一种吸湿排汗桔瓣型的涤丙复合纤维及其制备方法与流程

本发明涉及复合纤维纺织技术领域，尤其涉及一种吸湿排汗桔瓣型的涤丙复合纤维及其制备方法。

背景技术：

在天然纤维中，棉、毛、丝均具有良好的吸湿能力，但对于常规的合成纤维的吸湿排汗往往能力较弱，一般需要物理或者化学的方法来改善合成纤维的吸湿性能。目前现有常用的物理方法是对合成纤维的截面或者内部进行结构调整，例如改变喷丝孔形状、表面刻蚀、混纤、纤维超细化等手段，以达到改善合成纤维的吸湿性能，但其均无法得到明显效果，且其加工工艺更繁杂；而常用的化学方法则是通过引入亲水基团，使纤维中的大分子具备亲水能力，但往往导致成本较高，适用性低的不足。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种吸湿排汗桔瓣型的涤丙复合纤维，其具有高芯吸效应，纤维的表面积增大，吸湿效果好的特点。

本发明的另一个目的在于提出一种吸湿排汗桔瓣型涤丙复合纤维的制备方法。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种吸湿排汗桔瓣型的涤丙复合纤维，所述涤丙复合纤维的截面为桔瓣型骨架和填充于桔瓣型骨架内的楔形填充部；所述桔瓣型骨架为聚酯材料，所述楔形填充部为聚丙烯改性材料。本发明通过采用了聚丙烯改性材料作为楔形填充部，以及采用聚酯材料作为桔瓣型骨架，从而形成吸湿排汗桔瓣型的涤丙复合纤维。其中，聚酯材料，即聚对苯二甲酸乙二醇酯，其具有吸水回潮率低，绝缘性能好的特点，而聚丙烯改性材料则具备优异的芯吸效应；通过将两种组分经喷丝孔挤出、冷却成型后，利用热胀冷缩的作用，使两组分之间所形成的桔瓣型截面能够产生永久的缝隙，从而使涤丙复合纤维的芯吸效应增强，且增加了纤维的表面积，吸湿效果更强。与现有的常规涤锦桔瓣型吸湿复合纤维相比，本发明的涤丙桔瓣型复合纤维中的聚丙烯改性材料的复合纤维具备更强的芯吸效应，配合桔瓣型截面产生的永久缝隙，使纤维的芯吸效应更强，吸湿性能更佳，并且聚丙烯改性材料的价格远低于锦纶材料的价格，从而使涤丙复合纤维的原料成本低于涤锦复合纤维，有效降低生产成本。

进一步说明，所述涤丙复合纤维中，按重量份数计，包括60～80％聚酯材料和20～40％的聚丙烯改性材料。通过控制一定的聚酯材料与聚丙烯改性材料之间的重量份数比，一方面是为了确保由聚酯材料形成的桔瓣型骨架结构更加稳定，保证良好的绝缘性能；另一方面，使在桔瓣型骨架中有效形成均匀的楔形填充部，其可纺性好。

进一步说明，所述聚丙烯改性材料是由重量份数为70～90％的聚丙烯切片与重量份数为10～30％的聚烯烃切片混合改性而成。由于涤丙工艺比涤锦工艺的难度大，倘若直接将聚丙烯直接与聚酯材料进行复合，往往会因两者的熔点相差大，而导致纺织性差的问题，因此本发明为了能够使涤丙复合纤维的纺织复合效果更好，通过将重量份数为70～90％的聚丙烯切片与重量份数为10～30％的聚烯烃切片进行混合改性获得的聚丙烯改性材料来作为楔形填充部。由于聚烯烃切片为poe弹性体，即茂金属催化的乙烯和辛烯实现原位聚合的热塑性弹性体。poe弹性体具有良好的流动性能，并且与聚丙烯相容性好，将上述聚烯烃和聚丙烯两种材料按比例加入混料机进行混合(poe占比过高会导致纤维拉伸强度的下降)，搅拌叶片转速为600～700转/分钟，搅拌时长为5～10min，混合形成的聚丙烯改性材料，对聚丙烯具有增韧作用，并且改善聚丙烯的流动性能，获得结构更加稳定的桔瓣型涤丙截面结构。从而有效改善了其可纺性。

进一步说明，所述聚丙烯改性材料的熔融指数为20～30g/10min，其中，所述聚丙烯切片的熔点温度为167～170℃。本发明通过控制聚丙烯改性材料的熔融指数控制在20～30g/10min之间，以便于进行熔融复合纺丝。

进一步说明，所述聚酯材料的粘度为0.63～0.68dl/g，聚酯材料的熔点温度为257～260℃。其中，聚酯材料在本发明中占有很大的组份，并控制聚酯切片粘度为0.63～0.68dl/g，其特定的粘度值不仅能正确评价聚酯的质量，而且为制定纺丝的工艺条件提供了重要的依据，对纺丝的运转稳定性，长丝的条干均匀性和染色的均匀性均有影响，使得制造出来的纤维强度高，耐磨度好，保形性好，耐日晒，耐气候性和耐酸性能较好。

在纺丝过程中，利用聚酯材料和聚丙烯改性材料两者的粘度和熔点之间的差值，以保证使在涤丙复合纤维的冷却过程中两组份之间形成永久的缝隙，其涤丙复合纤维的比表面积与普通实心圆形截面的纤维相比可增加113％～160％，并且其缝隙带来了芯吸效应，大大增强了纤维的吸湿性能。

一种吸湿排汗桔瓣型的涤丙复合纤维的制备方法，包括如下步骤：

1)将聚酯材料作为原料a，进行连续结晶、干燥，制成聚酯干切片后，进入第一螺杆挤出机中，熔融挤压形成聚酯熔体；再将该聚酯熔体输送到纺丝箱体中，并均匀分配到桔瓣型复合组件中去，获得桔瓣型骨架组份；

2)将聚烯烃切片和聚丙烯切片进行混合作为原料b，将其进入第二螺杆挤出机中，熔融挤压形成聚丙烯改性熔体，再将该聚丙烯改性熔体输送到纺丝箱体中，并均匀分配到桔瓣型复合组件中去，获得楔形组份；

3)所述桔瓣型骨架组份和楔形组份通过桔瓣型复合纺丝组件均匀挤出成型，获得初生丝，并经过冷却成型、上油、加热牵引、交络和卷绕，得到桔瓣型的涤丙复合纤维。本发明采用上述制备方法制得的桔瓣型涤丙复合纤维，其吸湿性高于市面上的常规涤锦桔瓣型吸湿复合纤维，并具有较高的强度，该桔瓣型涤丙复合纤维的断裂强度≥2.3cn/dtex，断裂伸长率在20～40％之间，条干不匀率cv值＜3％，工艺步骤简单，成品质量稳定，为实际的生产提供了可靠的技术工艺。

进一步说明，步骤1)中经过结晶干燥制成的聚酯切片含水率达到30ppm以下。将聚酯切片的含水率降至30ppm以下，主要目的是防止聚酯水解，导致分子量降低，丝的质量下降，还可以避免熔体在纺丝过程中产生水蒸气，造成毛丝和断头的问题，以便于有效经过熔融挤压，形成稳定的可纺丝的聚酯熔体，保证纺丝效果稳定，减少不必要的浪费。

进一步说明，步骤1)中，第一螺杆挤出机的熔融挤压过程设有五段加热区，各区的加热温度为284℃、285℃、287℃、288℃、287℃。在制备过程中需要控制聚酯的熔点为257～260℃，通过将熔融挤压的过程分为五段加热区，并控制其加热温度均高于257～260℃，从而保证各组分的熔体温度，避免过低或者过高，熔融效果稳定，有效进行螺杆挤压。

进一步说明，步骤1)中第一螺杆挤出机至纺丝箱体之间的聚酯熔体还经过预过滤器中过滤。在进行复合纺丝之前的聚酯熔体，通过预过滤器进行过滤，是为了将聚酯熔体中的大颗粒杂质去除，避免聚酯熔体中存在大的杂质对产品的质量的影响，提高涤丙复合纤维的质量，增强产品的纺织效果。

进一步说明，步骤2)中，第二螺杆挤压机的熔融挤压过程设有五段加热区，各区的加热温度为170℃、200℃、210℃、220℃、225℃。由于聚丙烯改性材料的熔点为167～170℃，因此将五段加热区的加热温度均高于聚丙烯改性材料的熔点，并且不同阶段不同形态的物料承温情况和对热量的需求有所不同，将加热区分成了五段，更有利于聚丙烯的熔融挤出，获得的聚丙烯改性熔体更加稳定。

本发明的有益效果：本发明采用了聚丙烯改性材料作为楔形填充部，以及采用聚酯材料作为桔瓣型骨架，通过将两种组分经喷丝孔挤出、冷却成型后，利用热胀冷缩的作用，使两组分之间所形成的桔瓣型截面能够产生永久的缝隙，从而使涤丙复合纤维具备更强的芯吸效应，配合桔瓣型截面所产生的永久缝隙，使纤维的芯吸效应更强，吸湿性能更佳，且与常规涤锦复合纤维相比，聚丙烯改性材料价格低，能有效降低原料成本。

附图说明

图1是本发明一个实施例的吸湿排汗桔瓣型涤丙复合纤维的截面图；

图2是本发明一个实施例的吸湿排汗桔瓣型涤丙复合纤维的制备流程图；

图3是不同复合纤维的经向芯吸效应的折线图；

图4是不同复合纤维的纬向芯吸效应的折线图；

其中：桔瓣型骨架1，楔形填充部2。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例1-一种吸湿排汗桔瓣型的涤丙复合纤维的制备方法，包括如下步骤：

1)将重量份数为80％的聚酯材料作为原料a，进入结晶床和干燥塔，进行连续结晶、干燥，制成含水率＜30ppm的聚酯干切片后，进入第一螺杆挤出机中，第一螺杆挤出机的熔融挤压过程设有五段加热区，各区的加热温度为284℃、285℃、287℃、288℃、287℃(五区螺杆)，熔融挤压形成聚酯熔体；再将该聚酯熔体输送到纺丝箱体中，并通计量泵均匀分配到桔瓣型复合组件中去，获得桔瓣型骨架组份，如图1中的黑色部分；

2)将重量份数为90％的聚丙烯切片和重量份数为10％的聚烯烃切片进行混合作为原料b，将20％重量份数的原料b进入第二螺杆挤出机中，第二螺杆挤压机的熔融挤压过程设有五段加热区，各区的加热温度为170℃、200℃、210℃、220℃、225℃(五区螺杆)，熔融挤压形成聚丙烯改性熔体，再将该聚丙烯改性熔体输送到纺丝箱体中，并通计量泵均匀分配到桔瓣型复合组件中去，获得楔形组份，图1中的白色部分；

3)所述桔瓣型骨架组份和楔形组份通过桔瓣型复合纺丝组件均匀挤出成型，获得初生丝，并经过缓冷装置、侧吹风冷却成型，上油系统上油，通过纺丝甬道，加热牵引、交络和卷绕，得到桔瓣型的涤丙复合纤维1；该涤丙复合纤维的断裂强度为3.5cn/dtex，断裂伸长率为33％，条干不匀率cv值为2.6％。

实施例2-一种吸湿排汗桔瓣型的涤丙复合纤维的制备方法，包括如下步骤：

1)将重量份数为60％的聚酯材料作为原料a，进入结晶床和干燥塔，进行连续结晶、干燥，制成含水率＜30ppm的聚酯干切片后，进入第一螺杆挤出机中，第一螺杆挤出机的熔融挤压过程设有五段加热区，各区的加热温度为284℃、285℃、287℃、288℃、287℃(五区螺杆)，熔融挤压形成聚酯熔体；再将该聚酯熔体输送到纺丝箱体中，(在第一螺杆挤出机至纺丝箱体之间聚酯熔体经过预过滤器，将聚酯熔体中的大颗粒杂质去除)，并通计量泵均匀分配到桔瓣型复合组件中去，获得桔瓣型骨架组份；

2)将重量份数为70％的聚丙烯切片和重量份数为30％的聚烯烃切片进行混合作为原料b，将40％重量份数的原料b进入第二螺杆挤出机中，第二螺杆挤压机的熔融挤压过程设有五段加热区，各区的加热温度为170℃、200℃、210℃、220℃、225℃(五区螺杆)，熔融挤压形成聚丙烯改性熔体，再将该聚丙烯改性熔体输送到纺丝箱体中，并通计量泵均匀分配到桔瓣型复合组件中去，获得楔形组份；

3)所述桔瓣型骨架组份和楔形组份通过桔瓣型复合纺丝组件均匀挤出成型，获得初生丝，并经过缓冷装置、侧吹风冷却成型，上油系统上油，通过纺丝甬道，加热牵引、交络和卷绕，得到桔瓣型的涤丙复合纤维2；该涤丙复合纤维的断裂强度为2.6cn/dtex，断裂伸长率为39％，条干不匀率cv值为2.1％。

实施例3-一种吸湿排汗桔瓣型的涤丙复合纤维的制备方法，包括如下步骤：

1)将重量份数为70％的聚酯材料作为原料a，进入结晶床和干燥塔，进行连续结晶、干燥，制成含水率＜30ppm的聚酯干切片后，进入第一螺杆挤出机中，第一螺杆挤出机的熔融挤压过程设有五段加热区，各区的加热温度为284℃、285℃、287℃、288℃、287℃(五区螺杆)，熔融挤压形成聚酯熔体；再将该聚酯熔体输送到纺丝箱体中，(在第一螺杆挤出机至纺丝箱体之间聚酯熔体经过预过滤器，将聚酯熔体中的大颗粒杂质去除)，并通计量泵均匀分配到桔瓣型复合组件中去，获得桔瓣型骨架组份；

2)将重量份数为80％的聚丙烯切片和重量份数为20％的聚烯烃切片进行混合作为原料b，将30％重量份数的原料b进入第二螺杆挤出机中，第二螺杆挤压机的熔融挤压过程设有五段加热区，各区的加热温度为170℃、200℃、210℃、220℃、225℃(五区螺杆)，熔融挤压形成聚丙烯改性熔体，再将该聚丙烯改性熔体输送到纺丝箱体中，并通计量泵均匀分配到桔瓣型复合组件中去，获得楔形组份；

3)所述桔瓣型骨架组份和楔形组份通过桔瓣型复合纺丝组件均匀挤出成型，获得初生丝，并经过缓冷装置、侧吹风冷却成型，上油系统上油，通过纺丝甬道，加热牵引、交络和卷绕，得到桔瓣型的涤丙复合纤维3；该涤丙复合纤维的断裂强度为3.1cn/dtex，断裂伸长率为35％之间，条干不匀率cv值为2.3％。

对比实施例1-在实施例1的基础上，仅改变了聚酯、聚丙烯改性材料之间的比例，具体如下：聚酯占纤维重量份数比为55％，聚丙烯改性材料占纤维重量份数比45％；其余同实施例1，制备获得桔瓣型的涤丙复合纤维4，该涤丙复合纤维的断裂强度为2.3cn/dtex，断裂伸长率为40％，条干不匀率cv值为3.5％。

对比实施例2-在实施例1的基础上，仅改变了聚丙烯改性材料中的聚丙烯切片、聚烯烃切片之间的比例，具体如下：聚丙烯切片的重量份数比为65％，聚烯烃切片的重量份数为35％；其余同实施例1，制备获得桔瓣型的涤丙复合纤维5，该涤丙复合纤维的断裂强度为2.5cn/dtex，断裂伸长率为16％，条干不匀率cv值为5％，其纤维拉伸强度明显下降。

对比实施例3-在实施例1的基础上，仅改变了聚丙烯改性材料的熔融指数为35g/10min，其熔点温度为185℃；其余同实施例1，制备获得桔瓣型的涤丙复合纤维6，该涤丙复合纤维的断裂强度为2.0cn/dtex，断裂伸长率为35％，条干不匀率cv值为2.3％，

对比实施例4-在实施例1的基础上，仅改变了聚酯材料的粘度为0.62dl/g，熔点温度为265℃；其余同实施例1，制备获得桔瓣型的涤丙复合纤维7，该涤丙复合纤维的断裂强度为2.8cn/dtex，断裂伸长率为21％，条干不匀率cv值为4％。

本发明还通过采用以下实验方法来测试对比本发明的桔瓣型涤丙复合纤维与现有的桔瓣型涤锦复合纤维、普通圆形截面涤纶的芯吸能力。

1、将纤度规格均为75d/72f的桔瓣型涤丙复合纤维、桔瓣型涤锦复合纤维和普通圆形截面涤纶织成相同规格的纺织品。组织结构为平纹，经向织物密度221根/10cm，纬向织物密度209根/10cm。将织物样品沿着经向和纬向各裁剪一条长30cm，宽5cm的布条试样。

2、将布条试样垂直放置，下端2cm处浸没在溶有高锰酸钾的溶液中(方便观察芯吸效应上升的高度)，实验环境温度(20±2)℃，相对湿度(65±3)％，溶液温度(27±2)℃。试样下端加上3g重的预加张力，在30分钟内测试液体沿样品上升的高度，最终指标为芯吸效应(cm/30min)。经向芯吸效应的测试结果如图3所示；纬向芯吸效应的测试结果如图4所示；根据图3和图4可知，在同等规格下，芯吸效应强弱排列为：桔瓣型涤丙复合纤维＞桔瓣型涤锦复合纤维＞常规普通圆形截面涤纶，从而表明桔瓣型涤丙复合纤维具备更优异的吸湿性能。并且，通过计算可得知，在相同纤度规格下，桔瓣型涤丙桔瓣型复合纤维与桔瓣型涤锦复合纤维、普通圆形截面的纤维相比，其表面积增加113％～160％，同时配合桔瓣型截面产生的永久缝隙，使纤维的芯吸效应更强，吸湿性能更佳。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。