专利名称：一种可染细旦丙纶用共混树脂及其制造方法
技术领域：
本发明涉及制造可染丙纶的共混树脂及其共混方法。
背景技术：
由普通聚丙烯制得的纤维作为服用纤维材料因可染性、吸湿性较差等不良性能而未能在服装领域获得广泛的应用。近年来，由于用特殊加工方法生产的细旦和超细旦(单丝纤度小于1分特)丙纶的发展，赋予丙纶织物显著的透湿排汗性能而被广泛应用于贴身衣服，如高档运动衫、内衣裤及春秋季衣装面料。
据ZL 92,1,08576.1报导，以分子量调节控制聚合体流变性的可控流变性聚丙烯树脂与CDPET(可染、易染聚酯)等共混改性，使其所制备的纤维具有分散性染料可染性。制得的聚丙烯改性纤维单丝纤度为0.3～1.2分特，从而使织物具有良好的芯吸效应、透湿排汗性，可用作高档服用纤维材料。但这一发明制造的纤维的染色只能染至中偏深，不能染得深色，且与聚丙烯共混的CDPET为有机物，并未涉及无机物。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是公开一种可染细旦丙纶用共混树脂及其制备方法，以克服现有技术存在的上述缺陷。
本发明所说的可染细旦丙纶用共混树脂的组分包括聚丙烯树脂和纳米或/和亚微米级稀土颗粒，其质量百分比为聚丙烯 95～99％，稀土颗粒 1～5％纳米或/和亚微米级稀土颗粒的含量不能过高，过高将导致纺丝困难，也不能过低，过低效果不明显。
所说的纳米或/和亚微米级稀土颗粒的粒径为20～900nm；所说的稀土包括氧化铈和/或氧化钇；
采用常规的方法，可将本发明的可染细旦丙纶用共混树脂制成聚丙烯改性纤维，单丝纤度为0.3～1.2分特，可用分散染料染色能染至深色。用于制备的织物，不仅具有良好的芯吸效应、透湿排汗性及可染性，而且还具有荧光性及抗静电等功能性。
由于稀土颗粒是无机物，与聚丙烯的相容性较小，本发明的可染细旦丙纶用共混树脂不能采用常规的方法进行制备，必须先对稀土颗粒进行处理后再与聚丙烯共混。因此，本发明的方法包括如下步骤将稀土颗粒加入硝酸和双氧水，搅拌至澄清，以乙醇为溶剂，与聚乙烯吡咯烷酮以1∶5～9的质量比在50～90℃下，反应2～60分钟，再将制得稀土有机络合物，然后将上述络合物与聚丙烯混和，采用常规的方法，于在双螺杆挤出机中熔融共混，并制带造粒。共混挤出物在扫描电镜下观察，稀土颗粒在聚丙烯中分散均匀，稀土颗粒的最大粒径小于0.9微米；所说的稀土颗粒优选为亚微米级，即其粒径为0.1～0.9um；稀土颗粒与硝酸和双氧水的重量比为稀土颗粒∶硝酸∶双氧水＝1∶1～20∶1～40；本发明将稀土颗粒与聚乙烯吡咯烷酮杂化络合，制得的络合物由于有机物的存在从而与聚丙烯有很好的相容性；或包括如下步骤将稀土颗粒与硅烷偶联剂在有机溶剂中，温度为50～90℃的条件下进行表面处理，使其能在聚丙烯中均匀地分散，然后将处理后的稀土颗粒与聚丙烯混和，采用常规的方法，在双螺杆挤出机中熔融共混并制带造粒。共混挤出物在扫描电镜下观察，纳米稀土颗粒在聚丙烯中分散均匀，纳米稀土颗粒的最大粒径小于100纳米。
所说的稀土颗粒优选为纳米级，即其粒径为20～100nm；所说的有机溶剂包括乙醇、乙二醇、环己烷中的一种；所说的硅烷偶联剂包括C5～C20的钛酸酯，如钛酸辛酯等。
其配方的质量百分比为纳米稀土颗粒 90～99.5％，处理剂 0.5～10％。
将上述聚丙烯改性树脂切片熔融纺丝，在800～3500米/分的纺速下，于室温到120℃间拉伸3～5倍，可制得单丝纤度为0.3～1.2分特的纤维，用分散染料采用常用染色工艺能染至深色，而且还具有荧光性及抗静电等功能性。
发明的优点是十分显著的，比较现有技术，本发明用亚微米级和纳米级稀土颗粒共混改性聚丙烯树脂的流变性好，稀土颗粒在聚丙烯中的分散均匀，纳米级稀土尺寸均在100nm以下。由其纺制的纤维单丝纤度为0.3～1.2分特，强度和韧性得到明显地提高，用分散染料采用常规方法染色可染至深色，上染率提高了30％，由于稀土元素所具有的特殊电子层结构，不仅使其染色性能得到明显得提高，而且能使纤维具有荧光性和抗静电等特殊的功能，进一步扩大了聚丙烯纤维的应用领域。
图1为实例1制得的共混样品的扫描电镜照片，从图中可以看出，稀土颗粒的尺寸在0.9um以下。
图2为实例2制得的共混样品的扫描电镜照片，从图中可以看出，稀土颗粒的尺寸在0.5um以下。
图3为实例3制得的共混样品的扫描电镜照片，从图中可以看出，稀土颗粒的尺寸在100nm以下。
图4为实例4制得的共混样品的扫描电镜照片，从图中可以看出，稀土颗粒的尺寸在100nm以下。
图5为实例5制得的共混样品的扫描电镜照片，从图中可以看出，稀土颗粒的尺寸在90nm以下。
图6为实例6制得的共混样品的扫描电镜照片，从图中可以看出，稀土颗粒的尺寸在90nm以下。
具体实施例方式
实施例1将2.5克亚微米级稀土颗粒加入15ml硝酸和30ml双氧水，搅拌至澄清，以乙醇为溶剂，与聚乙烯吡咯烷酮以10∶90的质量比在70℃下搅拌10分钟进行反应，再将制得稀土有机络合物，以质量比5∶95将上述络合物与聚丙烯混和后，于220℃下在双螺杆挤出机中熔融共混，并制带造粒。共混挤出物在扫描电镜下观察，稀土颗粒在聚丙烯中分散均匀，稀土颗粒的最大粒径小于0.9微米。如图1。
实施例2将2.5克亚微米级稀土颗粒加入15ml硝酸和30ml双氧水搅拌至澄清，以乙醇为溶剂，与聚乙烯吡咯烷酮以7∶93的质量比在70℃下搅拌10分钟进行反应，再将制得稀土有机络合物，以质量比3∶97将上述络合物与聚丙烯混和后，于220℃下在双螺杆挤出机中熔融共混，并制带造粒。共混挤出物在扫描电镜下观察，稀土颗粒在聚丙烯中分散均匀，稀土颗粒的最大粒径小于0.5微米。如图2。
实施例3将2.5克亚微米级稀土颗粒加入15ml硝酸和30ml双氧水搅拌至澄清，以乙醇为溶剂，与聚乙烯吡咯烷酮3∶97的质量比在70℃下搅拌10分钟进行反应，再将制得稀土有机络合物，以质量比1∶99将上述络合物与聚丙烯混和后，于220℃下在双螺杆挤出机中熔融共混，并制带造粒。共混挤出物在扫描电镜下观察，稀土颗粒在聚丙烯中分散均匀，稀土颗粒的最大粒径小于100纳米。如图3。
实施例4将纳米稀土颗粒与硅烷偶联剂(三甲氧基硅烷)在质量比为8∶92，无水乙醇为溶剂，温度为78℃左右的条件下进行表面处理，然后将处理后的纳米稀土颗粒以5∶95的质量比与聚丙烯混和，于220℃下在双螺杆挤出机中熔融共混并制带造粒。共混挤出物在扫描电镜下观察，纳米稀土颗粒在聚丙烯中分散均匀，纳米稀土颗粒的最大粒径小于100纳米。如图4。
实施例5将纳米稀土颗粒与钛酸酯偶联剂(钛酸丁酯)在质量比为8∶92，无水乙醇为溶剂，温度为78℃左右的条件下进行表面处理，然后将处理后的纳米稀土颗粒以3∶97的质量比与聚丙烯混和，于220℃下在双螺杆挤出机中熔融共混并制带造粒。共混挤出物在扫描电镜下观察，纳米稀土颗粒在聚丙烯中分散均匀，纳米稀土颗粒的最大粒径小于90纳米。如图5。
实施例6将纳米稀土颗粒与钛酸酯偶联剂(钛酸丁酯)在质量比为3∶97，无水乙醇为溶剂，温度为78℃左右的条件下进行表面处理，然后将处理后的纳米稀土颗粒以1∶99的质量比与聚丙烯混和，于220(下在双螺杆挤出机中熔融共混并制带造粒。共混挤出物在扫描电镜下观察，纳米稀土颗粒在聚丙烯中分散均匀，纳米稀土颗粒的最大粒径小于90纳米。如图6。
实施例7采用实施例1的产品制备纤维，其单丝纤度为1旦，断裂强度为3cn/dex。采用分散染料在120℃的温度下，在高温高压染色机上染色60min。根据金咸镶的染整工艺学实验上测定上染率的方法，在分光光度计上测定其上染率，上染率提高了30％。
权利要求
1.一种可染细旦丙纶用共混树脂，其特征在于，组分包括聚丙烯树脂和纳米或/和亚微米级稀土颗粒，其质量百分比为聚丙烯95～99％，稀土颗粒1～5％。
2.根据权利要求1所述的可染细旦丙纶用共混树脂，其特征在于，所说的纳米或/和亚微米级稀土颗粒的粒径为20～900nm。
3.根据权利要求1或2所述的可染细旦丙纶用共混树脂，其特征在于，所说的稀土包括氧化铈和/或氧化钇。
4.根据权利要求1、2或3所述的可染细旦丙纶用共混树脂的制备方法，其特征在于包括如下步骤将稀土颗粒加入硝酸和双氧水，以乙醇为溶剂，与聚乙烯吡咯烷酮以1∶5～9的质量比在50～90℃下，反应2～60分钟，再将制得稀土有机络合物，然后将上述络合物与聚丙烯混和，采用常规的方法，挤出共混，造粒。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所说的稀土颗粒为亚微米级，即其粒径为0.1～0.9um。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，稀土颗粒与硝酸和双氧水的重量比为稀土颗粒∶硝酸∶双氧水＝1∶1～20∶1～40。
7.根据权利要求1、2或3所述的可染细旦丙纶用共混树脂的制备方法，其特征在于包括如下步骤将稀土颗粒与硅烷偶联剂在有机溶剂中，温度为50～90℃的条件下进行表面处理，然后将处理后的稀土颗粒与聚丙烯混和，采用常规的方法，挤出，共混，造粒。
8.根据权利要求7所述的可染细旦丙纶用共混树脂的制备方法，其特征在于所说的稀土颗粒为纳米级，即其粒径为20～100nm。
9.根据权利要求7所述的可染细旦丙纶用共混树脂的制备方法，其特征在于所说的有机溶剂包括乙醇、乙二醇、环己烷中的一种。
10.根据权利要求7、8或9所述的可染细旦丙纶用共混树脂的制备方法，其特征在所说的硅烷偶联剂包括C5～C20的钛酸酯，纳米稀土颗粒90～99.5％，处理剂0.5～10％。
全文摘要
本发明公开了一种可染细旦丙纶用共混树脂及其制造方法。所说的可染细旦丙纶用共混树脂的组分包括聚丙烯树脂和纳米或/和亚微米级稀土颗粒，其质量百分比为聚丙烯95～99％，稀土颗粒1～5％。本发明用亚微米级和纳米级稀土颗粒共混改性聚丙烯树脂的流变性好，稀土颗粒在聚丙烯中的分散均匀，纳米级稀土尺寸均在100nm以下。由其纺制的纤维单丝纤度为0.3～1.2分特,强度和韧性得到明显地提高,用分散染料采用常规方法染色可染至深色,上染率提高了30％，由于稀土元素所具有的特殊电子层结构，不仅使其染色性能得到明显得提高，而且能使纤维具有荧光性和抗静电等特殊的功能，进一步扩大了聚丙烯纤维的应用领域。
文档编号D01F6/46GK1563528SQ20041001731
公开日2005年1月12日 申请日期2004年3月30日 优先权日2004年3月30日
发明者陈彦模, 张瑜, 朱美芳, 彭华湘, 蒋翀 申请人:东华大学