专利名称：一种多微孔发泡聚丙烯纤维及制备方法
技术领域：
本发明涉及一种多微孔发泡聚丙烯纤维及制备方法。属于化学纤维领域。
背景技术：
丙纶作为四大合成纤维中的一个重要品种，由于原料聚丙烯来源丰富、生产和纺丝过程简单、综合能耗低、无污染和应用广泛等优点，自工业化以来得到了较大的发展，广泛用于家用纺织品、装饰品、卫生用品、非织造布等领域。当丙纶织成的织物用于服装、家用纺织品时，由于丙纶存在的“蜡状感”，当与人体皮肤接触时，会产生不适感。如用蔺草编织的枕头套、床席、坐垫、地垫、枕席、榻榻米等的包边，大多要用到丙纶织成的织带，而此类织带，不仅亲肤感、透气性差，而且缺乏弹性、档次低，使应用受到很大的限制。如使丙纶纤维多微孔化，则可以大大改善一般丙纶存在的不足。将PP树脂与其它易溶性高分子材料共混纺丝，然后再进行溶出的方法形成微孔， 不仅加工工艺复杂、生产成本增加，而且由于聚丙烯纤维的结晶度较高，只能溶出表层的少部分，无法在纤维内部形成微孔。作为常规的多孔聚合物产品技术已比较成熟，它可以通过挤出、注塑、吹塑等成型方法，制造具有质量轻、热导率低、隔热、隔音性能好、抗冲性能优良、比强度(拉伸强度/密度)高等特性的高分子发泡材料，其应用已经深人到人们日常生活的各个方面。如公开号CN101792554A，公开了 “一种微发泡聚丙烯及其制备方法“，该方法采用聚丙烯为主要原料，加入聚丙烯重量比0. 1 10%的微胶囊发泡剂或微胶囊发泡母粒为发泡剂，通过挤出、注塑或模压成型制得聚丙烯发泡材料。然而此类多孔聚合物产品具有孔的大小为100 μ m左右，已超过纤维的直径(IOOdtex的丙纶纤维，直径约为118 μ m)，因此很难将它们加工成连续的纤维。公开号CN1760418，公开了“一种多孔PET泡沫纤维及其制备方法”，该方法是在高压下，将惰性气体压入常规或异形PET纤维中，并通过热处理使压入纤维中的气体膨胀，形成一种多孔PET泡沫纤维。但此方法制备条件比较苛刻，生产效率较低。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种多微孔发泡聚丙烯纤维及制备方法。本发明纺丝、 拉伸一步法完成，生产过程的操作性能优良，生产成本低，经济社会效益较好；且纤维在具有轻量化、回弹性、透气性及亲肤感的同时，仍保持良好的力学性能。为了达成上述目的，本发明的解决方案是
一种多微孔发泡聚丙烯纤维，采用熔融指数(MFI)为20 50g/10min的聚丙烯树脂为原料；并加入占原料重量百分比0. 2 2%，分解温度在180 250°C的化学发泡剂、占原料重量百分比0. 05 0. 5%的助剂和占原料重量百分比1 5%的色母粒(广东彩艳股份有限公司)。所述的化学发泡剂为偶氮二甲酰胺(发泡剂AC)(重庆化医大冢化学有限公司)、 偶氮二甲酸钡(BaAC)(杭州海虹精细化工有限公司)、高温膨胀型微胶囊发泡剂(杭州海虹精细化工有限公司)中的一种。 所述的化学发泡剂优选为偶氮二甲酰胺。所述的助剂为滑石粉、二氧化硅中的一种。一种多微孔发泡聚丙烯纤维的制备方法，包括如下步骤将聚丙烯树脂、化学发泡剂、助剂、色母粒，按上述比例加入到螺杆挤压机熔融、混合；熔融的混合液通过纺丝组件的喷丝头挤出纺丝，在快速压力下降后，形成多微孔挤出料；多微孔挤出料在冷却水槽中冷却固化，然后经多级拉伸和热定型，以100 500m/min的卷绕速度制得多微孔发泡聚丙烯纤维。所述的螺杆挤压机设定螺杆各区的温度为160 ^(TC，压力为5 20Mpa，通过螺杆挤压机熔融、混合，使化学发泡剂处于将要分解的临界状态，以计量泵稳定计量，连续送入温度为180 260°C、组件压力为10 25Mpa的纺丝组件，并从喷丝孔喷出，在快速压力下降过程中，化学发泡剂分解气化，形成多微孔挤出料，多微孔挤出料在温度为10 30°C冷却水槽中冷却固化，在温度30 50°C条件下进行1. 1 1. 5倍的预牵伸，然后在 50 70°C条件下进行3. 0 6. 0倍的第二次牵伸，紧接着在70 90°C条件下进行热定型， 最后在100 500m/min的拉伸卷绕速度下，每根单纤维分别卷绕在各自的卷筒上，制得具有多微孔发泡聚丙烯纤维。本发明的有益效果为利用本发明的方法制得的纤维，每根单纤维中含有微孔直径小于10 μ m的微孔，微孔具有闭孔结构，均勻地分布在纤维的截面和长度方向，纤维在具有轻量化、回弹性、透气性及亲肤感的同时，仍保持良好的力学性能；本发明纺丝、拉伸一步法完成，生产过程的操作性能优良，生产成本低，经济社会效益较好。
具体实施例方式
下面通过具体实施例，对本发明作进一步的描述。
其中纤维的密度按以下方法测得密度(g/ cm3)=纤度(dtex) X10_6/纤维截面积 (Cm2)0纤维截面积由光学显微镜测得实施例1
本实施例采用MFI为35g/10min的聚丙烯树脂为原料，加入占原料重量百分比为1. 0% 的AC化学发泡剂、占原料重量百分比为0. 2%的二氧化硅，1%的红色色母粒，按设定的比例喂入螺杆挤压机，螺杆各区的温度为180 200°C，压力为lOMpa，通过螺杆挤压机熔融、混合，使化学发泡剂处于将要分解的临界状态，以计量泵稳定计量，连续送入温度为200°C、组件压力为15Mpa的纺丝组件，并从喷丝孔喷出；在快速压力下降过程中，化学发泡剂分解气化，形成多微孔挤出料，多微孔挤出料经一段空气层后进入温度为20°C的冷却水槽冷却，然后在温度40°C条件下进行1. 3倍的预牵伸，在60°C条件下进行4. 5倍的第二次牵伸，紧接着在80°C条件下进行热定型，最后在300m/min的拉伸卷绕速度下，每根单纤维分别卷绕在各自的卷筒上，得到的纤维含有直径小于10 μ m的微孔，因而纤维密度比常规丙纶纤维低。 主要指标及操作性见表1。本实施例纺丝、拉伸一步法完成，生产过程的操作性能优良，生产成本低，经济社会效益较好；且纤维在具有轻量化、回弹性、透气性及亲肤感的同时，仍保持良好的力学性能。原辅料与纤维主要指标见表1 ；纺丝与牵伸主要工艺参数见表2。实施例2
本实施例采用MFI为20g/10min的聚丙烯树脂为原料，加入占原料重量百分比为 2. 0%的AC化学发泡剂、占原料重量百分比为0. 5%的二氧化硅，2%的黄色色母粒，按设定的比例喂入螺杆挤压机，螺杆各区的温度为200 230°C，压力为25Mpa，通过螺杆挤压机熔融、混合，使化学发泡剂处于将要分解的临界状态，以计量泵稳定计量，连续送入温度为 220°C、组件压力为15Mpa的纺丝组件，并从喷丝孔喷出；在快速压力下降过程中，化学发泡剂分解气化，形成多微孔挤出料，多微孔挤出料经一段空气层后进入温度为30°C的冷却水槽冷却，然后在温度50°C条件下进行1. 1倍的预牵伸，在70°C条件下进行3. 0倍的第二次牵伸，紧接着在90°C条件下进行热定型，最后在lOOm/min的拉伸卷绕速度下，每根单纤维分别卷绕在各自的卷筒上，得到的纤维含有直径小于10 μ m的微孔，因而纤维密度比常规丙纶纤维低。主要指标及操作性见表1。本实施例纺丝、拉伸一步法完成，生产过程的操作性能优良，生产成本低，经济社会效益较好；且纤维在具有轻量化、回弹性、透气性及亲肤感的同时，仍保持良好的力学性能。原辅料与纤维主要指标见表1 ；纺丝与牵伸主要工艺参数见表2。实施例3
本实施例采用MFI为50g/10min的聚丙烯树脂为原料，加入占原料重量百分比为0. 2% 的AC化学发泡剂、占原料重量百分比为0. 05%滑石粉，3%的绿色色母粒，按设定的比例喂入螺杆挤压机，螺杆各区的温度为160 200°C，压力为5Mpa，通过螺杆挤压机熔融、混合，使化学发泡剂处于将要分解的临界状态，以计量泵稳定计量，连续送入温度为180°C、组件压力为IOMpa的纺丝组件，并从喷丝孔喷出；在快速压力下降过程中，化学发泡剂分解气化， 形成多微孔挤出料，多微孔挤出料经一段空气层后进入温度为10°C的冷却水槽冷却，然后在温度30°C条件下进行1. 5倍的预牵伸，在50°C条件下进行6. O倍的第二次牵伸，紧接着在70°C条件下进行热定型，最后在500m/min的拉伸卷绕速度下，每根单纤维分别卷绕在各自的卷筒上，得到的纤维含有直径小于10 μ m的微孔，因而纤维密度比常规丙纶纤维低。主要指标及操作性见表1。本实施例纺丝、拉伸一步法完成，生产过程的操作性能优良，生产成本低，经济社会效益较好；且纤维在具有轻量化、回弹性、透气性及亲肤感的同时，仍保持良好的力学性能。原辅料与纤维主要指标见表1 ；纺丝与牵伸主要工艺参数见表2。实施例4
本实施例采用MFI为35g/10min的聚丙烯树脂为原料，加入占原料重量百分比为1. 0% 的BaAC化学发泡剂、占原料重量百分比为0.洲滑石粉，4%的蓝色色母粒，按设定的比例喂入螺杆挤压机，螺杆各区的温度为180 200°C，压力为lOMpa，通过螺杆挤压机熔融、混合，使化学发泡剂处于将要分解的临界状态，以计量泵稳定计量，连续送入温度为220°C、组件压力为ISMpa的纺丝组件，并从喷丝孔喷出；在快速压力下降过程中，化学发泡剂分解气化，形成多微孔挤出料，多微孔挤出料经一段空气层后进入温度为20°C的冷却水槽冷却，然后在温度40°C条件下进行1. 3倍的预牵伸，在60°C条件下进行4. 5倍的第二次牵伸，紧接着在80°C条件下进行热定型，最后在300m/min的拉伸卷绕速度下，每根单纤维分别卷绕在各自的卷筒上，得到的纤维含有直径小于10 μ m的微孔，因而纤维密度比常规丙纶纤维低。主要指标及操作性见表1。本实施例纺丝、拉伸一步法完成，生产过程的操作性能优良，生产成本低，经济社会效益较好；且纤维在具有轻量化、回弹性、透气性及亲肤感的同时，仍保持良好的力学性能。原辅料与纤维主要指标见表1 ；纺丝与牵伸主要工艺参数见表2。实施例5
本实施例采用MFI为35g/10min的聚丙烯树脂为原料，加入占原料重量百分比为1. 0% 的高温膨胀型微胶囊化学发泡剂、占原料重量百分比为0. 2%滑石粉，5%的黑色色母粒，按设定的比例喂入螺杆挤压机，螺杆各区的温度为230 260°C，压力为lOMpa，通过螺杆挤压机熔融、混合，使化学发泡剂处于将要分解的临界状态，以计量泵稳定计量，连续送入温度为^KTC、组件压力为12Mpa的纺丝组件，并从喷丝孔喷出；在快速压力下降过程中，化学发泡剂分解气化，形成多微孔挤出料，多微孔挤出料经一段空气层后进入温度为20°C的冷却水槽冷却，然后在温度40°C条件下进行1. 3倍的预牵伸，在60°C条件下进行4. 5倍的第二次牵伸，紧接着在80°C条件下进行热定型，最后在300m/min的拉伸卷绕速度下，每根单纤维分别卷绕在各自的卷筒上，得到的纤维含有直径小于10 μ m的微孔，因而纤维密度比常规丙纶纤维低。主要指标及操作性见表1。本实施例纺丝、拉伸一步法完成，生产过程的操作性能优良，生产成本低，经济社会效益较好；且纤维在具有轻量化、回弹性、透气性及亲肤感的同时，仍保持良好的力学性能。原辅料与纤维主要指标见表1 ；纺丝与牵伸主要工艺参数见表2。比较例1
本实施例采用的方法如实施例1所述的方法基本相同，所不同的是不添加任何化学发泡剂和助剂。得到的是普通的丙纶纤维，密度大，没有达到本发明的轻质感和亲肤感，优良的透气性、回弹性目的。原辅料与纤维主要指标见表1 ；纺丝与牵伸主要工艺参数见表2。比较例2
本实施例采用的方法如实施例1所述的方法基本相同，所不同的是AC化学发泡剂的添加量为3. 0%，助剂为0. 3%SI02。添加的发泡剂量过大，微孔尺寸过大，虽然能达到轻质化的目的，但加工性差、断裂强度低，无实用价值。原辅料与纤维主要指标见表1 ；纺丝与牵伸主要工艺参数见表2。
权利要求
1.一种多微孔发泡聚丙烯纤维，其特征在于采用熔融指数为20 50g/10min的聚丙烯树脂为原料；并加入占原料重量百分比0. 2 2%、分解温度在180 250°C的化学发泡齐U、占原料重量百分比0. 05 0. 5%助剂和占原料重量百分比1 5%的色母粒。
2.如权利要求1所述的一种多微孔发泡聚丙烯纤维，其特征在于所述的化学发泡剂为偶氮二甲酰胺、偶氮二甲酸钡、高温膨胀型微胶囊发泡剂中的一种。
3.如权利要求2所述的一种多微孔发泡聚丙烯纤维，其特征在于所述的化学发泡剂为偶氮二甲酰胺。
4.如权利要求1所述的一种多微孔发泡聚丙烯纤维，其特征在于所述的助剂为滑石粉、二氧化硅中的一种。
5.一种如权利要求1所述的多微孔发泡聚丙烯纤维的制备方法，其特征在于包括如下步骤将聚丙烯树脂、化学发泡剂、助剂、色母粒，按上述比例加入到螺杆挤压机熔融、 混合；熔融的混合液通过纺丝组件的喷丝头挤出纺丝，在快速压力下降后，形成多微孔挤出料；多微孔挤出料在冷却水槽中冷却固化，然后经多级拉伸和热定型，以100 500m/min的卷绕速度制得多微孔发泡聚丙烯纤维。
6.如权利要求5所述的一种多微孔发泡聚丙烯纤维的制备方法，其特征在于所述的螺杆挤压机设定螺杆各区的温度为160 260°C，压力为5 20Mpa，通过螺杆挤压机熔融、 混合，使化学发泡剂处于将要分解的临界状态，以计量泵稳定计量，连续送入温度为180 260°C、组件压力为10 25Mpa的纺丝组件，并从喷丝孔喷出，在快速压力下降过程中，化学发泡剂分解气化，形成多微孔挤出料，多微孔挤出料在温度为10 30°C冷却水槽中冷却固化，在温度30 50°C条件下进行1. 1 1. 5倍的预牵伸，然后在50 70°C条件下进行 3. 0 6. 0倍的第二次牵伸，紧接着在70 90°C条件下进行热定型，最后在100 500m/ min的拉伸卷绕速度下，每根单纤维分别卷绕在各自的卷筒上，制得具有多微孔发泡聚丙烯纤维。
全文摘要
本发明公开了一种多微孔发泡聚丙烯纤维及其制备方法。采用熔融指数为20～50g/10min的聚丙烯树脂为原料；并加入占原料重量百分比0.2～2%，分解温度在180～250℃的化学发泡剂，占原料重量百分比0.05～0.5%的助剂和占原料重量百分比1～5%的色母粒。本发明纺丝、拉伸一步法完成，生产过程的操作性能优良，生产成本低，经济社会效益较好；且纤维在具有轻量化、回弹性、透气性及亲肤感的同时，仍保持良好的力学性能。
文档编号D01F6/46GK102174717SQ20111006110
公开日2011年9月7日 申请日期2011年3月15日 优先权日2011年3月15日
发明者姚玉元, 王秀华, 陈文兴 申请人:浙江理工大学