一種再生皮芯結構複合纖維及其製備方法
2023-04-25 07:23:46
一種再生皮芯結構複合纖維及其製備方法
【專利摘要】一種再生皮芯結構複合纖維及製備方法、利用化學再生法由回收聚酯通過化學解聚反應製備的中間體對苯二甲酸乙二醇酯（BHET），通過原位聚合法製備納米複合再生聚酯組成芯層結構，芯層抗紫外劑由於在低溫添加其分散均勻，含量大於3%，避免了由於抗紫外含量過高導致製備過程纖維的斷絲、面料懸垂度不夠的現象。另外皮芯結構界面由於含有少量解聚過程中多餘乙二醇產生的聚醚，使得皮芯聚合物能夠更好地結合在一起，其力學性能遠大於純再生全消光纖維。本發明所製備的再生皮芯複合纖維所編制的面料，柔軟舒適、懸垂、挺括、抗紫外能力強，適合高級時裝、保健、運動服飾的最佳纖維。
【專利說明】一種再生皮芯結構複合纖維及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種再生皮芯結構複合纖維及其製備方法，屬於紡織【技術領域】。
【背景技術】
[0002]目前，由於聚酯(PET，即聚對苯二甲酸乙二醇酯)產品的大量使用，造成石油資源的枯竭，加上聚酯的大量堆積對環境造成一定程度的汙染。《「十二五」資源綜合利用指導意見》明確指出，力爭在2015年將主要再生資源的回收利用率提高至70%，並將「廢塑料的回收利用」和「廢舊紡織品」作為重點發展領域。因此廢棄聚酯的回收可望解決廢棄聚酯引起的環境汙染和資源短缺問題。目前利用再生聚酯製備滌綸短纖已有報導，但是製備再生皮芯結構的滌綸短纖以及長絲均未見國內外報導。
[0003]全消光滌綸纖維是目前全球用於抵抗紫外線的服用纖維，是減少皮膚癌患病率的首選紡織纖維，但其抗紫外能力較弱，雖有技術人員通過添加過多二氧化鈦含量來增加抗紫外能力，但是由於二氧化鈦含量過多導致在高溫反應狀態下二氧化鈦的團聚，從而會導致紡絲以及編織過程中出現毛絲、斷絲，從而使得其纖維織物的質量難以達到穿著舒適、美觀、挺括的優良性能而被摒棄。
【發明內容】
[0004]本發明目的是提供一種再生皮芯結構複合纖維及其製備方法。
[0005]為達到上述目的，本發明採用的第一種技術方案是:一種再生皮芯結構複合纖維，所述再生皮芯結構複合纖維的芯層為二氧化鈦質量百分含量為3~12%的再生聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維，皮層為二氧化鈦質量百分含量小於或等於3%的聚對苯二甲酸丁二醇酯纖維、二氧化鈦質量百分含量小於或等於3%的聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維或者二氧化鈦質量百分含量小於或等於3%的再生聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維；所述再生皮芯結構複合纖維中的二氧化鈦的質量百分含量大於或等於3%，單絲纖度為0.01dtex^lOdtex0
[0006]優選的技術方案為:所述二氧化鈦為納米二氧化鈦。
[0007]優選的技術方案為:所述芯層與皮層兩者之間的質量比例為50-95: 5~50。
[0008]為達到上述目的，本發明採用的第一種技術方案是:一種再生皮芯結構複合纖維的製備方法，包括以下步驟:
芯層材料的製備:將廢舊聚對苯二甲酸乙二醇酯製品、乙二醇和1，3丙二醇投入反應釜中進行解聚反應，當所述廢舊聚對苯二甲酸乙二醇酯製品的解聚程度大於或等於80%後得到解聚原液；然後在小於或等於150°C條件下，向所述解聚原液中加入二氧化鈦漿料、抗氧劑和脫色劑；接下來將反應體系的溫度升高至220°C ~26(TC並抽真空進行縮聚反應得到納米複合芯層聚合物熔體；
皮層材料的製備:將皮層聚合物和粒徑小於I微米的二氧化鈦通過靜態混合器進行混合，然後通過溫度為230°C ~280°C的螺杆擠出機中擠出得到皮層材料熔體；所述皮層聚合物為聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚對苯二甲酸丙二醇酯或者再生聚對苯二甲酸乙二醇酯中的一種；所述皮層材料熔體中的二氧化鈦的質量百分含量為O~3% ；
複合紡絲:所述皮層材料熔體和納米複合芯層聚合物熔體通過各自計量泵計量後進入複合紡絲箱，然後通過皮芯複合噴絲組件進行紡絲，所述紡絲的溫度為230°C~280°C。
[0009]優選的技術方案為:所述乙二醇和1，3丙二醇兩者之間的質量比例為10~17:
0.1 ~3。
[0010]優選的技術方案為:所述芯層與皮層兩者之間的質量比例為50-95: 5~50。
[0011]優選的技術方案為:所述二氧化鈦漿料是在小於或等於150°C條件下，納米二氧化鈦粉體分散於乙二醇溶液中製得。
[0012]優選的技術方案為:抗氧劑有三(2.4- 二叔丁基苯基)亞磷酸酯；四【β - (3.5- 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸】季戊四醇酯；4，4』_硫代雙(6-叔丁基-3-甲基苯酚);Ν，Ν』_雙【β - (3,5- 二叔丁基-4-羥基苯基)丙醯】肼。
[0013]優選的技術方案為:活性炭、離子交換樹脂、離子交換纖維、殼聚糖膜、聚丙烯醯胺。
[0014]由於上述技術方案運用，本發明與現有技術相比具有下列優點和效果:
1、本發明的複合纖維，克服了常規全消光纖維抗紫外能力差，在編織過程中斷絲現象較為嚴重，衣服懸垂度低的問 題。另外本發明所製備的再生皮芯結構的複合纖維採用皮芯結構，芯層由通過化學解聚反應製備的中間體對苯二甲酸乙二醇酯(BHET)通過與高含量的納米二氧化鈦粉體通過原位聚合製備的含量超過3%的二氧化鈦/再生複合聚酯組成，另外皮層通過添加含量小於3% 二氧化鈦而製得，解決了二氧化鈦含量太高紡絲困難以及舒適性差的問題，另外由於芯層聚合物-再生聚酯的熔點與皮層聚合物-聚對苯二甲酸丙二醇酯(ΡΤΤ)、聚對苯二甲酸丁二醇酯、或再生聚酯熔點接近，解決了由於不同聚合物熔點不同，在紡絲過程出現相分離，導致紡絲控制難，力學強度較低的問題，這樣避免了全消光纖維製備過程的斷絲、懸垂度不夠的現象。另外皮芯結構界面由於含有解聚過程中多餘乙二醇產生的聚醚，使得皮芯聚合物能夠更好地結合在一起，製備過程更為簡單；且二氧化鈦總含量超過3%，抗紫外能力強。本發明製備的再生皮芯複合纖維所編制的面料，顏色鮮豔，舒適、懸垂、挺括、抗紫外能力強，其回彈性、染色性能均比常規滌綸以及其他全消光纖維有很大的提聞。
[0015]2、本發明再生皮芯結構複合纖維的芯層是回收聚酯通過原位聚合製備，其二氧化鈦的含量超過3% ;皮層由二氧化鈦含量小於3%的具有記憶功能的PTT或者再生聚酯組成，結構中具有柔性鏈段，纖維較為柔軟、回彈性高；另由於再生聚酯與PTT具有較低的玻璃化溫度，其在常壓即可染色，節約能源。
[0016]3、本發明本發明再生皮芯結構複合纖維的皮芯結構界面由於再生聚酯中含有少量由於化學解聚反應產生的具有增塑作用的副產物，不需再添加增塑劑即可使得皮芯能夠很好地結合在一起，使得皮芯結構的纖維強度增大，從而改變全消光或常規滌綸強度低、抗紫外能力差、纖維硬、回彈差，穿著不舒適等問題。
[0017]4、本發明一種再生皮芯結構複合纖維，是一種循環再生、經濟環保的纖維，其編織的織物具有較高的抗紫外能力，穿著舒適、柔軟、懸垂性好，是製作時尚、保健、孕婦、兒童服飾的最佳纖維。【具體實施方式】
[0018]下面結合實施例對本發明作進一步描述:
抗紫外UPF值測定方法:
根據GB/T18830-2002的測試抗紫外線的方法測試纖維織物的UPF值，所用儀器為分光光度計UV-31500。
[0019]實施例一:一種再生皮芯結構複合纖維及其製備方法
首先在自製解聚釜中倒入乙二醇與1，3丙二醇解聚回收的聚酯瓶片進行解聚反應，等解聚反應到3小時後，解聚程度達到100%，反應溫度控制在150°C，加入已處理好的二氧化鈦漿料，添加抗氧劑三(2，4_ 二叔丁基苯基)亞磷酸酯、以及脫色劑活性炭將釜中反應溫度升高到260°C，進行抽真空縮聚，聚合成納米複合芯層聚合物；通過溫度為270°C的螺杆擠出機中擠出，通過計量泵進入紡絲箱中，紡絲溫度設置為270°C。
[0020]所述的乙二醇與1.3丙三醇的質量比為8:2。
[0021]所述的芯層聚合物佔總聚合物的質量分數為50%。
[0022]所述的的二氧化鈦含量佔芯層聚合物的含量為12%。
[0023]所述的的二氧化鈦漿 料是指在低於150°C下在乙二醇溶液中進行分散得到，分散時間為30min。
[0024]其次，待芯層紡絲箱體溫度升到230°C以上時，將聚對苯二甲酸丁二醇酯通過溫度為260°C的螺杆擠出機中擠出，通過計量泵進入紡絲箱，進行紡絲。
[0025]所述聚對苯二甲酸丁二醇酯佔總聚合物的質量分數為50%。
[0026]皮芯結構的聚合物通過環吹風系統，經過卷繞、後加工製得再生皮芯結構複合纖維。
[0027]實施例二:一種再生皮芯結構複合纖維及其製備方法
首先在自製解聚釜中倒入乙二醇與1，3丙二醇解聚回收聚酯瓶片進行解聚反應，等解聚反應到2小時後，解聚程度達到100%，加入已處理好的二氧化鈦漿料，添加抗氧劑四【β -(3.5- 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸】季戊四醇酯、以及脫色劑離子交換樹脂將釜中反應溫度升高到240°C，，進行抽真空縮聚，聚合成納米複合芯層聚合物；通過溫度為260°C的螺杆擠出機中擠出，通過計量泵進入紡絲箱芯層中，紡絲溫度設置為260°C。
[0028]所述的乙二醇與1.3丙三醇的質量比為7:3。
[0029]所述的芯層聚合物含量為99.5%。
[0030]所述的的二氧化鈦含量佔芯層聚合物的含量為3%。
[0031]所述的的二氧化鈦漿料是指在低於140°C下在乙二醇溶液中進行分散得到，分散時間為IOmin。
[0032]其次，待芯層紡絲箱體溫度升到230°C時，將處理好的佔皮層聚合物含量為3%、顆粒尺寸小於Ium的二氧化鈦加入到PTT中進行分散，通過靜態混合器，通過溫度為260°C的螺杆擠出機中擠出，通過計量泵進入紡絲箱皮層中，進行紡絲。
[0033]所述皮層聚合物是指PTT，其含量為0.5%。
[0034]皮芯結構的聚合物通過環吹風系統，經過卷繞、後加工製得再生皮芯結構複合纖維。
[0035]實施例三:一種再生皮芯結構複合纖維及其製備方法首先在自製解聚釜中倒入乙二醇與1，3丙二醇解聚回收聚酯廢絲進行解聚反應，等解聚反應到I小時後，解聚程度達到100%，反應溫度控制在130°C，加入顆粒尺寸小於1um的二氧化鈦漿料進行攪拌20分鐘後，添加抗氧劑4，4』 -硫代雙(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、以及脫色劑離子交換纖維將釜中反應溫度升高到250°C，，進行抽真空縮聚，聚合成納米複合芯層聚合物；通過溫度為270°C的螺杆擠出機中擠出，通過計量泵進入芯層紡絲箱中進行紡絲，芯層紡絲溫度設置為280°C。
[0036]所述的乙二醇與1.3丙三醇的質量比為9:1。
[0037]上述芯層聚合物含量為80%。
[0038]所述的的二氧化鈦含量佔芯層聚合物的含量為6%。
[0039]其次，待芯層紡絲箱體溫度升到230°C時，將含有2%、顆粒尺寸小於1um的二氧化鈦的再生聚酯的混合物通過靜態混合器，通過溫度為270°C的螺杆擠出機中擠出，通過計量泵進入皮層紡絲箱中，皮層紡絲溫度設置為280°C。
[0040]所述再生聚酯含量為20%。
[0041]皮芯結構的聚合物通過環吹風系統，經過卷繞、後加工製得再生皮芯結構複合纖維。
[0042]實施例四:一種再生皮芯結構複合纖維及其製備方法
首先在自製解聚釜中倒入乙二醇和1，3丙二醇解聚回收聚酯廢絲進行解聚反應，等解聚反應到1小時後，解聚程度達到100%，加入已處理好的二氧化鈦漿料，添加抗氧劑N，Ν』-|【β- (3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙醯】肼、以及脫色劑殼聚糖膜將釜中反應溫度升高到240°C，，進行抽真空縮聚，聚合成納米複合芯層聚合物；通過溫度為260°C的螺杆擠出機中擠出，通過計量泵進入紡絲箱芯層中，紡絲溫度設置為230°C。
[0043]所述的芯層聚合物含量為95%。
[0044]上述的已處理的二氧化鈦漿料是指將佔聚酯總含量為3%的二氧化鈦在低於140°C下在乙二醇溶液中進行分散得到，分散時間為l0min。
[0045]其次，待芯層紡絲箱體溫度升到230°C時，將處理好的佔皮層聚合物含量為3%、顆粒尺寸小於1um的二氧化鈦加入到PTT中進行分散，通過靜態混合器，通過溫度為230°C的螺杆擠出機中擠出，通過計量泵進入紡絲箱皮層中，進行紡絲。
[0046]所述皮層聚合物PTT含量為5%。
[0047]皮芯結構的聚合物通過環吹風系統，經過卷繞、後加工製得再生皮芯結構複合纖維。
[0048]實施例五:一種再生皮芯結構複合纖維及其製備方法
將實例3的皮芯結構聚合物通過環吹風系統，經過卷繞、經過1倍牽伸以及100°C熱定型得到再生皮芯結構複合纖維，通過編織得到經緯密度為110X76紅色坯布的UPF值為65%。
[0049]上述實施例只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在於讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發明的內容並據以實施，並不能以此限制本發明的保護範圍。凡根據本發明精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種再生皮芯結構複合纖維，其特徵在於:所述再生皮芯結構複合纖維的芯層為二氧化鈦質量百分含量為3~12%的再生聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維，皮層為二氧化鈦質量百分含量小於或等於3%的聚對苯二甲酸丁二醇酯纖維、二氧化鈦質量百分含量小於或等於3%的聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維或者二氧化鈦質量百分含量小於或等於3%的再生聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維；所述再生皮芯結構複合纖維中的二氧化鈦的質量百分含量大於或等於3%,單絲纖度為0.01dtex~lOdtex。
2.根據權利要求1所述的再生皮芯結構複合纖維，其特徵在於:所述二氧化鈦為納米二氧化鈦。
3.根據權利要求1所述的再生皮芯結構複合纖維，其特徵在於:所述芯層與皮層兩者之間的質量比例為50-95: 5~50。
4.一種再生皮芯結構複合纖維的製備方法，其特徵在於:包括以下步驟: 芯層材料的製備:將廢舊聚對苯二甲酸乙二醇酯製品、乙二醇和1，3丙二醇投入反應釜中進行解聚反應，當所述廢舊聚對苯二甲酸乙二醇酯製品的解聚程度大於或等於80%後得到解聚原液；然後在小於或等於150°C條件下，向所述解聚原液中加入二氧化鈦漿料、抗氧劑和脫色劑；接下來將反應體系的溫度升高至220°C ~260°C並抽真空進行縮聚反應得到納米複合芯層聚合物熔體； 皮層材料的製備:將皮層聚合物和粒徑小於I微米的二氧化鈦通過靜態混合器進行混合，然後通過溫度為230°C ~280°C的螺杆擠出機中擠出得到皮層材料熔體；所述皮層聚合物為聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚對苯二甲酸丙二醇酯或者再生聚對苯二甲酸乙二醇酯中的一種；所述皮層材料熔體中的二氧化鈦的質量百分含量為O~3% ； 複合紡絲:所述皮層材料熔體和納米複合芯層聚合物熔體通過各自計量泵計量後進入複合紡絲箱，然後通過皮芯複合噴絲組件進行紡絲，所述紡絲的溫度為230°C~280°C。
5.根據權利要求4所述的再生皮芯結構複合纖維的製備方法，其特徵在於:所述乙二醇和1，3丙二醇兩者之間的質量比例為10~17: 0.1~3。
6.根據權利要求4所述的再生皮芯結構複合纖維的製備方法，其特徵在於:所述芯層與皮層兩者之間的質量比例為50-95: 5~50。
7.根據權利要求4所述的再生皮芯結構複合纖維的製備方法，其特徵在於:所述二氧化鈦漿料是在小於或等於150°C條件下，納米二氧化鈦粉體分散於乙二醇溶液中製得。
【文檔編號】D01D5/34GK103789873SQ201410065565
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年2月25日 優先權日:2014年2月25日
【發明者】馮淑芹, 唐俊松, 繆漢根, 梅鋒, 劉淑華, 朱冬蘭, 錢琴芳, 曹志霞 申請人:盛虹集團有限公司