專利名稱：聚丙烯/粘土復(fù)合纖維及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚丙烯/粘土復(fù)合纖維及其制備方法，屬于合成纖維技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
聚丙烯樹脂的重要用途之一是纖維，應(yīng)用于服用、產(chǎn)業(yè)用和家裝用。聚丙烯固有的缺點是極限氧指數(shù)低，容易起靜電，因此限制了其應(yīng)用。為此，圍繞改善聚丙烯纖維的阻燃性和抗靜電性是聚丙烯改性研究的重點之一。通常聚丙烯纖維的阻燃劑為含磷型和膨脹型阻燃劑、含鹵型阻燃劑、含硅型阻燃劑、金屬氫氧化物及其氧化物阻燃劑等。其中阻燃性能好的是含鹵型阻燃劑，但是由于燃燒時會產(chǎn)生有毒物質(zhì)，因此該類阻燃劑的使用受到了限制。聚合物/層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料是近年來材料研究領(lǐng)域的研究熱點，其力學(xué)、性能、熱性能、阻燃性能和阻隔性能等性能較本體聚合物有顯著提高，聚丙烯/粘土納米復(fù)合材料是其中之一。研究表明，聚丙烯(簡稱PP)/粘土納米復(fù)合材料的力學(xué)性能、熱性能和阻隔性能都能獲得不同程度的提高。拉伸模量和熱變形溫度、阻燃性能得到明顯改善。
當(dāng)前，國內(nèi)外聚合物/粘土復(fù)合物的研究開發(fā)主要是集中于塑料方面，關(guān)于聚丙烯/納米粘土復(fù)合物進(jìn)行纖維紡制的報道很少，中國專利CN1493607A公開了一種聚丙烯/粘土納米復(fù)合物及其制備方法和在紡絲中的應(yīng)用，該復(fù)合物的組成為化學(xué)降解改性的聚丙烯均聚物85-97.5，有機(jī)粘土0.5-5，聚丙烯接枝馬來酸酐0.5-5，線型聚苯乙烯0.5-2，高密度聚乙烯1-5，該纖維具有良好的抗靜電性和吸濕性，但阻燃性沒有保障。
該類材料的組成不同，制備方法不同，會導(dǎo)致產(chǎn)品的性能相差很大，該類技術(shù)的研究仍然處于繼續(xù)探索中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種聚丙烯/粘土復(fù)合纖維及其制備方法，產(chǎn)品性能好，尤其是具有良好的阻燃性和抗靜電性能；制備方法科學(xué)合理，簡單易行，利于實施。
本發(fā)明所述的聚丙烯/粘土復(fù)合纖維，其配料重量百分組成為熔體流動指數(shù)為10～50g/10min的化學(xué)降解改性聚丙烯樹脂80～94.5％、有機(jī)改性粘土0.5～5％和相容劑5～15％。
其中化學(xué)降解改性聚丙烯樹脂的熔體流動指數(shù)優(yōu)選為30～45g/10min。
相容劑為聚丙烯接枝馬來酸酐，接枝率范圍為0.1～5％。
化學(xué)降解改性聚丙烯按照常規(guī)技術(shù)制作，控制熔體流動指數(shù)滿足10～50g/10min即可。
有機(jī)改性粘土是一種層狀硅酸鹽礦物粘土，按照CN1288023A專利技術(shù)獲得。
科學(xué)合理，簡單易行的制備方法，包括聚丙烯/粘土復(fù)合物的制備、紡絲、卷繞、牽伸和熱定型，按照如下步驟進(jìn)行(1)將配料混合，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)造粒、擠出制得復(fù)合物切片，擠出溫度為190～210℃；(2)將復(fù)合物切片在60～120℃的溫度下真空干燥；(3)將干燥的復(fù)合物切片進(jìn)行熔融紡絲，紡絲溫度為200～250℃，紡絲速度為100～1000m/min，制得卷繞絲；(4)卷繞絲在70～120℃的溫度和熱定型，牽伸倍數(shù)為1.5～5倍，得到成品絲。
最好將卷繞絲經(jīng)過二道牽伸和一道熱定型即熱松弛處理。
其它同纖維制備常規(guī)技術(shù)，不再贅述。
本發(fā)明通過調(diào)整配料組成，采用熔融插層方法，通過熔融共混，使聚丙烯部分鏈段進(jìn)入層狀硅酸鹽粘土片層之間，使粘土剝離，從而得到粘土在PP基質(zhì)中均勻分散的可紡性好的聚丙烯/層狀硅酸鹽納米復(fù)合物，然后在通用紡絲設(shè)備上利用熔融紡絲法制備聚丙烯/粘土納米復(fù)合纖維，該纖維具有良好的阻燃性和抗靜電性能，得到單絲纖度為1～10旦的細(xì)旦聚丙烯復(fù)合纖維，拉伸強(qiáng)度為2.0～5.0cN/dtex，可作為阻燃纖維用于室內(nèi)裝飾物，如地毯、沙發(fā)布和窗簾等，也可用于工業(yè)用途，如阻燃性過濾布、濾油氈等。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
實施例1選用熔融指數(shù)為40的化學(xué)降解改性的聚丙烯均聚物90％重量、有機(jī)改性粘土5％重量和接枝率為2％的聚丙烯接枝馬來酸酐相容劑5％重量經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)造粒，擠出溫度為190℃，擠出獲得復(fù)合物切片，在80℃的溫度下真空干燥。然后將復(fù)合切片在210℃下進(jìn)行熔融紡絲，紡絲速度為600m/min，卷繞絲經(jīng)熱牽伸溫度為90℃間的二道牽伸和熱定型，總牽伸倍數(shù)為3倍，得到成品絲。
實施例2選用熔融指數(shù)為40的化學(xué)降解改性的聚丙烯均聚物90％重量、有機(jī)改性粘土5％重量和接枝率為1％的聚丙烯接枝馬來酸酐相容劑5％重量經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)造粒，擠出溫度為190℃，擠出獲得復(fù)合物切片，在100℃的溫度下真空干燥。然后將復(fù)合切片在200℃下進(jìn)行熔融紡絲。紡絲速度為700m/min。卷繞絲經(jīng)熱牽伸溫度為100℃間的二道牽伸和熱定型，總牽伸倍數(shù)為2.5倍，得到成品絲。
實施例3選用熔融指數(shù)為35的化學(xué)降解改性的聚丙烯均聚物88％重量、有機(jī)改性粘土5％重量和接枝率為3％的聚丙烯接枝馬來酸酐相容劑7％重量經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)造粒，擠出溫度為190℃，擠出獲得復(fù)合物切片，在60℃的溫度下真空干燥。然后將復(fù)合切片在220℃下進(jìn)行熔融紡絲。紡絲速度為800m/min。卷繞絲經(jīng)熱牽伸溫度為70℃間的二道牽伸和熱定型，總牽伸倍數(shù)為4倍，得到成品絲。
實施例4選用熔融指數(shù)為45的化學(xué)降解改性的聚丙烯均聚物85％重量、有機(jī)改性粘土5％重量和接枝率為0.5％的聚丙烯接枝馬來酸酐相容劑10％重量經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)造粒，擠出溫度為190℃，擠出獲得復(fù)合物切片，在110℃的溫度下真空干燥。然后將復(fù)合切片在210℃下進(jìn)行熔融紡絲。紡絲速度為700m/min。卷繞絲經(jīng)熱牽伸溫度為110℃間的二道牽伸和熱定型，總牽伸倍數(shù)為3倍，得到成品絲。
實施例5選用熔融指數(shù)為30的化學(xué)降解改性的聚丙烯均聚物90％重量、有機(jī)改性粘土5％重量和接枝率為1.5％的聚丙烯接枝馬來酸酐相容劑5％重量經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)造粒，擠出溫度為210℃，擠出獲得復(fù)合物切片，在90℃的溫度下真空干燥。然后將復(fù)合切片在210℃下進(jìn)行熔融紡絲。紡絲速度為600m/min。卷繞絲經(jīng)熱牽伸溫度為80℃間的牽伸和熱定型，總牽伸倍數(shù)為4倍，得到成品絲。
實施例6選用熔融指數(shù)為35的化學(xué)降解改性的聚丙烯均聚物92％重量、有機(jī)改性粘土3％重量和接枝率為3.5％的聚丙烯接枝馬來酸酐相容劑5％重量經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)造粒，擠出溫度為200℃，擠出獲得復(fù)合物切片，在70℃的溫度下真空干燥。然后將復(fù)合切片在230℃下進(jìn)行熔融紡絲。紡絲速度為650m/min。卷繞絲經(jīng)熱牽伸溫度為80℃間的二道牽伸和熱定型，總牽伸倍數(shù)為3倍，得到成品絲。
實施例7選用熔融指數(shù)為20的化學(xué)降解改性的聚丙烯均聚物90％重量、有機(jī)改性粘土2％重量和接枝率為1.5％的聚丙烯接枝馬來酸酐相容劑8％重量經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)造粒，擠出溫度為205℃，擠出獲得復(fù)合物切片，在100℃的溫度下真空干燥。然后將復(fù)合切片在205℃下進(jìn)行熔融紡絲。紡絲速度為700m/min。卷繞絲經(jīng)熱牽伸溫度為80℃間的牽伸和熱定型，總牽伸倍數(shù)為4倍，得到成品絲。
實施例8選用熔融指數(shù)為35的化學(xué)降解改性的聚丙烯均聚物90％重量、有機(jī)改性粘土5％重量和接枝率為3.5％的聚丙烯接枝馬來酸酐相容劑5％重量經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)造粒，擠出溫度為190℃，擠出獲得復(fù)合物切片，在80℃的溫度下真空干燥。然后將復(fù)合切片在215℃下進(jìn)行熔融紡絲。紡絲速度為800m/min。卷繞絲經(jīng)熱牽伸溫度為90℃間的二道牽伸和熱定型，總牽伸倍數(shù)為3倍，得到成品絲。
權(quán)利要求
1.一種聚丙烯/粘土復(fù)合纖維，其特征在于其配料重量百分組成為熔體流動指數(shù)為10～50g/10min的化學(xué)降解改性聚丙烯樹脂80～94.5％、有機(jī)改性粘土0.5～5％和相容劑5～15％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚丙烯/粘土復(fù)合纖維，其特征在于化學(xué)降解改性聚丙烯樹脂熔體流動指數(shù)為30～45g/10min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚丙烯/粘土復(fù)合纖維，其特征在于相容劑為聚丙烯接枝馬來酸酐，接枝率范圍為0.1～5％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚丙烯/粘土復(fù)合纖維的制備方法，包括聚丙烯/粘土復(fù)合物的制備、紡絲、卷繞、牽伸和熱定型，其特征在于按照如下步驟進(jìn)行(1)將配料混合，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)造粒、擠出制得復(fù)合物切片；(2)將復(fù)合物切片在60～120℃的溫度下真空干燥；(3)將干燥的復(fù)合物切片進(jìn)行熔融紡絲，紡絲溫度為200～250℃，紡絲速度為100～1000m/min，制得卷繞絲；(4)卷繞絲在70～120℃的溫度下牽伸和熱定型，牽伸倍數(shù)為1.5～5倍，得到牽伸絲。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚丙烯/粘土復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于卷繞絲經(jīng)過二道牽伸和一道熱定型處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種聚丙烯/粘土復(fù)合纖維及其制備方法，其配料重量百分組成為熔體流動指數(shù)為10～50g/10min的化學(xué)降解改性聚丙烯樹脂80～94.5％、有機(jī)改性粘土0.5～5％和相容劑5～15％；采用熔融插層方法，通過熔融共混，使聚丙烯部分鏈段進(jìn)入層狀硅酸鹽粘土片層之間，使粘土剝離，從而得到粘土在PP基質(zhì)中均勻分散的可紡性好的聚丙烯/層狀硅酸鹽納米復(fù)合物，然后在通用紡絲設(shè)備上利用熔融紡絲法制備聚丙烯/粘土納米復(fù)合纖維，該纖維具有良好的阻燃性和抗靜電性能，可作為阻燃纖維用于室內(nèi)裝飾物，如地毯、沙發(fā)布和窗簾等，也可用于工業(yè)用途，如阻燃性過濾布、濾油氈等。
文檔編號D01D5/08GK1865546SQ200610044880
公開日2006年11月22日 申請日期2006年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月14日
發(fā)明者趙瑩, 劉其成 申請人:淄博永麒化工技術(shù)開發(fā)有限公司