負(fù)離子滌綸短纖維的研制

1、負(fù)離子滌綸短纖維的研制楊瑞玲,曾新(天津石化公司研究院300271摘要:根據(jù)負(fù)離子粉的特點,采用分散研磨技術(shù)制備負(fù)離子穩(wěn)定漿液,在聚合中期加入反應(yīng)體系中,制備負(fù)離子聚酯切片;在工業(yè)化裝置上試紡1.5dtex×38mm短纖,產(chǎn)品性能指標(biāo)優(yōu)良,負(fù)氧離子發(fā)生量達(dá)到都市公園環(huán)境水平。關(guān)鍵詞:負(fù)離子;聚酯纖維;研制中圖分類號:TQ342.8文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B文章編號:1001-7054(200205-0029-03隨著人類社會工業(yè)化程度的日益提高,空氣污染越來越嚴(yán)重,人們已經(jīng)認(rèn)識到,空氣中負(fù)離子含量增加,對健康大有裨益1、2。為使人類擁有幽雅而清新的生活環(huán)境,國內(nèi)外學(xué)者對環(huán)保材料、功能材料做了大量

2、研究35。自然界中含有稀有元素的礦物質(zhì)經(jīng)焙燒、研磨等處理后,可將空氣離子化,將這些功能粉體應(yīng)用到纖維及紡織品中,同樣可將空氣離子化,對人體產(chǎn)生一種猶如森林浴的松弛作用,甚至能獲得洗溫泉浴的效果,這種纖維主要用做內(nèi)衣、短褲、護(hù)膝、護(hù)腕等69。開發(fā)負(fù)離子功能纖維主要有共混法和共聚法。共混法是采用負(fù)離子母粒與普通聚酯切片混合均勻后通過螺桿擠出進(jìn)行紡絲;共聚法是把負(fù)離子添加劑在聚合過程中加入,制成負(fù)離子切片后紡絲。一般共聚法所得切片添加劑分布均勻,紡絲成形性好。1實驗1.1負(fù)離子漿液的制備將市售負(fù)離子粉與乙二醇按一定比例混合,加入少量分散劑,經(jīng)砂磨、球磨12小時,得到一定濃度的負(fù)離子漿液。檢測其粒徑分

3、布及沉降狀況,使達(dá)到聚合紡絲級要求。1.2負(fù)離子聚酯切片的制備按DM TEG=122.5的摩爾比投入一定量的單體原料及酯交換催化劑,加熱升溫至甲醇餾出,控制反應(yīng)溫度在170220之間,待甲醇餾出量為理論量的95%時,酯交換反應(yīng)結(jié)束。加入負(fù)離子漿液、縮聚催化劑等,升溫蒸出過剩的EG。待釜溫達(dá)到240250時,對系統(tǒng)減壓,并逐步使釜溫升到280,真空壓力控制在100Pa 以下,待聚合達(dá)到粘度要求時,反應(yīng)完畢,氮氣加壓,出料。1.3負(fù)離子聚酯短纖維紡絲設(shè)備干燥設(shè)備:英國ROSIN公司,硫化床預(yù)結(jié)晶加充填干燥塔,能力500kg/h;紡絲設(shè)備:日本AB E公司,能力480kg/h,最大紡速2000m/m

4、in;后加工設(shè)備:德國FL EISSN ER公司,集束能力66萬dtex,最大紡速300m/min。1.4分析測試1.4.1負(fù)離子漿液粒度對含固體微粒的漿液,用超聲震蕩器處理約1015分鐘,使聚集的微粒充分分散,然后根據(jù)含量用蒸餾水稀釋至1%濃度備用;沉降液:甘油水溶液;緩沖液:蒸餾水;儀器:L KY-3微粒度測定儀。1.4.2負(fù)離子聚酯切片及短纖維物理指標(biāo)負(fù)離子聚酯切片及短纖維物理指標(biāo)的測試按常規(guī)品種企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。1.4.3負(fù)離子發(fā)生量負(fù)離子發(fā)生量的測試由上海計量科學(xué)院承擔(dān)。收稿日期:2002-02-08作者簡介:楊瑞玲,女,36歲,1990年畢業(yè)于天津紡織工學(xué)院化纖專業(yè),現(xiàn)任天津石化公司研

5、究院科研開發(fā)部部長,已發(fā)表論文6篇。92設(shè)備:大氣離子濃度相對標(biāo)準(zhǔn)測量裝置。2結(jié)果與討論2.1負(fù)離子漿液的粒度分布及分散性能干粉狀負(fù)離子添加劑,一般是天然礦石經(jīng)氣流粉碎技術(shù)生產(chǎn)的,平均粒徑較大,若直接分散到聚合物熔體中,會給紡絲帶來極大負(fù)荷,甚至不可紡。而且由于微小粒子的凝聚作用,也常常會形成平均粒徑大于1.5m的較大粒子,嚴(yán)重影響切片的紡絲性能。為此,采用分散研磨技術(shù),在分散劑的協(xié)同作用下,使添加劑粒子懸浮在EG液中形成一個穩(wěn)定的懸浮液體系,長時間放置不沉降不分層。負(fù)離子粉經(jīng)濕式研磨處理后,平均粒徑0.5m,最大粒徑1.75m,99%以上的粒子平均粒徑在1m以下。表1負(fù)離子漿液穩(wěn)定性能負(fù)離子

6、漿液分散劑漿液沉降情況熔體過濾性能HN-350無兩天以上開始分層熔壓上升快TM-38四天以上不分層熔壓上升正常TS-12四天以上不分層熔壓上升正常SEQ TM-38幾小時后即分層熔壓上升極快TS-12兩天后開始分層熔壓上升快TMQ四天以上不分層 熔壓上升慢注:TM-38、TS-12為市售產(chǎn)品;TMQ為復(fù)配品。表1表明:HN-350添加劑漿液的性能極其穩(wěn)定;而SEQ添加劑的研磨分散性能不太理想,加入分散劑后可明顯改善其分散性能,其中尤以復(fù)配分散劑TMQ為最佳。分散劑的作用是在負(fù)離子的無機相與高聚物的有機相之間形成偶聯(lián),從而改善兩相之間的相容性。2.2負(fù)離子加入量對切片質(zhì)量指標(biāo)的影響對于HN-35

7、0和SEQ-TMQ兩種負(fù)離子穩(wěn)定漿液,我們進(jìn)行了不同添加量的聚合實驗,負(fù)離子粉含量從0.5%3.0%,切片質(zhì)量指標(biāo)見表2。表2數(shù)據(jù)表明:將HN-350-TM和SEQ-TMQ負(fù)離子漿液在酯化后期加入到聚合反應(yīng)體系中,所得切片二甘醇含量及羧基含量與普通切片相當(dāng);特性粘度隨負(fù)離子粉添加量的增加而有所降低;切片熔點隨負(fù)離子粉含量的增加而降低。特性粘度的下降可能是因為實驗控制在相同的攪拌功率下出料,負(fù)離子粉的增加致使表觀功率達(dá)到目標(biāo),而實際粘度偏低。熔點的降低主要是由于無機物負(fù)離子添加劑交雜在大分子鏈段之間,影響了分子鏈的規(guī)整性,同時使鏈段運動變得更容易,熵值S增加,由T m=H/S可知,S 的加大必然

8、導(dǎo)致切片熔點的降低。表2切片質(zhì)量指標(biāo)添加量/%特性粘度/dlg-1熔點/乙二醇含量/%羧基含量/molt-11#2#1#2#1#2#1#2#注:1#為HN-350-TM負(fù)離子切片,2#為SEQ-TMQ切片。2.3第三單體對切片熱性能的改善對表3樣品做DSC分析發(fā)現(xiàn):負(fù)離子切片除T m降低外,其結(jié)晶熔融峰變化更明顯,峰溫T c隨負(fù)離子含量的增加向高溫方向移動,且峰形變尖變窄。這主要是無機物負(fù)離子添加劑的加入起了成核劑的作用,加速了切片的結(jié)晶速度。這樣的切片在紡絲過程中,熔體在出噴絲板后高溫下快速結(jié)晶,切片可紡性差,絲條斷頭率高。為改善負(fù)離子切片的可紡性,在聚合過程中加入二元羧酸及其衍生物作為第三

9、單體,來破壞聚酯分子鏈的規(guī)整性,使鏈段運動位壘增加,結(jié)晶速度變慢,表現(xiàn)為切片熔融結(jié)晶峰變得寬而平緩,適于紡絲加工。不同樣品的DSC降溫結(jié)晶曲線見圖1。圖1負(fù)離子切片DSC降溫曲線A普通聚酯切片;B負(fù)離子切片HN-350;C負(fù)離子切片SEQ;D第三單體改性后的HN-35032.4負(fù)離子滌綸短纖維生產(chǎn)實驗2.4.1原料負(fù)離子粉:HN-350,添加量3%;負(fù)離子切片:天津石化研究院1000L中試裝置生產(chǎn)。2.4.2紡絲及后加工工藝(見表3表3紡絲工藝條件螺桿各區(qū)溫度/箱體溫度/過濾器溫度/紡速/min-1喂入速度/min-1拉伸槽溫度/松弛區(qū)溫度/總拉伸倍數(shù)切斷長度/mm2.4.3負(fù)離子短纖維成品絲

10、質(zhì)量指標(biāo)負(fù)離子滌綸短纖維工業(yè)化生產(chǎn)過程順利,紡絲及拉伸過程中無斷絲、毛絲現(xiàn)象;負(fù)離子短纖維的強度、纖度、疵點等均已達(dá)到紡織后加工要求,見表4;產(chǎn)品已成功應(yīng)用于泰達(dá)生態(tài)內(nèi)衣。表4負(fù)離子短纖維質(zhì)量指標(biāo)2.5纖維負(fù)離子發(fā)生量的測試對HN-350系列負(fù)離子聚酯纖維和SEQ系列負(fù)離子聚酯纖維共四個樣品進(jìn)行測試,結(jié)果見表5。表5離子纖維負(fù)離子釋放量測試結(jié)果3結(jié)論1.HN-350及SEQ負(fù)離子粉經(jīng)分散研磨處理后,可在聚酯反應(yīng)過程中加入,直接合成負(fù)離子切片。2.經(jīng)第三單體改性后的負(fù)離子切片可紡性良好,負(fù)離子短纖維各項物理指標(biāo)達(dá)到紡織后加工要求。3.本負(fù)離子纖維具有較強的激發(fā)空氣負(fù)離子化的能力,負(fù)離子發(fā)生量可達(dá)

11、到都市花園環(huán)境水平。參考文獻(xiàn)1邵海榮.世界林業(yè)研究.2000,13(5:92林忠寧.生態(tài)科學(xué).1999,18(2:87-11442076日本開發(fā)溫泉效果纖維.中國紡織報.1999,3(1:87能誘發(fā)空氣負(fù)離子的無機氧化物復(fù)合粉體以及含其織物.CN-12272058開發(fā)溫泉效果纖維.國外紡織技術(shù).1999.(4:439負(fù)離子健康纖維.國外紡織技術(shù).1999.(4:44TRIAL PROD UCTION OF ANION POLYESTER STAPL E FIBERYAN G Rui-ling,ZEN G Xin(Research Institute of Tianjin Pet rochemical Corperation300271Abstract:The anion polyester chip was produced by adding anion emulsion,which is prepared with scattering and grinding techniques,into the reactive system during the polymerization. 1.5dtex×38mm anion staple fiber was manufactured thro