專利名稱：一種吸濕性共混纖維的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種吸濕性共混纖維的制備方法，具體地說是將纖維素酯與疏水高聚物共 混熔融紡絲，提高疏水纖維的吸濕性。
背景技術(shù)：
隨著科技的發(fā)展和生活水平的不斷提高，人們已對合成纖維織物提出了新的要求穿 著舒適性，能夠在濕熱的條件下能迅速吸收汗水并減少織物和皮膚之間的相對濕度，消除 合成纖維通常都會產(chǎn)生的悶熱感。由于大多數(shù)合成纖維均為疏水纖維，吸濕性較差，因此 生產(chǎn)應(yīng)用受到了極大的制約。例如，占據(jù)合成纖維中重要位置的滌綸纖維，以其強(qiáng)度高、 耐磨性好、回彈性好、易洗、快干、挺括等優(yōu)點深受人們的青睞，然而由于缺乏親水性基 團(tuán)，結(jié)晶度高、分子極性小，導(dǎo)致滌綸織物吸濕性差、透氣性差、易產(chǎn)生靜電等問題，尤 其在高溫高濕氣候下，滌綸纖維并不適宜用于服用織物。因此提高這類疏水纖維的吸濕性 和舒適性已成為現(xiàn)今主要發(fā)展的方向。
從文獻(xiàn)報道上看，改善疏水纖維織物穿著舒適性主要是通過化學(xué)改性和物理改性的方 法提高纖維的吸濕性?；瘜W(xué)改性主要是通過共聚的方法在分子鏈中引入醚鍵、羥基、磺酸 等親水性基團(tuán)，但是生產(chǎn)速度慢，易產(chǎn)生大量廢水。其次，用親水性整理劑對纖維進(jìn)行涂 層處理以改變纖維的疏水表面層性能，然而這種方法常因親水劑與纖維結(jié)合不牢導(dǎo)致吸濕 沒有耐久性。物理改性方法包括纖維的超細(xì)化，中空多孔化和異型截面化，都是利用了芯 吸效應(yīng)來提高纖維的吸濕性。其中以纖維的異型截面化應(yīng)用最為廣泛，如美國杜邦公司于 1998年推出商品名為Coolmax異型截面滌綸新品，其表面有四道凹槽，具有芯吸效應(yīng)。該 纖維織成的面料能在身體剛開始發(fā)汗時就使?jié)駳鈴钠つw排到織物表層，從而達(dá)到吸濕排汗 的效果。日本東洋紡開發(fā)成功一種Y形截面的具有透氣、吸濕性能的滌綸纖維Triactor， 通過控制Y形截面三根"條"為特定形狀，使它所形成的空間可使纖維的芯吸效應(yīng)最大化。 但是異型纖維要求對生產(chǎn)設(shè)備加以改造，且噴絲板加工工藝要求高，不易于推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種共混纖維的制備方法，該方法與已公開的其他方法相比，具 有工藝簡單方便，環(huán)境友好，無需對生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行改造等優(yōu)點。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種吸濕性共混纖維的制備方法，包括下列步驟
為避免纖維素酯粉料在紡絲機(jī)螺桿中產(chǎn)生環(huán)結(jié)，纖維素酯粉料在80-12(TC下真空干燥 12-24小時，經(jīng)雙螺桿擠出，螺桿溫度200-260°C，然后通過切粒機(jī)切粒，得到纖維素酯 切片。
將重量百分?jǐn)?shù)為1%-20%的纖維素酯切片和80%-99%的疏水高聚物切片分別預(yù)結(jié)晶，干 燥12-24小時，其中纖維素酯切片干燥溫度100-12(TC，疏水高聚物干燥溫度依品種而定， 如聚酯(PET) 100-140°C，聚酰胺(PA) 100-120°C，聚丙烯(PP) 90-IO(TC，然后混合， 在真空轉(zhuǎn)鼓烘箱中干燥1-2小時，干燥溫度100-120'C，制得混合切片。
將所述的混合切片，經(jīng)通用熔融紡絲設(shè)備，螺桿溫度260-320。C，紡絲速度600-1500 米/分鐘，牽伸溫度70-160'C，牽伸倍數(shù)2-4倍，制得具有良好吸濕性的共混纖維。
步驟l中所述的纖維素酯，其分子結(jié)構(gòu)式如下
結(jié)構(gòu)單元中R為羥基或2到15個碳原子組成的脂肪族羧酸酯，同一結(jié)構(gòu)單元中三個位置 的R相互獨立，其中至少有一個為所述的脂肪族羧酸酯。所述的脂肪族羧酸酯為醋酸纖維 素酯(CA)或丙酸纖維素酯(CP)或丁酸纖維素酯(CB)或醋酸丁酸纖維素酯(CAB)或 醋酸丙酸纖維素酯(CAP)。
步驟2中所述的疏水高聚物可為聚酯(PET)或聚酰胺(PA)或聚丙烯(PP)或上述 三種高聚物的改性物。
本發(fā)明中的重要步驟是步驟2，對于共混紡絲而言，只有保證切片的干燥和混合均勻， 才能確保紡絲過程的穩(wěn)定性和產(chǎn)品的均一性。因此本發(fā)明將兩種切片分別干燥后，再在真
1.造粒
2.共混
3.紡絲
空轉(zhuǎn)鼓烘箱中混合干燥至少1小時以上，以保證切片的充分干燥和混合均勻。
本發(fā)明中所提供的提高疏水纖維吸濕性的制備方法，將纖維素酯與疏水高聚物共混熔 融紡絲，利用纖維素酯在熔融紡絲過程中的物理化學(xué)變化，增加共混纖維中的羥基含量， 使得共混纖維的吸濕性顯著提高。
眾所周知，纖維的吸濕性主要取決于纖維的化學(xué)結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)，由于疏水纖維的化 學(xué)結(jié)構(gòu)中缺乏親水性基團(tuán)，無法通過氫鍵與水分子締合，使水分子失去熱運(yùn)動能力而留存 在纖維中，因此纖維的吸濕性較差。另一方面，纖維的物理結(jié)構(gòu)中有結(jié)晶區(qū)或高序區(qū)和非 晶區(qū)或低序區(qū)之分，疏水纖維由于分子結(jié)構(gòu)較為規(guī)整，結(jié)晶區(qū)或高序區(qū)含量較高，使得水 分子很難在纖維中擴(kuò)散和滲透，阻礙了纖維吸濕性的提高。
鑒于上述情況，本發(fā)明將纖維素酯與疏水高聚物共混熔融紡絲，制備的共混纖維吸濕 性顯著提高。這是因為纖維素酯含有一定量的羥基，有利于提高纖維的吸濕性，同時纖維 素酯的分子結(jié)構(gòu)中含有大量的側(cè)鏈酯基，在熔融紡絲過程，含有微量水分的條件下，容易 發(fā)生酯基水解反應(yīng)，形成新的羥基，進(jìn)一步增加纖維對水分子的親和力。另一方面，添加 少量的纖維素酯共混紡絲，有利于降低疏水高聚物的結(jié)晶能力，使纖維結(jié)構(gòu)疏松，易于水 分子在纖維內(nèi)部擴(kuò)散和滲透，與纖維內(nèi)部的纖維素酯締合，從而能夠很好地改善疏水纖維 的吸濕性能。
本發(fā)明所提供的提高疏水纖維吸濕性的制備方法中，添加的纖維素酯來源于自然界最 豐富的綠色資源——纖維素，并且在共混熔融紡絲過程中不產(chǎn)生任何的廢水，廢氣等有害 環(huán)境的物質(zhì)，具有優(yōu)良的環(huán)境友好性。此外本發(fā)明所提供的制備方法，改善疏水纖維的吸 濕性，其制造過程對設(shè)備無特殊要求，能在進(jìn)口或國產(chǎn)的普通設(shè)備上進(jìn)行生產(chǎn)，且加工工 藝簡單，成本價格低廉，易實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而 不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人 員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定
的范圍。
對下列實施例中得到的共混纖維，依據(jù)GB/T 14343-2003，測得纖維纖度；依據(jù) GB/T 14344-2003，測得纖維斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長；依據(jù)GB 6503-86，測得纖維吸濕率。 本發(fā)明中使用的一種改性聚酯(MPET)是公知的，具體參見中國專利200710040570.3。
實施例1
將CAB粉料置于真空干燥器內(nèi)，真空度《0MPa，溫度120。C，時間12小時，充分干燥 后，在Thermo Hakke EUROLAB-16雙螺桿擠出機(jī)上擠出成條，螺桿溫度260。C，通過切粒 機(jī)切粒，得到CAB切片。
將CAB切片和MPET切片分別置于真空轉(zhuǎn)鼓干燥器內(nèi)，CAB切片和MPET切片干燥溫度 均為120°C,時間均為24小時；將干燥后的CAB切片和MPET切片混合(其中CAB切片和 MPET切片重量百分?jǐn)?shù)分別為2.5%和97.5%)，再置于真空轉(zhuǎn)鼓干燥器內(nèi)，溫度120°C，混 合干燥1. 5小時，獲得含水率小于50ppm的混合切片。
采用日本ABE復(fù)合紡絲機(jī)，螺桿各區(qū)溫度均為30(TC，箱體溫度31(TC，泵供量45克/ 分鐘，巻繞速度800米/分鐘，采用Barmag牽伸機(jī)，熱盤和熱板溫度分別為8(TC和140°C， 牽伸倍數(shù)3倍，制得共混纖維。
實測得到共混纖維纖度133 dtex/36 F，斷裂強(qiáng)度2. 1 cN/dtex,斷裂伸長36% ，吸 濕率1. 75%。
比較例1
除未加CAB切片以外，本比較例采用幾乎與實施例l完全相同的工藝條件，以MPET聚 酯切片為原料，置于真空轉(zhuǎn)鼓干燥器內(nèi)，干燥溫度12(TC，時間24小時；采用日本ABE復(fù) 合紡絲機(jī)，螺桿各區(qū)溫度均為300°C，箱體溫度310。C，泵供量45克/分鐘，巻繞速度800 米/分鐘，采用Barmag牽伸機(jī)，熱盤和熱板溫度分別為75"C和15CTC ，牽伸倍數(shù)3倍，制 得MPET纖維。
實測得到MPET纖維纖度138 dtex/36 F，斷裂強(qiáng)度2. 2 cN/dtex，斷裂伸長32%,吸 濕率0. 56%。
實施例2
將CP粉料置于真空干燥器內(nèi)，真空度《OMpa，溫度10(TC，時間16小時，充分干燥 后，在Thermo Hakke EUR0LAB-16雙螺桿擠出機(jī)上擠出成條，螺桿溫度22(TC，通過切粒 機(jī)切粒，得到CP切片。
將CP切片和PP切片分別置于真空轉(zhuǎn)鼓干燥器內(nèi)，CP切片和PP切片干燥溫度分別為 12(TC和IO(TC，時間均為16小時；將千燥后的CP切片和PP切片混合(其中CP切片和 PP切片重量百分?jǐn)?shù)分別為20y。和8(F。)，再置于真空轉(zhuǎn)鼓千燥器內(nèi)，溫度11(TC，混合干燥
2小時，獲得含水率小于50PPM的混合切片。
采用日本ABE復(fù)合紡絲機(jī)，螺桿各區(qū)溫度分別為285°C， 295°C, 295°C， 295t:， 295°C， 箱體溫度27(TC，泵供量45克/分鐘，巻繞速度900米/分鐘，采用Barmag牽伸機(jī)，熱盤 和熱板溫度分別為8(TC和15(TC，牽伸倍數(shù)4倍，制得共混纖維。
實測得到共混纖維纖度137 dtex/36 F，斷裂強(qiáng)度1. 6 cN/dtex，斷裂伸長32%，吸濕 率2.39%。
比較例2
除未加CP切片以外，本比較例采用幾乎與實施例l完全相同的工藝條件，以PP切片 為原料，置于真空轉(zhuǎn)鼓干燥器內(nèi)，干燥溫度10(TC，時間16小時；采用日本ABE復(fù)合紡絲 機(jī)，螺桿各區(qū)溫度分別為285°C， 295°C， 295°C， 295°C， 295°C，箱體溫度270°C，泵供 量45克/分鐘，巻繞速度900米/分鐘，采用Barmag牽伸機(jī)，熱盤和熱板溫度分別為75 'C和15(TC，牽伸倍數(shù)4倍，制得PP纖維。
實測得到PP纖維纖度133 dtex/36 F，斷裂強(qiáng)度3.2 cN/dtex，斷裂伸長33%，吸濕 率0. 33%。
實施例3
將CB粉料置于真空干燥器內(nèi)，真空度《OMPa，溫度80'C，時間24小時，充分干燥 后，在Thermo Hakke EUROLAB-16雙螺桿擠出機(jī)上擠出成條，螺桿溫度230。C，通過切粒 機(jī)切粒，得到CB切片。
將CB切片和PET切片分別置于真空轉(zhuǎn)鼓干燥器內(nèi)，CB切片和PET切片干燥溫度分別 為IO(TC和130°C，時間均為24小時；將干燥后的CB切片和PET切片混合(其中CB切片 和PET切片重量百分?jǐn)?shù)分別為10%和90%)，再置于真空轉(zhuǎn)鼓干燥器內(nèi)，溫度10(TC，混合 干燥2小時，獲得含水率小于50PPM的混合切片。
采用日本ABE復(fù)合紡絲機(jī)，螺桿各區(qū)溫度均為290°C，箱體溫度315。C，泵供量45克/ 分鐘，巻繞速度600米/分鐘，采用Barmag牽伸機(jī)，熱盤和熱板溫度分別為75'C和140°C， 牽伸倍數(shù)2倍，制得共混纖維。
實測得到共混纖維纖度135 dtex/36 F，斷裂強(qiáng)度2. 5 cN/dtex，斷裂伸長22%，吸濕 率2. 09%。
實施例4
將CAB粉料置于真空干燥器內(nèi)，真空度《0MPa，溫度12(TC，時間18小時，充分干 燥后，在Thermo Hakke EUR0LAB-16雙螺桿擠出機(jī)上擠出成條，螺桿溫度260。C，通過切 粒機(jī)切粒，得到CAB切片。
將CAB切片和PA切片分別置于真空轉(zhuǎn)鼓干燥器內(nèi)，CAB切片和PA切片干燥溫度均為 120°C ，時間均為12小時；將干燥后的CAB切片和PA切片混合(其中CAB切片和PA切片 重量百分?jǐn)?shù)分別為2.5%和97.5%)，再置于真空轉(zhuǎn)鼓干燥器內(nèi)，溫度12(TC，混合干燥1小 時，獲得含水率小于50PPM的混合切片。
采用日本ABE復(fù)合紡絲機(jī)，螺桿各區(qū)溫度均為290。C，箱體溫度30(TC，泵供量45克/ 分鐘，巻繞速度1000米/分鐘，采用Barmag牽伸機(jī)，熱盤和熱板溫度分別為8(TC和145 'C，牽伸倍數(shù)3倍，制得共混纖維。
實測得到共混纖維纖度133 dtex/36 F，斷裂強(qiáng)度2. lcN/dtex，斷裂伸長36%，吸濕 率4.53%。
實施例5
將CA粉料置于真空干燥器內(nèi)，真空度《OMPa，溫度120'C，時間12小時，充分干燥 后，在Thermo Hakke EUROLAB-16雙螺桿擠出機(jī)上擠出成條，螺桿溫度250°C ，通過切粒 機(jī)切粒，得到CA切片。
將CA切片和MPET切片分別置于真空轉(zhuǎn)鼓干燥器內(nèi)，CA切片和MPET切片干燥溫度均 為120°C，時間均為24小時；將干燥后的CA切片和MPET切片混合(其中CA切片和MPET 切片重量百分?jǐn)?shù)分別為5%和95%)，再置于真空轉(zhuǎn)鼓干燥器內(nèi)，溫度12(TC，混合干燥2小 時，獲得含水率小于50PPM的混合切片。
采用日本ABE復(fù)合紡絲機(jī)，螺桿各區(qū)溫度均為295°C，箱體溫度31(TC，泵供量45克/ 分鐘，巻繞速度1300米/分鐘，采用Bar腿g牽伸機(jī)，熱盤和熱板溫度分別為8(TC和140 °C，牽伸倍數(shù)3倍，制得共混纖維。
實測得到共混纖維纖度135 dtex/36 F，斷裂強(qiáng)度1. 7 cN/dtex，斷裂伸長29%，吸濕 率1. 52%。
實施例6
將CAP粉料置于真空干燥器內(nèi)，真空度《OMPa，溫度120'C，時間12小時，充分干
燥后，在Thermo Hakke EUR0LAB-16雙螺桿擠出機(jī)上擠出成條，螺桿溫度22(TC，通過切 粒機(jī)切粒，得到CAP切片。
將CAP切片和MPET切片分別置于真空轉(zhuǎn)鼓干燥器內(nèi)，CAP切片和MPET切片干燥溫度 均為120°C，時間均為20小時；將干燥后的CAP切片和MPET切片混合(其中CAP切片和 MPET切片重量百分?jǐn)?shù)分別為2.5%和97.5%)，再置于真空轉(zhuǎn)鼓干燥器內(nèi)，溫度120°C，混 合干燥2小時，獲得含水率小于50PPM的混合切片。
采用日本ABE復(fù)合紡絲機(jī)，螺桿各區(qū)溫度均為295'C，箱體溫度32(TC，泵供量45克/ 分鐘，巻繞速度1500m/min，采用Barmag牽伸機(jī)，熱盤和熱板溫度分別為8(TC和140°C， 牽伸倍數(shù)3倍，制得共混纖度。
實測得到共混纖維纖度132 dtex/36 F，斷裂強(qiáng)度1. 5 cN/dtex，斷裂伸長25%，吸濕 率1.45%。
權(quán)利要求
1. 一種吸濕性共混纖維的制備方法，其特征在于，包括下列步驟1)造粒將纖維素酯粉料在80-120℃下真空干燥12-24小時，經(jīng)雙螺桿擠出，螺桿溫度200-260℃，然后通過切粒機(jī)切粒，得到纖維素酯切片；2)共混將重量百分?jǐn)?shù)為1％-20％的纖維素酯切片和80％-99％的疏水高聚物切片分別預(yù)結(jié)晶，干燥12-24小時，其中纖維素酯切片干燥溫度100-120℃，疏水高聚物干燥溫度依品種而定，其范圍為90-140℃，然后混合，在真空轉(zhuǎn)鼓烘箱中干燥1-2小時，干燥溫度100-120℃，制得混合切片；3)紡絲將所述的混合切片，經(jīng)通用熔融紡絲設(shè)備，螺桿溫度260-320℃，紡絲速度600-1500米/分鐘，牽伸溫度70-160℃，牽伸倍數(shù)2-4倍，制得共混纖維。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種吸濕性共混纖維的制備方法，其特征在于，步驟1中所述的 纖維素酯，分子結(jié)構(gòu)式如下式中R為羥基或2到15個碳原子組成的脂肪族羧酸酯，同一結(jié)構(gòu)單元中三個位置的R 相互獨立，其中至少有一個為所述的脂肪族羧酸酯。
3. 如權(quán)利要求2所述的一種吸濕性共混纖維的制備方法，其特征在于，所述的纖維素酯 為醋酸纖維素酯(CA)，丙酸纖維素酯(CP) ， 丁酸纖維素酯(CB)，醋酸丁酸纖維 素酯(CAB)，醋酸丙酸纖維素酯(CAP)。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種吸濕性共混纖維的制備方法，其特征在于，步驟2中所述的 疏水高聚物為聚酯(PET)，聚酰胺(PA)，聚丙烯(PP)或上述三種高聚物的改性物。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種吸濕性共混纖維的制備方法，包括下列步驟1.將纖維素酯粉料在80-120℃下真空干燥12-24小時，經(jīng)雙螺桿擠出，然后通過切粒機(jī)切粒，得到纖維素酯切片；2.將重量百分?jǐn)?shù)為1％-20％的纖維素酯切片和80％-99％的疏水高聚物切片分別預(yù)結(jié)晶，干燥12-24小時，其中纖維素酯切片干燥溫度100-120℃，疏水高聚物干燥溫度依品種而定，然后混合，在真空轉(zhuǎn)鼓烘箱中干燥1-2小時，干燥溫度100-120℃，制得混合切片；3.將所述的混合切片，經(jīng)通用熔融紡絲設(shè)備，制得具有良好吸濕性的共混纖維。本發(fā)明的優(yōu)點是，改善疏水纖維的吸濕性，工藝簡單方便，環(huán)境友好，無需對生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行改造等優(yōu)點。
文檔編號D01D5/08GK101381904SQ200810042510
公開日2009年3月11日 申請日期2008年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月4日
發(fā)明者仲蕾蘭, 斌 陳, 顧利霞 申請人:東華大學(xué)