一種使聚酯纖維減少熔滴的方法

2023-04-30 07:14:51 2

專利名稱：一種使聚酯纖維減少熔滴的方法
技術領域：
本發明涉及一種以聚酯纖維為原料，用輻射交聯減少熔滴的方法。
背景技術：
聚酯纖維具有優良的綜合性能，如斷裂強度和模量高、回彈性適中、熱定型優異、 耐熱耐光耐腐蝕性好，廣泛應用在服裝面料、裝飾織物和產業用紡織品等領域。但聚酯纖維可燃且燃燒時容易產生熔融滴落；這些高溫的滴落物容易引起二次燃燒，如果粘在皮膚上，則會使皮膚受到傷害。這大大限制了聚酯纖維在服裝面料、裝飾織物和產業用紡織品等方面的應用，雖然可以對聚酯纖維進行阻燃化加工，但熔滴的問題卻沒有好的解決方法，因此，防熔滴是研究者們一直以來不斷探索的問題。目前，防熔滴的方法主要分為以下三種方法，共混法，通過添加聚四氟乙烯粉末等填料來減少熔體的流動性；共聚法，主要是利用磷、矽的協同作用，將磷、矽元素引入到反應性阻燃劑中，使用反應性阻燃劑作為一種單體進行共聚反應，使其結合到聚合物的主鏈或支鏈上，從凝聚相起到改善熔滴的作用；後處理法，通常採用膨脹型阻燃劑對織物進行阻燃處理，織物燃燒時可形成膨脹的炭層，膨脹的炭層可阻止熔滴的發生。輻射加工是一種節能、環保、加工簡單、適用面廣的新興技術，具有廣闊的發展前景。中國專利文獻(CN 1858335A)公開了一種採用輻照接枝來實現所製備的滌綸、丙綸纖維在燃燒時不產生熔滴的方法，但該方法是在纖維表面接枝含有羧基基團的化合物，以輻照接枝法進行反應，以丙烯酸為單體，高能電子束或Y射線或紫外線輻照，再用氫氧化鎂或氫氧化鋁溶液進行浸泡處理。不僅工藝複雜、工序長、成本高，而且輻射接枝需要引入接枝單體，且接枝只發生在纖維表面。本發明採用輻射交聯進行聚酯纖維的減少熔滴的方法，不需要引入單體，可直接輻照，交聯發生於整個纖維體系內，有化學鍵的結合。本發明通過輻射交聯使聚酯纖維形成三維網狀結構，而促進燃燒過程中的成炭，通過成炭機理實現了防熔滴。

發明內容
本發明的目的是提供一種工藝簡單且無汙染的方法，用輻射交聯使纖維防熔滴。 可以採用聚酯纖維的常規紡絲工藝，先紡出含有輻敏劑的聚酯纖維，再將纖維經過合適劑量的輻射，使其發生適度的交聯結構。本發明的目的通過採用以下技術方案來實現(1)功能母粒製備將紡絲級聚酯切片在105_135°C的溫度下乾燥至含水率達到 300ppm，定量添加輻敏劑，或同時添加阻燃劑。經雙螺杆擠出機充分共混、擠出、冷卻、造粒， 製成含輻敏劑聚酯功能母粒或聚酯阻燃功能母粒；(2)熔融紡絲普通聚酯切片經常規預結晶工藝和乾燥加工，使切片含水率達到 300ppm，用注射機定量輸送含輻敏劑聚酯功能母粒或聚酯阻燃功能母粒和普通聚酯切片混合，經紡絲螺杆充分熔融混合，紡絲流體進入紡絲箱體，進行紡絲得到聚酯長絲或者聚酯短
3纖維；(3)纖維輻射交聯將所得的聚酯纖維或阻燃聚酯纖維經電子束或Y射線輻照， 使纖維內部產生適度交聯而實現減少熔滴。本發明中所使用的聚酯切片為PET切片、PBT切片、PTT切片或者其阻燃切片。本發明中所使用的聚酯長絲的細度為50D-300D，孔數為12F-144F ；聚酯短纖維的細度為1. 4D-20D，長度為32mm-152mm。本發明中所使用的輻敏劑為含有雙鍵的丙烯酸脂類、氰尿酸脂類、異氰尿酸酯類或丙烯脂類及甘醇酯類物質，聚酯長絲或聚酯短纖維中的輻敏劑與聚酯的比例為0. 5-15
重量％。本發明的輻射方法為電子束輻射或、射線輻射，輻照劑量為100_1200KGy。電子束輻射的劑量率為90KGy/h-l. 5MGy/h，γ射線輻射的劑量率為lKGy/h_30KGy/h。本發明還涉及一種採用上述方法製得的具有減少熔滴作用的聚酯長絲或者聚酯短纖維。在本發明涉及的具有減少熔滴作用的聚酯長絲或者聚酯短纖維中，所述電子束或 Y射線輻照劑量為100-1200KGy，電子束輻射的劑量率為90KGy/h_l. 5MGy/h，γ射線輻射的劑量率為lKGy/h-30KGy/h。在本發明涉及的具有減少熔滴作用的聚酯長絲或者聚酯短纖維中，聚酯長絲的細度為50D-300D，孔數為12F-144F ；聚酯短纖維的細度為1. 4D-20D，長度為32mm-152mm。在本發明涉及的具有減少熔滴作用的聚酯長絲或者聚酯短纖維中，所述輻敏劑為含有雙鍵的丙烯酸脂類、氰尿酸脂類、異氰尿酸酯類或丙烯脂類及甘醇酯類物質，聚酯長絲或聚酯短纖維中的輻敏劑與聚酯的比例為0. 5-15重量％。在本發明涉及的具有減少熔滴作用的聚酯長絲或者聚酯短纖維中，所述的聚酯纖維為PET纖維、PBT纖維、PTT纖維或者其阻燃纖維。本發明所述減少熔滴聚酯纖維可作為阻燃防熔滴纖維，用於服裝面料、裝飾織物和產業用紡織品。本發明具有如下優點1、用輻射交聯的方法減少熔滴，為阻燃防熔滴纖維的研究開創了一條新思路。可以充分利用現有的輻射源，降低成本，具有很好的工程意義和產業前景。2、本發明採用的方法不影響現有的熔融紡絲工藝，生產工藝流程簡單，方便工業
化生產。3、輻射交聯方法節約能源，無環境汙染且工藝簡單，容易控制。
具體實施例方式下面通過具體實施例，對本發明的技術方案作進一步具體說明。實施例1(1)功能母粒製備PET切片在120°C下乾燥至含水率達到300ppm，按25重量％的比例混入三烯丙基異氰尿酸酯作為輻敏劑，在雙螺杆擠出機中以270°C左右的溫度混合擠出製得含三烯丙基異氰尿酸酯的聚酯功能母粒；(2)熔融紡絲將PET切片經120°C的溫度下預結晶和140°C溫度下乾燥使含水率達到300ppm ；將功能母粒在140°C的溫度下乾燥至含水率達到300ppm。用體積計量方式的注射機將乾燥後的功能母粒定量添加到PET切片中，使三烯丙基異氰尿酸酯在PET中的含量為15重量％，採用常規滌綸紡絲設備和工藝，紡制150d/24f的滌綸全拉伸絲；(3)輻射交聯將含三烯丙基異氰尿酸酯的滌綸全拉伸絲經、射線輻照，劑量率為30KGy/h，氣氛為氮氣，輻射劑量為lOOKGy。實施例2(1)功能母粒製備PET切片在120°C的溫度下乾燥至含水率達到300ppm，按25重量％的比例混入三烯丙基異氰尿酸酯和SF-FR，在雙螺杆擠出機中以270°C的溫度混合擠出製得含三烯丙基異氰尿酸酯和SF-FR的阻燃聚酯功能母粒；(2)熔融紡絲將PET切片在140°C的溫度下乾燥使含水率達到300ppm ；將阻燃功能母粒在140°C的溫度下乾燥至含水率達到300ppm。用體積計量方式的注射機將經乾燥後的阻燃功能母粒定量添加到PET切片中，使三烯丙基異氰尿酸酯在PET切片中的含量為5 重量％，採用常規滌綸紡絲設備和工藝，紡制150d/24f的阻燃滌綸長絲；(3)輻射交聯含三烯丙基異氰尿酸酯的阻燃滌綸全拉伸絲經電子束輻照，劑量率為1. 5MGy/h，氣氛為空氣，輻射劑量為700KGy。實施例3(1)功能母粒製備將PBT切片在120°C下乾燥至含水率達到300ppm，按25重量％ 的比例混入鄰苯二甲酸二烯丙酯作為輻敏劑，在雙螺杆擠出機中以250°C的溫度混合擠出製得含鄰苯二甲酸二烯丙酯的功能母粒；(2)熔融紡絲將PBT切片在140°C的溫度下乾燥使含水率達到300ppm ；將功能母粒在140°C下乾燥至含水率達到300ppm。用體積計量方式的注射機將經乾燥後的功能母粒定量添加到PBT切片中，使鄰苯二甲酸二烯丙酯在PBT切片中的含量為5重量％，採用常規滌綸紡絲設備和工藝，紡制150d/24f的PBT全拉伸絲；(3)輻射交聯將含鄰苯二甲酸二烯丙酯的PBT全拉伸絲經電子束輻照，劑量率為 360KGy/h，氣氛為空氣，輻射劑量為lOOOKGy。實施例4(1)功能母粒製備將PTT切片在120°C的溫度下乾燥至含水率達到300ppm，按25 重量％的比例混入二甲基丙烯酸三甘醇酯作為輻敏劑，在雙螺杆擠出機中以250°C左右的溫度混合擠出製得含二甲基丙烯酸三甘醇酯的功能母粒；(2)熔融紡絲將PTT切片在140°C的溫度下乾燥使含水率達到300ppm ；將功能母粒在140°C的溫度下乾燥至含水率達到300ppm。用體積計量方式的注射機將乾燥後的功能母粒定量添加到PTT切片中，使二甲基丙烯酸三甘醇酯在PTT切片中的含量為0. 5重量％， 採用常規滌綸紡絲設備和工藝，紡制150d/24f的PTT全拉伸絲；(3)輻射交聯含二甲基丙烯酸三甘醇酯的PTT全拉伸絲經電子束輻照，劑量率為 180KGy/h，氣氛為空氣，輻射劑量為lOOOKGy。對比例1(1)功能母粒製備PET切片在120°C下乾燥至含水率達到300ppm，按25重量％的比例混入三烯丙基異氰尿酸酯作為輻敏劑，在雙螺杆擠出機中以270°C左右的溫度混合擠出製得含三烯丙基異氰尿酸酯的聚酯功能母粒；
(2)熔融紡絲將PET切片經120°C的溫度下預結晶和140°C溫度下乾燥使含水率達到300ppm ；將功能母粒在140°C的溫度下乾燥至含水率達到300ppm。用體積計量方式的注射機將乾燥後的功能母粒定量添加到PET切片中，使三烯丙基異氰尿酸酯在PET中的含量為15重量％，採用常規滌綸紡絲設備和工藝，紡制150d/24f的滌綸全拉伸絲。對比例2(1)功能母粒製備PET切片在120°C的溫度下乾燥至含水率達到300ppm，按25重量％的比例混入三烯丙基異氰尿酸酯和SF-FR，在雙螺杆擠出機中以270°C的溫度混合擠出製得含三烯丙基異氰尿酸酯和SF-FR的阻燃聚酯功能母粒；(2)熔融紡絲將PET切片在140°C的溫度下乾燥使含水率達到300ppm ；將阻燃功能母粒在140°C的溫度下乾燥至含水率達到300ppm。用體積計量方式的注射機將經乾燥後的阻燃功能母粒定量添加到PET切片中，使三烯丙基異氰尿酸酯在PET切片中的含量為5 重量％，採用常規滌綸紡絲設備和工藝，紡制150d/24f的阻燃滌綸長絲。對比例3(1)功能母粒製備將PBT切片在120°C下乾燥至含水率達到300ppm，按25重量％ 的比例混入鄰苯二甲酸二烯丙酯作為輻敏劑，在雙螺杆擠出機中以250°C的溫度混合擠出製得含鄰苯二甲酸二烯丙酯的功能母粒；(2)熔融紡絲將PBT切片在140°C的溫度下乾燥使含水率達到300ppm ；將功能母粒在140°C下乾燥至含水率達到300ppm。用體積計量方式的注射機將經乾燥後的功能母粒定量添加到PBT切片中，使鄰苯二甲酸二烯丙酯在PBT切片中的含量為5重量％，採用常規滌綸紡絲設備和工藝，紡制150d/24f的PBT全拉伸絲。對比例4(1)功能母粒製備將PTT切片在120°C的溫度下乾燥至含水率達到300ppm，按25 重量％的比例混入二甲基丙烯酸三甘醇酯作為輻敏劑，在雙螺杆擠出機中以250°C左右的溫度混合擠出製得含二甲基丙烯酸三甘醇酯的功能母粒；(2)熔融紡絲將PTT切片在140°C的溫度下乾燥使含水率達到300ppm ；將功能母粒在140°C的溫度下乾燥至含水率達到300ppm。用體積計量方式的注射機將乾燥後的功能母粒定量添加到PTT切片中，使二甲基丙烯酸三甘醇酯在PTT切片中的含量為0. 5重量％， 採用常規滌綸紡絲設備和工藝，紡制150d/24f的PTT全拉伸絲。實施例5將輻射交聯後的聚酯纖維與未進行輻射交聯的聚酯纖維進行性能比較評價將實施例1-4和對比例1-4中所得到的輻射交聯後和未經輻射交聯的聚酯長絲分別整理成32cm的一束，取0. 2g束在一起，將一端固定，使其自然下垂。固定後的有效長度為30cm，用相同的火焰點火，以IOs內的熔滴數來進行評價。評價結果如下表
權利要求
1.一種使聚酯纖維減少熔滴的方法，包括下列步驟將紡絲級聚酯切片在105-135°C的溫度下乾燥至含水率達到300ppm，定量添加輻敏劑，或同時添加阻燃劑，經雙螺杆擠出機充分共混、擠出、冷卻、造粒，製成含輻敏劑聚酯功能母粒或聚酯阻燃功能母粒；普通聚酯切片經常規預結晶工藝和乾燥加工，使切片含水率達到300ppm，用注射機定量輸送含輻敏劑聚酯功能母粒或聚酯阻燃功能母粒和普通聚酯切片混合，經紡絲螺杆充分熔融混合，紡絲流體進入紡絲箱體，進行紡絲得到聚酯長絲或者聚酯短纖維；其特徵在於將由上述步驟所得到的聚酯長絲或者聚酯短纖維通過電子束或者Y射線輻照，使長絲或者短纖維內部產生交聯。
2.根據權利要求1所述的使聚酯纖維減少熔滴的方法，其特徵在於所述電子束或Y 射線輻照劑量為100-1200KGy，電子束輻射的劑量率為90KGy/h_l. 5MGy/h，γ射線輻射的劑量率為 lKGy/h-30KGy/h。
3.根據權利要求1所述的使聚酯纖維減少熔滴的方法，其特徵在於聚酯長絲的細度為50D-300D，孔數為12F-144F ；聚酯短纖維的細度為1. 4D-20D，長度為32mm-152mm。
4.根據權利要求1所述的使聚酯纖維減少熔滴的方法，其特徵在於所述輻敏劑為含有雙鍵的丙烯酸脂類、氰尿酸脂類、異氰尿酸酯類或丙烯脂類及甘醇酯類的聚酯纖維，聚酯長絲或聚酯短纖維中的輻敏劑與聚酯的比例為0. 5-15重量％。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的使聚酯纖維減少熔滴的方法，其特徵在於所述的聚酯切片為PET切片、PBT切片、PTT切片或者其阻燃切片。
6.一種經過權利要求1所述的方法製得的具有減少熔滴作用的聚酯長絲或者聚酯短纖維。
7.根據權利要求6所述的具有減少熔滴作用的聚酯長絲或者聚酯短纖維，其特徵在於電子束或Y射線輻照劑量為100-1200KGy，電子束輻射的劑量率為90KGy/h_l. 5MGy/h， Y射線輻射的劑量率為lKGy/h_30KGy/h。
8.根據權利要求6或7所述的具有減少熔滴作用的聚酯長絲或者聚酯短纖維，其特徵在於聚酯長絲的細度為50D-300D，孔數為12F-144F;聚酯短纖維的細度為1.4D-20D，長度為 32mm-152mm。
9.根據權利要求6或7所述的具有減少熔滴作用的聚酯長絲或者聚酯短纖維，其特徵在於輻敏劑為含有雙鍵的丙烯酸脂類、氰尿酸脂類、異氰尿酸酯類或丙烯脂類及甘醇酯類的聚酯纖維，聚酯長絲或聚酯短纖維中的輻敏劑與聚酯的比例為0. 5-15重量％。
10.根據權利要求6或7所述的具有減少熔滴作用的聚酯長絲或者聚酯短纖維，其特徵在於所述的聚酯纖維為PET、PBT、PTT纖維或者其阻燃纖維。
11.一種如權利要求6所述的具有減少熔滴作用的聚酯纖維的應用，其特徵在於所述減少熔滴聚酯纖維可作為阻燃防熔滴纖維，用於服裝面料、裝飾織物和產業用紡織品。
全文摘要
本發明涉及一種使聚酯纖維減少熔滴的方法，具體地說，涉及一種以聚酯為原料，預置輻敏劑和阻燃劑，通過電子束或γ射線輻射交聯有效地減少熔滴的方法。將輻敏劑和阻燃劑製成母粒，加入到聚酯切片中，由注射機定量、由螺杆充分混合後熔融紡絲；該長絲或者短纖維直接通過輻照發生交聯。此方法製備的聚酯纖維兼具阻燃性能，遇火時熔滴現象有明顯的減弱，並且可以按照常規的熔融紡絲工藝進行紡絲，簡單易行、節省成本。作為阻燃防熔滴纖維，廣泛用於服裝面料、裝飾織物和產業用紡織品。
文檔編號D01F6/92GK102400243SQ201110323999
公開日2012年4月4日 申請日期2011年10月21日 優先權日2011年10月21日
發明者代國亮, 張正松, 施楣梧, 朱士鳳, 王竹林, 高惠芳, 黃凱 申請人:東華大學, 中國紡織工程學會, 佛山市翎博新材料有限公司, 舟山欣欣化纖有限公司