中國
材料科技、化學化工
技術編號：T2017050053成熟度：生試階段 來源地：中國 價格：面議所屬領域：材料科技、化學化工 此技術可用于：功能材料、服飾|紡織|皮革亮點不但可以加速功能粉體的分散過程，而且在后續紡絲過程中可優化纖維的結晶性能，改善功能聚酯纖維的力學性能，有效地提高了纖維材料的功能化效果。方案描述一、詳述1. 技術背景近二十年來我國在化學纖維工業上取得了很大的進展,包括滌綸、錦綸、氨綸等纖維品種生產技術日趨成熟。其中聚酯纖維是最為重要而且增長最迅速的纖維品種，據官網數據顯示，至2010年我國化纖產量突破30000萬噸，達30897萬噸，而滌綸的產量上升為25133.3萬噸，占化纖總產量的五分之四。據中國化纖協會相關統計，2014年世界的PET纖維產量4500萬噸，而我國聚酯纖維的產量占到了70%以上，已經成為了名副其實的生產大國。隨著纖維行業的進一步發展，人們對纖維的要求也不僅僅局限于以往蔽體、美觀等的作用，而是更多的注重于實現纖維的功能化以及多元化運用。目前，包括PET、PBT纖維在內的多種聚酯纖維的功能化改性工作已取得了很大的發展，主要的功能化手段包括對纖維進行化學接枝、共混紡絲以及織物的后整理法等等，其中通過共混紡絲法實現纖維的功能化是最簡便、最有效的手段，所獲纖維的功能化效果也較持久。纖維功能化過程中采用的功能粉體大多為無機材料，與聚合物的相容性較差，因此在通過共混紡絲法制備功能纖維的過程中常存在功能粉體分散性不佳的問題，這一缺陷大大的影響了纖維各項性能的提高。因此，基于提高無機功能粉體與樹脂基體的相容性及分散性成為改善這一問題的關鍵技術。目前，采用共混紡絲法制備功能聚酯纖維主要有兩種途徑：一是改性切片法，即是在聚酯縮聚過程中添加功能粉體，獲得的功能聚酯切片經紡絲即可制得功能聚酯纖維，該種方法所獲切片中功能粉體的分散性較好，然而由于粉體的添加使得所獲聚酯切片粘度降低，聚合過程工藝控制較復雜，且適用范圍較狹窄；二是母粒法，即是將少量聚酯切片與功能粉體混合，制成功能母粒，該功能母粒與切片共混紡絲即可制得功能聚酯纖維。母粒法的制備工藝簡單且適用性較廣，是一種常用的功能纖維制備方法。在母粒制備過程中，一般采用偶聯劑處理對功能粉體進行表面改性來改善粉體材料在基體中的分散性，這種方法在一定程度上可有效地解決上述問題，但在所獲纖維中仍然存在較嚴重的粉體團聚現象，以致于嚴重的影響了纖維的力學性能及功能化效果。另一方面這種處理方法也增大了工藝的復雜程度，其表面改性過程同時伴隨著溶劑的去除及修飾后粉體的處理問題，因此尋找一種更為有效、簡單、適用性廣的方法來提高纖維的功能化效果，并且須保證纖維具有較好的力學性能具有一定的現實意義。2. 技術原理本技術提供一種功能聚酯纖維的制備方法，克服了功能聚酯纖維現有生產技術中存在的缺陷。本制備方法包括PBT功能母粒與聚合物切片共混紡制技術，其中所述PBT功能母粒由聚對苯二甲酸丁二醇酯環狀低聚物（CBT）和功能粉體在雙螺桿擠出機中經反應性擠出加工制備而得，其中PBT母粒的制備過程中添加了分散劑，不但可以加速功能粉體的分散過程，而且在后續紡絲過程中可優化纖維的結晶性能，改善功能聚酯纖維的力學性能，有效地提高了纖維材料的功能化效果。· 功能聚酯纖維的制備步驟（1）PBT功能母粒的制備a）將CBT樹脂與粒徑為20～80nm的功能粉體混合并粉化，制成CBT粒徑為100～200目的混合粉末，其中功能粉體的含量為30～40wt%；其中，混合粉末的制備使用高速粉碎機，為避免材料長時間粉碎后導致機械產熱而使得材料出現粘結、變灰現象，操作過程采用間歇形式進行操作，即采用粉碎2～5分鐘停止5～10分鐘再粉碎的重復操作，直至CBT粒徑達到100～200目。b）將上述混合粉末進行真空干燥，體系含水量對CBT聚合產物的性能影響很大，另一方面CBT樹脂屬于高溫敏感型物質，因此選定干燥溫度為80～90℃，干燥時間為45～50h，干燥完成后將材料冷卻至室溫再從真空烘箱中取出、干燥保存；c）在干燥好的混合粉體中加入1～2wt%的分散劑，分散劑的加入一方面加速功能粉體在基體中的分散過程，另一方面分散劑可作為一種異相成核劑，在后續紡絲過程中可優化纖維的結晶性能，從而改善了纖維的力學性能，含分散劑的上述混合粉體經雙螺桿擠出機進行熔融、共混、反應和擠出，經風冷、切粒制得PBT功能母粒，其中所述雙螺桿擠出機的長徑比為30～40:1，螺桿轉速為20～30r/min，螺桿溫度為200～245℃，以保證CBT在螺桿中有充足的停留時間，使其反應完全，CBT作為具有環狀結構的聚酯低聚物，熔體粘度極低，在該粘度環境下，功能粉體可均勻地分散在樹脂基體中，并隨著螺桿中CBT聚合過程的進行，體系的粘度不斷增加，這很好的抑制了功能粉體的再團聚現象；（2）功能聚酯纖維的紡制a）將上述PBT功能母粒加入到聚合物切片中進行共混紡絲，即獲得功能聚酯纖維的初生絲，其中所述的聚酯切片與所述的PBT功能母粒的質量比為10～20:1。所述的共混紡絲具體包括：紡絲原料的干燥、熔體輸送、熔體的過濾、噴絲板小孔噴絲、冷卻固化以及卷繞，其中，紡絲原料的干燥溫度為100～150℃，干燥時間為12～15h，以保證紡絲原料的充分干燥；功能粉體的添加導致紡絲原料中灰分較多，因此，選擇規格為100～200目的過濾網，噴絲板的孔徑為0.3～0.5mm，保證紡絲過程的順利進行，紡絲溫度為255～295℃，紡絲速度為600～1500m/min。b）對上述功能聚酯纖維的初生絲進行拉伸，拉伸后卷繞所得纖維即為功能聚酯纖維，其中，熱盤溫度為50～80℃，熱板溫度為110～165℃，拉伸倍數為1.5～2.8倍。· 制備方法說明1. 所述的功能粉體為碳納米管、納米二氧化鈦、電氣石粉體、納米銀系抗菌劑、納米氧化硅及熒光粉中的一種或幾種，所述功能粉體的粒徑為20～80nm。2. 所述的CBT型號為CBT160，該型號的CBT中含有0.25%摩爾濃度的催化劑，可直接用于反應性擠出成型。3. 所述的分散劑為硬脂酸或硬脂酰胺脂肪酸。4. 所述的聚酯切片為PBT、PET或PTT切片中的一種。二、優勢與現有技術相比，本技術具有下述多個方面的顯著優點：1.與傳統母粒法相比，以CBT、功能粉體為原料，經雙螺桿擠出制得的PBT功能母粒，制備過程簡單、工藝流程短，粉體濃度高，且基體分散性良好。2.反應擠出過程加入少量分散劑不但加速了粉體的均勻分散過程，使粉體在CBT聚合前期就可分散均勻，同時亦可作為一種結晶成核劑，使PBT的結晶過程加快，晶粒細化，大大的提高了纖維的結晶度，改善了功能聚酯纖維的力學性能。3.所獲纖維中功能粉體在PBT、PET、PTT基體內分散良好，纖維材料的功能化效果突出。三、應用本技術適用于家紡、服用及產業用等領域。