本发明属于低熔点聚酯制备,涉及一种多组分户外装备用再生低熔点长丝的制备方法。
背景技术:
1、低熔点聚酯是一类通过分子结构设计实现熔融温度显著降低的聚酯材料。其熔点通常控制在80~180℃之间,远低于常规聚酯,同时保留了聚酯家族优异的力学性能、化学稳定性和可加工性。制备技术主要包括共聚改性、链段无序化以及分子量精准调控,以破坏结晶完整性从而实现低温熔融。该类材料在复合纤维(如皮芯结构热粘结纤维)、热熔胶、粉末涂料、塑料共混增容剂及绿色回收领域具有广泛应用。其核心优势在于低温加工性:既可降低能耗,又能避免高温对热敏感组分的损伤。随着人们对舒适性的追求的不断增加,对纺织品越来越追求舒适性。低熔点聚酯作为关键的户外用品粘接材料,均匀分布在制品中,但是由聚酯组成的皮芯材料本身柔韧性差,粘接后更容易定型固化影响制品的舒适柔韧性。
2、聚酰胺作为一种全部由脂肪族柔性链组成的聚合物,具有亲肤吸湿的特性,可作为低熔点皮层的芯层与低熔点聚酯复合制备低熔点皮芯复合纤维,但聚酯与聚酰胺本质上热力学不相容,双组份间易剥离,导致皮芯复合纤维易错位发生皮层破裂导致粘接不匀。目前大多数专利均是通过在聚酯和聚酰胺中间加入两亲组分,如专利cn202311324322.7中公开了一种增加聚酯和聚酰胺界面结合力的组分;或如专利cn200780007364.0等直接制备长丝产品,通过增加连续性来减少剥离现象。
3、伴随着目前随着绿色环保的聚合物应用概念不断深入,低熔点聚酯作为皮层材料也出现越来越多的共聚元素。目前公开技术制备再生低熔点聚酯主要分为两步进行,首先将聚酯进行醇解解聚成小分子,经提纯后加入低熔点改性组分进行共聚,如专利cn201911005873.0、cn201310091292.x等公开的通过先进行醇解后,在对产物进行纯化分离后作为原料再与低熔点改性组分共聚。
4、专利cn202310493611.3公开了混合型再生低熔点共聚酯制备方法,首先通过醇解制备低聚物,然后再加入解聚组分进行共聚,已经可以实现再生过程中的共聚改性制备低熔点聚酯。但低熔点聚酯本身与常规聚酯仍存在差异性,低熔点聚酯熔体强度较常规聚酯更弱,加工时更易出现剥离等情况。
5、因此,研究一种具有聚酰胺链段的低熔点共聚酯,实现与聚酰胺材料进行复合加工,同时保证加工及应用的稳定性,具有十分重要的意义。
技术实现思路
1、本发明的目的是解决现有技术中存在的问题,提供一种多组分户外装备用再生低熔点长丝的制备方法。
2、为达到上述目的,本发明采用的技术方案如下:
3、一种多组分户外装备用再生低熔点长丝的制备方法,首先将废旧pet与聚酰胺6酯化物混合后通过双螺杆熔融解聚,然后将解聚后的熔体输送至反应器,再向反应器中加入对苯二甲酸乙二醇酯并匀化后进行缩聚反应,得到再生低熔点聚酯,最后以再生低熔点聚酯作为皮层、聚酰胺6或聚酰胺66作为芯层,经皮芯复合纺丝制得多组分户外装备用再生低熔点长丝;
4、聚酰胺6酯化物的分子结构式如下:
5、;
6、其中,n≤6,x为1~2。
7、作为优选的技术方案:
8、如上所述的一种多组分户外装备用再生低熔点长丝的制备方法,聚酰胺6酯化物的制备过程为:先将己内酰胺与二元酸进行水解开环制备聚合度≤6的聚酰胺6链段,随后对聚酰胺6链段进行端基酯化修饰得到聚酰胺6酯化物。
9、如上所述的一种多组分户外装备用再生低熔点长丝的制备方法,己内酰胺与二元酸的摩尔比为4~6:1,二者比例设定在该范围可以保证后续聚酰胺6链段的分子量在所给范围,开环剂水的用量为己内酰胺质量的2~3%;开环的温度为200~220℃,压力为0.2~0.4mpa,时间为2~3h;聚酰胺6链段的数均分子量为500~800g/mol。
10、如上所述的一种多组分户外装备用再生低熔点长丝的制备方法,通过加入二元醇进行酯化反应对两端均为羧基的聚酰胺6链段酯化修饰,酯化为常压酯化(即标准大气压条件),酯化温度为230~240℃,酯化时间为1~2h;二元醇与二元酸的摩尔比为2.1~2.2:1。
11、如上所述的一种多组分户外装备用再生低熔点长丝的制备方法,二元酸为戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸或癸二酸,二元醇为乙二醇、丙二醇、丁二醇或戊二醇。
12、如上所述的一种多组分户外装备用再生低熔点长丝的制备方法,废旧pet为涤纶废丝、涤纶废布或含涤纶废旧纺织品;聚酰胺6酯化物的用量为废旧pet质量的5~10%,解聚温度为250~270℃,解聚时间为5~10min,解聚产物的聚合度为10~15。
13、如上所述的一种多组分户外装备用再生低熔点长丝的制备方法,对苯二甲酸乙二醇酯的加入量为反应器中总物质质量的10~15%;匀化温度为240~260℃,匀化时间为10~20min;缩聚温度为260~280℃,缩聚时的真空度<200pa。
14、如上所述的一种多组分户外装备用再生低熔点长丝的制备方法,再生低熔点聚酯的特性粘度为0.75~0.85dl/g,熔点为120~140℃。
15、如上所述的一种多组分户外装备用再生低熔点长丝的制备方法,聚酰胺6或聚酰胺66的相对粘度为2.4~2.8;皮芯复合纺丝的工艺参数为:芯层熔融温度280~300℃,皮层熔融温度200~220℃,皮芯复合比例5:5或4:6,冷却采用环吹风冷却,冷却风温度18~25℃,卷绕速度3000~3500m/min,牵伸倍率1.1~1.4。
16、如上所述的一种多组分户外装备用再生低熔点长丝的制备方法,多组分户外装备用再生低熔点长丝的线密度为240~280dtex,断裂强度为2.0~3.0cn/dtex,断裂伸长率为105±2.0%,沸水收缩率为45±3%,断裂强度变异系数≤3.5%。
17、发明机理:
18、针对以柔性聚酰胺作为皮芯复合纤维芯层制备低熔点长丝时,因聚酰胺与聚酯在动力学与热力学上不相容而导致皮芯界面易剥离的问题,本发明通过分子结构设计,使聚酰胺6链段两端带有羟基结构,从而在再生低熔点聚酯的制备过程中同时起到解聚剂与共聚改性剂的作用。该聚酰胺6基解聚剂通过螺杆反应器实现高效解聚,并作为共聚改性组分一步法加入体系,后在混合匀化过程中补加其他共聚单体,最终实现解聚-功能共聚一体化连续生产。在解聚过程中,聚酰胺6链段得以均匀分布于聚酯链段中,破坏其规整性,从而降低熔点的同时增强再生低熔点聚酯与聚酰胺芯层之间的结合力,有效满足纤维的柔性需求。
19、本发明将特定分子量的聚酰胺6链段作为解聚剂,利用其端羟基在螺杆中对聚酯进行可控解聚,可按比例添加,再与功能共聚组分匀化后进行共聚,最终制备出含有聚酰胺链段的低熔点聚酯。该方法实现了解聚与共聚的集成化工艺设计。聚酰胺6链段在解聚阶段加入,可以将聚酯分子链“切碎”,有利于低熔点聚酯的制备以及聚酰胺6链段在聚酯中的均匀共聚,从而显著提高其与聚酰胺芯层的界面结合力。
20、有益效果:
21、(1)本发明的一种多组分户外装备用再生低熔点长丝的制备方法,通过水解开环-端基酯化修饰设计得到具有一定分子量的聚酰胺6酯化物,既可以作为低熔点的改性剂,又可以作为解聚剂,还可以作为与芯层聚酰胺组分达到相似相容的链段结构,达到了一次添加多种效果的目的,解决了聚酰胺与聚酯在动力学与热力学上不相容而导致皮芯界面易剥离的问题。
22、(2)本发明的一种多组分户外装备用再生低熔点长丝的制备方法,聚酰胺6链段在解聚阶段加入,可以将聚酯分子链“切碎”,有利于低熔点聚酯的制备以及聚酰胺6链段在聚酯中的均匀共聚,从而显著提高其与聚酰胺芯层的界面结合力。
23、(3)本发明的一种多组分户外装备用再生低熔点长丝的制备方法,含有聚酰胺6链段的低熔点聚酯可以和聚酰胺6或聚酰胺66或其他聚酰胺材料(pa56等)形成良好的界面结合力,适用加工范围广,产品柔性可控性强。