一種可染細旦丙綸用共混樹脂及其製造方法
2023-05-30 06:43:46 2
專利名稱：一種可染細旦丙綸用共混樹脂及其製造方法
技術領域：
本發明涉及製造可染丙綸的共混樹脂及其共混方法。
背景技術：
由普通聚丙烯製得的纖維作為服用纖維材料因可染性、吸溼性較差等不良性能而未能在服裝領域獲得廣泛的應用。近年來，由於用特殊加工方法生產的細旦和超細旦(單絲纖度小於1分特)丙綸的發展，賦予丙綸織物顯著的透溼排汗性能而被廣泛應用於貼身衣服，如高檔運動衫、內衣褲及春秋季衣裝面料。
據ZL 92,1,08576.1報導，以分子量調節控制聚合體流變性的可控流變性聚丙烯樹脂與CDPET(可染、易染聚酯)等共混改性，使其所製備的纖維具有分散性染料可染性。製得的聚丙烯改性纖維單絲纖度為0.3～1.2分特，從而使織物具有良好的芯吸效應、透溼排汗性，可用作高檔服用纖維材料。但這一發明製造的纖維的染色只能染至中偏深，不能染得深色，且與聚丙烯共混的CDPET為有機物，並未涉及無機物。
發明內容
本發明需要解決的技術問題是公開一種可染細旦丙綸用共混樹脂及其製備方法，以克服現有技術存在的上述缺陷。
本發明所說的可染細旦丙綸用共混樹脂的組分包括聚丙烯樹脂和納米或/和亞微米級稀土顆粒，其質量百分比為聚丙烯 95～99％，稀土顆粒 1～5％納米或/和亞微米級稀土顆粒的含量不能過高，過高將導致紡絲困難，也不能過低，過低效果不明顯。
所說的納米或/和亞微米級稀土顆粒的粒徑為20～900nm；所說的稀土包括氧化鈰和/或氧化釔；
採用常規的方法，可將本發明的可染細旦丙綸用共混樹脂製成聚丙烯改性纖維，單絲纖度為0.3～1.2分特，可用分散染料染色能染至深色。用於製備的織物，不僅具有良好的芯吸效應、透溼排汗性及可染性，而且還具有螢光性及抗靜電等功能性。
由於稀土顆粒是無機物，與聚丙烯的相容性較小，本發明的可染細旦丙綸用共混樹脂不能採用常規的方法進行製備，必須先對稀土顆粒進行處理後再與聚丙烯共混。因此，本發明的方法包括如下步驟將稀土顆粒加入硝酸和雙氧水，攪拌至澄清，以乙醇為溶劑，與聚乙烯吡咯烷酮以1∶5～9的質量比在50～90℃下，反應2～60分鐘，再將製得稀土有機絡合物，然後將上述絡合物與聚丙烯混和，採用常規的方法，於在雙螺杆擠出機中熔融共混，並制帶造粒。共混擠出物在掃描電鏡下觀察，稀土顆粒在聚丙烯中分散均勻，稀土顆粒的最大粒徑小於0.9微米；所說的稀土顆粒優選為亞微米級，即其粒徑為0.1～0.9um；稀土顆粒與硝酸和雙氧水的重量比為稀土顆粒∶硝酸∶雙氧水＝1∶1～20∶1～40；本發明將稀土顆粒與聚乙烯吡咯烷酮雜化絡合，製得的絡合物由於有機物的存在從而與聚丙烯有很好的相容性；或包括如下步驟將稀土顆粒與矽烷偶聯劑在有機溶劑中，溫度為50～90℃的條件下進行表面處理，使其能在聚丙烯中均勻地分散，然後將處理後的稀土顆粒與聚丙烯混和，採用常規的方法，在雙螺杆擠出機中熔融共混並制帶造粒。共混擠出物在掃描電鏡下觀察，納米稀土顆粒在聚丙烯中分散均勻，納米稀土顆粒的最大粒徑小於100納米。
所說的稀土顆粒優選為納米級，即其粒徑為20～100nm；所說的有機溶劑包括乙醇、乙二醇、環己烷中的一種；所說的矽烷偶聯劑包括C5～C20的鈦酸酯，如鈦酸辛酯等。
其配方的質量百分比為納米稀土顆粒 90～99.5％，處理劑 0.5～10％。
將上述聚丙烯改性樹脂切片熔融紡絲，在800～3500米/分的紡速下，於室溫到120℃間拉伸3～5倍，可製得單絲纖度為0.3～1.2分特的纖維，用分散染料採用常用染色工藝能染至深色，而且還具有螢光性及抗靜電等功能性。
發明的優點是十分顯著的，比較現有技術，本發明用亞微米級和納米級稀土顆粒共混改性聚丙烯樹脂的流變性好，稀土顆粒在聚丙烯中的分散均勻，納米級稀土尺寸均在100nm以下。由其紡制的纖維單絲纖度為0.3～1.2分特，強度和韌性得到明顯地提高，用分散染料採用常規方法染色可染至深色，上染率提高了30％，由於稀土元素所具有的特殊電子層結構，不僅使其染色性能得到明顯得提高，而且能使纖維具有螢光性和抗靜電等特殊的功能，進一步擴大了聚丙烯纖維的應用領域。
圖1為實例1製得的共混樣品的掃描電鏡照片，從圖中可以看出，稀土顆粒的尺寸在0.9um以下。
圖2為實例2製得的共混樣品的掃描電鏡照片，從圖中可以看出，稀土顆粒的尺寸在0.5um以下。
圖3為實例3製得的共混樣品的掃描電鏡照片，從圖中可以看出，稀土顆粒的尺寸在100nm以下。
圖4為實例4製得的共混樣品的掃描電鏡照片，從圖中可以看出，稀土顆粒的尺寸在100nm以下。
圖5為實例5製得的共混樣品的掃描電鏡照片，從圖中可以看出，稀土顆粒的尺寸在90nm以下。
圖6為實例6製得的共混樣品的掃描電鏡照片，從圖中可以看出，稀土顆粒的尺寸在90nm以下。
具體實施例方式
實施例1將2.5克亞微米級稀土顆粒加入15ml硝酸和30ml雙氧水，攪拌至澄清，以乙醇為溶劑，與聚乙烯吡咯烷酮以10∶90的質量比在70℃下攪拌10分鐘進行反應，再將製得稀土有機絡合物，以質量比5∶95將上述絡合物與聚丙烯混和後，於220℃下在雙螺杆擠出機中熔融共混，並制帶造粒。共混擠出物在掃描電鏡下觀察，稀土顆粒在聚丙烯中分散均勻，稀土顆粒的最大粒徑小於0.9微米。如圖1。
實施例2將2.5克亞微米級稀土顆粒加入15ml硝酸和30ml雙氧水攪拌至澄清，以乙醇為溶劑，與聚乙烯吡咯烷酮以7∶93的質量比在70℃下攪拌10分鐘進行反應，再將製得稀土有機絡合物，以質量比3∶97將上述絡合物與聚丙烯混和後，於220℃下在雙螺杆擠出機中熔融共混，並制帶造粒。共混擠出物在掃描電鏡下觀察，稀土顆粒在聚丙烯中分散均勻，稀土顆粒的最大粒徑小於0.5微米。如圖2。
實施例3將2.5克亞微米級稀土顆粒加入15ml硝酸和30ml雙氧水攪拌至澄清，以乙醇為溶劑，與聚乙烯吡咯烷酮3∶97的質量比在70℃下攪拌10分鐘進行反應，再將製得稀土有機絡合物，以質量比1∶99將上述絡合物與聚丙烯混和後，於220℃下在雙螺杆擠出機中熔融共混，並制帶造粒。共混擠出物在掃描電鏡下觀察，稀土顆粒在聚丙烯中分散均勻，稀土顆粒的最大粒徑小於100納米。如圖3。
實施例4將納米稀土顆粒與矽烷偶聯劑(三甲氧基矽烷)在質量比為8∶92，無水乙醇為溶劑，溫度為78℃左右的條件下進行表面處理，然後將處理後的納米稀土顆粒以5∶95的質量比與聚丙烯混和，於220℃下在雙螺杆擠出機中熔融共混並制帶造粒。共混擠出物在掃描電鏡下觀察，納米稀土顆粒在聚丙烯中分散均勻，納米稀土顆粒的最大粒徑小於100納米。如圖4。
實施例5將納米稀土顆粒與鈦酸酯偶聯劑(鈦酸丁酯)在質量比為8∶92，無水乙醇為溶劑，溫度為78℃左右的條件下進行表面處理，然後將處理後的納米稀土顆粒以3∶97的質量比與聚丙烯混和，於220℃下在雙螺杆擠出機中熔融共混並制帶造粒。共混擠出物在掃描電鏡下觀察，納米稀土顆粒在聚丙烯中分散均勻，納米稀土顆粒的最大粒徑小於90納米。如圖5。
實施例6將納米稀土顆粒與鈦酸酯偶聯劑(鈦酸丁酯)在質量比為3∶97，無水乙醇為溶劑，溫度為78℃左右的條件下進行表面處理，然後將處理後的納米稀土顆粒以1∶99的質量比與聚丙烯混和，於220(下在雙螺杆擠出機中熔融共混並制帶造粒。共混擠出物在掃描電鏡下觀察，納米稀土顆粒在聚丙烯中分散均勻，納米稀土顆粒的最大粒徑小於90納米。如圖6。
實施例7採用實施例1的產品製備纖維，其單絲纖度為1旦，斷裂強度為3cn/dex。採用分散染料在120℃的溫度下，在高溫高壓染色機上染色60min。根據金鹹鑲的染整工藝學實驗上測定上染率的方法，在分光光度計上測定其上染率，上染率提高了30％。
權利要求
1.一種可染細旦丙綸用共混樹脂，其特徵在於，組分包括聚丙烯樹脂和納米或/和亞微米級稀土顆粒，其質量百分比為聚丙烯95～99％，稀土顆粒1～5％。
2.根據權利要求1所述的可染細旦丙綸用共混樹脂，其特徵在於，所說的納米或/和亞微米級稀土顆粒的粒徑為20～900nm。
3.根據權利要求1或2所述的可染細旦丙綸用共混樹脂，其特徵在於，所說的稀土包括氧化鈰和/或氧化釔。
4.根據權利要求1、2或3所述的可染細旦丙綸用共混樹脂的製備方法，其特徵在於包括如下步驟將稀土顆粒加入硝酸和雙氧水，以乙醇為溶劑，與聚乙烯吡咯烷酮以1∶5～9的質量比在50～90℃下，反應2～60分鐘，再將製得稀土有機絡合物，然後將上述絡合物與聚丙烯混和，採用常規的方法，擠出共混，造粒。
5.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，所說的稀土顆粒為亞微米級，即其粒徑為0.1～0.9um。
6.根據權利要求4或5所述的方法，其特徵在於，稀土顆粒與硝酸和雙氧水的重量比為稀土顆粒∶硝酸∶雙氧水＝1∶1～20∶1～40。
7.根據權利要求1、2或3所述的可染細旦丙綸用共混樹脂的製備方法，其特徵在於包括如下步驟將稀土顆粒與矽烷偶聯劑在有機溶劑中，溫度為50～90℃的條件下進行表面處理，然後將處理後的稀土顆粒與聚丙烯混和，採用常規的方法，擠出，共混，造粒。
8.根據權利要求7所述的可染細旦丙綸用共混樹脂的製備方法，其特徵在於所說的稀土顆粒為納米級，即其粒徑為20～100nm。
9.根據權利要求7所述的可染細旦丙綸用共混樹脂的製備方法，其特徵在於所說的有機溶劑包括乙醇、乙二醇、環己烷中的一種。
10.根據權利要求7、8或9所述的可染細旦丙綸用共混樹脂的製備方法，其特徵在所說的矽烷偶聯劑包括C5～C20的鈦酸酯，納米稀土顆粒90～99.5％，處理劑0.5～10％。
全文摘要
本發明公開了一種可染細旦丙綸用共混樹脂及其製造方法。所說的可染細旦丙綸用共混樹脂的組分包括聚丙烯樹脂和納米或/和亞微米級稀土顆粒，其質量百分比為聚丙烯95～99％，稀土顆粒1～5％。本發明用亞微米級和納米級稀土顆粒共混改性聚丙烯樹脂的流變性好，稀土顆粒在聚丙烯中的分散均勻，納米級稀土尺寸均在100nm以下。由其紡制的纖維單絲纖度為0.3～1.2分特,強度和韌性得到明顯地提高,用分散染料採用常規方法染色可染至深色,上染率提高了30％，由於稀土元素所具有的特殊電子層結構，不僅使其染色性能得到明顯得提高，而且能使纖維具有螢光性和抗靜電等特殊的功能，進一步擴大了聚丙烯纖維的應用領域。
文檔編號D01F6/46GK1563528SQ20041001731
公開日2005年1月12日 申請日期2004年3月30日 優先權日2004年3月30日
發明者陳彥模, 張瑜, 朱美芳, 彭華湘, 蔣翀 申請人:東華大學