專利名稱：一種聚乙烯/改性聚丙烯皮芯復合纖維及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種皮芯型復合纖維及其制造方法，更具體地說本發(fā)明涉及一種聚乙烯/改性聚丙烯皮芯復合纖維及其制備方法。
背景技術：
聚乙烯/聚丙烯皮芯型復合纖維是熱風用無紡布制備中的重要纖維品種，這種纖維以低熔點的聚乙烯組分作為皮層，加工過程中，在溫度和壓力的作用下，相接觸的纖維表層組分熔融發(fā)生熱粘合，穩(wěn)固成網(wǎng)，形成無紡布。這種無紡布以其良好的觸感(手感)在衛(wèi)生用品領域得到廣泛應用。在熱風無紡布的生產(chǎn)過程中，為了提高無紡布的物理性能(如強力等)，需要在盡可能的加工溫度下加工，以增加皮芯纖維表層組分的熔融效果，進而提高纖維之間的熱粘合效果，增加粘合力，從而增大無紡布的力學性能；但另一方面，應用上要求盡可能的增大無紡布的蓬松性、柔軟性，這就要求盡可能的控制皮層纖維的熔融效果，減小粘結點、并絲及纏繞點等，這就要求纖維在盡可能高的加工溫度下保持其尺度的穩(wěn)定，使得纖維在加工溫度下能保證皮層的充分熔融，而芯層的尺寸保持不變，從而兼顧增強產(chǎn)品的力學性能和提高產(chǎn)品觸感。在聚乙烯/聚丙烯復合纖維的使用中，皮層的聚乙烯主要起到熔融粘合，芯層聚丙烯提供強度等性能的支持，如纖維的尺寸穩(wěn)定性、產(chǎn)品的蓬松性、強度等，而這與芯層聚丙烯組分的結晶度、結晶穩(wěn)定性等密切相關；結晶度高，結晶穩(wěn)定性好，則纖維的尺寸穩(wěn)定性好；而纖維的觸感與纖維的模量密切相關，模量大，纖維較為硬挺，觸感差?，F(xiàn)有技術中，成核劑來改變聚丙烯結晶行為從而改變其結晶形態(tài)以改善聚丙烯性能的技術方案目前都只涉及塑料領域，如中國申請CN200710069056. 2，CN101067032A公開了一種復合改性聚丙烯及其制備方法。其中具體公開了一種復合改性聚丙烯，含有聚丙烯 100份，無機納米材料0. 1-10份，彈性體1-10份，β晶成核劑0. 1-0. 5份，抗氧劑0-1. 5份， 相容劑0. 2-3份。其利用與無機納米材料改性聚丙烯的制備方法相適應的、利于無機納米材料在聚丙烯中分散和能改善與聚丙烯界面相容的表面改性劑，并結合β晶成核劑對聚丙烯聚集態(tài)結構的調(diào)控技術、彈性體與聚丙烯熔融共混技術，綜合提高了聚丙烯的拉伸強度和沖擊性能，制得了性能較好的復合改性聚丙烯材料。將改性聚丙烯用于制備皮芯復合纖維的技術方案從未見報道，有鑒于此，特提出本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一目的在于提供一種聚乙烯/改性聚丙烯皮芯復合纖維，為實現(xiàn)第一目的，本發(fā)明采用如下技術方案一種聚乙烯/改性聚丙烯皮芯復合纖維，所述的復合纖維纖度為1. 0_3dpf，強度為3. 0-6. OcN/dtex，伸長率50-200 %，初始模量為10-25cN/dteX，芯層聚丙烯組分的結晶度為 70-85% ο所述的復合纖維是以聚乙烯組分為皮層，改性聚丙烯為芯層的的皮芯復合纖維， 所述的改性聚丙烯是利用改性劑對聚丙烯樹脂進行改進得到的，所述的改性劑中至少含有由山梨醇衍生物、有機磷酸鹽、苯甲酸鈉和納米金屬氧化物粉末組成的成核劑。所述的聚丙烯樹脂選用熔融指數(shù)為10-40g/10min的樹脂，優(yōu)選熔融指數(shù)為 15-25g/10min 的樹脂。所述的成核劑劑中山梨醇衍生物為5-20%、有機磷酸鹽25-75 %，苯甲酸鈉 15-50 %，納米金屬氧化物粉末5-25 %，優(yōu)選山梨醇衍生物為15 %、有機磷酸鹽40%，苯甲酸鈉40 %，納米金屬氧化物粉末5 %。所述的山梨醇衍生物為1，3-2，4 二亞芐基山梨醇、3，4-二甲基二芐叉山梨醇、對乙基芐基山梨醇；有機磷酸鹽為磷酸酯金屬鹽和磷酸酯堿式金屬鹽及其復配物，納米金屬氧化物粉末為二氧化鈦、氧化鋅、氧化鋁、二氧化硅、氧化銀、氧化鎂等中的至少一種。所述的改性聚丙烯的制備工藝如下將聚丙烯樹脂加入到雙螺桿的主進料口， 將改性劑加入的側進料口，按聚丙烯樹脂與改性劑比例為1 0.1-0. 3的比例，在溫度為 180-230°C下進行混合，制備得到改性聚丙烯樹脂。所述的改性劑采用如下工藝制備(1)將山梨醇衍生物、有機磷酸鹽及納米金屬氧化物粉末混合后，加入到3-6倍與混合物重量的去離子水中，攪拌1-10分鐘，制成混合物的水濁液；(2)將步驟(1)中的水濁液置于超聲波振蕩器中，在40_200kHz頻率，溫度為25 50°C，震蕩10-30分鐘；后取出過濾去除水，然后在50-60°C真空干燥4 8小時，得到預處理的成核劑；(3)將步驟O)中所得成核劑與聚丙烯樹脂粉末按照0. 02-0. 05 1的比例加入到高速攪拌機中，同時加入苯甲酸鈉，在20-40°C、轉速為20000rpm下攪拌2-5min后得到改性劑。所述的聚乙烯組分選擇熔融指數(shù)為10-35g/10min的樹脂，優(yōu)選熔融指數(shù)為 15-25g/min 的樹脂。本發(fā)明的第二目的在于提供一種聚乙烯/改性聚丙烯皮芯復合纖維的制備方法， 為實現(xiàn)第二目的，本發(fā)明采用如下技術方案一種如上所述的復合纖維的制備方法，所述的制備方法為將改性聚丙烯與聚乙烯樹脂在220-260°C下，在復合紡絲機上采用皮芯復合結構紡絲組件進行復合紡絲，得到聚乙烯/改性聚丙烯復合纖維初生絲；將得到的聚乙烯/改性聚丙烯復合纖維初生絲在 50-80°C下進行牽伸，牽伸倍數(shù)2. 5-5倍；然后在100-12(TC進行緊張熱定型0. 01-10秒，在 115-130°C進行松弛熱定型5-30分鐘后，得到聚乙烯/改性聚丙烯復合纖維成品。優(yōu)選所述的制備方法為將改性聚丙烯與聚乙烯樹脂在M60°C下，在復合紡絲機上采用皮芯復合結構紡絲組件進行復合紡絲，得到聚乙烯/改性聚丙烯復合纖維初生絲； 將得到的聚乙烯/改性聚丙烯復合纖維初生絲在65°C下進行牽伸，牽伸倍數(shù)4倍；然后在 110°C進行緊張熱定型5秒，在120進行松弛熱定型20分鐘后，得到聚乙烯/改性聚丙烯復合纖維成品。以下對本發(fā)明作進一步的詳細介紹
本領域技術人員知道，成核劑是一種用來改變聚丙烯結晶行為，從而改變其結晶形態(tài)最終改善其物理機械性能和熱力學性能的功能性助劑?，F(xiàn)有技術公開了多種成核劑， 主要包括無機類、山梨醇類、磷酸鹽類、松香類、高分子類等，不同成核劑對聚丙烯的改性作用不同。為了充分發(fā)揮各類成核劑的優(yōu)勢，塑料行業(yè)對不同成核劑或成核劑與其他助劑直接的協(xié)同效應展開了大量的研究實驗。結果表明，當選擇恰當時，不同種類的成核劑之間、 同類成核劑但結構不同的成核劑之間或成核劑與其他助劑之間都具有顯著的協(xié)同效應，能夠顯著改善聚丙烯的性能。發(fā)明人在實驗研究的過程中，意外的發(fā)現(xiàn)，利用成核劑對聚丙烯進行改進，并將改性聚丙烯用于紡織領域能獲得意想不到的效果。有鑒于此，發(fā)明人對成核劑的選擇上做了進一步的篩選試驗，最終確定了如本發(fā)明所述的改性劑，該改性劑為至少含有由山梨醇衍生物、有機磷酸鹽、苯甲酸鈉和納米金屬氧化物粉末四種成核劑組成的成核劑混合物。上述成核劑中，以重量計，山梨醇衍生物為5-20%、有機磷酸鹽25-75%，苯甲酸鈉15-50%，納米金屬氧化物粉末5-25%，優(yōu)選山梨醇衍生物為15%、有機磷酸鹽40%，苯甲酸鈉40%，納米金屬氧化物粉末5%。其中，山梨醇衍生物為1，3_2，4 二亞芐基山梨醇、3，4_ 二甲基二芐叉山梨醇、對乙基芐基山梨醇；有機磷酸鹽為磷酸酯金屬鹽和磷酸酯堿式金屬鹽及其復配物，納米金屬氧化物粉末為二氧化鈦、氧化鋅、氧化鋁、二氧化硅、氧化銀、氧化鎂等中的至少一種。具體的選擇原則為本領域技術人員所掌握和熟悉。本發(fā)明所述的改性劑不僅可以為由山梨醇衍生物、有機磷酸鹽、苯甲酸鈉和納米金屬氧化物粉末組成的成核劑混合物，優(yōu)選的，可以為上述成核劑混合物經(jīng)預處理后與一定重量份比的聚丙烯樹脂粉末一起混合所得的改性劑。發(fā)明人在研究過程中發(fā)現(xiàn)，將四種成核劑經(jīng)簡單混合后直接加入聚丙烯樹脂中對其改性雖能獲得性能較好的改性聚丙烯，但將該改性聚丙烯用于制備皮芯復合纖維后，纖維的整體性能仍有一定的改進空間?？赡苁怯捎诔珊藙┑幕旌喜痪瑢е聫秃侠w維成型較困難，纖維的力學性能整體稍有下降。因此，發(fā)明人致力于研究成核劑的預處理，最終確定采用超聲對成核劑的水濁液進行預處理，利用超聲對物質(zhì)的獨特作用力，控制成核劑的尺寸和分布。結果表明，對成核劑進行預處理后，得到的成核劑粉末表觀形態(tài)發(fā)生改變，在制備改性聚丙烯的過程中能夠更充分的分散聚丙烯樹脂基體中，形成有效的聚丙烯晶體的晶核。此外，由于成核劑的用量少，直接將成核劑與聚丙烯樹脂混合很容易導致混合不勻等問題，本發(fā)明將成核劑先以一定的重量配比與聚丙烯樹脂混合制備成改性劑，再將改性劑與聚丙烯樹脂混合制備改性聚丙烯，獲得更好的改性效果。具體地，本發(fā)明所述的改性劑采用如下工藝制備(1)將山梨醇衍生物、有機磷酸鹽及納米金屬氧化物粉末混合后，加入到3-6倍與混合物重量的去離子水中，攪拌1-10分鐘，制成混合物的水濁液；(2)將步驟⑴中的水濁液置于超聲波振蕩器中，在40_200kHz頻率，溫度為25 50°C，震蕩10-30分鐘；后取出過濾去除水，然后在50-60°C真空干燥4 8小時，得到預處理的成核劑；(3)將步驟O)中所得成核劑與聚丙烯樹脂粉末按照0. 02-0. 05 1的比例加入到高速攪拌機中，同時加入苯甲酸鈉，在20-40°C、轉速為20000rpm下攪拌2-5min后得到改性劑。為了進一步獲得高質(zhì)量的改性聚丙烯，本發(fā)明對聚丙烯樹脂原料也有一定要求，本發(fā)明所述的聚丙烯樹脂選用熔融指數(shù)為10-40g/10min的樹脂，優(yōu)選熔融指數(shù)為 15-25g/10min 的樹脂。此外，發(fā)明同樣對聚乙烯/改性聚丙烯皮芯復合纖維的制備方法也進行了大量研究實驗以獲得性能優(yōu)越的聚乙烯/改性聚丙烯皮芯復合纖維，主要針對初生絲牽伸的溫度、牽伸倍數(shù)、緊張熱定型溫度、時間、松弛熱定型溫度、時間展開了專項研究，最終確定如下所述的制備方法將改性聚丙烯與聚乙烯樹脂在220-260°C下，在復合紡絲機上采用皮芯復合結構紡絲組件進行復合紡絲，得到聚乙烯/改性聚丙烯復合纖維初生絲；將得到的聚乙烯/改性聚丙烯復合纖維初生絲在50-8(TC下進行牽伸，牽伸倍數(shù)2. 5-5倍；然后在100-120°C 進行緊張熱定型0. 01-10秒，在115-130°C進行松弛熱定型5_30分鐘后，得到聚乙烯/改性聚丙烯復合纖維成品。所得復合纖維纖度為1. 0-3dpf，強度為3. 0-6. OcN/dtex，伸長率 50-200%，初始模量為 10-25cN/dtex。本發(fā)明中所述各種原料均為常規(guī)產(chǎn)品，易從市場購得。綜上所述，本發(fā)明通過在芯層聚丙烯組分中加入成核劑或含有成核劑的改性劑， 大大增加了復合纖維的芯層聚丙烯組分在纖維成型及后加工過程中的晶核數(shù)量，降低纖維成型及后加工過程中芯層聚丙烯組分中的球晶尺寸，從而提高了復合纖維中芯層聚丙烯組分的結晶度，增加復合纖維芯層聚丙烯組分的耐熱性，同時，由于復合纖維芯層組分中球晶尺寸減小，降低復合纖維初始模量，最終得到了本發(fā)明的高結晶、低模量的聚乙烯/改性聚丙烯復合纖維。本發(fā)明所述纖維易于加工，在現(xiàn)有設備基礎上即可制備，不需另增加設備；所述聚丙烯改性劑用量少，成本低廉。本發(fā)明所述高結晶、低模量聚乙烯/聚丙烯皮芯復合纖維在熱風無紡布加工過程中，由于芯層聚丙烯組分的結晶度較高，故其適用的熱風加工溫度范圍寬，纖維加工過程中尺寸穩(wěn)定性好，制備的無紡布蓬松性好，觸感(手感)好。
具體實施例方式下面的實施例將對本發(fā)明作更具體的解釋，但本發(fā)明并不僅僅局限于這些實施例，同樣這些實施例也不以任何方式限制本發(fā)明。實施例1改性劑的制備1、將15g 1，3-2，4 二亞芐基山梨醇、40g磷酸酯金屬鹽及5g納米二氧化鈦粉末混合后，加入到5倍與混合物重量的去離子水中，攪拌5分鐘，制成混合物的水濁液；2、將步驟(1)中的水濁液置于超聲波振蕩器中，在150kHz頻率，溫度為35°C，震蕩 20分鐘；后取出過濾去除水，然后在55°C真空干燥6小時，得到預處理的成核劑；3、將步驟(2)中所得成核劑與聚丙烯樹脂粉末按照0.03 1的比例加入到高速攪拌機中，同時加入40g苯甲酸鈉，在30°C、轉速為20000rpm下攪拌4min后得到改性劑。實施例2改性劑的制備1、將5g 3，4_ 二甲基二芐叉山梨醇、25g磷酸酯金屬鹽及25g納米氧化鋅粉末混合后，加入到3倍與混合物重量的去離子水中，攪拌1分鐘，制成混合物的水濁液；
2、將步驟(1)中的水濁液置于超聲波振蕩器中，在40_200kHz頻率，溫度為25°C， 震蕩30分鐘；后取出過濾去除水，然后在50°C真空干燥4小時，得到預處理的成核劑；3、將步驟O)中所得成核劑與聚丙烯樹脂粉末按照0.02 1的比例加入到高速攪拌機中，同時加入45g苯甲酸鈉，在20°C、轉速為20000rpm下攪拌5min后得到改性劑。實施例3改性劑的制備1、將20g對乙基芐基山梨醇、40g磷酸酯堿式金屬鹽及25g納米氧化鋁粉末混合后，加入到6倍與混合物重量的去離子水中，攪拌10分鐘，制成混合物的水濁液；2、將步驟(1)中的水濁液置于超聲波振蕩器中，在40_200kHz頻率，溫度為50°C， 震蕩10分鐘；后取出過濾去除水，然后在60°C真空干燥8小時，得到預處理的成核劑；3、將步驟O)中所得成核劑與聚丙烯樹脂粉末按照0.05 1的比例加入到高速攪拌機中，同時加入15g苯甲酸鈉，在40°C、轉速為20000rpm下攪拌aiiin后得到改性劑。實施例4改性劑的制備1、將5g 1，3-2，4 二亞芐基山梨醇、75g磷酸酯堿式金屬鹽及5g納米二氧化硅粉末混合后，加入到4倍與混合物重量的去離子水中，攪拌4分鐘，制成混合物的水濁液；2、將步驟(1)中的水濁液置于超聲波振蕩器中，在120kHz頻率，溫度為40°C，震蕩 25分鐘；后取出過濾去除水，然后在55°C真空干燥5小時，得到預處理的成核劑；3、將步驟⑵中所得成核劑與聚丙烯樹脂粉末按照0.01 1的比例加入到高速攪拌機中，同時加入15g苯甲酸鈉，在25°C、轉速為20000rpm下攪拌aiiin后得到改性劑。實施例5改性劑的制備1、將15g3，4_ 二甲基二芐叉山梨醇、30g磷酸酯堿式金屬鹽及25g納米氧化鎂粉末混合后，加入到5倍與混合物重量的去離子水中，攪拌6分鐘，制成混合物的水濁液；2、將步驟(1)中的水濁液置于超聲波振蕩器中，在80kHz頻率，溫度為30°C，震蕩 18分鐘；后取出過濾去除水，然后在50°C真空干燥7小時，得到預處理的成核劑；3、將步驟(2)中所得成核劑與聚丙烯樹脂粉末按照0.04 1的比例加入到高速攪拌機中，同時加入30g苯甲酸鈉，在30°C、轉速為20000rpm下攪拌^iin后得到改性劑。實施例6皮芯復合纖維的制備1、制備改性聚丙烯將熔融指數(shù)為18g/10min的聚丙烯樹脂加入到雙螺桿的主進料口，將實施例1所得改性劑加入的側進料口，按聚丙烯樹脂與改性劑比例為1 0.2的比例，在溫度為205°C 下進行混合，制備得到改性聚丙烯樹脂。2、制備皮芯復合纖維將步驟1所得改性聚丙烯與熔融指數(shù)為20g/10min的樹脂，優(yōu)選熔融指數(shù)為20g/ min的聚乙烯樹脂在235°C下，在復合紡絲機上采用皮芯復合結構紡絲組件進行復合紡絲， 得到聚乙烯/改性聚丙烯復合纖維初生絲；將得到的聚乙烯/改性聚丙烯復合纖維初生絲在65°C下進行牽伸，牽伸倍數(shù)4倍；然后在105°C進行緊張熱定型0. 05秒，在120進行松弛熱定型10分鐘后，得到聚乙烯/改性聚丙烯復合纖維成品。該復合纖維復合纖維纖度1. 5dpf，強度為3. 5cN/dteX，伸長率130%，初始模量為 20cN/dteX，聚丙烯組分的結晶度為80%，聚丙烯組分的平均晶粒尺寸為22nm。實施例7皮芯復合纖維的制備
1、制備改性聚丙烯將熔融指數(shù)為lOg/lOmin的聚丙烯樹脂加入到雙螺桿的主進料口，將實施例2所得改性劑加入的側進料口，按聚丙烯樹脂與改性劑比例為1 0. 25的比例，在溫度為180°C 下進行混合，制備得到改性聚丙烯樹脂。2、制備皮芯復合纖維將步驟1所得改性聚丙烯與熔融指數(shù)為lOg/lOmin的聚乙烯樹脂在220°C下，在復合紡絲機上采用皮芯復合結構紡絲組件進行復合紡絲，得到聚乙烯/改性聚丙烯復合纖維初生絲；將得到的聚乙烯/改性聚丙烯復合纖維初生絲在50°C下進行牽伸，牽伸倍數(shù)2. 5 倍；然后在100°C進行緊張熱定型0. 01秒，在115°C進行松弛熱定型5分鐘后，得到聚乙烯 /改性聚丙烯復合纖維成品。該復合纖維復合纖維纖度1. Sdpf，強度為3. 7cN/dteX，伸長率125%，初始模量為 19cN/dteX，聚丙烯組分的結晶度為82%，聚丙烯組分的平均晶粒尺寸為20nm。實施例8皮芯復合纖維的制備1、制備改性聚丙烯將熔融指數(shù)為40g/10min的聚丙烯樹脂加入到雙螺桿的主進料口，將實施例3所得改性劑加入的側進料口，按聚丙烯樹脂與改性劑比例為1 0. 22的比例，在溫度為230°C 下進行混合，制備得到改性聚丙烯樹脂。2、制備皮芯復合纖維將步驟1所得改性聚丙烯與熔融指數(shù)為35g/10min的聚乙烯樹脂在260°C下，在復合紡絲機上采用皮芯復合結構紡絲組件進行復合紡絲，得到聚乙烯/改性聚丙烯復合纖維初生絲；將得到的聚乙烯/改性聚丙烯復合纖維初生絲在25°C下進行牽伸，牽伸倍數(shù)5倍； 然后在120°C進行緊張熱定型10秒，在130°C進行松弛熱定型30分鐘后，得到聚乙烯/改性聚丙烯復合纖維成品。該復合纖維復合纖維纖度2. 2dpf，強度為4. lcN/dtex，伸長率106%，初始模量為 McN/dtex，聚丙烯組分的結晶度為81%，聚丙烯組分的平均晶粒尺寸為18nm。實施例9皮芯復合纖維的制備1、制備改性聚丙烯將熔融指數(shù)為25g/10min的聚丙烯樹脂加入到雙螺桿的主進料口，將實施例4所得改性劑加入的側進料口，按聚丙烯樹脂與改性劑比例為1 0. 15的比例，在溫度為210°C 下進行混合，制備得到改性聚丙烯樹脂。2、制備皮芯復合纖維將步驟1所得改性聚丙烯與熔融指數(shù)為15g/min的聚乙烯樹脂在240°C下，在復合紡絲機上采用皮芯復合結構紡絲組件進行復合紡絲，得到聚乙烯/改性聚丙烯復合纖維初生絲；將得到的聚乙烯/改性聚丙烯復合纖維初生絲在22°C下進行牽伸，牽伸倍數(shù)4倍；然后在110°C進行緊張熱定型6秒，在125°C進行松弛熱定型25分鐘后，得到聚乙烯/改性聚丙烯復合纖維成品。該復合纖維復合纖維纖度2. 5dpf，強度為3. kN/dtex，伸長率131%，初始模量為 17cN/dteX，聚丙烯組分的結晶度為79%，聚丙烯組分的平均晶粒尺寸為23nm。實施例10皮芯復合纖維的制備
1、制備改性聚丙烯將熔融指數(shù)為25g/10min的聚丙烯樹脂加入到雙螺桿的主進料口，將實施例5所得改性劑加入的側進料口，按聚丙烯樹脂與改性劑比例為1 0. 21的比例，在溫度為190°C 下進行混合，制備得到改性聚丙烯樹脂。2、制備皮芯復合纖維將步驟1所得改性聚丙烯與熔融指數(shù)為25g/min的聚乙烯樹脂在230°C下，在復合紡絲機上采用皮芯復合結構紡絲組件進行復合紡絲，得到聚乙烯/改性聚丙烯復合纖維初生絲；將得到的聚乙烯/改性聚丙烯復合纖維初生絲在20°C下進行牽伸，牽伸倍數(shù)4倍；然后在100°C進行緊張熱定型7秒，在120°C進行松弛熱定型15分鐘后，得到聚乙烯/改性聚丙烯復合纖維成品。該復合纖維復合纖維纖度1. Sdpf，強度為4. 5cN/dteX，伸長率106%，初始模量為 20cN/dteX，聚丙烯組分的結晶度為84%，聚丙烯組分的平均晶粒尺寸為21nm。實施例11皮芯復合纖維的制備將15g 1，3-2，4 二亞芐基山梨醇、40g有機磷酸鹽、40g苯甲酸鈉及5g納米二氧化鈦粉末加入到高速攪拌機中，在溫度38°C下，采用18000r/min的攪拌速度下攪拌!Min后， 得到IOOg的改性劑，然后在雙螺桿擠出機中用2kg熔融指數(shù)為18g/10min的聚丙烯樹脂混合造粒，混合溫度205°C，制的改性聚丙烯樹脂。將此樹脂與熔融指數(shù)為20g/10min的聚乙烯樹脂20kg分別加入復合紡絲機得兩條螺桿中，在溫度為235°C下復合得到皮芯結構復合纖維初生絲，將此復合纖維初生絲在65°C下牽伸4倍后，在105°C下緊張熱定型0. 05s后， 在120°C下松弛定型IOmin后得到聚乙烯/改性聚丙烯復合纖維成品絲。該復合纖維復合纖維纖度2. Idpf，強度為4. 2cN/dteX，伸長率120%，初始模量為IScN/dtex，聚丙烯組分的結晶度為81%，聚丙烯組分的平均晶粒尺寸為20nm。實施例12將15g 3，4_ 二甲基二芐叉山梨醇、40g有機磷酸鹽、40g苯甲酸鈉及5g納米二氧化鈦粉末加入到高速攪拌機中，在溫度38°C下，采用18000r/min的攪拌速度下攪拌!Min 后，得到IOOg的改性劑，然后在雙螺桿擠出機中用20kg熔融指數(shù)為18g/10min的聚丙烯樹脂混合造粒，混合溫度205°C，制的改性聚丙烯樹脂。將此樹脂與熔融指數(shù)為20g/10min的聚乙烯樹脂20kg分別加入復合紡絲機得兩條螺桿中，在溫度為235°C下復合得到皮芯結構復合纖維初生絲，將此復合纖維初生絲在65°C下牽伸4倍后，在105°C下緊張熱定型0. 05s 后，在120°C下松弛定型IOmin后得到聚乙烯/改性聚丙烯復合纖維成品絲。該復合纖維復合纖維纖度2. 2dpf，強度為5. OcN/dtex,伸長率90 %，初始模量為McN/dtex，聚丙烯組分的結晶度為85%，聚丙烯組分的平均晶粒尺寸為20nm。為了進一步說明本發(fā)明皮芯符合纖維的優(yōu)越性能，發(fā)明人還進行了大量對比實驗，篇幅所限，以下僅例舉部分具有針對性的對比實驗例。對比實驗例1實驗方法如下對照組1 與實施例6相比，區(qū)別點在于皮芯復合纖維中聚丙烯未經(jīng)改性，采用純聚丙烯制備的聚乙烯/聚丙烯皮芯復合纖維；對照組2 與實施例6相比，區(qū)別點在于對照組采用β晶型成核劑取代實施例7中的改性劑對聚丙烯進行改性；對照組3 與對照組6相比，區(qū)別點在于改性劑為15% 1，3-2，4 二亞芐基山梨醇、 45%有機磷酸鹽、40%苯甲酸鈉；對照組4 與對照組6相比，區(qū)別點在于改性劑為15% 1，3-2，4 二亞芐基山梨醇、 60%磷酸酯堿式金屬鹽、25%納米氧化鋁；對照組5 與對照組6相比，區(qū)別點在于改性劑為50% 3，4_ 二甲基二芐叉山梨醇、50%有機磷酸鹽；對照組6 與對照組6相比，區(qū)別點在于改性劑3，4_ 二甲基二芐叉山梨醇；實驗組1 按本發(fā)明實施例6所得的復合纖維；實驗組2 按本發(fā)明實施例11所得的復合纖維；
權利要求
1.一種聚乙烯/改性聚丙烯皮芯復合纖維，其特征在于所述的復合纖維纖度為 1. 0-3dpf，強度為3. 0-6. OcN/dtex,伸長率50-200 %，初始模量為10_25cN/dtex，芯層聚丙烯組分的結晶度為70-85%。
2.如權利要求1所述的復合纖維，其特征在于所述的復合纖維是以聚乙烯組分為皮層，改性聚丙烯為芯層的的皮芯復合纖維，所述的改性聚丙烯是利用改性劑對聚丙烯樹脂進行改進得到的，所述的改性劑中至少含有由山梨醇衍生物、有機磷酸鹽、苯甲酸鈉和納米金屬氧化物粉末組成的成核劑。
3.如權利要求1所述的復合纖維，其特征在于所述的聚丙烯樹脂選用熔融指數(shù)為 10-40g/10min的樹脂，優(yōu)選熔融指數(shù)為15-25g/10min的樹脂。
4.如權利要求2所述的復合纖維，其特征在于所述的成核劑中，山梨醇衍生物為 5-20 %、有機磷酸鹽25-75 %，苯甲酸鈉15-50 %，納米金屬氧化物粉末5_25 %，優(yōu)選山梨醇衍生物為15%、有機磷酸鹽40%，苯甲酸鈉40%，納米金屬氧化物粉末5%。
5.如權利要求4所述的復合纖維，其特征在于所述的山梨醇衍生物為1，3-2，4二亞芐基山梨醇、3，4_ 二甲基二芐叉山梨醇、對乙基芐基山梨醇；有機磷酸鹽為磷酸酯金屬鹽和磷酸酯堿式金屬鹽及其復配物，納米金屬氧化物粉末為二氧化鈦、氧化鋅、氧化鋁、二氧化硅、氧化銀、氧化鎂等中的至少一種。
6.如權利要求2所述的復合纖維，其特征在于，所述的改性聚丙烯的制備工藝如下將聚丙烯樹脂加入到雙螺桿的主進料口，將改性劑加入的側進料口，按聚丙烯樹脂與改性劑比例為1 0. 1-0. 3的比例，在溫度為180-230°c下進行混合，制備得到改性聚丙烯樹脂。
7.如權利要求2或4所述的復合纖維，其特征在于，所述的改性劑采用如下工藝制備(1)將山梨醇衍生物、有機磷酸鹽及納米金屬氧化物粉末混合后，加入到3-6倍于混合物重量的去離子水中，攪拌1-10分鐘，制成混合物的水濁液；(2)將步驟(1)中的水濁液置于超聲波振蕩器中，在40-200kHz頻率，溫度為25 50°C，震蕩10-30分鐘；后取出過濾去除水，然后在50-60°C真空干燥4 8小時，得到預處理的成核劑；(3)將步驟O)中所得成核劑與聚丙烯樹脂粉末按照0.02-0. 05 1的比例加入到高速攪拌機中，同時加入苯甲酸鈉，在20-40°C、轉速為20000rpm下攪拌2-5min后得到改性劑。
8.如權利要求1所述的復合纖維，其特征在于所述的聚乙烯組分選擇熔融指數(shù)為 10-35g/10min的樹脂，優(yōu)選熔融指數(shù)為15-25g/min的樹脂。
9.一種如權利要求1所述的復合纖維的制備方法，其特征在于所述的制備方法為將改性聚丙烯與聚乙烯樹脂在220-260°C下，在復合紡絲機上采用皮芯復合結構紡絲組件進行復合紡絲，得到聚乙烯/改性聚丙烯復合纖維初生絲；將得到的聚乙烯/改性聚丙烯復合纖維初生絲在50-8(TC下進行牽伸，牽伸倍數(shù)2. 5-5倍；然后在100-12(TC進行緊張熱定型 0. 01-10秒，在115-130°c進行松弛熱定型5_30分鐘后，得到聚乙烯/改性聚丙烯復合纖維成品。
10.如權利要求9所述的制備方法，其特征在于所述的制備方法為將改性聚丙烯與聚乙烯樹脂在246°C下，在復合紡絲機上采用皮芯復合結構紡絲組件進行復合紡絲，得到聚乙烯/改性聚丙烯復合纖維初生絲；將得到的聚乙烯/改性聚丙烯復合纖維初生絲在65°C下進行牽伸，牽伸倍數(shù)4倍；然后在110°C進行緊張熱定型0. 05秒，在120進行松弛熱定型 20分鐘后，得到聚乙烯/改性聚丙烯復合纖維成品。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種聚乙烯/改性聚丙烯皮芯復合纖維，所述的復合纖維是以聚乙烯組分為皮層，改性聚丙烯為芯層的的皮芯復合纖維。通過在芯層聚丙烯組分中加入含山梨醇衍生物、有機磷酸鹽、苯甲酸鈉和納米金屬氧化物粉體的改性劑，大大增加了復合纖維的芯層聚丙烯組分在纖維成型及后加工過程中的晶核數(shù)量，降低纖維成型及后加工過程中芯層聚丙烯組分中的球晶尺寸，從而提高了復合纖維中芯層聚丙烯組分的結晶度，增加復合纖維芯層聚丙烯組分的耐熱性，同時，由于復合纖維芯層組分中球晶尺寸減小，降低復合纖維初始模量，最終得到了本發(fā)明的高結晶、低模量的聚乙烯/改性聚丙烯皮芯復合纖維。
文檔編號D01F1/10GK102242419SQ20111017179
公開日2011年11月16日 申請日期2011年6月23日 優(yōu)先權日2011年6月23日
發(fā)明者史賢寧, 吳鵬飛, 崔華帥, 崔寧, 李 杰, 黃慶 申請人:中國紡織科學研究院