一种无机纳米硅土改性PBT纳米复合纺丝材料及其制备方法与流程

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种无机纳米硅土改性pbt纳米复合纺丝材料及其制备方法。

背景技术：

聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)是聚酯家族的重要成员，其合成方式是1，4丁二醇和对苯二甲酸或对苯二甲酸酯缩聚，并经过混合密炼过程制造成半透明的热塑性结晶性聚合物树脂。pbt主链是由饱和线性分子组成的，其重复单元由刚性苯环与柔性脂肪醇组成。分子链中由于含有苯环和脂基，因此pbt刚性比较大，柔顺性较好。送样的结构特点使其具有低吸水率和耐酸碱的性质，由于其规整的结构特点，pbt在低温下能够快速结晶，成型加工性能优良。这种结构使pbt具有良好的耐蚀性和耐候性，在潮湿等严酷环境下仍能保持优良的电绝缘性和力学性能。另外，分子中没有侧链，且结构对称，因此分子能够紧密堆积，从而pbt具有较商的结晶度、高熔点等优良的综合性能。但pbt制品存在易翅曲和缺口敏感性大两个缺点，从而使pbt的工业应用受到一定影响。为了使其pbt具有更完善的性能，一般采用无机填充改性聚合物树脂，在控制成本的同时，改善了pbt的性能。无机填料由于具有特别的理化性质，能显著改善聚合物的力学性能、成形性能和热性能等，因此在聚合物改性技术中应用发展迅速。

通过添加表面活性剂对无机填充物进行表面改性处理，保证填料在聚合物填充体系中均分分布，并且与聚合物聚酯基体具有相容性良好的界面，从而改善pbt的性能。

技术实现要素：

本发明的目的是为了提供一种无机纳米硅土改性pbt纳米复合纺丝材料及其制备方法，该复合纺丝材料具有良好的可纺性。

本发明首先提供一种无机纳米硅土改性pbt纳米复合纺丝材料，按照重量份数计，由以下组分组成：

pbt60-96份，改性的无机纳米硅土0.1-10份，抗氧剂0.5-2份，润滑剂0.5-8份。

优选的是，改性的无机纳米硅土的制备方法，包括：

将片状硅酸铝钾、分散剂、表面活性剂和去离子水混合研磨，得到改性的无机纳米硅土；所述的片状硅酸铝钾厚度小于等于200nm，径厚比为10-20。

优选的是，所述的片状硅酸铝钾、分散剂、硅烷偶联剂和去离子水的质量百分比为50：10：2：38。

优选的是，所述的研磨时间为6-10h。

优选的是，所述表面活性剂为kh550、kh560、六甲基二硅胺烷其中一种或几种。

优选的是，所述的分散剂为byk-110、fs-5118或byk163。

优选的是，所述抗氧剂为抗氧剂1010或1076中的一种或几种。

优选的是，所述润滑剂为mos2或3853中的一种或两种。

本发明还提供一种无机纳米硅土改性pbt纳米复合纺丝材料的制备方法，包括：

将pbt材料、改性的无机纳米硅土、抗氧剂、润滑剂进行搅拌混合至均匀，采用熔融共混法，使混合物通过双螺杆挤出机挤出、造粒烘干；再将粒料进行挤出喷丝，得到一种无机纳米硅土改性pbt纳米复合纺丝材料。

优选的是，所述的双螺杆挤出机中的挤出温度为220-260℃，单螺杆挤出机中的挤出喷丝温度为220-280℃。

本发明的有益效果

本发明提供一种无机纳米硅土改性pbt纳米复合纺丝材料及其制备方法，该材料是在pbt材料中加入了改性的无机纳米硅土，通过对无机纳米硅土进行表面改性，用其填充pbt，使其在pbt基体分散均匀，并有很好的相容性，使得聚酯纤维具有良好的可纺性，制备纤维表面有明显凹凸感，其性能及结构与羊毛相似，克服以往人造刷丝沾粉率低及释粉效果不佳等缺点，满足化妆行业对化妆刷的需求。产品附加值高，可广泛应用于牙刷、除尘刷及化妆品行业的各类毛刷等。

附图说明

图1为纯pbt纺丝放大倍率为500扫面电镜照片；

图2为纯pbt纺丝放大倍率为1000扫面电镜照片；

图3为纯pbt纺丝放大倍率为5000扫面电镜照片；

图4为实施例3无机纳米硅土改性pbt纳米复合纺丝放大倍率为250扫面电镜照片；

图5为实施例3无机纳米硅土改性pbt纳米复合纺丝放大倍率为1200扫面电镜照片；

图6为实施例3无机纳米硅土改性pbt纳米复合纺丝放大倍率为3000扫面电镜照片。

具体实施方式

本发明首先提供一种无机纳米硅土改性pbt纳米复合纺丝材料，按照重量份数计，由以下组分组成：

pbt60-96份，改性的无机纳米硅土0.1-10份，抗氧剂0.5-2份，润滑剂0.5-8份；优选为pbt97.1-97.4份，改性的无机纳米硅土0.1-0.5份，抗氧剂1份，润滑剂1.5份；

按照本发明，所述的改性的无机纳米硅土的制备方法，包括：

将片状硅酸铝钾、分散剂、表面活性剂和去离子水混合研磨，得到改性的无机纳米硅土；所述的片状硅酸铝钾厚度小于等于200nm，径厚比的取值范围为10-20。当径厚比大于20时，会影响纳米复合刷丝的可纺性；当径厚比小于10时，纳米复合刷丝表面的微观结构无明显变化，达不到预期的黏粉效果。所述的片状硅酸铝钾、分散剂、硅烷偶联剂和去离子水的质量百分比优选为为50：10：2：38。

按照本发明，所述的研磨是采用本领域通用的手段即可，没有特殊限制，所述的研磨时间优选为6-10h。

按照本发明，所述表面活性剂优选为kh550、kh560、六甲基二硅胺烷其中一种或几种；分散剂优选为byk-110、fs-5118或byk163。

按照本发明，所述抗氧剂优选为抗氧剂1010或1076中的一种或几种，所述润滑剂为mos2或3853中的一种或两种。

本发明还提供一种无机纳米硅土改性pbt纳米复合纺丝材料的制备方法，包括：

将pbt材料、改性的无机纳米硅土、抗氧剂、润滑剂进行搅拌混合至均匀，采用熔融共混法，使混合物通过双螺杆挤出机挤出、造粒再将粒料于100-135℃真空烘箱中至烘干；再将粒料进行挤出喷丝，经剪切后将得到的复合纺丝纤维用naoh溶液浸泡进行磨尖处理，得到一种无机纳米硅土改性pbt纳米复合纺丝，得到一种无机纳米硅土改性pbt纳米复合纺丝材料。所述的双螺杆挤出机中的挤出温度优选为220-260℃，单螺杆挤出机中的挤出喷丝温度优选为220-280℃。

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，实施例中涉及到的原料均为商购获得。

实施例1

片状硅酸铝钾(径厚比为10、厚度为200nm)经除尘去杂后，取片状硅酸铝钾50份，分散剂byk16310份、硅烷偶联剂kh5602份，去离子水38份，经高速湿法研磨10h，进行喷雾干燥得到改性的无机纳米硅土；

将pbt材料和改性的无机纳米硅土干燥，干燥温度为125℃，干燥时间为4h，可提高纤维的可纺性；按重量份数将pbt材料：97.4份，改性的无机纳米硅土：0.1份，抗氧剂1010：1.0份，润滑剂3853：1.5份进行搅拌混合至均匀，采用熔融共混法，使混合物通过双螺杆挤出机挤出、造粒；挤出温度为270℃，再将粒料于125℃真空烘箱中至烘干；再将粒料进行挤出喷丝；最高纺丝温度为275℃，经剪切后将得到的复合纺丝纤维浸泡于30％的naoh溶液中进行磨尖处理，得到一种无机纳米硅土改性pbt纳米复合纺丝。

实施例2

片状硅酸铝钾(径厚比为10、厚度为200nm)经除尘去杂后，取片状硅酸铝钾50份，分散剂byk16310份、硅烷偶联剂kh5602份，去离子水38份，经高速湿法研磨10h，进行喷雾干燥得到改性的无机纳米硅土；

将pbt材料和改性的无机纳米硅土干燥，干燥温度为125℃，干燥时间为4h，可提高纤维的可纺性；按重量份数将pbt材料：97.3份，改性的无机纳米硅土：0.2份，抗氧剂1010：1.0份，润滑剂3853：1.5份进行搅拌混合至均匀，采用熔融共混法，使混合物通过双螺杆挤出机挤出、造粒；挤出温度为270℃，再将粒料于125℃真空烘箱中至烘干；再将粒料进行挤出喷丝；最高纺丝温度为275℃，经剪切后将得到的复合纺丝纤维浸泡于30％的naoh溶液中进行磨尖处理，得到一种无机纳米硅土改性pbt纳米复合纺丝。

实施例3

片状硅酸铝钾(径厚比为10、厚度为200nm)经除尘去杂后，取片状硅酸铝钾50份，分散剂byk16310份、硅烷偶联剂kh5602份，去离子水38份，经高速湿法研磨10h，进行喷雾干燥得到改性的无机纳米硅土；

将pbt材料和改性的无机纳米硅土干燥，干燥温度为125℃，干燥时间为4h，可提高纤维的可纺性；按重量份数将pbt材料：97.2份，改性的无机纳米硅土：0.3份，抗氧剂1076：1.0份，润滑剂mos2：1.5份进行搅拌混合至均匀，采用熔融共混法，使混合物通过双螺杆挤出机挤出、造粒；挤出温度为270℃，再将粒料于125℃真空烘箱中至烘干；再将粒料进行挤出喷丝；最高纺丝温度为275℃，经剪切后将得到的复合纺丝纤维浸泡于30％的naoh溶液中进行磨尖处理，得到一种无机纳米硅土改性pbt纳米复合纺丝。

图4为实施例3无机纳米硅土改性pbt纳米复合纺丝放大倍率为250扫面电镜照片；

图5为实施例3无机纳米硅土改性pbt纳米复合纺丝放大倍率为1200扫面电镜照片；

图6为实施例3无机纳米硅土改性pbt纳米复合纺丝放大倍率为3000扫面电镜照片；

实施例4

片状硅酸铝钾(径厚比为10、厚度为200nm)经除尘去杂后，取片状硅酸铝钾50份，分散剂byk16310份、硅烷偶联剂kh5602份，去离子水38份，经高速湿法研磨10h，进行喷雾干燥得到改性的无机纳米硅土；

将pbt材料和改性的无机纳米硅土干燥，干燥温度为125℃，干燥时间为4h，可提高纤维的可纺性；按重量份数将pbt材料：97份，改性的无机纳米硅土：0.5份，抗氧剂1076：1.0份，润滑剂mos2：1.5份进行搅拌混合至均匀，采用熔融共混法，使混合物通过双螺杆挤出机挤出、造粒；挤出温度为270℃，再将粒料于125℃真空烘箱中至烘干；再将粒料进行挤出喷丝；最高纺丝温度为275℃，经剪切后将得到的复合纺丝纤维浸泡于30％的naoh溶液中进行磨尖处理，得到一种无机纳米硅土改性pbt纳米复合纺丝。

对比例1

将pbt材料于125℃干燥4h，可提高纤维的可纺性；将纯pbt粒料进行挤出喷丝；最高纺丝温度为275℃，经剪切后将得到的复合纺丝纤维浸泡于30％的naoh溶液中进行磨尖处理，得到纯pbt纺丝。

图1-3分别为纯pbt纺丝放大倍率为500、1000和5000扫面电镜照片；从图4-6和图1-3相比，可以看出，纳米硅土改性pbt的复合纺丝表面具有粗糙的微观结构，这种微观结构可以有效提高了纺丝的平均黏粉量。

对比例2

片状硅酸铝钾(径厚比为5、厚度为200nm)经除尘去杂后，取片状硅酸铝钾50份，分散剂byk16310份、硅烷偶联剂kh5602份，去离子水38份，经高速湿法研磨10h，进行喷雾干燥得到改性的无机纳米硅土；

将pbt材料和改性的无机纳米硅土干燥，干燥温度为125℃，干燥时间为4h，可提高纤维的可纺性；按重量份数将pbt材料：97份，改性的无机纳米硅土：0.5份，抗氧剂1076：1.0份，润滑剂mos2：1.5份进行搅拌混合至均匀，采用熔融共混法，使混合物通过双螺杆挤出机挤出、造粒；挤出温度为270℃，再将粒料于125℃真空烘箱中至烘干；再将粒料进行挤出喷丝；最高纺丝温度为275℃，经剪切后将得到的复合纺丝纤维浸泡于30％的naoh溶液中进行磨尖处理，得到一种无机纳米硅土改性pbt纳米复合纺丝。

实施例1-4及对比例1-2得到的复合纺丝的黏粉量测试数据如表1所示：

表1

从表1可以看出，与纯的pbt纺丝相比，本发明的复合纺丝的黏粉效果更好，同时，和对比例2相对比可以看出，当片状硅酸铝钾的径厚比过h，纳米复合刷丝表面的微观结构无明显变化，也达不到预期的黏粉效果，因此应合理控制该片状硅酸铝钾的径厚比和厚度。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于一个领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式上及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。