苯二甲酰胺、聚乙烯醇、中空介孔二氧化硅纳米颗粒共混，制备得到高韧性复合纤维；再将高韧性复合纤维、端氨基左旋聚乳酸纤维共捻，得到纤维坯料；最后，对纤维坯料进行水热辊压，制备得到高牢度纤维。
首先，聚对苯二甲酰胺、聚乙烯醇穿过中空介孔二氧化硅纳米颗粒的孔道，将中空介孔二氧化硅纳米颗粒均匀地分散在高韧性复合纤维中，将聚对苯二甲酰胺和聚乙烯醇相互交联在一起，增强了高韧性复合纤维的韧性。其次，高韧性复合纤维中的聚乙烯醇在水中溶解，在高韧性复合纤维中形成大量贯穿的孔道，端氨基左旋聚乳酸纤维熔融快速穿入孔道中，端氨基左旋聚乳酸纤维上的氨基和高韧性复合纤维上的碳氧双键反应，形成胍基，将高韧性复合纤维和端氨基左旋聚乳酸纤维稳固地捻合在一起，增强了高牢度纤维的抗菌性能的同时，增强了高牢度纤维的抗拉伸性能。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了更清楚的说明本发明提供的方法通过以下实施例进行详细说明，在将以下实施例中制得的高牢度纤维的各指标测试方法如下：
抗拉伸性能、韧性：取相同长度的实施例和对比例制备得到的高牢度纤维，按照GB/T14344标准来测定断裂强度和断裂伸长率来测定抗拉伸性能、韧性。
抗菌性能：取相同质量的实施例和对比例制备得到的高牢度纤维，按照GB/T20944.3标准法测试抑菌率。
实施例1
一种高牢度纤维的制备方法，包括以下制备步骤：
(1)端氨基左旋聚乳酸纤维的制备：将端氨基左旋聚乳酸放入140℃纺丝箱中，在800m/min纺丝速度的条件下，使用螺杆挤压机进行纺丝，在10℃、湿度为60％和风速为0.9m/s的条件下，进行侧吹风冷却固化25min，制备得到4tex的端氨基左旋聚乳酸纤维；
(2)高韧性复合纤维的制备：在0.7MPa、89℃和氩气保护条件下，将对苯二甲酸、尿素、二甲基亚砜按质量比1：0.6：10混合，以600r/min搅拌3.5h，制备得到聚对苯二甲酰胺；氮气保护条件下，将聚对苯二甲酰胺、分子量为17000的聚乙烯醇、粒径为100nm的中空介孔二氧化硅纳米颗粒按质量比1：0.6：0.06混合，以30kHz超声40min，随后放入240℃纺丝箱中，在800m/min纺丝速度的条件下，使用螺杆挤压机进行纺丝，在10℃、湿度为60％和风速为0.9m/s的条件下，进行侧吹风冷却固化25min，制备得到4tex的高韧性复合纤维；
(3)纤维坯料的制备：将高韧性复合纤维和端氨基左旋聚乳酸纤维按质量比1：0.4共捻，制备得到纤维坯料；
(4)高牢度纤维的制备：将纤维坯料放入其质量40倍的水中浸泡29min，随后升温至90℃，保温浸泡30min，捞出，在50℃下烘3h，随后在123m/min轧制速度、1.4mm辊距、160℃和0.25Mpa压力条件下辊压2次，以2400kHz、700W微波处理20min，自然冷却至室温，制备得到高牢度纤维。
实施例2
一种高牢度纤维的制备方法，包括以下制备步骤：
(1)端氨基左旋聚乳酸纤维的制备：将端氨基左旋聚乳酸放入150℃纺丝箱中，在900m/min纺丝速度的条件下，使用螺杆挤压机进行纺丝，在15℃、湿度为70％和风速为1.1m/s的条件下，进行侧吹风冷却固化30min，制备得到6tex的端氨基左旋聚乳酸纤维；
(2)高韧性复合纤维的制备：在1.8MPa、90℃和氩气保护条件下，将对苯二甲酸、尿素、二甲基亚砜按质量比1：0.8：15混合，以700r/min搅拌4h，制备得到聚对苯二甲酰胺；氮气保护条件下，将聚对苯二甲酰胺、分子量为18000的聚乙烯醇、粒径为100nm的中空介孔二氧化硅纳米颗粒按质量比1：0.8：0.08混合，以35kHz超声50min，随后放入250℃纺丝箱中，在900m/min纺丝速度的条件下，使用螺杆挤压机进行纺丝，在15℃、湿度为70％和风速为1.1m/s的条件下，进行侧吹风冷却固化30min，制备得到6tex的高韧性复合纤维；
(3)纤维坯料的制备：将高韧性复合纤维和端氨基左旋聚乳酸纤维按质量比1：0.5共捻，制备得到纤维坯料；
(4)高牢度纤维的制备：将纤维坯料放入其质量50倍的水中浸泡30min，随后升温至92℃，保温浸泡35min，捞出，在60℃下烘4h，随后在191m/min轧制速度、2.1mm辊距、170℃和0.3Mpa压力条件下辊压3次，以2450kHz、800W微波处理30min，自然冷却至室温，制备得到高牢度纤维。
实施例3
一种高牢度纤维的制备方法，包括以下制备步骤：
(1)端氨基左旋聚乳酸纤维的制备：将端氨基左旋聚乳酸放入160℃纺丝箱中，在1000m/min纺丝速度的条件下，使用螺杆挤压机进行纺丝，在20℃、湿度为80％和风速为1.3m/s的条件下，进行侧吹风冷却固化35min，制备得到8tex的端氨基左旋聚乳酸纤维；
(2)高韧性复合纤维的制备：在3MPa、91℃和氩气保护条件下，将对苯二甲酸、尿素、二甲基亚砜按质量比1：1：20混合，以800r/min搅拌4.5h，制备得到聚对苯二甲酰胺；氮气保护条件下，将聚对苯二甲酰胺、分子量为19000的聚乙烯醇、粒径为100nm的中空介孔二氧化硅纳米颗粒按质量比1：1：0.1混合，以40kHz超声60min，随后放入260℃纺丝箱中，在1000m/min纺丝速度的条件下，使用螺杆挤压机进行纺丝，在20℃、湿度为80％和风速为1.3m/s的条件下，进行侧吹风冷却固化35min，制备得到8tex的高韧性复合纤维；
(3)纤维坯料的制备：将高韧性复合纤维和端氨基左旋聚乳酸纤维按质量比1：0.6共捻，制备得到纤维坯料；
(4)高牢度纤维的制备：将纤维坯料放入其质量60倍的水中浸泡31min，随后升温至94℃，保温浸泡40min，捞出，在70℃下烘5h，随后在260m/min轧制速度、2.9mm辊距、180℃和0.35Mpa压力条件下辊压4次，以2500kHz、900W微波处理40min，自然冷却至室温，制备得到高牢度纤维。
对比例1
一种高牢度纤维的制备方法，包括以下制备步骤：
(1)端氨基左旋聚乳酸纤维的制备：将端氨基左旋聚乳酸放入150℃纺丝箱中，在900m/min纺丝速度的条件下，使用螺杆挤压机进行纺丝，在15℃、湿度为70％和风速为1.1m/s的条件下，进行侧吹风冷却固化30min，制备得到6tex的端氨基左旋聚乳酸纤维；
(2)高韧性复合纤维的制备：在1.8MPa、90℃和氩气保护条件下，将对苯二甲酸、尿素、二甲基亚砜按质量比1：0.8：15混合，以700r/min搅拌4h，制备得到聚对苯二甲酰胺；氮气保护条件下，将聚对苯二甲酰胺、分子量为18000的聚乙烯醇按质量比1：0.8混合，以35kHz超声50min，随后放入250℃纺丝箱中，在900m/min纺丝速度的条件下，使用螺杆挤压机进行纺丝，在15℃、湿度为70％和风速为1.1m/s的条件下，进行侧吹风冷却固化30min，制备得到6tex的高韧性复合纤维；
(3)纤维坯料的制备：将高韧性复合纤维和端氨基左旋聚乳酸纤维按质量比1：0.5共捻，制备得到纤维坯料；
(4)高牢度纤维的制备：将纤维坯料放入其质量50倍的水中浸泡30min，随后升温至92℃，保温浸泡35min，捞出，在60℃下烘4h，随后在191m/min轧制速度、2.1mm辊距、170℃和0.3Mpa压力条件下辊压3次，以2450kHz、800W微波处理30min，自然冷却至室温，制备得到高牢度纤维。
对比例2
一种高牢度纤维的制备方法，包括以下制备步骤：
(1)端氨基左旋聚乳酸纤维的制备：将端氨基左旋聚乳酸放入150℃纺丝箱中，在900m/min纺丝速度的条件下，使用螺杆挤压机进行纺丝，在15℃、湿度为70％和风速为1.1m/s的条件下，进行侧吹风冷却固化30min，制备得到6tex的端氨基左旋聚乳酸纤维；
(2)高韧性复合纤维的制备：在1.8MPa、90℃和氩气保护条件下，将对苯二甲酸、尿素、二甲基亚砜按质量比1：0.8：15混合，以700r/min搅拌4h，制备得到聚对苯二甲酰胺；氮气保护条件下，将聚对苯二甲酰胺、粒径为100nm的中空介孔二氧化硅纳米颗粒按质量比1：0.08混合，以35kHz超声50min，随后放入250℃纺丝箱中，在900m/min纺丝速度的条件下，使用螺杆挤压机进行纺丝，在15℃、湿度为70％和风速为1.1m/s的条件下，进行侧吹风冷却固化30min，制备得到6tex的高韧性复合纤维；
(3)纤维坯料的制备：将高韧性复合纤维和端氨基左旋聚乳酸纤维按质量比1：0.5共捻，制备得到纤维坯料；
(4)高牢度纤维的制备：将纤维坯料放入其质量50倍的水中浸泡30min，随后升温至92℃，保温浸泡35min，捞出，在60℃下烘4h，随后在191m/min轧制速度、2.1mm辊距、170℃和0.3Mpa压力条件下辊压3次，以2450kHz、800W微波处理30min，自然冷却至室温，制备得到高牢度纤维。
对比例3
一种高牢度纤维的制备方法，包括以下制备步骤：
(1)高韧性复合纤维的制备：在1.8MPa、90℃和氩气保护条件下，将对苯二甲酸、尿素、二甲基亚砜按质量比1：0.8：15混合，以700r/min搅拌4h，制备得到聚对苯二甲酰胺；氮气保护条件下，将聚对苯二甲酰胺、分子量为18000的聚乙烯醇、粒径为100nm的中空介孔二氧化硅纳米颗粒按质量比1：0.8：0.08混合，以35kHz超声50min，随后放入250℃纺丝箱中，在900m/min纺丝速度的条件下，使用螺杆挤压机进行纺丝，在15℃、湿度为70％和风速为1.1m/s的条件下，进行侧吹风冷却固化30min，制备得到6tex的高韧性复合纤维；
(2)纤维坯料的制备：将高韧性复合纤维和端氨基左旋聚乳酸纤维按质量比1：0.5共捻，制备得到纤维坯料；
(3)高牢度纤维的制备：将纤维坯料放入其质量50倍的水中浸泡30min，随后升温至92℃，保温浸泡35min，捞出，在60℃下烘4h，随后在191m/min轧制速度、2.1mm辊距、170℃和0.3Mpa压力条件下辊压3次，以2450kHz、800W微波处理30min，自然冷却至室温，制备得到高牢度纤维。
对比例4
一种高牢度纤维的制备方法，包括以下制备步骤：
(1)端氨基左旋聚乳酸纤维的制备：将端氨基左旋聚乳酸放入150℃纺丝箱中，在900m/min纺丝速度的条件下，使用螺杆挤压机进行纺丝，在15℃、湿度为70％和风速为1.1m/s的条件下，进行侧吹风冷却固化30min，制备得到6tex的端氨基左旋聚乳酸纤维；
(2)高韧性复合纤维的制备：在1.8MPa、90℃和氩气保护条件下，将对苯二甲酸、尿素、二甲基亚砜按质量比1：0.8：15混合，以700r/min搅拌4h，制备得到聚对苯二甲酰胺；氮气保护条件下，将聚对苯二甲酰胺、分子量为18000的聚乙烯醇、粒径为100nm的中空介孔二氧化硅纳米颗粒按质量比1：0.8：0.08混合，以35kHz超声50min，随后放入250℃纺丝箱中，在900m/min纺丝速度的条件下，使用螺杆挤压机进行纺丝，在15℃、湿度为70％和风速为1.1m/s的条件下，进行侧吹风冷却固化30min，制备得到6tex的高韧性复合纤维；
(4)将高韧性复合纤维和端氨基左旋聚乳酸纤维按质量比1：0.5共捻，制备得到高牢度纤维。
对比例5
一种高牢度纤维的制备方法，包括以下制备步骤：
(1)端氨基左旋聚乳酸纤维的制备：将端氨基左旋聚乳酸放入150℃纺丝箱中，在900m/min纺丝速度的条件下，使用螺杆挤压机进行纺丝，在15℃、湿度为70％和风速为1.1m/s的条件下，进行侧吹风冷却固化30min，制备得到6tex的端氨基左旋聚乳酸纤维；
(2)高韧性复合纤维的制备：氮气保护条件下，将聚酰胺树脂、分子量为18000的聚乙烯醇、粒径为100nm的中空介孔二氧化硅纳米颗粒按质量比1：0.8：0.08混合，以35kHz超声50min，随后放入250℃纺丝箱中，在900m/min纺丝速度的条件下，使用螺杆挤压机进行纺丝，在15℃、湿度为70％和风速为1.1m/s的条件下，进行侧吹风冷却固化30min，制备得到6tex的高韧性复合纤维；
(3)纤维坯料的制备：将高韧性复合纤维和端氨基左旋聚乳酸纤维按质量比1：0.5共捻，制备得到纤维坯料；
(4)高牢度纤维的制备：将纤维坯料放入其质量50倍的水中浸泡30min，随后升温至92℃，保温浸泡35min，捞出，在60℃下烘4h，随后在191m/min轧制速度、2.1mm辊距、170℃和0.3Mpa压力条件下辊压3次，以2450kHz、800W微波处理30min，自然冷却至室温，制备得到高牢度纤维。
效果例
下表1给出了采用本发明实施例1至3与对比例1至5制得的高牢度纤维的抗菌性、抗拉伸性、韧性的分析结果。
表1
从表1中可发现实施例1、2、3制得的高牢度纤维的抗菌性、抗拉伸性、韧性较强；从实施例1、2、3和对比例1的实验数据比较可发现，使用中空介孔二氧化硅纳米颗粒制备高韧性复合纤维，制得的高牢度纤维的韧性较强；从实施例1、2、3和对比例2的实验数据可发现，使用聚乙烯醇制备高韧性复合纤维，制得的高牢度纤维的拉伸强度、抗菌性较强；从实施例1、2、3和对比例3的实验数据可发现，使用端氨基左旋聚乳酸纤维制备高牢度纤维，可以形成胍基，制得的高牢度纤维的抗菌性、抗拉伸性较强；从实施例1、2、3和对比例4的实验数据可发现，使用对纤维坯料进行水热辊压制备高牢度纤维，可以形成胍基，制得的高牢度纤维的抗菌性、抗拉伸性较强；从实施例1、2、3和对比例5的实验数据可发现，使用聚对苯二甲酰胺制备高韧性复合纤维，可以形成胍基，制得的高牢度纤维的抗菌性较强。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (8)
1.一种高牢度纤维，其特征在于，所述高牢度纤维是对纤维坯料进行水热辊压制备得到。
2.根据权利要求1所述的高牢度纤维，其特征在于，所述纤维坯料是将高韧性复合纤维、端氨基左旋聚乳酸纤维共捻制备得到。
3.根据权利要求1所述的高牢度纤维，其特征在于，所述高韧性复合纤维是将聚对苯二甲酰胺、聚乙烯醇、中空介孔二氧化硅纳米颗粒共混得到。
4.一种高牢度纤维的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
（1）高韧性复合纤维的制备方法：氮气保护条件下，将聚对苯二甲酰胺、聚乙烯醇、中空介孔二氧化硅纳米颗粒按质量比1：0.6：0.06~1：1：0.1混合，以30~40kHz超声40~60min，随后放入240~260℃纺丝箱中，在800~1000m/min纺丝速度的条件下，使用螺杆挤压机进行纺丝，在10~20℃、湿度为60~80%和风速为0.9~1.3m/s的条件下，进行侧吹风冷却固化25~35min，制备得到4~8tex的高韧性复合纤维；
（2）纤维坯料的制备：将高韧性复合纤维和端氨基左旋聚乳酸纤维按质量比1：0.4~1：0.6共捻，制备得到纤维坯料；
（3）高牢度纤维的制备：将纤维坯料放入其质量40~60倍的水中浸泡29~31min，随后升温至90~94℃，保温浸泡30~40min，捞出，在50~70℃下烘3~5h，随后在123~260m/min轧制速度、1.4~2.9mm辊距、160~180℃和0.25~0.35Mpa压力条件下辊压2~4次，以2400~2500kHz、700~900W微波处理20~40min，自然冷却至室温，制备得到高牢度纤维。
5.根据权利要求4所述的高牢度纤维的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述聚对苯二甲酰胺的制备方法如下：在0.7~3MPa、89~91℃和氩气保护条件下，将对苯二甲酸、尿素、二甲基亚砜按质量比1：0.6：10~1：1：20混合，以600~800r/min搅拌3.5~4.5h，制备得到聚对苯二甲酰胺。
6.根据权利要求4所述的高牢度纤维的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述聚乙烯醇的分子量为17000~19000。
7.根据权利要求4所述的高牢度纤维的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述中空介孔二氧化硅纳米颗粒的粒径为100nm。
8.根据权利要求4所述的高牢度纤维的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述端氨基左旋聚乳酸纤维的制备方法如下：将端氨基左旋聚乳酸放入140~160℃纺丝箱中，在800~1000m/min纺丝速度的条件下，使用螺杆挤压机进行纺丝，在10~20℃、湿度为60~80%和风速为0.9~1.3m/s的条件下，进行侧吹风冷却固化25~35min，制备得到4~8tex的端氨基左旋聚乳酸纤维。
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