【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于纖維材料，涉及一種表面生長(zhǎng)超細(xì)纖維的聚合物纖維的制備方法。
技術(shù)介紹
1、目前研究如雙組分纖維的制備和應(yīng)用，包括桔瓣型纖維和海島型纖維等，這些纖維可以通過特定的紡絲工藝在基體纖維表面形成超細(xì)纖維結(jié)構(gòu)，從而提高材料的性能。然而，僅經(jīng)過紡絲工藝成型的雙組分材料由于纖維的開裂程度較弱，其綜合性能并不能滿足一些特定應(yīng)用的需求，需對(duì)雙組分超細(xì)纖維進(jìn)行開纖，獲得更細(xì)的纖維形態(tài)和更細(xì)致的纖維結(jié)構(gòu)。開纖的方法主要可以分為機(jī)械開纖、化學(xué)溶劑開纖和熱能開纖三大類。然而，這些方法各自存在一定的局限性。例如，機(jī)械開纖能耗大；化學(xué)開纖污染環(huán)境；熱能開纖損害材料本身性能。
2、例如，專利cn?114717749?a將lyocell纖維與另一種纖維材料經(jīng)疏理水刺加工后，用氫氧化鈉溶液分別進(jìn)行超聲和攪拌處理，制備含有毛刷結(jié)構(gòu)微/納米纖維的水刺非織造材料。專利cn?107217512?a利用機(jī)械方法預(yù)處理對(duì)位芳綸使其纖維表面粗糙化，或通過加工工藝調(diào)整，改善纖維內(nèi)部結(jié)構(gòu)，降低纖維表面的致密性，產(chǎn)生原纖化或類似氣孔的結(jié)構(gòu)。專利cn?105926272?a將lyoce11纖維織物進(jìn)行前處理，然后放入濃堿液中，攪拌后浸潤(rùn)，得到膨潤(rùn)處理后的lyoce11纖維織物，脫去濃堿液后，進(jìn)行超聲波處理，清洗干燥，磨絨處理，利用液體介質(zhì)中超聲波的空化作用作為外力，均勻地處理lyoce11纖維制品，可使lyoce1l纖維更快的產(chǎn)生均勻的原纖化效果。然而，使用溶劑會(huì)對(duì)人體和環(huán)境均存在一定程度的影響。
3、因此，研究一種表面生長(zhǎng)超細(xì)纖維的聚合物纖維的制
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種表面生長(zhǎng)超細(xì)纖維的聚合物纖維的制備方法。
2、為達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案如下：
3、一種表面生長(zhǎng)超細(xì)纖維的聚合物纖維的制備方法，將基體相聚合物和分散相聚合物混合得到混合物后進(jìn)行熔融共混紡絲，之后對(duì)紡絲得到的纖維進(jìn)行超聲震蕩，制得表面生長(zhǎng)超細(xì)纖維的聚合物纖維；
4、基體相聚合物為聚丙烯（pp），分散相聚合物為pe、pbt、pet或ptt；
5、混合物中分散相聚合物的占比為30~50wt%；
6、分散相聚合物與基體相聚合物的零切黏度（剪切速率為0時(shí)的黏度）比值取值范圍為0.01~1。
7、作為優(yōu)選的技術(shù)方案：
8、如上所述的一種表面生長(zhǎng)超細(xì)纖維的聚合物纖維的制備方法，基體相聚合物在紡絲溫度下的零切黏度為50~20000?pa·s，分散相聚合物在紡絲溫度下的零切黏度為50~1200?pa·s，紡絲溫度為200~310?℃。
9、如上所述的一種表面生長(zhǎng)超細(xì)纖維的聚合物纖維的制備方法，分散相聚合物和基體相聚合物之間的界面張力不低于0.5×10-3n/m。低界面粘結(jié)強(qiáng)度的聚合物共混體系容易發(fā)生界面脫粘，導(dǎo)致纖維表面發(fā)生界面分離的極端情況——微纖分離，而高界面粘附強(qiáng)度的不相容聚合物共混物有利于形成界面分離有限的表面，從而產(chǎn)生深溝槽。一般來說，界面張力越低，越有利于兩相之間的接觸，能夠使兩相分子更好地相互靠近，從而增加分子間的相互作用機(jī)會(huì)，有利于提高界面粘結(jié)強(qiáng)度。
10、如上所述的一種表面生長(zhǎng)超細(xì)纖維的聚合物纖維的制備方法，熔融共混紡絲時(shí)，熔體擠出的速度為2.5×10-11~1.5×10-8?m3/s，牽伸比為3.0~5.0，牽伸溫度為80~160℃，紡絲速度為16m/min以上。
11、如上所述的一種表面生長(zhǎng)超細(xì)纖維的聚合物纖維的制備方法，噴絲孔的長(zhǎng)徑比為3.0~6.0。紡絲成型時(shí)所采用噴絲孔的長(zhǎng)徑比對(duì)共混纖維的表面形貌有顯著影響，長(zhǎng)徑比較小的話，熔體在噴絲孔內(nèi)的停留時(shí)間短，剪切作用相對(duì)較弱，取向度低，擠出的共混纖維表面較粗糙，可能出現(xiàn)較多的不規(guī)則凸起、凹陷或粗細(xì)不均現(xiàn)象，甚至可能有熔體破裂導(dǎo)致的表面缺陷。而長(zhǎng)徑比較大的話，熔體在噴絲孔內(nèi)受到的剪切作用和拉伸作用增強(qiáng)，停留時(shí)間增加，使熔體的取向度和均勻性提高，有助于形成更光滑、均勻的纖維表面，減少表面缺陷。但長(zhǎng)徑比過大，熔體壓力降增大，易造成擠出不穩(wěn)定，也可能影響纖維表面質(zhì)量，實(shí)際生產(chǎn)中也易受到基體和加工條件的影響。
12、如上所述的一種表面生長(zhǎng)超細(xì)纖維的聚合物纖維的制備方法，超聲震蕩的功率為300~500w，時(shí)間為30~120?min。
13、如上所述的一種表面生長(zhǎng)超細(xì)纖維的聚合物纖維的制備方法，表面生長(zhǎng)超細(xì)纖維的聚合物纖維直徑為5×10-5~8×10-5m，超細(xì)纖維的直徑為2×10-6~8×10-6m。
14、專利技術(shù)原理：
15、通常情況下，分散相聚合物與基體相聚合物的零切黏度比值在0.01~1時(shí)，液滴最易發(fā)生破裂。在毛細(xì)管中，低黏度的分散相總是有向高剪切速率的地方遷移的趨勢(shì)，在紡絲加工過程中，這種現(xiàn)象導(dǎo)致分散相較多的遷移到纖維表面，使得纖維表面分布無規(guī)則突起；隨著分散相含量的升高，液滴狀分散相增多，共混纖維表面也呈現(xiàn)出大量高度變化的不規(guī)則分布的突起，當(dāng)分散相含量進(jìn)一步增加到30%時(shí)，纖維內(nèi)部長(zhǎng)短微纖共存，纖維表面具有條狀突起的長(zhǎng)微纖越多，經(jīng)過超聲震蕩后，最終在基體纖維表面形成大量且分布密集的超細(xì)纖維。之所以超聲震蕩后在基體纖維表面形成大量且分布密集的超細(xì)纖維，原因是超聲波在液體介質(zhì)中傳播時(shí)產(chǎn)生的空化作用產(chǎn)生的強(qiáng)力微射流對(duì)纖維表面產(chǎn)生沖擊和剪切，破壞共混纖維內(nèi)部原纖間的一些比較弱的連接，促進(jìn)纖維表面分裂出細(xì)小纖維，呈現(xiàn)超細(xì)纖維的特性。
16、隨著分散相含量的增加，分散相極其容易發(fā)生聚并，形成大液滴，分散相含量增加，它在熔融加工過程中發(fā)生碰撞的概率增加，聚并形成大液滴的幾率相應(yīng)增加，而根據(jù)毛細(xì)管理論，大液滴能夠具有更大的形變能力。不相容共混體系會(huì)形成典型的海-島結(jié)構(gòu)，其中分散相為島相，連續(xù)相為海相。當(dāng)兩共混組分成分不變時(shí)，島相與海相的確定取決于組分黏度和兩者組分比。多數(shù)情況下，黏度較高的一相會(huì)形成成島相，黏度較小的一相形成海相；組分比較低的一相會(huì)形成島相，較高的一相會(huì)形成海相。當(dāng)分散相聚合物與基體相聚合物的黏度比>1時(shí)，則分散相可能分布在基體中，難以遷移到表面，纖維表面呈現(xiàn)光滑的形態(tài)。而分散相含量若是>50%，分散相與基體分布會(huì)發(fā)生變化。具體來說，在不相容聚合物共混物中，根據(jù)相轉(zhuǎn)變的一般理論和大量實(shí)驗(yàn)研究，當(dāng)分散相體積分?jǐn)?shù)逐漸增加并超過50%時(shí)，分散相粒子之間的相互作用和空間分布狀態(tài)會(huì)發(fā)生顯著變化。分散相粒子彼此接觸、連接的概率大大增加，原有的連續(xù)相可能會(huì)被分散相分割成不連續(xù)的部分，從而使分散相轉(zhuǎn)變?yōu)檫B續(xù)相，形成所謂的“相逆轉(zhuǎn)”現(xiàn)象，黏度比則隨之發(fā)生變化。
17、表面生長(zhǎng)超細(xì)纖維的聚合物纖維，其保溫性、壓縮回彈性和摩擦性能均有顯著提升，具體如下：
18、保溫性提升：大量分布密集的超細(xì)纖維形成后，纖維間的空氣被分割成許多微小的氣室。這些氣室中的空氣不易流動(dòng)，而空氣是熱的不良導(dǎo)體，能有效阻礙熱量通過空氣對(duì)流進(jìn)行傳遞本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種表面生長(zhǎng)超細(xì)纖維的聚合物纖維的制備方法，其特征在于：將基體相聚合物和分散相聚合物混合得到混合物后進(jìn)行熔融共混紡絲，之后對(duì)紡絲得到的纖維進(jìn)行超聲震蕩，制得表面生長(zhǎng)超細(xì)纖維的聚合物纖維；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種表面生長(zhǎng)超細(xì)纖維的聚合物纖維的制備方法，其特征在于，基體相聚合物在紡絲溫度下的零切黏度為50~20000?Pa·s，分散相聚合物在紡絲溫度下的零切黏度為50~1200?Pa·s，紡絲溫度為200~310?℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種表面生長(zhǎng)超細(xì)纖維的聚合物纖維的制備方法，其特征在于，分散相聚合物和基體相聚合物之間的界面張力不低于0.5×10-3N/m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種表面生長(zhǎng)超細(xì)纖維的聚合物纖維的制備方法，其特征在于，熔融共混紡絲時(shí)，熔體擠出的速度為2.5×10-11~1.5×10-8?m3/s，牽伸比為3.0~5.0，牽伸溫度為80~160℃，紡絲速度為16m/min以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種表面生長(zhǎng)超細(xì)纖維的聚合物纖維的制備方法，其特征在于，噴絲孔的長(zhǎng)徑比為3.0~6.0。
<...【技術(shù)特征摘要】
1.一種表面生長(zhǎng)超細(xì)纖維的聚合物纖維的制備方法，其特征在于：將基體相聚合物和分散相聚合物混合得到混合物后進(jìn)行熔融共混紡絲，之后對(duì)紡絲得到的纖維進(jìn)行超聲震蕩，制得表面生長(zhǎng)超細(xì)纖維的聚合物纖維；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種表面生長(zhǎng)超細(xì)纖維的聚合物纖維的制備方法，其特征在于，基體相聚合物在紡絲溫度下的零切黏度為50~20000?pa·s，分散相聚合物在紡絲溫度下的零切黏度為50~1200?pa·s，紡絲溫度為200~310?℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種表面生長(zhǎng)超細(xì)纖維的聚合物纖維的制備方法，其特征在于，分散相聚合物和基體相聚合物之間的界面張力不低于0.5×10-3n/m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種表面生長(zhǎng)超細(xì)纖維的聚合物纖...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳龍，孫燕燕，張世韜，劉衡，孫俊芬，蔡正國(guó)，李明遠(yuǎn)，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：東華大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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