一种降温再生PET纤维及其制备方法与流程

一种降温再生pet纤维及其制备方法
技术领域
1.本技术涉及废旧pet制品的再生技术领域，更具体地说，它涉及一种降温再生pet纤维及其制备方法。


背景技术：

2.在高分子材料应用领域，随着聚对苯二甲酸二乙醇酯(pet)用量的增加，每年排入自然界的固体废弃物pet聚酯也随之急剧增多。2018年全球pet产量高达7968万吨，同时平均每年仍以8.5%的速率迅猛增长。然而，因pet在自然界中难以降解，非法填埋或焚烧处理都对环境造成巨大的压力，大量的废pet亟待回收处理。
3.废pet的回收处理方式有很多种，主要包括能量回收、物理回收、化学回收和生物回收，其中化学回收能够实现废旧pet产品的再生利用，且经过化学回收制得的再生pet纤维具有高附加值的重复使用性。
4.但是再生pet纤维的性能单一，为使再生pet纤维具有降温性能，通常采用添加超高分子量聚乙烯的方式，从而将人体散发的中红外辐射透射出去，制得的面料具有降温的效果。
5.但是超高分子量聚乙烯大分子不含极性基团，其亲水性较差，制得的降温再生pet纤维制成衣物时不具备舒适性。


技术实现要素：

6.为了在保证提高再生pet纤维降温性能的同时提高超高分子量聚乙烯的亲水性，本技术提供一种降温再生pet纤维及其制备方法。
7.第一方面，本技术提供一种降温再生pet纤维，采用如下的技术方案：一种降温再生pet纤维，包括如下以质量份数计的原料：85
‑
105份再生pet泡料和10
‑
18份超高分子量聚乙烯，所述改性超高分子量聚乙烯由超高分子量聚乙烯经聚醚有机硅共聚物改性后制得，所述再生pet纤维由废pet制品经化学回收后制得。
8.通过采用上述技术方案，采用聚醚有机硅共聚物对超高分子量聚乙烯进行改性，以提高超高分子量聚乙烯的亲水性，同时由于采用改性超高分子量聚乙烯填充再生pet泡料，以实现在提高再生pet纤维降温性能的同时提高超高分子量聚乙烯的亲水性。这是由于超高分子量聚乙烯具有比其他高分子材料更高的导热系数和热传导性能，且因为其结构简单，对人体红外辐射的吸收非常低，能够很好地将人体散发的中红外辐射透射出去，因此，利用改性超高分子量聚乙烯填充再生pet泡料能够制得降温再生pet纤维。
9.优选的，所述聚醚有机硅共聚物为两亲性梳状聚醚硅氧烷。
10.通过采用上述技术方案，两亲性梳状聚醚硅氧烷是以硅氧烷作为主链，聚醚为侧链的梳型共聚物，其中硅氧烷作为疏水基，使产品具有较低的表面张力和优良的化学稳定、电绝缘、抗老化等性能;聚醚作为亲水基团，使产品具有很好的表面活性。
11.改性超高分子量聚乙烯中聚醚硅氧烷的含量增加，能够抑制大孔结构的形成，并
且增加膜的结晶度，此外，由于分子链的缠结，膜的机械强度显著提高，并且聚环氧乙烷的侧链向膜的表面延伸，从而赋予膜良好的亲水性。
12.优选的，所述再生pet泡料与所述改性超高分子量聚乙烯的质量比为（6
‑
8）：1。
13.通过采用上述技术方案，当再生pet泡料与改性超高分子量聚乙烯的质量比在上述范围内时，改性超高分子量聚乙烯能够充分填充在再生pet泡料中，从而对再生pet纤维进行充分改性，以使制得的降温再生纤维具有良好的降温性能和亲水性。
14.优选的，所述超高分子量聚乙烯与所述聚醚有机硅共聚物的质量比为（3
‑
4）：1。
15.优选的，所述再生pet泡料采用如下步骤制得：b1、将废pet制品进行粉碎、清洗和真空干燥，得到pet碎片；b2、将pet碎片与抗氧剂进行充分混合，然后在200
‑
220℃下进行预熔融团粒，时间为2
‑
4min，得到pet泡料；b3、将pet泡料进行真空干燥，得到再生pet泡料。
16.通过采用上述技术方案，在200
‑
220℃聚酯处于较易形变的状态，能够有效地保证反应和团粒的进行。
17.优选的，b1中控制pet碎片的含水率小于100ppm。
18.通过采用上述技术方案，pet在高温下容易发生水解反应，反应速度较快，且水解反应后，pet分子聚合链发生断裂，分子量降低，机械强度降低，控制pet碎片的含水率能够便于后续团粒过程的进行以及在一定程度上保证后续步骤中制得的pet泡料的质量。
19.优选的，b2中团粒过程在氮气保护下进行。
20.优选的，b3中控制再生pet泡料的含水率小于100ppm。
21.通过采用上述技术方案，控制pet泡料的含水率是为了保证后续反应的进行。
22.第二方面，本技术提供一种降温再生pet纤维的制备方法，采用如下的技术方案：一种降温再生pet纤维的制备方法，包括如下制备步骤：s1、按比例称取再生pet泡料和改性超高分子量聚乙烯；s2、将s1中称取完毕后的各原料混合均匀，然后进行熔融纺丝，制得降温再生pet纤维。
23.通过采用上述技术方案，上述工艺步骤简单，熔融纺丝得到的降温再生pet纤维具有良好的亲水性，由该纤维制得的面料在具有降温效果的同时还具备良好的舒适性。
24.优选的，所述熔融纺丝过程中各参数如下：纺丝螺杆进料段温度为230
‑
240℃，压缩段温度为245
‑
260℃，均化计量段温度为265
‑
290℃，纺丝箱体温度为265
‑
290℃。
25.综上所述，本技术具有以下有益效果：1、由于本技术采用改性超高分子量聚乙烯对再生pet泡料进行改性，由于超高分子量聚乙烯具有良好的导热系数和热传导性能，且改性超高分子量聚乙烯在具备超高分子量聚乙烯上述性能的同时还具有良好的亲水性，从而使制得的降温再生pet纤维制成面料时具备舒适性和降温性能；2、本技术中优选控制pet碎片的含水率小于100ppm，由于pet在高温下容易发生水解反应，会导致pet分子聚合链发生断裂，分子量降低，机械强度降低，因此控制pet碎片的含水率能够便于后续团粒过程的进行以及在一定程度上保证后续步骤中制得的pet泡料的
质量；3、本技术的方法，工艺步骤简单，制得的降温再生pet纤维具有良好的亲水性。
附图说明
26.图1是再生泡料的制备过程的流程图。
具体实施方式
27.以下结合实施例对本技术作进一步详细说明。
28.本技术中超高分子量聚乙烯选自东莞市金世祥塑胶原料有限公司的超高分子量聚乙烯颗粒，牌号为hd
‑
7200b；抗氧剂选用抗氧剂168，为市售；聚醚有机硅共聚物为两亲性梳状聚醚硅氧烷、星形梳状聚醚有机硅共聚物中的其中一种，以下实施例采用两亲性梳状聚醚硅氧烷为例进行阐述。
29.两亲性梳状聚醚硅氧烷的制备例以甲苯为溶剂，在氯铂酸催化下，通过含氢硅氧烷与不饱和缩水甘油醚、聚(环氧乙烷环氧丙烷)的硅氢加成反应，反应控制在85℃，反应过程中通氮气保护，反应时间为4~5 h，制得两亲性梳状聚醚硅氧烷，gpc法( pl
‑
gpc220，polymer laboratories ltd)测得mn为2.5
×
104、mw为3.6
×
104，n:(n m)=0.4，ppo、peo链段的含量分别为38.7 wt%和44.0 wt%。
实施例
30.实施例1一种降温再生pet纤维的制备方法，包括如下制备步骤：s1、制备改性超高分子量聚乙烯将超高分子量聚乙烯与两亲性梳状聚醚硅氧烷按质量比为4:1进行共混，得到改性超高分子量聚乙烯；s2、制备再生pet泡料b1、将废pet纤维进行粉碎、清洗和真空干燥，得到pet碎片；b2、将pet碎片和抗氧剂168进行充分混合，然后在200℃下进行预熔融团粒，时间为4min，得到pet泡料；b3、将b2中的pet泡料进行真空干燥，得到再生pet泡料；s3、称取原料按质量比为6:1的比例称取s2中制得的再生pet泡料和s1中制得的改性超高分子量聚乙烯；s4、制备再生pet纤维将s3中称取完毕的再生pet泡料和改性超高分子量聚乙烯混合均匀，然后送入纺丝螺杆进行熔融纺丝，制得降温再生pet纤维；其中，纺丝螺杆进料段温度为230℃，压缩段温度为245℃，均化计量段温度为265℃，纺丝箱体温度为265℃。
31.实施例2一种降温再生pet纤维的制备方法，包括如下制备步骤：
s1、制备改性超高分子量聚乙烯将超高分子量聚乙烯与两亲性梳状聚醚硅氧烷按质量比为3:1进行共混，得到改性超高分子量聚乙烯；s2、制备再生pet泡料b1、将废pet纤维进行粉碎、清洗和真空干燥，得到pet碎片；b2、将pet碎片和抗氧剂168进行充分混合，然后在210℃下进行预熔融团粒，时间为4min，得到pet泡料；b3、将b2中的pet泡料进行真空干燥，得到再生pet泡料；s3、称取原料按质量比为7:1的比例称取s2中制得的再生pet泡料和s1中制得的改性超高分子量聚乙烯；s4、制备再生pet纤维将s3中称取完毕的再生pet泡料和改性超高分子量聚乙烯混合均匀，然后送入纺丝螺杆进行熔融纺丝，制得降温再生pet纤维；其中，纺丝螺杆进料段温度为230℃，压缩段温度为250℃，均化计量段温度为280℃，纺丝箱体温度为280℃。
32.实施例3一种降温再生pet纤维的制备方法，包括如下制备步骤：s1、制备改性超高分子量聚乙烯将超高分子量聚乙烯与两亲性梳状聚醚硅氧烷按质量比为4:1进行共混，得到改性超高分子量聚乙烯；s2、制备再生pet泡料b1、将废pet纤维进行粉碎、清洗和真空干燥，得到pet碎片；b2、将pet碎片和抗氧剂168进行充分混合，然后在220℃下进行预熔融团粒，时间为2min，得到pet泡料；b3、将b2中的pet泡料进行真空干燥，得到再生pet泡料；s3、称取原料按质量比为8:1的比例称取s2中制得的再生pet泡料和s1中制得制得的改性超高分子量聚乙烯；s4、制备再生pet纤维将s3中称取完毕的再生pet泡料和改性超高分子量聚乙烯混合均匀，然后送入纺丝螺杆进行熔融纺丝，制得降温再生pet纤维；其中，纺丝螺杆进料段温度为240℃，压缩段温度为260℃，均化计量段温度为290℃，纺丝箱体温度为290℃。
33.表1
原料用量（kg）再生pet泡料改性超高分子量聚乙烯两亲性梳状聚醚硅氧烷超高分子量聚乙烯实施例19015312实施例298143.510.5实施例388112.28.8实施例4a94184.513.5
实施例4b102102.57.5实施例5a9814212实施例5b981477对比例190//12对比例290///
实施例4本实施例基于实施例2改变再生pet泡料与改性超高分子量聚乙烯的质量比，不改变再生pet泡料与改性超高分子量聚乙烯的总质量，也不改变超高分子量聚乙烯与两亲性梳状聚醚硅氧烷的质量比。
34.实施例4a本实施例与实施例2的区别仅在于再生pet泡料的用量为94kg，改性超高分子量聚乙烯的用量为18kg。
35.实施例4b本实施例与实施例2的区别仅在于再生pet泡料的用量为102kg，改性超高分子量聚乙烯的用量为10kg。
36.实施例5本实施例基于实施例2改变超高分子量聚乙烯与两亲性梳状聚醚硅氧烷的质量比，不改变改性超高分子量聚乙烯的质量。
37.实施例5a本实施例与实施例2的区别仅在于超高分子量聚乙烯的用量为12kg，两亲性梳状聚醚硅氧烷的用量为2kg。
38.实施例5b本实施例与实施例2的区别仅在于超高分子量聚乙烯的用量为7kg，两亲性梳状聚醚硅氧烷的用量为7kg。
39.对比例对比例1本对比例与实施例1的区别仅在于超高分子量聚乙烯不经过改性，即原料中不添加两亲性梳状聚醚硅氧烷，超高分子量聚乙烯的用量不发生变化，为12kg。
40.对比例2本对比例与实施例1的区别仅在于原料中不添加改性超高分子量聚乙烯，再生pet泡料的用量不发生变化，仍为90kg。
41.性能检测试验透湿性：采用透湿杯法进行织物的透湿性测试，透湿杯法分为蒸发法和吸湿法(也称干燥剂法)。本文研究水蒸气透过率是采用蒸发法测定织物的透湿率(wvt)，根据国标gb/t12704.2
‑
2009《织物透湿性试验方法蒸发法》来测定。透湿率指的就是在试样两面保持规定的温湿度条件下，在一定时间内垂直通过单位面积的测试样品的水蒸气的质量，以[g/(h
·
m2)]为单位。
[0042]
根据国标中gb/t 12704.2 a法(正杯法)，测试时将透湿杯放在具有稳定循环的气流速度的烘箱内，保持温度(38
±
2)℃，相对湿度控制在(50
±
2)%，气流的速度大约为0.3 m/s
‑
0.5 m/s。从每块测试织物上剪取3块直径为60 mm的试样，采用蓝口瓶作为测试杯。先
将每个蓝口瓶中装34ml的蒸馏水，使水距离瓶口约10 mm左右，然后用垫圈和压环等将测试织物固定在蓝口瓶上，使其不产生滑动不会发生漏气等，组成一个自制的试验装置。将组合好的蓝口瓶放入试验烘箱中，经过1h后取出，按顺序用天平逐一称量，随后再置于测试烘箱中试验1h后取出，再依次用天平逐一称量。透湿率计算公式为：wvt=(m1‑
m2)/at。
[0043]
上式中：wvt为透湿率，g/ (h
·
m2)；其中m为同一组试验中的蓝口瓶组合体放置在烘箱中1h后的质量为蓝口瓶组合体放置在烘箱中再经过1h试验后取出时的质量(g)，其中a为有效试验面积，本实验中为0.00283m2；t为试样第二次称量距离第一次称量的时间(h)。透湿率取3块测试试样的平均值。
[0044]
透气性：在温度为(21
±
1)℃，湿度为(65
±
2)%的一级标准大气下调湿24h后进行测试。采用透气性测试标准jis l1096
‑
1999《纺织品透气性测试方法》，对制备的每块织物测试5次，并求取平均值；红外透过性：采用nicolet8700型傅里叶变换红外光谱(ftir)仪测试，得到红外投射光谱，再通过ominic程序织物的红外透过率变化和各吸收峰及其面积的变化。测试采用金刚石晶体作为背景，每4cm
‑1扫描次数为32次，扫描波数范围400
‑
4000cm
‑1。
[0045]
表2透湿率(g/(h
·
m2))透气率(mm
·
s
‑
1)
红外透过性实施例130.673.496%实施例231.275.698%实施例330.974.197%实施例4a29.771.9/实施例4b31.476.1/实施例5a26.864.997%实施例5b34.981.667%对比例112.736.997%对比例220.850.946%结合实施例1
‑
3并结合表2可以看出，实施例1
‑
3中制得的降温再生pet纤维在具有良好的降温性能的同时具有良好的亲水性，其中实施例2为优选。
[0046]
这是由于采用两亲性梳状聚醚硅氧烷对超高分子量聚乙烯进行改性，改性后得到改性超高分子量聚乙烯，改性超高分子量聚乙烯在具备良好降温性能的同时具备一定的亲水性。
[0047]
结合实施例2和实施例4a
‑
4b并结合表2可以看出，实施例2中降温再生pet纤维的亲水性优于实施例4a中降温再生pet纤维的亲水性，实施例2中降温再生pet纤维的亲水性与实施例4b中降温再生pet纤维的亲水性相近。
[0048]
其原因可能在于：随着改性超高分子量聚乙烯含量的增加，降温再生pet纤维的亲水性得到提高，但是再生pet泡料与改性超高分子量聚乙烯的质量比大于8:1时，改性超高分子量聚乙烯对再生pet纤维的改性效果趋于平缓。
[0049]
结合实施例2和实施例5a
‑
5b并结合表2可以看出，实施例2中降温再生pet纤维的亲水性优于实施例5a中降温再生pet纤维的亲水性，实施例2中降温再生pet纤维的亲水性虽然实施例5b中降温再生pet纤维的亲水性要差，但是实施例2中降温再生pet纤维的降温
性能优于实施例5b中降温再生pet纤维的降温性能。
[0050]
其原因可能在于：随着两亲性梳状聚醚硅氧烷含量的增加，其对超高分子量聚乙烯的亲水性的改性效果逐渐增强，使降温再生pet纤维的亲水性得到提高，但是超高分子量聚乙烯与两亲性梳状聚醚硅氧烷的质量比小于3:1时，两亲性梳状聚醚硅氧烷的含量过高，导致超高分子量聚乙烯的含量过低，导致降温再生pet纤维的降温性能发生下降。
[0051]
结合实施例1和对比例1并结合表2可以看出，实施例1中降温再生pet纤维的亲水性优于对比例1中降温再生pet纤维的亲水性，说明两亲性梳状聚醚硅氧烷的添加提高超高分子量聚乙烯的亲水性，从而提高降温再生pet纤维的亲水性。
[0052]
结合实施例1和对比例2并结合表2可以看出，实施例1中降温再生pet纤维的亲水性优于对比例1中降温再生pet纤维的亲水性，实施例1中降温再生pet纤维的降温性能优于对比例1中降温再生pet纤维的降温性能，说明改性超高分子量聚乙烯的添加既能够提高亲水性又能够提高降温性能。
[0053]
本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。