專利名稱：一種高仿棉改性纖維素酯/聚酯皮芯復合纖維及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種高仿棉聚酯纖維及其制備方法，特別是一種具有皮芯結構的高仿棉改性纖維素酯/聚酯復合纖維及其制備方法。
背景技術：
聚酯是全世界用量最大、用途最為廣泛的高分子材料之一，憑借其優越的性能，已經被廣泛地應用于紡織纖維、包裝材料和膜介質等領域。最初聚酯纖維的開發是以仿棉為基礎的，但是與棉相比，聚酯的吸濕透氣性仍然較差，染色性能不佳。一般情況下，聚酯只能采用分散性染料在高溫高壓的條件下進行染色，而將聚酯與棉纖維混紡時則往往采用兩步法染色，這就造成了其染色工藝的復雜性，成本也會相應增加。另一方面，雖然棉纖維具有良好的吸濕和透氣性，柔軟、保暖、染色性能優異，但是作為一種自然作物，其資源有限，價格容易受到氣候、產量等因素的影響，成本相對較高，而且其產品主要以短纖維為主，不能進行熔融加工。盡管粘膠纖維與棉纖維性能接近，但是其只能采用濕法紡絲加工成型，生產過程會造成嚴重的污染，不利于可持續發展。迄今為止，高仿棉聚酯纖維的研究尚未有所報道，國內外企業對于聚酯的研究主要集中在對聚酯進行改性、聚酯復合纖維的制備、以及改善聚酯的染色性能等方面。例如中國專利公開號CN102276814A，
公開日是2011年12月14日，名稱為常壓陽離子染料可染聚酯及其生產方法和用途，公開了一種常壓陽離子染料可染聚酯及其生產方法和用途，采用無毒環保型的鈦系化合物作為催化劑，所得到的聚酯有著熔點高、熱穩定性高、可紡性好的特性，由其制造的纖維織物有著較好的染色性，并具有常壓可染性。CN1948610，
公開日是2007年04月18日，名稱為一種低溫等離子體滌綸染色方法，公開了一種低溫等離子體滌綸染色方法。步驟包括(I)低溫等離子體對滌綸織物物理改性，采用脈沖空氣常壓等離子體處理滌綸織物或脈沖低壓等離子體處理滌綸織物；(2)用陽離子染料染色；該方法染色清潔、快捷、無污染、成本低。中國專利公開號CN1912199A，
公開日是2007年2月14日，名稱為雙組份聚酯皮芯復合纖維及其生產方法公開了一種雙組分聚酯皮芯復合纖維及生產方法，產品芯成份為二氧化鈦含量為5-10%的超全消光聚酯，皮成份是陽離子染料可染性的聚酯。由于本發明皮成份采用陽離子可染的聚酯，織物的染色性和發色性大大提高了，另外聚酯中二氧化鈦含量高，纖維的防透性顯著，防透性極好的纖維可用來制造泳衣的面料。中國專利公開號CN101613894A，
公開日是2009年12月30日，名稱為陽離子染料可染聚酯復合纖維的制備方法中公開了一種陽離子染料可染聚酯復合纖維的制備方法，包括如下步驟(1)改性聚酯原料的制備包括芯層組分和皮層組分的制備；(2)聚酯復合纖維的制備利用上述方法制得的二種陽離子染料可染改性聚酯切片，分別進行結晶干燥、螺桿熔融擠壓、計量、按皮層與芯層的重量復合比進入皮芯偏心復合紡絲組件，且皮層完全包住芯層，經后續工藝制得三維卷曲的陽離子染料可染聚酯復合纖維。綜上所述，雖然很多研究致力于改善聚酯的性能，但是均沒有脫離聚酯這一主體，受聚酯分子結構的影響，其吸濕透濕性以及染色性能仍然會受到一定限制。
發明內容
針對上述存在問題，本發明的目的在于提供一種兼具棉與聚酯雙重優異性能的高仿棉改性纖維素酯/聚酯皮芯復合纖維。纖維素酯被認為是一種很有前途的熱塑性生物可降解的高分子材料，其經過加熱和堿處理改性后，酯基水解并釋放出一定量羥基，賦予其高仿棉性能，使纖維素酯/聚酯皮芯復合纖維光澤度增加、染色性能提，同時面料尺寸挺括性、垂懸性增強。因此，高仿棉改性纖維素酯/聚酯皮芯復合纖維的開發對提升聚酯的市場及應用價值，滿足巨大地聚酯應用市場具有重要的意義。為了實現上述目的，本發明的技術解決方案如下一種高仿棉改性纖維素酯/聚酯皮芯復合纖維，其特征在于所述復合纖維的結構為皮芯結構，其中皮成份為改性纖維素酯，芯成份為聚酯，按照質量百分比 纖維素酯10-30%，聚酯70-90%。所述纖維素酯為醋酸丁酸纖維素酯、醋酸丙酸纖維素酯中的一種。所述聚酯為聚對苯二甲酸乙二酯或聚對苯二甲酸丙二酯或聚對苯二甲酸丁二酯中的一種。一種高仿棉改性纖維素酯/聚酯皮芯復合纖維的制備方法，所述制備方法具體步驟如下a將按重量百分比為10-30%的纖維素酯與質量百分比為70_90%的聚酯分別利用真空烘箱進行干燥，使纖維素酯和聚酯的水含量分別小于50ppm ；b將干燥后的纖維素酯和聚酯分別通過第一組分螺桿擠出機和第二組分螺桿擠出機熔融，經過計量泵計量后壓至紡絲組件，兩種原料在紡絲組件中進行復合后通過復合噴絲板噴出，使纖維素酯成為復合纖維的皮成份，聚酯成為復合纖維的芯成份；c將通過噴絲板噴出的纖維素酯/聚酯皮芯復合纖維經風冷后以1000-3000m/min的紡絲速度卷繞成型，制備得到纖維素酯/聚酯皮芯復合纖維；d將纖維素酯/聚酯皮芯復合纖維在60-100°C的條件下利用50_200g/L的NaOH溶液處理20-60min，對纖維素酯進行改性，使纖維素酯中的酯基水解并還原出一定量羥基，得到高仿棉改性纖維素酯/聚酯皮芯復合纖維。由于采用了以上技術方案，本發明具有以下創新點(I)纖維素酯是一種熱塑性生物可降解的高分子材料，本發明采用纖維素酯與聚酯進行熔融紡絲法，制備纖維素酯/聚酯皮芯復合纖維，產品可以是長絲、短絲、或其他異形截面的纖維，克服了常規棉纖維不能熔融加工，只能通紡紗工序與聚酯纖維進行復合這
一弊端；(2)本發明利用NaOH溶液對纖維素酯/聚酯皮芯復合纖維進行處理，使作為皮成份的纖維素酯中酯基水解并釋放出一定量羥基，賦予改性纖維素酯高仿棉性能。與常規聚酯纖維相比，利用本發明制備所得高仿棉改性纖維素酯/聚酯皮芯復合纖維具備以下性能(I)良好的吸濕透濕性、舒適性；
(2)可以利用適用于棉的任何染料在常溫常壓下進行染色，染色均勻、上染率高。將其與棉纖維混紡時，可以通過一步法完成染色，縮短工藝流程，降低成本；(3)纖維表面含有大量羥基，使復合纖維的光澤性、挺括性相應提高；(4)本發明復合纖維中的纖維素酯可以通過可再生纖維素材料的酯化反應而制得，是一種“綠色資源”，由于全世界石油資源緊缺，減少對石油資源的依賴性，用可再生的天然資源來取代不可再生的石油基材料對于社會的可持續發展是非常有益的。另外，纖維素酯為可降解材料，將其與聚酯共混后制備高仿棉聚酯，也會促進聚酯的降解，減少對環境的污染。
具體實施例方式下面將結合實例對本發明做進一步說明。實施例I將IOkg醋酸丁酸纖維素酯與90kg的聚對苯二甲酸乙二酯分別利用真空烘箱進行干燥，使纖維素酯和聚酯的水含量分別小于50ppm ;將干燥后的纖維素酯和聚酯分別通過第一組分螺桿擠出機和第二組分螺桿擠出機熔融，擠出機各區的溫度設定分別為200-260°C、220-280°C之間，然后經過計量泵計量后壓至紡絲組件，兩種原料在紡絲組件中進行復合后通過復合噴絲板噴出，使纖維素酯成為復合纖維的皮成份，聚酯成為復合纖維的芯成份；將通過噴絲板噴出的纖維素酯/聚酯皮芯復合纖維經風冷后以1000m/min的紡絲速度卷繞成型，制備得到纖維素酯/聚酯皮芯復合纖維；將此復合纖維在10(TC條件下經50g/l的NaOH溶液處理60min，得到高仿棉改性纖維素酯/聚酯皮芯復合纖維。本實施例纖維物理性能指標纖度3. 3dtex，強度3. 53CN/dtex,伸長15. 7%，上染率為32. 8%，回潮率3.4%。實施例2將20kg醋酸丁酸纖維素酯與80kg的聚對苯二甲酸丙二酯分別利用真空烘箱進行干燥，使纖維素酯和聚酯的水含量分別小于50ppm ;將干燥后的纖維素酯和聚酯分別通過第一組分螺桿擠出機和第二組分螺桿擠出機熔融，擠出機各區的溫度設定分別為200-260 、220-260 之間，然后經過計量泵計量后壓至紡絲組件，兩種原料在紡絲組件中進行復合后通過復合噴絲板噴出，使纖維素酯成為復合纖維的皮成份，聚酯成為復合纖維的芯成份；將通過噴絲板噴出的纖維素酯/聚酯皮芯復合纖維經風冷后以2000m/min的紡絲速度卷繞成型，制備得到纖維素酯/聚酯皮芯復合纖維；將此復合纖維在80°C條件下經100g/l的NaOH溶液處理40min，得到高仿棉改性纖維素酯/聚酯皮芯復合纖維。本實施例纖維物理性能指標纖度3. Odtex，強度3. 43CN/dtex，伸長16. 3%，上染率為36.9%，回潮率4.3%。實施例3將30kg醋酸丁酸纖維素酯與70kg的聚對苯二甲酸丁二酯分別利用真空烘箱進行干燥，使纖維素酯和聚酯的水含量分別小于50ppm ;將干燥后的纖維素酯和聚酯分別通過第一組分螺桿擠出機和第二組分螺桿擠出機熔融，擠出機各區的溫度設定分別為200-260 、220-260 之間，然后經過計量泵計量后壓至紡絲組件，兩種原料在紡絲組件中進行復合后通過復合噴絲板噴出，使纖維素酯成為復合纖維的皮成份，聚酯成為復合纖維的芯成份；將通過噴絲板噴出的纖維素酯/聚酯皮芯復合纖維經風冷后以3000m/min的紡絲速度卷繞成型，制備得到纖維素酯/聚酯皮芯復合纖維；將此復合纖維在60°C條件下經200g/l的NaOH溶液處理20min，得到高仿棉改性纖維素酯/聚酯皮芯復合纖維，其上染率為20%，回潮率為3%，纖度為3. 3dtex。本實施例纖維物理性能指標纖度2. 84dtex，強度3. 28CN/dtex，伸長15. 4%，上染率為40. 6%，回潮率4.5%。實施例4IOkg醋酸丙酸纖維素酯與80kg的聚對苯二甲酸乙二酯分別利用真空烘箱進行干 燥，使纖維素酯和聚酯的水含量分別小于50ppm ;將干燥后的纖維素酯和聚酯分別通過第一組分螺桿擠出機和第二組分螺桿擠出機熔融，擠出機各區的溫度設定分別為200-260°C、240-280°C之間，然后經過計量泵計量后壓至紡絲組件，兩種原料在紡絲組件中進行復合后通過復合噴絲板噴出，使纖維素酯成為復合纖維的皮成份，聚酯成為復合纖維的芯成份；將通過噴絲板噴出的纖維素酯/聚酯皮芯復合纖維經風冷后以1000m/min的紡絲速度卷繞成型，制備得到纖維素酯/聚酯皮芯復合纖維；將此復合纖維在100°C條件下經50g/l的NaOH溶液處理60min，得到高仿棉改性纖維素酯/聚酯皮芯復合纖維。本實施例纖維物理性能指標纖度3. 3dtex，強度3. 33CN/dtex,伸長15. 7%，上染率為31.9%，回潮率3.5%。實施例5將20kg醋酸丙酸纖維素酯與80kg的聚對苯二甲酸丙二酯分別利用真空烘箱進行干燥，使纖維素酯和聚酯的水含量分別小于50ppm;將干燥后的纖維素酯和聚酯分別通過第一組分螺桿擠出機和第二組分螺桿擠出機熔融，擠出機各區的溫度設定分別為200-260 、220-260 之間，然后經過計量泵計量后壓至紡絲組件，兩種原料在紡絲組件中進行復合后通過復合噴絲板噴出，使纖維素酯成為復合纖維的皮成份，聚酯成為復合纖維的芯成份；將通過噴絲板噴出的纖維素酯/聚酯皮芯復合纖維經風冷后以2000m/min的紡絲速度卷繞成型，制備得到纖維素酯/聚酯皮芯復合纖維；將此復合纖維在80°C條件下經100g/l的NaOH溶液處理40min，得到高仿棉改性纖維素酯/聚酯皮芯復合纖維。本實施例纖維物理性能指標纖度3. Odtex,強度3. 14CN/dtex,伸長16. 2%，上染率為35. 5%，回潮率4. 1%。實施例6將30kg醋酸丙酸纖維素酯與70kg的聚對苯二甲酸丁二酯分別利用真空烘箱進行干燥，使纖維素酯和聚酯的水含量分別小于50ppm;將干燥后的纖維素酯和聚酯分別通過第一組分螺桿擠出機和第二組分螺桿擠出機熔融，擠出機各區的溫度設定分別為200-260°C、220-260°C之間，然后經過計量泵計量后壓至紡絲組件，兩種原料在紡絲組件中進行復合后通過復合噴絲板噴出，使纖維素酯成為復合纖維的皮成份，聚酯成為復合纖維的芯成份；將通過噴絲板噴出的纖維素酯/聚酯皮芯復合纖維經風冷后以3000m/min的紡絲速度卷繞成型，制備得到纖維素酯/聚酯皮芯復合纖維；將此復合纖維在60°C條件下經200g/l的NaOH溶液處理20min，得到高仿棉改性纖維素酯/聚酯皮芯復合纖維。本實施例纖維物理性能指標纖度2. 8dtex，強度3. 08CN/dtex,伸長15. 5%，上染率為38. 2%，回潮率4.4%。
權利要求
1.一種高仿棉改性纖維素酯/聚酯皮芯復合纖維，其特征在于所述復合纖維的結構為皮芯結構，其中皮成份為改性纖維素酯，芯成份為聚酯，按照質量百分比 纖維素酯10-30% 聚酯70-90%。
2.根據權利要求I所述一種高仿棉改性纖維素酯/聚酯皮芯復合纖維，其特征在于所述纖維素酯為醋酸丁酸纖維素酯、醋酸丙酸纖維素酯中的一種。
3.根據權利要求I所述一種高仿棉改性纖維素酯/聚酯皮芯復合纖維，其特征在于所述聚酯為聚對苯二甲酸乙二酯或聚對苯二甲酸丙二酯或聚對苯二甲酸丁二酯中的一種。
4.一種高仿棉改性纖維素酯/聚酯皮芯復合纖維的制備方法，所述制備方法具體步驟如下 a將按重量百分比為10-30%的纖維素酯與質量百分比為70-90%的聚酯分別利用真空烘箱進行干燥，使纖維素酯和聚酯的水含量分別小于50ppm ； b將干燥后的纖維素酯和聚酯分別通過第一組分螺桿擠出機和第二組分螺桿擠出機熔融，經過計量泵計量后壓至紡絲組件，兩種原料在紡絲組件中進行復合后通過復合噴絲板噴出，使纖維素酯成為復合纖維的皮成份，聚酯成為復合纖維的芯成份； c將通過噴絲板噴出的纖維素酯/聚酯皮芯復合纖維經風冷后以1000-3000m/min的紡絲速度卷繞成型，制備得到纖維素酯/聚酯皮芯復合纖維； d將纖維素酯/聚酯皮芯復合纖維在60-100°C的條件下利用50-200g/L的NaOH溶液處理20-60min，對纖維素酯進行改性，使纖維素酯中的酯基水解并還原出一定量羥基，得到高仿棉改性纖維素酯/聚酯皮芯復合纖維。
全文摘要
本發明涉及一種高仿棉改性纖維素酯/聚酯皮芯復合纖維，其芯成份為聚酯，皮成份為改性纖維素酯。一種高仿棉改性纖維素酯/聚酯皮芯復合纖維的制備方法，其步驟為將真空干燥后的纖維素酯和聚酯利用雙組份復合紡絲機熔融紡絲，制備具有皮芯結構的醋酸纖維素/聚酯復合纖維；然后經過加熱和堿處理，使纖維素酯中的酯基水解并還原出大量羥基，制備高仿棉性改性纖維素酯/聚酯皮芯復合纖維。與常規聚酯纖維相比，本發明制備所得改性纖維素酯/聚酯皮芯復合纖維能夠同時具有聚酯和棉的優異性能，利用此復合纖維開發出的面料具有成本低、易染色、手感好、吸濕性好、混紡性好、挺括性好等優點。
文檔編號D01F8/02GK102965759SQ20121047175
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月19日 優先權日2012年11月19日
發明者王棟, 呂洪, 李沐芳, 趙青華, 鄒晗芷 申請人:武漢紡織大學