一種聚丙烯/摻雜氧化物複合功能纖維的製備方法

2023-04-27 06:56:31

專利名稱：一種聚丙烯/摻雜氧化物複合功能纖維的製備方法
技術領域：
本發明屬複合功能纖維的製備領域，特別是涉及一種聚丙烯/摻雜氧化物複合功能纖維 的製備方法。
背景技術：
隨著科技的發展和社會的進步，電磁輻射成為了另外一種汙染源，危害了人的健康， 另外人們對紡織品的要求也逐漸提高，因此開發具有電磁波吸收，抗菌，抗靜電，抗紫外 的功能纖維已經十分的必要。
例如專利CN1442518A將Ti02， CuS等納米抗菌粉體和粘膠纖維等複合製備得到了 抗菌纖維，專利CN1278032A報導了將金屬鎳等納米金屬顆粒和滌綸複合制的抗靜電抗紫 外功能纖維的，Journal of Polymer Research(2007)14:107-113報導了將鋇鐵氧體和錳鐸鐵氧 體和聚丙烯複合製得電磁波吸收纖維，但是兼具這些功能纖維還未見報導，摻雜氧化物半 導體功能粉體的出現為這種複合功能纖維提供了可能。
ln203， Sn02， ZnO等寬帶半導體材料由於其特殊的光學和電學性能，近年來受到了 廣泛的關注。由半導體連續光譜理論，可見光和紅外波段的光波在半導體中的傳播特性與 等離子頻率cop密切相關，等離子頻率的定義式為
相應的等離子波長為 P e W乂
式中，111*為自由載流子的有效質量，so為介電常數，e為電子電荷，N為材料中載流 子的密度，c為真空光速。
半導體對電磁波的反射與電磁波的波長有關，當入射光的A〈入p(即"〉cop)時，半導 體具有電介質的特性，有很高的透過率，很低的反射率。當入射光的 入〉入p(g卩ax"p)時，半導體具有金屬的特性，有很高的反射率。而半導體的入p主要取 決於載流子的濃度N，從理論上來講，當向相應的基體材料中摻雜相應的高價離子，如向 ln203中摻雜Sn元素，向Sn02中添加Sb元素，向ZnO中添加Al元素後，材料的載流子 的濃度N有了數量級的提高，電導率也有數量級的提高。摻雜氧化物半導體由於電極化和 傳導損耗，又對微波有介電損耗，因此ITO， ATO， ZAO具有很多特殊的光學和電學的性質，例如電磁波吸收，抗紫外，可見光透過等功能。將摻雜氧化物半導體應用於紡織品用 纖維領域未見報導。
聚丙烯纖維的資源豐富，生產成本低，其密度小，耐化學腐蝕性好，無毒，耐蟲蛀，在產 業和服裝領域有廣泛的應用。但是聚丙烯也有一些缺點，例如抗紫外抗靜電的性能較差， 易老化等。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種聚丙烯/摻雜氧化物複合功能纖維的製備方法， 該製備方法生產設備簡單，易於工業化生產，製得的複合功能纖維具有電磁波吸收，降低 紅外發射率，抗菌，抗紫外，防老化等功能，可以廣泛應用在防電磁波輻射，抗菌抗老化 抗靜電紡織品等各種領域。
本發明的一種聚丙烯/摻雜氧化物複合功能纖維的製備方法，包括
(1) 將烘乾的聚丙烯基體和摻雜氧化物粉體，其重量比為99.9: 0.1-70: 30，預混合
均勻；
(2) 將雙螺杆共混擠出機各段的溫度調節至160-220°C，加入預混合好的粉體放入 雙螺杆擠出機擠出，經過水浴冷卻後經過切粒，得到紡絲的母粒；
(3) 將母粒加入複合紡絲機，紡絲溫度為190-250°C，噴絲板為28-64孔，噴絲孔直 徑為0.2-0.5mm，熔融紡絲的巻繞速度為300-600m/min，得到初生絲；
(4) 將得到的初生絲，用平行牽伸機進行牽伸，牽伸工藝為，牽伸倍率為2-6倍，平 行牽伸機前輥加熱溫度為70-9(TC，中間蒸汽加熱溫度為lOO-ll(TC，得到複合功能纖維。
所述步驟(1)聚丙烯基體為具有可紡性的聚丙烯PP。
所述步驟(1 )摻雜氧化物粉體為摻鋁氧化鋅ZAO、摻錫氧化銦ITO或摻銻氧化錫ATO 粉體，其中ZAO中Zn: Al的摩爾比為99: 1-90: 10， ITO中In: Sn的摩爾比為99: 1-90: 10， ATO中Sn: Sb的摩爾比為99: 1-90: 10，摻雜氧化物粉體粒徑為0.01-1 um，可以
通過噴絲孔，滿足紡絲的需要。
所述步驟(1)摻雜氧化物粉體的添加量為0.1%wt-30%wt。
所述步驟(1)摻雜氧化物粉體可以未經過表面處理，也可以通過矽烷偶聯劑，鈦酸 脂偶聯劑，硬脂酸鈉等進行表面有機化改性處理。
有益效果
(1)本發明的製備方法生產設備簡單，易於工業化生產；(2)本發明製得的複合功能纖維具有電磁波吸收，降低紅外發射率，抗菌，抗紫外， 防老化等功能，可以廣泛應用在防電磁波輻射，抗菌抗老化抗靜電紡織品等各種領域。
具體實施例方式
下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用於說明本發明而 不用於限制本發明的範圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之後，本領域技術人 員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限定
的範圍。
實施例1
將烘乾的PP粉料和ZAO(Zn:Al摩爾比為95:5，粒徑為100-200nm)粉體，按照重量比 為95: 5的重量比預混合均勻後，放入九段控溫的雙螺杆中，從加料口到出料口各段的溫 度依次為170。C， 185°C， 200°C， 210°C， 220°C， 210°C， 200°C， 190°C， 180°C， 共混擠 出，經過切粒機切粒，得到母粒，然後將母粒烘乾，加入熔融紡絲機，進行紡絲，紡絲頭 孔徑為0.3mrn，紡絲頭為28孔，紡絲溫度為230'C，紡絲速度為400m。初生絲然後用平 行牽伸機進行牽伸，牽伸倍數為3.3倍，牽伸機的前輥溫度為7CTC，加熱溫度為IO(TC。 經牽伸後，得到PP/ZAO複合功能纖維。
實施例2
將烘乾的PP粉料和ITO(In:Sn摩爾比為90:10，粒徑為50-100nm)粉體，按照重量比 為97: 3的重量比預混合均勻後，放入五段控溫的雙螺杆中，從加料口到出料口各段的溫 度依次為170°C， 210°C， 215°C， 220°C，， 180°C，共混擠出，經過切粒機切粒，得到母 粒，然後將母粒烘乾，加入熔融紡絲機，進行紡絲，紡絲頭孔徑為0.3mm，紡絲頭為48 孔，紡絲溫度為24(TC，紡絲速度為400m。初生絲然後用平行牽伸機進行牽伸，牽伸倍數 為4倍，牽伸機的前輥溫度為7(TC，加熱溫度為10(TC。經牽伸後，得到具有低紅外發射 率的纖維。
實施例3
將烘乾的PP粉料和ATO(Sn:Sb摩爾比為97:3，粒徑為50-100nm)粉體，按照重量比 為99:1的重量比預混合均勻後，放入九段控溫的雙螺杆中，加料口到出料口各段的溫度依 次為170。C， 185°C， 200°C， 210°C, 220°C， 210°C， 200°C， 190°C， 180°C， 共混擠出， 經過切粒機切粒，得到母粒，然後將母粒烘乾，加入熔融紡絲機，進行紡絲，紡絲頭孔徑 為0.3mm，紡絲頭為36孔，紡絲溫度為235。C，紡絲速度為400m。初生絲然後用平行牽 伸機進行牽伸，牽伸倍數為4倍，牽伸機的前輥溫度為7(TC，加熱溫度為100。C。經牽伸後，得到具有低紅外發射率的纖維。紡絲，牽伸後，得到具有低紅外發射率的纖維
權利要求
1.一種聚丙烯/摻雜氧化物複合功能纖維的製備方法，包括(1)將烘乾的聚丙烯基體和摻雜氧化物粉體混合均勻，其重量比為99.9∶0.1-70∶30；(2)將雙螺杆擠出機的溫度調節至160-220℃，加入上述混合粉體，擠出，冷卻，切粒，得到紡絲的母粒；(3)將母粒加入紡絲機，紡絲溫度為190-250℃，噴絲板為28-62孔，噴絲孔直徑為0.2-0.5mm，熔融紡絲的卷繞速度為300-600m/min，得到初生絲；(4)將上述初生絲牽伸，牽伸倍率為2-6倍，即得。
2. 根據權利要求1所述的一種聚丙烯/摻雜氧化物複合功能纖維的製備方法，其特徵在於所述步驟(1)聚丙烯基體為具有可紡性的聚丙烯PP。
3. 根據權利要求1所述的一種聚丙烯/摻雜氧化物複合功能纖維的製備方法，其特徵在於所述步驟(1)摻雜氧化物粉體為摻鋁氧化鋅ZAO、摻錫氧化銦ITO或摻銻氧化錫ATO粉體，其中ZAO中Zn: Al的摩爾比為99: 1-90: 10， ITO中In: Sn的摩爾比為99: 1-90:10， ATO中Sn: Sb的摩爾比為99: 1-90: 10，摻雜氧化物粉體粒徑為0.01-1 u m。
4. 根據權利要求1所述的一種聚丙烯/摻雜氧化物複合功能纖維的製備方法，其特徵在於所述步驟(1)摻雜氧化物粉體通過沉澱法、水熱反應法、溶膠-凝膠法、氣相法製備。
5. 根據權利要求1所述的一種聚丙烯/摻雜氧化物複合功能纖維的製備方法，其特徵在於所述步驟(1)摻雜氧化物粉體通過矽烷偶聯劑，鈦酸脂偶聯劑或硬脂酸鈉進行表面有機化改性處理。
6. 根據權利要求1所述的一種聚丙烯/摻雜氧化物複合功能纖維的製備方法，其特徵在於所述步驟(4)牽伸機前輥加熱溫度為7(TC，中間蒸汽加熱溫度為100°C。
全文摘要
本發明涉及一種聚丙烯/摻雜氧化物複合功能纖維的製備方法，包括(1)將烘乾的聚丙烯基體和摻雜氧化物粉體混合均勻；(2)將雙螺杆擠出機的溫度調節至160-220℃，加入上述混合粉體，擠出，冷卻，切粒，得到紡絲的母粒；(3)將母粒加入紡絲機，得到初生絲；(4)將上述初生絲牽伸，牽伸倍率為2-6倍，即得。本發明的製備方法生產設備簡單，易於工業化生產，製得的複合功能纖維具有電磁波吸收，降低紅外發射率，抗菌，抗紫外，防老化等功能，可以廣泛應用在防電磁波輻射，抗菌抗老化抗靜電紡織品等各種領域。
文檔編號D01F1/10GK101597810SQ200910054390
公開日2009年12月9日 申請日期2009年7月3日 優先權日2009年7月3日
發明者昊 俞, 徵 崔, 印 張, 朱美芳, 李耀剛, 王宏志 申請人:東華大學