中国
材料科技、化学化工
技术编号：T2017050053成熟度：生试阶段 来源地：中国 价格：面议所属领域：材料科技、化学化工 此技术可用于：功能材料、服饰|纺织|皮革亮点不但可以加速功能粉体的分散过程，而且在后续纺丝过程中可优化纤维的结晶性能，改善功能聚酯纤维的力学性能，有效地提高了纤维材料的功能化效果。方案描述一、详述1. 技术背景近二十年来我国在化学纤维工业上取得了很大的进展,包括涤纶、锦纶、氨纶等纤维品种生产技术日趋成熟。其中聚酯纤维是最为重要而且增长最迅速的纤维品种，据官网数据显示，至2010年我国化纤产量突破30000万吨，达30897万吨，而涤纶的产量上升为25133.3万吨，占化纤总产量的五分之四。据中国化纤协会相关统计，2014年世界的PET纤维产量4500万吨，而我国聚酯纤维的产量占到了70%以上，已经成为了名副其实的生产大国。随着纤维行业的进一步发展，人们对纤维的要求也不仅仅局限于以往蔽体、美观等的作用，而是更多的注重于实现纤维的功能化以及多元化运用。目前，包括PET、PBT纤维在内的多种聚酯纤维的功能化改性工作已取得了很大的发展，主要的功能化手段包括对纤维进行化学接枝、共混纺丝以及织物的后整理法等等，其中通过共混纺丝法实现纤维的功能化是最简便、最有效的手段，所获纤维的功能化效果也较持久。纤维功能化过程中采用的功能粉体大多为无机材料，与聚合物的相容性较差，因此在通过共混纺丝法制备功能纤维的过程中常存在功能粉体分散性不佳的问题，这一缺陷大大的影响了纤维各项性能的提高。因此，基于提高无机功能粉体与树脂基体的相容性及分散性成为改善这一问题的关键技术。目前，采用共混纺丝法制备功能聚酯纤维主要有两种途径：一是改性切片法，即是在聚酯缩聚过程中添加功能粉体，获得的功能聚酯切片经纺丝即可制得功能聚酯纤维，该种方法所获切片中功能粉体的分散性较好，然而由于粉体的添加使得所获聚酯切片粘度降低，聚合过程工艺控制较复杂，且适用范围较狭窄；二是母粒法，即是将少量聚酯切片与功能粉体混合，制成功能母粒，该功能母粒与切片共混纺丝即可制得功能聚酯纤维。母粒法的制备工艺简单且适用性较广，是一种常用的功能纤维制备方法。在母粒制备过程中，一般采用偶联剂处理对功能粉体进行表面改性来改善粉体材料在基体中的分散性，这种方法在一定程度上可有效地解决上述问题，但在所获纤维中仍然存在较严重的粉体团聚现象，以致于严重的影响了纤维的力学性能及功能化效果。另一方面这种处理方法也增大了工艺的复杂程度，其表面改性过程同时伴随着溶剂的去除及修饰后粉体的处理问题，因此寻找一种更为有效、简单、适用性广的方法来提高纤维的功能化效果，并且须保证纤维具有较好的力学性能具有一定的现实意义。2. 技术原理本技术提供一种功能聚酯纤维的制备方法，克服了功能聚酯纤维现有生产技术中存在的缺陷。本制备方法包括PBT功能母粒与聚合物切片共混纺制技术，其中所述PBT功能母粒由聚对苯二甲酸丁二醇酯环状低聚物（CBT）和功能粉体在双螺杆挤出机中经反应性挤出加工制备而得，其中PBT母粒的制备过程中添加了分散剂，不但可以加速功能粉体的分散过程，而且在后续纺丝过程中可优化纤维的结晶性能，改善功能聚酯纤维的力学性能，有效地提高了纤维材料的功能化效果。· 功能聚酯纤维的制备步骤（1）PBT功能母粒的制备a）将CBT树脂与粒径为20～80nm的功能粉体混合并粉化，制成CBT粒径为100～200目的混合粉末，其中功能粉体的含量为30～40wt%；其中，混合粉末的制备使用高速粉碎机，为避免材料长时间粉碎后导致机械产热而使得材料出现粘结、变灰现象，操作过程采用间歇形式进行操作，即采用粉碎2～5分钟停止5～10分钟再粉碎的重复操作，直至CBT粒径达到100～200目。b）将上述混合粉末进行真空干燥，体系含水量对CBT聚合产物的性能影响很大，另一方面CBT树脂属于高温敏感型物质，因此选定干燥温度为80～90℃，干燥时间为45～50h，干燥完成后将材料冷却至室温再从真空烘箱中取出、干燥保存；c）在干燥好的混合粉体中加入1～2wt%的分散剂，分散剂的加入一方面加速功能粉体在基体中的分散过程，另一方面分散剂可作为一种异相成核剂，在后续纺丝过程中可优化纤维的结晶性能，从而改善了纤维的力学性能，含分散剂的上述混合粉体经双螺杆挤出机进行熔融、共混、反应和挤出，经风冷、切粒制得PBT功能母粒，其中所述双螺杆挤出机的长径比为30～40:1，螺杆转速为20～30r/min，螺杆温度为200～245℃，以保证CBT在螺杆中有充足的停留时间，使其反应完全，CBT作为具有环状结构的聚酯低聚物，熔体粘度极低，在该粘度环境下，功能粉体可均匀地分散在树脂基体中，并随着螺杆中CBT聚合过程的进行，体系的粘度不断增加，这很好的抑制了功能粉体的再团聚现象；（2）功能聚酯纤维的纺制a）将上述PBT功能母粒加入到聚合物切片中进行共混纺丝，即获得功能聚酯纤维的初生丝，其中所述的聚酯切片与所述的PBT功能母粒的质量比为10～20:1。所述的共混纺丝具体包括：纺丝原料的干燥、熔体输送、熔体的过滤、喷丝板小孔喷丝、冷却固化以及卷绕，其中，纺丝原料的干燥温度为100～150℃，干燥时间为12～15h，以保证纺丝原料的充分干燥；功能粉体的添加导致纺丝原料中灰分较多，因此，选择规格为100～200目的过滤网，喷丝板的孔径为0.3～0.5mm，保证纺丝过程的顺利进行，纺丝温度为255～295℃，纺丝速度为600～1500m/min。b）对上述功能聚酯纤维的初生丝进行拉伸，拉伸后卷绕所得纤维即为功能聚酯纤维，其中，热盘温度为50～80℃，热板温度为110～165℃，拉伸倍数为1.5～2.8倍。· 制备方法说明1. 所述的功能粉体为碳纳米管、纳米二氧化钛、电气石粉体、纳米银系抗菌剂、纳米氧化硅及荧光粉中的一种或几种，所述功能粉体的粒径为20～80nm。2. 所述的CBT型号为CBT160，该型号的CBT中含有0.25%摩尔浓度的催化剂，可直接用于反应性挤出成型。3. 所述的分散剂为硬脂酸或硬脂酰胺脂肪酸。4. 所述的聚酯切片为PBT、PET或PTT切片中的一种。二、优势与现有技术相比，本技术具有下述多个方面的显著优点：1.与传统母粒法相比，以CBT、功能粉体为原料，经双螺杆挤出制得的PBT功能母粒，制备过程简单、工艺流程短，粉体浓度高，且基体分散性良好。2.反应挤出过程加入少量分散剂不但加速了粉体的均匀分散过程，使粉体在CBT聚合前期就可分散均匀，同时亦可作为一种结晶成核剂，使PBT的结晶过程加快，晶粒细化，大大的提高了纤维的结晶度，改善了功能聚酯纤维的力学性能。3.所获纤维中功能粉体在PBT、PET、PTT基体内分散良好，纤维材料的功能化效果突出。三、应用本技术适用于家纺、服用及产业用等领域。