一种涤纶长丝及其制备方法与流程

1.本发明属于纤维材料制备技术领域，具体涉及一种涤纶长丝及其制备方法。


背景技术：

2.专利申请号为cn2020110803539的一种涤纶长丝及其制备工艺的专利，公开了涤纶长丝中添加抗静电剂，解决涤纶长丝的抗静电性的问题，没有对涤纶长丝的强度进行测试；专利申请号为cn2013106481570的一种氧化亚铜基抗菌纤维及其制备方法的专利，公开了将氧化亚铜与不同的母粒进行混合制备抗菌母粒，并对纤维的抗菌性进行了测试，但在实际的加工生产过程中将纳米级的氧化亚铜加入聚对苯二甲酸乙二醇酯后会产生大的内应力，而且氧化亚铜的添加量越多，影响入聚对苯二甲酸乙二醇酯的加工性及材纤维的强度，专利中没有对氧化亚铜加入体系中对材料体系的强度及加工性能影响进行研究。
3.目前在涤纶制备过程中添加纳米级氧化亚铜的含量不超过2000ppm是可以正常进行加工的，但纳米级氧化亚铜含量超过2000ppm后，要制备高含量氧化亚铜的涤纶长丝需要克服因纳米级氧化亚铜易团聚的问题，而且纳米级氧化亚铜添加量多造成材料内部形成大的内应力的问题；因此，提供一种制备含有超高含量的纳米级氧化亚铜(4000-6000ppm)的涤纶长丝是目前需要解决的技术问题。


技术实现要素：

4.一种涤纶长丝，按重量份计，制备原料包括以下组分：聚对苯二甲酸乙二醇酯100份、铜基化合物0.4-0.6份、酯基化合物2-4份、分散剂0.001-0.03份。
5.优选地，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯的特性粘度为0.665-0.675dl/g，端羧基含量为19-30mol/t。
6.进一步地，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯的特性粘度为0.670dl/g，端羧基含量为26mol/t。
7.所述聚对苯二甲酸乙二醇酯的购买厂家为中国石化上海石油化工股份有限公司，型号为cd-300。
8.申请人在实验中意外发现，选用特性粘度为0.665-0.675dl/g，端羧基含量为19-30mol/t的聚对苯二甲酸乙二醇酯与重量比为1：(0.8-1.5)的γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷的混合物有良好的相互协同作用，特别是聚对苯二甲酸乙二醇酯的特性粘度为0.670dl/g，端羧基含量为26mol/t的聚对苯二甲酸乙二醇酯与重量比为1：1.2的γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷的混合物共同使用时，可以使氧化亚铜均匀的分散到聚对苯二甲酸乙二醇酯中。
9.特性黏度是指高分子溶液粘度的最常用的表示方法，定义为当高分子溶液浓度趋于零时的比浓粘度，通常以[η]表示，常用的单位是分升/克(dl/g)。
[0010]
优选地，所述铜基化合物选自氧化铜、氧化亚铜、硫化铜、氮化铜、硫化亚铜中的一
种或多种。
[0011]
进一步地，所述铜基化合物为氧化亚铜。
[0012]
所述氧化亚铜购买厂家为安徽科润纳米科技有限公司，粒径为1um，纯度为99.9％，型号为kr-cuo
2-2。
[0013]
申请人在实验中意外发现，氧化亚铜加入到聚对苯二甲酸乙二醇酯中具有良好的杀菌抑菌的作用，提升了以聚对苯二甲酸乙二醇酯为原料制备得到的涤纶长丝的杀菌抑菌效果，但氧化亚铜在到聚对苯二甲酸乙二醇酯中存在分散性差的问题，而且氧化亚铜的粒径过小时，氧化亚铜粒子的表面能增加，易形成氧化亚铜粒子间的团聚，易堵住喷丝头，影响涤纶长丝的正常加工。
[0014]
优选地，所述分散剂为硅烷偶联剂。
[0015]
优选地，所述硅烷偶联剂选自γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水3-羟基-3-羧基戊二酸三丁酯醚氧丙基三甲氧基硅烷、三氟丙基甲基二乙氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种。
[0016]
更优选地，所述硅烷偶联剂为γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷的混合物。
[0017]
进一步地，所述硅烷偶联剂为γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷的混合物，重量比为1：(0.8-1.5)。
[0018]
进一步地，所述γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷的重量比为1：1.2。
[0019]
所述3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷购买厂家为山东海偶有机硅科技有限公司，型号为kh-560。
[0020]
所述γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷购买厂家为青岛恒达众诚科技有限公司，型号为kh-570。
[0021]
申请人在实验中意外发现，选用γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷的混合物，重量比为1：(0.8-1.5)，特别是γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷的重量比为1：1.2时，可以改善氧化亚铜在聚对苯二甲酸乙二醇酯中的分散性问题。可能的原因是偶联剂带有不同官能团，官能团之间具有相互协同作用，降低了氧化亚铜与聚对苯二甲酸乙二醇酯存在的界面尺寸长度，偶联剂作为中间连接介质，也增加了氧化亚铜与聚对苯二甲酸乙二醇酯的结合力。同时当氧化亚铜粒径为50-500nm，特别是氧化亚铜粒径为100-300nm时，重量比为1：1.2的γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷混合物可以改善氧化亚铜在聚对苯二甲酸乙二醇酯中的分散性差的问题，而且也避免氧化亚铜堵住喷丝头，影响涤纶长丝的正常加工。
[0022]
优选地，所述酯基化合物为3-羟基-3-羧基戊二酸三丁酯。
[0023]
申请人在实验中发现，随着铜基化合物的添加量越多，在聚对苯二甲酸乙二醇酯内部形成的内应力越大，影响了涤纶长丝的加工，将3-羟基-3-羧基戊二酸三丁酯加入聚对苯二甲酸乙二醇酯中，特别是聚对苯二甲酸乙二醇酯、氧化亚铜、3-羟基-3-羧基戊二酸三丁酯的重量比为100：(0.4-0.6)：(2-4)时，可以降低聚对苯二甲酸乙二醇酯内部形成的内应力，提升涤纶长丝的加工性和强度；可能的原因是，铜基化合物和聚对苯二甲酸乙二醇酯
的热胀系数是不同的，加热时会存在一定的内应力，随着铜基化合物的添加量越多，在聚对苯二甲酸乙二醇酯内部形成的内应力越大，使用3-羟基-3-羧基戊二酸三丁酯后，增加了聚对苯二甲酸乙二醇酯分子链间的距离，给聚对苯二甲酸乙二醇酯分子链提供更大一些的运动空间，使分子链可以及时松弛，恢复分子链的弹性形变，降低聚对苯二甲酸乙二醇酯内部形成的内应力，提升涤纶长丝的加工性和强度。
[0024]
一种涤纶长丝的制备方法，包括以下步骤：
[0025]
s1.将铜基化合物加入纳米级气流研磨机中进行研磨得到粒径小于1um的铜基化合物；
[0026]
s2.将部分聚对苯二甲酸乙二醇酯、酯基化合物、铜基化合物、分散剂加入混合装置中进行搅拌得到混合物a；
[0027]
s3.将混合物a加入螺杆挤出机中进行造粒得到母粒；
[0028]
s4.通过母粒计量泵进行输送母粒与剩余的聚对苯二甲酸乙二醇酯加入纺丝设备中，经熔融纺丝、卷绕后得到涤纶长丝。
[0029]
优选地，所述s3中挤出机熔融段的温度设置为280℃。
[0030]
优选地，所述s4中纺丝设备的熔融段的温度设置为285℃。
[0031]
优选地，所述s1中得到铜基化合物的粒径为50-500nm。
[0032]
进一步地，所述s1中得到铜基化合物的粒径为100-300nm。
[0033]
优选地，所述纺丝设备中喷丝板孔径为0.6mm。
[0034]
优选地，所述纺丝设备中喷丝过滤网的网目为200-620目。
[0035]
进一步地，所述纺丝设备中喷丝过滤网的网目为400-600目。
[0036]
进一步地，所纺述丝设备中喷丝过滤网的网目为500目。
[0037]
优选地，所述纺丝设备中纺丝组件的压为35-39mpa。
[0038]
进一步地，所述纺丝设备中纺丝组件的压为37mpa。
[0039]
通过上述方法制备的涤纶长丝制备纱线时，可以得到细度为70d/48f的涤纶纱线。
[0040]
d代表旦尼尔数，通常称为纤度，它是粗细的单位，表示每9000米长度的重量克数。
[0041]
f代表条数，表示由几根细纱构成的纱线，条数越多手感越好。
[0042]
有益效果
[0043]
1.通过本发明技术制备得到的涤纶长丝是高含量纳米氧化亚铜的涤纶长丝，通过对氧化亚铜粒径的处理及优选分散剂的种类可以改善纳米氧化亚铜在聚对苯二甲酸乙二醇酯中的分散性，可以使纳米氧化亚铜加入对苯二甲酸乙二醇酯后能顺利的在喷丝口喷出，减少了溶体喷口堵塞的发生。
[0044]
2.通过本发明技术制备得到的涤纶长丝，通过对聚对苯二甲酸乙二醇酯、纳米氧化亚铜、酯基化合物进行优选重量比，改善了随着纳米氧化亚铜加入量多增加聚对苯二甲酸乙二醇酯加工时产生大的内应力的问题，可以正常加工涤纶长丝。
[0045]
3.通过本发明技术制备得到的涤纶长丝，通过优化生产过程中喷丝过滤网的目数和喷丝压力，使涤纶长丝的生产工艺能够连续进行，提高了涤纶长丝的生产效率。
[0046]
4.通过本发明技术制备得到的涤纶长丝，通过优选纳米氧化亚铜的粒径及与对苯二甲酸乙二醇酯的重量比，得到的涤纶长丝具有良好的抗菌性。
[0047]
5.通过本发明制备得到的涤纶长丝在后续加工涤纶纱线时具有良好的细度和强
度的特性。
具体实施方式
[0048]
下面结合具体实施方式对本发明提供技术方案中的技术特征作进一步清楚、完整的描述，并非对其保护范围的限制。
[0049]
实施例1
[0050]
一种涤纶长丝，按重量份计，制备原料包括以下组分：聚对苯二甲酸乙二醇酯100份、铜基化合物0.5份、酯基化合物3.5份、分散剂0.011份。
[0051]
一种涤纶长丝的制备方法，包括以下步骤：
[0052]
s1.将1份铜基化合物加入纳米级气流研磨机中进行研磨得到粒径为200nm的铜基化合物；
[0053]
s2.将10份聚对苯二甲酸乙二醇酯、0.5份铜基化合物、酯基化合物3.5份、0.011份分散剂加入混合装置中进行搅拌得到混合物a；
[0054]
s3.将混合物a加入螺杆挤出机中进行造粒得到母粒；
[0055]
s4.通过母粒计量泵进行输送母粒与90份聚对苯二甲酸乙二醇酯加入纺丝设备中，经熔融纺丝、卷绕后得到涤纶长丝。
[0056]
所述s3中挤出机熔融段的温度设置为280℃。
[0057]
所述s4中纺丝设备熔融段的温度设置为285℃。
[0058]
所述s4纺丝设备中喷丝板孔径为0.6mm。
[0059]
所纺述丝设备中喷丝过滤网的网目为500目。
[0060]
所述纺丝设备中纺丝组件的压为37mpa。
[0061]
所述聚对苯二甲酸乙二醇酯的特性粘度为0.670dl/g，端羧基含量为26mol/t。
[0062]
所述聚对苯二甲酸乙二醇酯的购买厂家为中国石化上海石油化工股份有限公司，型号为cd-300。
[0063]
所述铜基化合物为氧化亚铜，粒径为1um。
[0064]
所述氧化亚铜购买厂家为安徽科润纳米科技有限公司，纯度为99.9％，型号为kr-cuo
2-2。
[0065]
所述酯基化合物为3-羟基-3-羧基戊二酸三丁酯。
[0066]
所述分散剂为硅烷偶联剂。
[0067]
所述硅烷偶联剂为γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷的混合物，重量比为1：1.2。
[0068]
所述3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷购买厂家为山东海偶有机硅科技有限公司，型号为kh-560。
[0069]
所述γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷购买厂家为青岛恒达众诚科技有限公司，型号为kh-570。
[0070]
实施例2
[0071]
一种涤纶长丝，按重量份计，制备原料包括以下组分：聚对苯二甲酸乙二醇酯100份、铜基化合物0.6份、酯基化合物3.5份、分散剂0.03份。
[0072]
一种涤纶长丝的制备方法，包括以下步骤：
[0073]
s1.将1份铜基化合物加入纳米级气流研磨机中进行研磨得到粒径为100nm的铜基化合物；
[0074]
s2.将10份聚对苯二甲酸乙二醇酯、0.6份铜基化合物、酯基化合物3.5份、0.03份分散剂加入混合装置中进行搅拌得到混合物a；
[0075]
s3.将混合物a加入螺杆挤出机中进行造粒得到母粒；
[0076]
s4.通过母粒计量泵进行输送母粒与90份聚对苯二甲酸乙二醇酯加入纺丝设备中，经熔融纺丝、卷绕后得到涤纶长丝。
[0077]
所述s3中挤出机熔融段的温度设置为280℃。
[0078]
所述s4中纺丝设备熔融段的温度设置为285℃。
[0079]
所述s4纺丝设备中喷丝板孔径为0.6mm。
[0080]
所纺述丝设备中喷丝过滤网的网目为500目。
[0081]
所述纺丝设备中纺丝组件的压为37mpa。
[0082]
所述聚对苯二甲酸乙二醇酯的特性粘度为0.670dl/g，端羧基含量为26mol/t。
[0083]
所述聚对苯二甲酸乙二醇酯的购买厂家为中国石化上海石油化工股份有限公司，型号为cd-300。
[0084]
所述铜基化合物为氧化亚铜，粒径为1um。
[0085]
所述氧化亚铜购买厂家为安徽科润纳米科技有限公司，纯度为99.9％，型号为kr-cuo
2-2。
[0086]
所述酯基化合物为3-羟基-3-羧基戊二酸三丁酯。
[0087]
所述分散剂为硅烷偶联剂。
[0088]
所述硅烷偶联剂为γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷的混合物，重量比为1：1.2。
[0089]
所述3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷购买厂家为山东海偶有机硅科技有限公司，型号为kh-560。
[0090]
所述γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷购买厂家为青岛恒达众诚科技有限公司，型号为kh-570。
[0091]
实施例3
[0092]
一种涤纶长丝，按重量份计，制备原料包括以下组分：聚对苯二甲酸乙二醇酯100份、铜基化合物0.4份、酯基化合物3.5份、分散剂0.008份。
[0093]
一种涤纶长丝的制备方法，包括以下步骤：
[0094]
s1.将1份铜基化合物加入纳米级气流研磨机中进行研磨得到粒径为300nm的铜基化合物；
[0095]
s2.将10份聚对苯二甲酸乙二醇酯、0.4份铜基化合物、酯基化合物3.5份、0.008份分散剂加入混合装置中进行搅拌得到混合物a；
[0096]
s3.将混合物a加入螺杆挤出机中进行造粒得到母粒；
[0097]
s4.通过母粒计量泵进行输送母粒与90份聚对苯二甲酸乙二醇酯加入纺丝设备中，经熔融纺丝、卷绕后得到涤纶长丝。
[0098]
所述s3中挤出机熔融段的温度设置为280℃。
[0099]
所述s4中纺丝设备熔融段的温度设置为285℃。
[0100]
所述s4纺丝设备中喷丝板孔径为0.6mm。
[0101]
所纺述丝设备中喷丝过滤网的网目为500目。
[0102]
所述纺丝设备中纺丝组件的压为37mpa。
[0103]
所述聚对苯二甲酸乙二醇酯的特性粘度为0.670dl/g，端羧基含量为26mol/t。
[0104]
所述聚对苯二甲酸乙二醇酯的购买厂家为中国石化上海石油化工股份有限公司，型号为cd-300。
[0105]
所述铜基化合物为氧化亚铜，粒径为1um。
[0106]
所述氧化亚铜购买厂家为安徽科润纳米科技有限公司，纯度为99.9％，型号为kr-cuo
2-2。
[0107]
所述酯基化合物为3-羟基-3-羧基戊二酸三丁酯。
[0108]
所述分散剂为硅烷偶联剂。
[0109]
所述硅烷偶联剂为γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷的混合物，重量比为1：1.2。
[0110]
所述3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷购买厂家为山东海偶有机硅科技有限公司，型号为kh-560。
[0111]
所述γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷购买厂家为青岛恒达众诚科技有限公司，型号为kh-570。
[0112]
实施例4
[0113]
一种涤纶长丝，按重量份计，制备原料包括以下组分：聚对苯二甲酸乙二醇酯100份、铜基化合物0.5份、酯基化合物3.5份、分散剂0.011份。
[0114]
一种涤纶长丝的制备方法，包括以下步骤：
[0115]
s1.将1份铜基化合物加入纳米级气流研磨机中进行研磨得到粒径为5nm的铜基化合物；
[0116]
s2.将10份聚对苯二甲酸乙二醇酯、0.5份铜基化合物、酯基化合物3.5份、0.011份分散剂加入混合装置中进行搅拌得到混合物a；
[0117]
s3.将混合物a加入螺杆挤出机中进行造粒得到母粒；
[0118]
s4.通过母粒计量泵进行输送母粒与90份聚对苯二甲酸乙二醇酯加入纺丝设备中，经熔融纺丝、卷绕后得到涤纶长丝。
[0119]
所述s3中挤出机熔融段的温度设置为280℃。
[0120]
所述s4中纺丝设备熔融段的温度设置为285℃。
[0121]
所述s4纺丝设备中喷丝板孔径为0.6mm。
[0122]
所纺述丝设备中喷丝过滤网的网目为500目。
[0123]
所述纺丝设备中纺丝组件的压为37mpa。
[0124]
所述聚对苯二甲酸乙二醇酯的特性粘度为0.670dl/g，端羧基含量为26mol/t。
[0125]
所述聚对苯二甲酸乙二醇酯的购买厂家为中国石化上海石油化工股份有限公司，型号为cd-300。
[0126]
所述铜基化合物为氧化亚铜，粒径为1um。
[0127]
所述氧化亚铜购买厂家为安徽科润纳米科技有限公司，纯度为99.9％，型号为kr-cuo
2-2。
[0128]
所述酯基化合物为3-羟基-3-羧基戊二酸三丁酯。
[0129]
所述分散剂为硅烷偶联剂。
[0130]
所述硅烷偶联剂为γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷的混合物，重量比为1：1.2。
[0131]
所述3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷购买厂家为山东海偶有机硅科技有限公司，型号为kh-560。
[0132]
所述γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷购买厂家为青岛恒达众诚科技有限公司，型号为kh-570。
[0133]
实施例5
[0134]
一种涤纶长丝，按重量份计，制备原料包括以下组分：聚对苯二甲酸乙二醇酯100份、铜基化合物0.5份、酯基化合物3.5份、分散剂0.011份。
[0135]
一种涤纶长丝的制备方法，包括以下步骤：
[0136]
s1.将1份铜基化合物加入纳米级气流研磨机中进行研磨得到粒径为200nm的铜基化合物；
[0137]
s2.将10份聚对苯二甲酸乙二醇酯、0.5份铜基化合物、酯基化合物3.5份、0.011份分散剂加入混合装置中进行搅拌得到混合物a；
[0138]
s3.将混合物a加入螺杆挤出机中进行造粒得到母粒；
[0139]
s4.通过母粒计量泵进行输送母粒与90份聚对苯二甲酸乙二醇酯加入纺丝设备中，经熔融纺丝、卷绕后得到涤纶长丝。
[0140]
所述s3中挤出机熔融段的温度设置为280℃。
[0141]
所述s4中纺丝设备熔融段的温度设置为285℃。
[0142]
所述s4纺丝设备中喷丝板孔径为0.6mm。
[0143]
所纺述丝设备中喷丝过滤网的网目为500目。
[0144]
所述纺丝设备中纺丝组件的压为37mpa。
[0145]
所述聚对苯二甲酸乙二醇酯的特性粘度为0.670dl/g，端羧基含量为26mol/t。
[0146]
所述聚对苯二甲酸乙二醇酯的购买厂家为中国石化上海石油化工股份有限公司，型号为cd-300。
[0147]
所述铜基化合物为氧化亚铜，粒径为1um。
[0148]
所述氧化亚铜购买厂家为安徽科润纳米科技有限公司，纯度为99.9％，型号为kr-cuo
2-2。
[0149]
所述酯基化合物为3-羟基-3-羧基戊二酸三丁酯。
[0150]
所述分散剂为硅烷偶联剂。
[0151]
所述硅烷偶联剂为γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和3-丙氨基乙氧基硅烷的混合物，重量比为1：1.2。
[0152]
所述3-丙氨基乙氧基硅烷的混合物购买厂家为青岛恒达众诚科技有限公司，型号为kh-550
[0153]
所述γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷购买厂家为青岛恒达众诚科技有限公司，型号为kh-570。
[0154]
性能测试
[0155]
将实施例1-5制备的试样各选取10组，进行以下性能测试，测试数据去除最大值和最小值，记录测试数值的平均值，测试数据见表1。
[0156]
1.拉伸强度测试：按照gb/t3916-2013《纺织品卷装纱单根纱线断裂强力和断裂伸长率的测定》采用长丝强力测试仪测定断裂强度。
[0157]
2.按照epa 3052:1996和epa 6010c:2007标准，采用电感耦合等离子体原子发射光谱(icp-oes)测试铜的含量。
[0158]
表1
[0159][0160]