一种编织网布用聚酯单丝的制备方法与流程

1.本发明涉及一种编织网布用聚酯单丝的制备方法。


背景技术：

2.聚酯如涤纶作为汽车座椅面料原料已经被广泛使用，其中，西欧占72％，日本占69％，美国占60％。由于聚酯具有优异的力学性能和化学稳定性，是非织造领域最重要的纤维原料之一，在汽车座椅面料的应用中很受欢迎，而且面料挺括，经久耐用。但是涤纶易沾污，对油污的亲和力度很强，身体接触、化学反应、静态效应等都能使其轻易地沾染污染物。汽车座套不方便经常拆洗，被油和水等沾污后不仅会留下污渍，影响外观，使得织物的热舒适性和机械性能降低，还有可能促进细菌的繁殖与增长，不利于驾乘人员的健康。为了让座套始终保持整洁，需要对座套进行拒水拒油处理。拒水拒油的理念来自日常生活中荷叶表面的自清洁现象，露珠在荷叶表面的处于一种不浸润的状态。
3.通过短链含氟硅烷基化合物对纳米介孔二氧化硅表面进行修饰和改性，改善纳米二氧化硅的分散性能，提高无机物和聚合物之间的界面亲和力，通过各组份的协同作用来获得多组份的优异性能，制备得到了超双疏聚酯单丝，既节省了清洁花费的费用，也减少了洗涤剂对环境的污染。介孔二氧化硅是一种硅基介孔材料，介孔二氧化硅蠕虫状的孔道能从声波传播的垂直、平行、斜交三种位置利用热传递耗散以及粘弹耗散机理进行吸声，科研数据表明添加介孔二氧化硅有利于声能的削弱，可以有效提高汽车编织网布的吸声和减噪的效果，同时具有优良的韧性。
4.全氟烷基cnf2n 1具有较低的表面张力和良好的憎水憎油性，能显著降低单丝的表面自由能，使其不被各种液体润湿，原因在于含氟基团在侧基上有规则地整齐排列着，形成了垂直紧密网状膜结构，充分发挥拒水拒油的效果。含有长碳链的全氟烷基(c≥8)由于长碳链优异结晶性的协同作用而有最优的拒水拒油性能，但其产物难以降解，对环境和人体均有潜在的危害，目前已被全面禁止使用。而短碳链含氟烷基(c≤6)拒水拒油剂不会产生生物积累问题，可降低对环境的危害而成为研究的热点。
5.但是聚酯易沾污，对油污的亲和力度很强，身体接触、化学反应、静态效应等都能使其轻易地沾染污染物。汽车座套不方便经常拆洗，被油和水等沾污后不仅会留下污渍，影响外观，使得织物的热舒适性和机械性能降低，还有可能促进细菌的繁殖与增长，不利于驾乘人员的健康。全氟烷基cnf2n 1具有较低的表面张力和良好的憎水憎油性，能显著降低单丝的表面自由能，使其不被各种液体润湿，含有长碳链的全氟烷基(c≥8)由于长碳链优异结晶性的协同作用而有最优的拒水拒油性能，但其产物难以降解，对环境和人体均有潜在的危害，目前已被全面禁止使用。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种能使座套始终保持整洁，不会产生生物积累问题，可降低对环境的危害，既节省了清洁花费的费用，也减少了洗涤剂对环境的污染的编织网布
用聚酯单丝的制备方法。
7.本发明的技术解决方案是：
8.一种编织网布用聚酯单丝的制备方法，其特征是：包括下列步骤：
9.(1)纳米介孔二氧化硅的制备：
①
在室温下将无水乙醇和1％氨水溶液混合，加入阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵和纳米二氧化硅，在35-45℃的恒温水浴下搅拌，得到混合溶液，超声分散；
②
在搅拌条件下将正硅酸四乙酯加入混合溶液中，在45-55℃的水浴条件下搅拌，得到混合反应液；
10.(2)用含氟硅烷基化合物对纳米二氧化硅表面改性：
①
将3,3,3-三氟丙基甲氧基硅烷加入到上述混合反应液中，在水热反应釜中，温度110-120℃，压力0.16-0.18mpa的条件下水热反应12-14h，常温冷却；
②
通过抽滤收集沉淀颗粒，用无水乙醇洗涤三次，真空干燥2-3h，得到的白色粉末即为改性纳米二氧化硅；
11.含氟硅烷基化合物对纳米二氧化硅表面改性的路线如下所示：
[0012][0013]
其中，rf'选自-ch2cf3、-ch2cf2cf3或-ch2cf2cf2cf2cf3。
[0014]
(3)pet拒水拒油母粒的制备：将3％-5％改性纳米二氧化硅、0.5％-0.7％季戊四醇硬脂酸酯、干燥过的pet粒子在高混机上混合，1200-1500r/min的转速下搅拌，混合均匀；
[0015]
在双螺杆挤出机上挤出造粒，挤出机1～7区的温度为250～270℃，机头温度为260～270℃，螺杆主机转速为150～170rpm；物料经熔融挤出后，水冷、风干、切粒得到了拒水拒油的涤纶母料；
[0016]
(4)在上述拒水拒油涤纶母粒中添加黑色色母粒，在单螺杆纺丝机上纺丝；经过上油、卷绕即得拒水拒油涤纶单丝；纺丝所使用的油剂组分为3％-5％aeo-9(脂肪醇聚氧乙烯醚)，4％-6％peg400ds(聚乙二醇400单硬酯酸酯)，2％-4％十二醇聚氧乙烯醚磷酸酯钾盐，余量的去离子水。
[0017]
步骤(1)中，纳米二氧化硅的比表面积大于180g/m2，表面活性剂与二氧化硅的质量比为0.1-0.4:20-30。
[0018]
步骤(2)中，3,3,3-三氟丙基甲氧基硅烷与所述混合反应液的质量比为0.2-0.3:20-30。
[0019]
步骤(4)中的纺丝工艺条件：一到七区的温度为285-290℃，冷却温度为45-65℃，热水拉伸温度80-90℃，热风拉伸温度为180℃，热定型温度为210-220℃，拉伸倍率为4.5-6.5，一级拉伸占比为65％-85％。
[0020]
本发明选用的短碳链含氟烷基(c≤6)拒水拒油剂对介孔二氧化硅进行处理，不会产生生物积累问题，可降低对环境的危害，既节省了清洁花费的费用，也减少了洗涤剂对环境的污染。同时添加介孔二氧化硅有利于声能的削弱，可以有效提高汽车编织网布的吸声
效果。
[0021]
本发明制备得到的编织网布用聚酯单丝韧性佳、具有拒水拒油的优点，不易被沾污，能始终保持整洁，既节省了清洁花费的费用，也减少了洗涤剂对环境的污染；制备得到的编织网布用涤纶单丝不会产生生物积累问题，可降低对环境的危害；制备得到的编织网布用涤纶单丝能削弱声能，具有吸声降噪的作用。
[0022]
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
[0023]
实施例1：
[0024]
一种编织网布用聚酯单丝的制备方法，其特征是：包括下列步骤：
[0025]
(1)纳米介孔二氧化硅的制备：
①
在室温下将无水乙醇和1％氨水溶液混合，加入阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵和纳米二氧化硅(纳米二氧化硅的比表面积大于180g/m2，表面活性剂与二氧化硅的质量比为0.2:25)，在40℃的恒温水浴下350r/min的转速搅拌10min，得到混合溶液，超声分散1h。
②
在搅拌条件下将正硅酸四乙酯以22ml/min的滴加速率缓慢加入混合溶液中，在50℃的水浴条件下以230r/min的转速搅拌2h，得到混合反应液。
[0026]
(2)用含氟硅烷基化合物对纳米二氧化硅表面改性：
①
按质量比0.2:25将3,3,3-三氟丙基甲氧基硅烷加入到上述混合反应液中，在水热反应釜中，温度115℃，压力0.17mpa的条件下水热反应13h，常温冷却。
②
通过抽滤收集沉淀颗粒，用10ml无水乙醇洗涤三次，100℃真空干燥2h，得到的白色粉末即为改性纳米二氧化硅。
[0027]
(3)pet拒水拒油母粒的制备：将4％改性纳米二氧化硅、0.6％季戊四醇硬脂酸酯、干燥过的pet粒子在高混机上混合，1400r/min的转速下搅拌3分钟，混合均匀；
[0028]
在双螺杆挤出机上挤出造粒，挤出机1～7区的温度为250℃，机头温度为260℃，螺杆主机转速为160rpm；物料经熔融挤出后，水冷、风干、切粒得到了拒水拒油的涤纶母料
[0029]
(4)在上述拒水拒油涤纶母粒中添加1％黑色色母粒，在单螺杆纺丝机上纺丝。一到七区的温度为285℃，冷却温度为55℃，热水拉伸温度85℃，热风拉伸温度为180℃，热定型温度为215℃，拉伸倍率为5.5，一级拉伸占比为75％，经过上油、卷绕即得拒水拒油涤纶单丝。所使用的油剂组分为4％aeo-9(脂肪醇聚氧乙烯醚)，5％peg400ds(聚乙二醇400单硬酯酸酯)，3％十二醇聚氧乙烯醚磷酸酯钾盐，余量的去离子水。
[0030]
(5)测试方法：
[0031]
①
强度：采用电脑式桌上型拉力试验机，夹具l0＝50mm，测试速率200mm/min，测得断裂强度和断裂伸长率，每个样品测试10回，取平均值。
[0032]
②
纤度：在纤度测试仪上绕取50m长的涤纶单丝，用分析天平准确称量，数值乘以200，即得纤度，单位为分特(dtex)。分特：是指10000米长纤维或纱线在公定回潮率重量的克数。
[0033]
③
模量：其中，强度单位：cn/dtex，纤度单位：dtex，直径单位：mm
[0034]
④
接触角：参照gb/t 31906-2015《纺织品拒水溶液性抗水解溶液试验》在jc2000c型接触角测试仪上测量编织网布对水的静态接触角，液滴大小为5ul，每组试验测量取值，间隔至少1cm，求最终平均值。
[0035]
⑤
对编织网布的拒油测试参照aatcc118-2002《防油性：耐碳氢化合物试验》进行
测定的，具体实施方法如下：首先采用最低编号的实验液体，以0.05ml液体小心滴于编织网布上，如果30s内无渗透和润湿发生，紧接着用较高编号的实验液体滴于编织网布上。实验连续进行，直至实验液体在30s内润湿液滴下方和周围的织物为止。编织网布的拒水拒油等级以30s内不能润湿编织网布的最高编号的实验液体表示，表1为拒油性能等级评定表：
[0036]
表1拒油性能等级评定表
[0037][0038]
⑥
自清洁性能测试：以碳粉作为模拟污染物，取一些碳粉置于编织网布的表面，将水从一定高度滴到编织网布被碳粉污染的涤纶编织网布的表面，倾斜织物，观察水滴带走污物的情况，达到表征编织网布自清洁能力的目的。
[0039]
(6)测试结果及分析
[0040][0041]
由测试结果可知，聚酯单丝经过改性后强度有所下降，模量有所增加，这说明聚酯单丝的韧性增加；聚酯单丝的接触角由50
°
变成了152
°
，由未改性的聚酯单丝制成的编织网布具有亲水性，拒油性差，水滴只能带走少量碳粉，自清洁能力差，由经过改性后的聚酯单丝制成的编织网布的接触角大于150
°
，凡接触角大于150
°
的材料具有拒水性，拒油等级达到了5级，拒油能力佳，碳粉能完全被水滴带走，这说明编织网布具有自清洁功能。
[0042]
实施例2：
[0043]
仅改变实施例1步骤(1)中所使用的阳离子表面活性剂，所述的阳离子表面活性剂为烷基三甲基氯化铵、鲸蜡基三甲基溴化铵、月桂基氯化吡啶鎓、硬脂基三甲基氯化铵、氟己基三甲基氯化铵、二甲基单椰油胺乙酸盐、十八烷基二甲基乙烯苯基氯化铵、双十二烷基胺聚氧乙烯醚三氯化铵中的一种。其余同实施案例1。
[0044]
实施例3：仅将实施例1中的介孔二氧化硅替换成其他无机纳米粒子，所述的无机
纳米粒子为纳米tio2、纳米zno中的一种。纳米氧化锌和纳米二氧化钛是一种直接宽带隙半导体，可有效被紫外光激发，有光催化性能，具有一定的自洁能力，能在单丝表面形成凸起，具有荷叶效应，提高了拒水性。其余同实施例1。
[0045]
实施例4：仅改变实施例1步骤(2)中含氟硅烷基化合物，所述的含氟硅烷基化合物选用三氟丙基甲基硅氧烷、三氟丙基甲基环三硅氧烷、三氟丙基三乙氧基硅烷、全氟己基三乙氧基硅烷、(3,3,3-三氟丙基)-甲基二甲氧基硅烷中的一种。其余同实施例1。