一种吸湿抗静电聚丙烯纤维的制造方法与流程

文档序号:11841768阅读:352来源:国知局

本发明涉及一种吸湿抗静电聚丙烯纤维的制造方法,属于高分子纤维制造技术领域。



背景技术:

聚丙烯纤维,也被称为PP纤维或丙纶,是一种用等规聚丙烯熔融纺制的纤维,它最大优点是质轻,其密度为0.91/cm3,比一般化学纤维轻20-30%,是所有纺织纤维中比重最小的一种且其强度高、伸长大、初始模量较高、弹性优良。聚丙烯纤维耐磨性仅次于聚酰胺纤维,耐腐蚀性良好,尤其是对无机酸、碱稳定性很好,不发霉,不腐烂,不怕虫蛀等,但聚丙烯纤维不吸水,染色困难,静电很大,常温体积电阻率高达1017Ω.cm。由于其不吸湿、不透气、不舒适、热稳定性差、易吸灰,故不适合用于服饰。

吸湿抗静电纤维的性能主要是指抗静电性,即其快速消除静电荷的能力,在标准状态(RH65%,20℃)下,若电阻率≤109Ω.cm,属非常好的抗静电纤维,若电阻率在1010-1012Ω.cm,则属好的抗静电纤维,而良好的吸湿性更有助于提高抗静电和织物的服用舒适性。

硅藻土的密度1.9-2.3g/cm3,堆密度0.34-0.65g/cm3,比表面积40-65m/g,孔体积0.45-0.98m,吸水率是自身体积的2-4倍,熔点1650C-1750℃,在电子显微镜下可以观察到特殊多孔的构造。硅藻土的颜色为白色、灰白色、灰色和浅灰褐色等,有细腻、松散、质轻、多孔、吸水性和渗透性强的性质。在高分子聚合物材料中添加少量硅藻土能明显提高材料的吸附性和吸湿性,并可提高产品的耐热、保温、抗老化等作用。

铝掺杂氧化锌、导电云母粉添加在PET中具有优良的抗静电功能。

炉甘石为碳酸盐类矿物方解石族菱锌矿,主含碳酸锌,为不溶于水的天然碳酸锌,孔隙较多,似蜂窝状,有较强吸水性,舐之粘舌。均以色白、体轻、质松者为佳。有人体皮肤保健作用。

埃洛石纳米管是一种由高岭石的片层在天然条件下卷曲而成天然的多壁纳米管状材料,是一种具有典型的多壁纳米管状结构的天然纳米材料.纳米管的外径为20-150nm、内径为5-100nm、长度为0.15-50μm。埃洛石纳米管由硅氧四面体、铝氧八面体组成,外壁含有一定的硅羟基,结构单元之间以氢键和范德华力等次价键德形式结合。对阳离子、极性分子等具有较强的吸附能力。天然的纳米管状结构和易于分散的性质,使得埃洛石纳米管作为一种新型的聚合物增强材料在聚丙烯、环氧树脂、聚乙烯、聚酰胺、聚酯、橡胶等得到应用。

膨润土是以蒙脱石为主的含水粘土矿,其层间阳离子种类决定膨润土的类型,层间阳离子为Na+时称钠基膨润土,钠基膨润土具有很强的吸湿性和膨胀性,可吸附8~15倍于自身体积的水量,体积膨胀可达数倍至30倍。除此之外,膨润土还有较强的阳离子交换能力且对各种气体、液体、有机物质有一定的吸附能力,故有较高的可塑性和较强的粘结性,因膨润土的特殊性质,其具有较高的使用价值,被广泛应用于各个工业领域。

凹凸棒土的基本结构单元为棒状、针状、纤维状单晶体,简称凹凸棒晶,凹凸棒土中棒晶的含量一般<50%;凹凸棒晶长约0.5-5μm,宽约0.01-0.10μm,凹凸棒晶的表面布满凹凸相间的沟槽,内部多孔道,比表面可达500㎡/g以上,吸水性强,可达到150%以上;莫氏硬度2-3级,加热到700-800℃,硬度>5级。比重为2.05-2.32,添加在塑料中既作为着色剂,又具有补强、阻燃、防老化。

多年来纤维工作者针对聚丙烯纤维存在的缺陷,进行了大量的改性研究,以期制得具有特殊性能和功能的聚丙烯纤维,如吸湿、舒适、可染、抗静电等。



技术实现要素:

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足,而提供一种具有内生性吸湿抗静电聚丙烯纤维的制造方法。

本发明提供的吸湿抗静电聚丙烯纤维的制造方法,它采用如下步骤:

A)按质量份数,取0.8-1.2份表征参数直径为40-100nm、长度为500-2000nm的埃洛石纳米管,0.5-1.0份月桂胺聚氧乙烯醚,1.2-2.0份纳米级导电云母粉,1.2-1.6份表征参数长为0.5-5μm、宽为0.01-0.10μm凹凸棒晶,4.0-6.0份质量分数为30%碳酸氢钠水溶液,0.2-0.7份纳米级炉甘石粉混合,在150-170℃过热蒸汽反应釜内搅拌,汽蒸反应45-60min后,在400-500℃真空微波辐射2-4h,然后浸于80-120份质量分数为30%的氨基磺酸溶液中真空吸湿处理,吸透后加热至60-95℃超声波分散0.5-1.5h,再搅拌分散3.5-4.5h,获得悬浮物;

B)按质量份数,将步骤A)获得的2.0-4.0份悬浮物微波等离子刻蚀处理10-30min,用30-60份含质量分数3-5%三聚磷酸钠分散液的去离子水在70-90℃下超声波处理20-40min,取上层悬浮物经150-200目过滤,蒸馏水洗涤干净,真空烘干,获得改性无机抗静电纳米材料;

C)按质量份数,取15-25份步骤B)获得的改性无机抗静电纳米材料,与5-8份超细硅藻土,5-8份铝掺杂氧化锌纳米粉体,5-8份钠基膨润土,P3-5份P-g-MAH增容剂,8-15份质量分数20-30%的硅烷偶联剂醇溶液,60-70℃条件下在混合机中以250-350转/min的速度搅拌反应45-60min,后在50-70℃条件下真空烘干,再加入150-200份等规聚丙烯粉,在混合机中以250-350转/min的速度搅拌40-50min,获得吸湿抗静电等规聚丙烯共混物;

D)将步骤C)获得的吸湿抗静电等规聚丙烯共混物在动态真空烘箱干燥至含水率≤50ppm,在同向双螺杆熔融混练挤出机直接挤出纺制成吸湿抗静电聚丙烯纤维。

作为优选地,所述吸湿抗静电聚丙烯纤维是吸湿抗静电纳米材料以微原纤形态分散在聚丙烯纤维皮层,常规等规聚丙烯为芯层的聚丙烯纤维。

作为优选地,所述吸湿抗静电聚丙烯皮芯型纤维用于纺制成POY、FDY、民用纤维和产业用纤维。

本发明提供的吸湿抗静电聚丙烯纤维的制造方法,它采用如下步骤:

A)按质量份数,取1.0份表征参数直径为70nm、长度为1200nm的埃洛石纳米管,0.75份月桂胺聚氧乙烯醚,1.6份纳米级导电云母粉,1.4份表征参数长为2.5μm、宽为0.05μm凹凸棒晶,5.0份质量分数为30%碳酸氢钠水溶液,0.45份纳米级炉甘石粉混合,在160℃过热蒸汽反应釜内搅拌,汽蒸反应50min后,在450℃真空微波辐射3h,然后浸于100份质量分数为30%的氨基磺酸溶液中真空吸湿处理,吸透后加热至75℃超声波分散1h,再搅拌分散4h,获得悬浮物;

B)按质量份数,将步骤A)获得的3.0份悬浮物微波等离子刻蚀处理20min,用45份含质量分数4%三聚磷酸钠分散液的去离子水在80℃下超声波处理30min,取上层悬浮物经170目过滤,蒸馏水洗涤干净,真空烘干,获得改性无机抗静电纳米材料;

C)按质量份数,取20份步骤B)获得的改性无机抗静电纳米材料,与6.5份超细硅藻土,6.5份铝掺杂氧化锌纳米粉体,6份钠基膨润土,4份PP-g-MAH增容剂,12份质量分数25%的硅烷偶联剂醇溶液,65℃条件下在混合机中以300转/min的速度搅拌反应50min,后在60℃条件下真空烘干,再加入等规聚丙烯粉170份,在混合机中以300转/min的速度搅拌45min,获得吸湿抗静电等规聚丙烯共混物;

D)将步骤C)获得的吸湿抗静电等规聚丙烯共混物在动态真空烘箱干燥至含水率为≤50ppm,在同向双螺杆熔融混练挤出机直接挤出纺制成吸湿抗静电聚丙烯纤维。

本发明应用埃洛石纳米管、超细硅藻土的超强吸附性能和钠基膨润土、导电材料的协同效应,与等规聚丙烯共混熔融制成一种以吸湿抗静电纳米材料的微原纤维形态分散在聚丙烯纤维内部的吸湿抗静电功能聚丙烯高分子材料,使聚丙烯纤维具有吸湿、舒适、可染、抗静电等特性。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作进一步的说明。以下实施例仅对本申请进行进一步说明,不应理解为对本申请的限制。

本发明所述的一种吸湿抗静电聚丙烯纤维的制造方法,采用如下步骤:

A)按质量份数,取0.8-1.2份表征参数直径为40-100nm、长度为500-2000nm的埃洛石纳米管,0.5-1.0份月桂胺聚氧乙烯醚,1.2-2.0份纳米级导电云母粉,1.2-1.6份表征参数长为0.5-5μm、宽为0.01-0.10μm凹凸棒晶,4.0-6.0份质量分数为30%碳酸氢钠水溶液,0.2-0.7份纳米级炉甘石粉混合,在150-170℃过热蒸汽反应釜内搅拌,汽蒸反应45-60min后,在400-500℃真空微波辐射2-4h,然后浸于80-120份质量分数为30%的氨基磺酸溶液中真空吸湿处理,吸透后加热至60-95℃超声波分散0.5-1.5h,再搅拌分散3.5-4.5h,获得悬浮物;

B)按质量份数,将步骤A)获得的2.0-4.0份悬浮物微波等离子刻蚀处理10-30min,用30-60份含质量分数3-5%三聚磷酸钠分散液的去离子水在70-90℃下超声波处理20-40min,取上层悬浮物经150-200目过滤,蒸馏水洗涤干净,真空烘干,获得改性无机抗静电纳米材料;

C)按质量份数,取15-25份步骤B)获得的改性无机抗静电纳米材料,与5-8份超细硅藻土,5-8份铝掺杂氧化锌纳米粉体,5-8份钠基膨润土,3-5份PP-g-MAH增容剂,8-15份质量分数20-30%的硅烷偶联剂醇溶液,60-70℃条件下在混合机中以250-350转/min的速度搅拌反应45-60min,后在50-70℃条件下真空烘干,再加入150-200份等规聚丙烯粉,在混合机中以250-350转/min的速度搅拌40-50min,获得吸湿抗静电等规聚丙烯共混物;

D)将步骤C)获得的吸湿抗静电等规聚丙烯共混物在动态真空烘箱干燥至含水率≤50ppm,在同向双螺杆熔融混练挤出机直接挤出纺制成吸湿抗静电聚丙烯纤维。

所述吸湿抗静电聚丙烯纤维是以微原纤形态分散在聚丙烯纤维皮层,常规等规聚丙烯为芯层的聚丙烯纤维。

所述吸湿抗静电聚丙烯皮芯型纤维用于纺制成POY、FDY、民用纤维和产业用纤维。

实施例1:一种吸湿抗静电聚丙烯纤维的制造方法,采用如下步骤:

A)按质量份数,取0.8份表征参数直径为40nm、长度为500nm的埃洛石纳米管,0.5份月桂胺聚氧乙烯醚,1.2份纳米级导电云母粉,1.2份表征参数长为0.5μm、宽为0.01μm凹凸棒晶,4.0份质量分数为30%碳酸氢钠水溶液,0.2份纳米级炉甘石粉混合,在150℃过热蒸汽反应釜内搅拌,汽蒸反应45min后,在400℃真空微波辐射2h,然后浸于80份质量分数为30%的氨基磺酸溶液中真空吸湿处理,吸透后加热至60℃超声波分散0.5h,再搅拌分散3.5h,获得悬浮物;

B)按质量份数,将步骤A)获得的2.0份悬浮物微波等离子刻蚀处理10min,用30份含质量分数3%三聚磷酸钠分散液的去离子水在70℃下超声波处理20min,取上层悬浮物经150目过滤,蒸馏水洗涤干净,真空烘干,获得改性无机抗静电纳米材料;

C)按质量份数,取20份步骤B)获得的改性无机抗静电纳米材料,与5份超细硅藻土,5份铝掺杂氧化锌纳米粉体,5份钠基膨润土,3份PP-g-MAH增容剂,8份质量分数20%的硅烷偶联剂醇溶液,60℃条件下在混合机中以250转/min的速度搅拌反应45min,后在50℃条件下真空烘干,再加入等规聚丙烯粉150份,在混合机中以250转/min的速度搅拌40min,获得吸湿抗静电等规聚丙烯共混物;

D)将步骤C)获得的吸湿抗静电等规聚丙烯共混物在动态真空烘箱干燥至含水率为≤50ppm,在同向双螺杆熔融混练挤出机直接挤出纺制成吸湿抗静电聚丙烯纤维。

实施例2:一种吸湿抗静电聚丙烯纤维的制造方法,采用如下步骤:

A)按质量份数,取1.0份表征参数直径为70nm、长度为1200nm的埃洛石纳米管,0.75份月桂胺聚氧乙烯醚,1.6份纳米级导电云母粉,1.4份表征参数长为2.5μm、宽为0.05μm凹凸棒晶,5.0份质量分数为30%碳酸氢钠水溶液,0.45份纳米级炉甘石粉混合,在160℃过热蒸汽反应釜内搅拌,汽蒸反应50min后,在450℃真空微波辐射3h,然后浸于100份质量分数为30%的氨基磺酸溶液中真空吸湿处理,吸透后加热至75℃超声波分散1h,再搅拌分散4h,获得悬浮物;

B)按质量份数,将步骤A)获得的3.0份悬浮物微波等离子刻蚀处理20min,用45份含质量分数4%三聚磷酸钠分散液的去离子水在80℃下超声波处理30min,取上层悬浮物经170目过滤,蒸馏水洗涤干净,真空烘干,获得改性无机抗静电纳米材料;

C)按质量份数,取20份步骤B)获得的改性无机抗静电纳米材料,与超细硅藻土6.5份,6.5份铝掺杂氧化锌纳米粉体,6份钠基膨润土,4份PP-g-MAH增容剂,12份质量分数25%的硅烷偶联剂醇溶液,65℃条件下在混合机中以300转/min的速度搅拌反应50min,后在60℃条件下真空烘干,再加入170份等规聚丙烯粉,在混合机中以300转/min的速度搅拌45min,获得吸湿抗静电等规聚丙烯共混物;

D)将步骤C)获得的吸湿抗静电等规聚丙烯共混物在动态真空烘箱干燥至含水率为≤50ppm,在同向双螺杆熔融混练挤出机直接挤出纺制成吸湿抗静电聚丙烯纤维。

实施例3:一种吸湿抗静电聚丙烯纤维的制造方法,采用如下步骤:

A)按质量份数,取1.2份表征参数直径为100nm、长度为2000nm的埃洛石纳米管,1.0份月桂胺聚氧乙烯醚,2.0份纳米级导电云母粉,1.6份表征参数长为5μm、宽为0.10μm凹凸棒晶,6.0份质量分数为30%碳酸氢钠水溶液,0.7份纳米级炉甘石粉混合,在170℃过热蒸汽反应釜内搅拌,汽蒸反应60min后,在500℃真空微波辐射4h,然后浸于120份质量分数为30%的氨基磺酸溶液中真空吸湿处理,吸透后加热至95℃超声波分散1.5h,再搅拌分散4.5h,获得悬浮物;

B)按质量份数,将步骤A)获得的4.0份悬浮物微波等离子刻蚀处理30min,用60份含质量分数5%三聚磷酸钠分散液的去离子水在90℃下超声波处理40min,取上层悬浮物经200目过滤,蒸馏水洗涤干净,真空烘干,获得改性无机抗静电纳米材料;

C)按质量份数,取25份步骤B)获得的改性无机抗静电纳米材料,与8份超细硅藻土,8份铝掺杂氧化锌纳米粉体,8份钠基膨润土,5份PP-g-MAH增容剂,15份质量分数30%的硅烷偶联剂醇溶液,70℃条件下在混合机中以350转/min的速度搅拌反应60min,后在70℃条件下真空烘干,再加入200份等规聚丙烯粉,在混合机中以350转/min的速度搅拌50min,获得吸湿抗静电等规聚丙烯共混物;

D)将步骤C)获得的吸湿抗静电等规聚丙烯共混物在动态真空烘箱干燥至含水率为50ppm,在同向双螺杆熔融混练挤出机直接挤出纺制成吸湿抗静电聚丙烯纤维。

本发明所述的实施例并不限于以上所述实施例,通过前述公开的数值范围,在就具体实施例中进行任意替换,从而可以得到无数个实施例,对此不一一例举。

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