一种超细纤维用色母粒及其制备方法与流程

本发明涉及色母粒，具体涉及一种超细纤维用色母粒及其制备方法。

背景技术：

1、在麂皮绒面料的制备中，主要采用海岛超细纤维长丝为原料，在制备时，首先将海岛超细纤维长丝织造成坯布后，再对坯布进行过预缩、碱减量、开纤、预定形、拉毛、磨毛和染色等工序，得到麂皮绒面料。采用的海岛超细纤维的岛组分一般为聚酯或聚酰胺，海组分一般为聚乙烯、聚酰胺、聚丙烯、聚乙烯醇、聚苯乙烯和改性聚酯等，岛组分的数量从16、36、64到200，甚至能够达到900或900以上，海组分与岛组分的比例由原来的60:40演变为20:80，甚至达到10:90。在染色中，由于开纤后超细纤维的线密度低于0.2dtex，比表面积远远大于常规纤维，能够达到常规纤维的几十倍，从染浴中吸附染料的速度快，而且超细纤维的无定形区比较大，染料易扩散，所以表现出较高的上染速率，但是在染色中，尤其是染深色中，染料的用量大，大量的染料吸附在纤维的表面，水洗时产生大量浮色，造成污水污染，而且在染色中，还存在以下问题：

2、问题一为匀染性差，具体表现在：超细纤维的线密度低，比表面积大，对染料的吸附速率快，容易出现吸附不均匀的问题；某些超细纤维的微结构不同于常规纤维，本身的匀染性也差，导致匀染性变差；超细纤维的截面大多为不规则形状，表面也不够光洁，不仅使比表面积进一步增大，而且使表面吸附染料速度加快，染色不易均匀；超细纤维的线密度低，对物理和化学作用较常规纤维敏感，若碱减量和预定形工序中存在不均匀的问题，会导致染色不均匀；

3、问题二为染深性差，具体表现在：超细纤维的直径很小，织物表面对光的漫反射增强，因此表观色调相应减弱，要获得相同的染色深度，超细纤维所需染料浓度比普通纤维高得多；

4、问题三为染色牢度差，具体表现在：超细纤维的比表面积大，截面不规则，易沾染染料，难以洗净，导致耐摩擦牢度较差；超细纤维中聚合物含量高，湿热状态下容易吸附染料，导致耐湿牢度较差；超细纤维的线密度小，比表面积大，使光线和气体易进入纤维，导致耐日晒牢度较差。

5、综上，针对上述问题，徐华等在《炭黑海岛超细长丝的开发》（合成纤维，2019年）中公开了将炭黑涤纶色母粒加入到聚酯切片中作为海岛纤维的岛相进行纺丝，从而能够在不用染料或者少用染料的前提下，提高染色牢度，减少污水污染，并提高染深性，但是该文献中还公开了，由于岛组分的单丝纤度较细，对纺丝用的黑色涤纶色母粒中使用的炭黑色粉细度要求较高，一般粒径要求为10-20nm，但是炭黑色粉的粒径越小，分散越困难，即得到的麂皮绒面料的匀染性越差。为了解决该问题，该文献中采用了多次复配造粒和剪切漯合造粒机造粒两种方式，并对两种方式进行比较后发现，多次复配造粒比较复杂和繁琐，炭黑粉混合易出现团聚，极易形成色差，影响聚酯切片颜色的均匀性。剪切漯合造粒机造粒的原理为对炭黑粉和涤纶切片进行高速混合、干燥和剪切漯合后，再进行挤出、切粒和干燥，采用剪切漯合造粒机造粒虽然能够使炭黑粉和聚酯切片充分混合，得到的聚酯切片色泽均匀，节省了第二次复合造粒的时间，提高了生产效率，但是采用剪切漯合造粒机造粒对设备要求高，且杨蕴敏等在《聚酯纤维纺前着色技术的进展》（合成纤维工业，2008年）和于晓成等在《提高不定岛型海岛纤维合成革摩擦色牢度方法讨论》（中国皮革，2010年）中公开了在采用色母粒进行纺前染色时，对于纺丝温度高的聚酯，不适用于耐热性低的染料，而且还会对超细纤维的强度和柔软度造成一定的影响。

6、针对上述问题，申请人查阅了相关的提高染料的耐热性，及提高超细纤维的强度和柔软度的文献，发现陈侃等在《硅藻土在聚烯烃色母粒中的应用研究》（工程塑料应用，2015年）、高旭倩等在《不同分散剂对pet纤维蓝色母粒的影响》（工程塑料应用，2019年）、李文骁等在《颜料改性对色母粒过滤性的影响》（染料与染色，2018年）和于晓成等在《提高不定岛型海岛纤维合成革摩擦色牢度方法讨论》（中国皮革，2010年）中分别公开了采用硅藻土提高色母粒中颜料的分散性和耐热性能，采用改性蜡、聚乙烯蜡和烯烃弹性体提高色母粒中颜料的分散性，采用高分子助剂提高色母粒中颜料的分散性，采用揉纹工艺提高超细纤维的柔软度。但是上述文献中的解决方法仍存在以下问题：

7、问题一为超细纤维的可纺性问题，陈秀苗等在《硅藻土制备纺织纤维的研究》（上海纺织科技，2019年）中公开了将含硅藻土的母粒与pet切片混合后，会影响pet的可纺性，具体表现在会出现纺丝困难和断头增多的问题。且考虑到超细纤维的单丝纤度较细，对硅藻土的细度要求高，在硅藻土的湿式超细研磨和干燥中，易团聚，且在加入色母粒中后，由于粒径小，还存在分散困难的问题。

8、问题二为超细纤维的强度仍然较低，高旭倩等在《不同分散剂对pet纤维蓝色母粒的影响》（工程塑料应用，2019年）中公开了与纯pet比较，未加分散剂时pet色丝的断裂强度下降，但断裂伸长率增大，这是由于颜料的加入有异相成核作用，与无分散剂的色丝相比，非极性分散剂聚乙烯蜡没有对颜料起到良好的润湿作用，颜料团聚体使pet纤维内部存在缺陷，因此当加入非极性分散剂聚乙烯蜡后，pet色丝的断裂强度和断裂伸长率均变小；当加入极性分散剂改性蜡和非极性分散剂烯烃弹性体后，相对于未加分散剂时pet色丝，断裂强度均不变。说明仅仅通过改善颜料的分散性，并不能解决超细纤维的强度低的问题。

9、问题三为超细纤维的柔软度问题，采用揉纹工艺虽然能够提高超细纤维的柔软度，但是提高效果有限，且会导致制备方法复杂。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种超细纤维用色母粒及其制备方法，本发明通过对色母粒的配方进行改进，以提高色母粒中颜料的耐热性能，还保证了在将得到的色母粒在与树脂切片混合后，色泽均匀，在进行纺丝时，可纺性好，在进行纺丝后，得到的超细纤维的强度高，柔软度好，且得到的超细纤维的耐摩擦牢度和耐日晒牢度好，从而能够更好的应用于新能源汽车内饰领域。

2、为解决以上技术问题，本发明采取的技术方案如下：

3、一种超细纤维用色母粒，按重量份计，由以下原料组成：60-80份基体树脂，20-40份颜料混合物，3-3.5份分散剂，0.3-0.5份复合氧化锌，0.3-0.5份抗氧剂；

4、所述基体树脂为聚酯切片或聚酰胺切片；

5、优选地，所述基体树脂为聚酯切片或聚酰胺6切片；

6、进一步优选地，所述聚酯切片的特性黏度为0.5-1dl/g；

7、进一步优选地，所述聚酰胺6切片的特性黏度为2-3dl/g；

8、所述基体树脂为干燥的基体树脂，干燥的基体树脂的水分含量≤100ppm；

9、优选地，采用干燥的方式对基体树脂的水分含量进行控制，干燥方法为在120-130℃下干燥10-30h；

10、所述分散剂为聚乙烯蜡；

11、优选地，所述分散剂为聚乙烯蜡，聚乙烯蜡的分子量为2000-3000；

12、所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂618中的一种或组合；

13、所述颜料混合物，由以下制备方法制得：将颜料与水、高分子量聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮混合，在80-85℃下进行第一次回流搅拌，喷雾干燥，得到分散颜料；将二氧化硅与水、低分子量聚乙二醇、硬脂酸锌混合，在85-90℃下进行第二次回流搅拌，喷雾干燥，得到分散二氧化硅；将分散颜料与分散二氧化硅混合后，在室温下搅拌，得到颜料混合物；

14、优选的，所述颜料混合物的制备方法中，所述颜料的粒径为10-20nm；

15、优选的，所述颜料混合物的制备方法中，颜料与水、高分子量聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮的质量比为100:500-600:5-6:5-6；

16、优选的，所述颜料混合物的制备方法中，在80-85℃下进行第一次回流搅拌时，搅拌速度为300-500rpm，搅拌时间为60-90min；

17、优选的，所述颜料混合物的制备方法中，喷雾干燥时，进风温度均为170-190℃；

18、优选的，所述颜料混合物的制备方法中，二氧化硅与水、低分子量聚乙二醇、硬脂酸锌的质量比为100:500-600:5-6:5-6；

19、优选的，所述颜料混合物的制备方法中，在85-90℃下进行第二次回流搅拌时，搅拌速度为300-500rpm，搅拌时间为90-120min；

20、优选的，所述颜料混合物的制备方法中，分散颜料与分散二氧化硅的质量比为9-11:1；

21、优选的，所述颜料混合物的制备方法中，在室温下搅拌时，搅拌速度为300-500rpm，搅拌时间为30-60min；

22、优选地，所述颜料混合物的制备方法中，所述颜料为炭黑、颜料红214、颜料黄191、颜料紫23、颜料蓝15:3、颜料绿7中的一种；

23、优选地，所述颜料混合物的制备方法中，所述高分子量聚乙二醇的分子量为4000或6000；

24、优选地，所述颜料混合物的制备方法中，所述聚乙烯吡咯烷酮的型号为聚乙烯吡咯烷酮k30或聚乙烯吡咯烷酮k60；

25、优选地，所述颜料混合物的制备方法中，所述二氧化硅为亲水性气相二氧化硅，原生粒子平均粒径为12nm，比表面积为200m2/g；

26、优选地，所述颜料混合物的制备方法中，所述低分子量聚乙二醇的分子量为400或600；

27、所述复合氧化锌，由以下制备方法制得：将纳米氧化锌与水、高分子量聚乙二醇、低分子量聚乙二醇混合，球磨，喷雾干燥，得到复合氧化锌；

28、优选地，所述复合氧化锌的制备方法中，纳米氧化锌与水、高分子量聚乙二醇、低分子量聚乙二醇的质量比为100:400-450:5-6:5-6；

29、优选地，所述复合氧化锌的制备方法中，球磨时，使用粒径为0.8-1.2mm的氧化锆研磨球，球料比为5-10:1，球磨转速为900-1100rpm，球磨时间为50-70min；

30、优选地，所述复合氧化锌的制备方法中，喷雾干燥时，进风温度为170-190℃；

31、优选地，所述复合氧化锌的制备方法中，纳米氧化锌的粒径为10-20nm；

32、优选地，所述复合氧化锌的制备方法中，所述高分子量聚乙二醇的分子量为4000或6000；

33、优选地，所述复合氧化锌的制备方法中，所述低分子量聚乙二醇的分子量为400或600；

34、一种前述的色母粒，由以下制备方法制得：按规定的重量份数称取基体树脂、颜料混合物、分散剂、复合氧化锌、抗氧剂后，高速混合，烘干，熔融挤出，冷却，切粒，干燥，得到色母粒；

35、优选地，所述色母粒的制备方法中，高速混合时，高速混合速度为900-1100rpm，高速混合时间为10-20min；

36、优选地，所述色母粒的制备方法中，烘干时，烘干速度为165-175℃，烘干时间为10-20min；

37、优选地，所述色母粒的制备方法中，熔融挤出时，熔融温度为260-285℃；

38、优选地，所述色母粒的制备方法中，干燥时，干燥温度为110-120℃。

39、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

40、本发明通过改进色母粒的配方，能够提高色母粒中颜料的耐热性能，还能够保证在将得到的色母粒在与树脂切片混合后，得到的树脂切片色泽均匀，具体表现在色母粒不存在杂色粒、焦粒和黑点，在将色母粒应用于超细纤维后，颜料的保留率高；在进行纺丝时，可纺性好，具体表现在将色母粒与树脂切片混合后，压滤值低，为0.028-0.032mpa/g，当纺丝速度为1000m/min、1500m/min和2000m/min时，均不存在可纺性差的问题；在进行纺丝后，得到的超细纤维的强度高，柔软度好，得到的超细纤维的耐摩擦牢度和耐日晒牢度好，具体表现在超细纤维的断裂强度为2.6-3.6mpa，断裂伸长率为23.7-45.3%，断裂强度变异系数为4.5-6.4%，由超细纤维制备的麂皮绒的干摩擦牢度为5级，湿摩擦牢度为4-4.2级，耐光色牢度为7-7.4级，径向柔软度为6.0-6.5mm。