聚丙烯/聚酯合金纤维的制备方法
技术领域
本发明涉及一种合金材料的制备方法,涉及一种聚丙烯(PP)/聚酯(PET)合金纤维的制备方法。
背景技术
PP用途广泛,自1959年工业化生产以来,迅速发展成为合成纤维家族主要成员之一,主要原因在于PP的固有特性:质轻、吸水率低、耐化学品性能好;但其模量、强度低,服用舒适性差,限制了其在需要保形性的服装和抗变形性的产业用纤维领域的应用。另一方面,PET制品耐热性好,模量和强度高,但其吸水率高,易水解。将PP和PET共混纺丝,并利用PET的耐热性、强度和模量,以PET为增强体,PP为连续相,预期能得到综合二者优点的性能良好的合金纤维。然而PP为非极性高分子,PET为极性高分子,二者的溶度参数也相差较大(PP:δ=7.9~8.1,PET:δ=10.7),因而PP/PET共混体系在热力学和动力学上均为不相容体系。共混体系的相容性的好坏直接决定合金材料的各项性能,通常,在PP/PET体系中加入合适的相容剂,对体系进行增容,提高其相容性,进而降低分散相的尺寸,是一种很好的方法。有关对PP/PET共混体系增容进而提高其力学性能的研究和专利虽然已有(例如专利CN01128896.5),但基本都是在塑料领域里的应用研究。由于制备PP/PET合金纤维和PP/PET共混塑料有明显的区别,特别是由于用于纺织纤维的直径很小,一般在4~40μm间,分散相尺寸的大小严重影响了制品纤维的最终力学性能,甚至决定了加工是否能顺利进行。因此,制备合金纤维对分散相尺寸的要求也远比共混塑料要严格很多。利用现有技术制备聚丙烯/聚酯合金纤维存在以下不足或缺陷:(1)步骤繁多,效率低。现有技术制备该合金纤维步骤:烘料——双螺杆共混仪进行造粒——重新烘料——纺丝。(2)用现有技术制备合金纤维时,步骤多,所以聚酯或含有聚酯的切片容易高温降解。(3)用现有技术制备合金纤维时,虽然双螺杆共混造粒后,分散相的尺寸和分布可达到纺丝条件,但在再次熔融纺丝时,分散相在高温下又重新聚集,造成分散相尺寸增大,从而导致合金纤维性能下降,甚至无法纺丝。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种聚丙烯/聚酯合金纤维的制备方法,以弥补现有技术的不足或缺陷,满足生产和生活的需要。
为了解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是:聚丙烯/聚酯合金纤维的制备方法,包括如下步骤:
(1)将聚酯(PET)置于真空度为-0.04Mpa~0.08Mpa的真空烘箱内,在90℃保持两个小时,使其预结晶,然后在120℃干燥12~24小时、将聚丙烯(PP)置于真空烘箱内,100℃干燥12~24小时;相容剂聚丙烯接枝丙烯酸50℃干燥6~12小时,三种原料的含水控制在0~40ppm;
(2)将重量比为80~95∶20~5的聚丙烯和聚酯以及占聚酯重量50%的相容剂聚丙烯接枝丙烯酸置于双螺杆共混纺丝机的储料筒内进行预混合;
(3)设置共混纺丝机的一区至十二区温度为:一区70℃,二区100℃,三区220℃,四区265℃,五区270℃,六区275℃,七区275℃,八区275℃,九区265℃,十区265℃,十一区265℃,十二区265℃,熔体温度为270℃,卷绕速度为600~1200m/min,由卷绕机绕成一定形状的卷装(对于长丝)或均匀落入盛丝桶(对于短纤维),供下一步加工,制得聚丙烯/聚酯合金纤维。
作为优选的技术方案:所用的聚丙烯的熔融指数为16~32,所述聚酯的特性粘度为0.62~0.90。
本发明的有益效果是:
1、本发明制备合金纤维的原料均为现有的纺丝原料,而制得的合金纤维较丙纶的强度,模量,热收缩性以及其它性能均有较大的提高,因而该方法制备合金纤维具有原料易得,成本低,产品性价比高等优点。
2、本发明工艺简单,易于控制,其设备可以在现有的双螺杆共混设备或纺丝设备上加以改装,因而可以大大减少投资金额。
3、用本发明制备的合金纤维综合性能良好,强度、模量、耐热性、耐磨性及服用舒适性均得到改善。
具体实施方式
实施例1
将聚酯置于真空度为-0.04Mpa的真空烘箱内,在90℃保持两个小时,使其预结晶,然后在120℃干燥12小时、将聚丙烯置于真空烘箱内,100℃干燥12小时;相容剂聚丙烯接枝丙烯酸50℃干燥6小时,将重量比为95∶5的PP和PET共混物以及占共混物总重2.5%的相容剂聚丙烯接枝丙烯酸(PP-g-AA)一并放入共混纺丝机的储料筒内,在连续搅拌状态下,逐渐进入双螺杆挤出机的进料口进料。共混物经熔融挤出后,由纺丝计量泵定量将熔体压经纺丝组件,并从组件中喷丝板上的毛细孔压出而成为细流,熔体细流在纺丝甬道中冷却成型后,由卷绕机绕成一定形状的卷装。
设置双螺杆挤出机一至十二区温度分别为:70℃、100℃、220℃、265℃、270℃、275℃、275℃、275℃、265℃、265℃、265℃、265℃,熔体温度为270℃。卷绕速度为800m/min,热盘拉伸温度为50℃,倍率为4.2倍。热板拉伸温度为115℃,倍数为1.19倍。最终得到72d/24孔的合金纤维。
实施例2:
将聚酯和聚丙烯同实施例1方法干燥,然后加入共混物总重5%的PP-g-AA,同实施例1条件和工艺纺丝。
实施例3:
将聚酯和聚丙烯同实施例1方法干燥,然后加入共混物总重7.5%的PP-g-AA,同实施例1条件和工艺纺丝。
实施例4:
将聚酯和聚丙烯同实施例1方法干燥,然后加入共混物总重10%的PP-g-AA,同实施例1条件和工艺纺丝。
对照例:
将聚丙烯同实施例1方法干燥,然后用同实施例1条件和工艺纺丝。得到丙纶丝用于性能对照。
上述四种实施例以及对照丙纶丝的强度、模量、伸长率以及沸水收缩率如表一所示:
不同组分 |
强度(cN/dtex) |
模量(cN/dtex) | 伸长率(%) |
80℃,10分钟处理后收缩率(%) |
PP |
3.5 |
26 |
38 |
10 |
95/5 |
4.0 |
38 |
32 |
8 |
90/10 |
4.6 |
40 |
30 |
7 |
85/15 |
4.3 |
35 |
23 |
5.5 |
80/20 |
4.2 |
30 |
20 |
3 |
从表中可以看出,本发明制备的合金纤维较丙纶的强度,模量,热收缩性等性能均有较大的提高。