本發(fā)明涉及高性能滌綸，具體為一種高強低縮滌綸纖維及其制備方法。
背景技術(shù)：
1、滌綸纖維通常以精對苯二甲酸或?qū)Ρ蕉姿岫柞ヅc乙二醇為原料，經(jīng)酯化或酯交換及縮聚反應(yīng)制得聚對苯二甲酸乙二醇酯這一成纖高聚物。傳統(tǒng)的熔法紡絲過程中，pet切片經(jīng)高溫熔融，轉(zhuǎn)化為均勻的熔體，在精確控制的壓力下，通過噴絲板的細(xì)孔擠出形成熔體細(xì)流。熔體細(xì)流擠出后，常用側(cè)吹風(fēng)冷卻方式，冷卻風(fēng)速、溫度及風(fēng)的均勻性會顯著影響纖維的結(jié)晶結(jié)構(gòu)與取向。冷卻后的初生纖維強度較低，需進(jìn)行拉伸工序，通過不同倍數(shù)的拉伸，促使大分子鏈沿纖維軸向取向排列，提升纖維強度。拉伸后的纖維還需熱定型處理，消除內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定纖維結(jié)構(gòu)。
2、盡管高性能滌綸在諸多領(lǐng)域有出色表現(xiàn)，如憑借良好的耐磨性與耐候性廣泛應(yīng)用于戶外帳篷、登山裝備等，但現(xiàn)有纖維制備工藝所產(chǎn)出的滌綸纖維在強度與熱收縮性能方面仍存在不足。在強度上，難以滿足專業(yè)登山繩等承受高動態(tài)負(fù)載產(chǎn)品的需求；在高溫環(huán)境下，如戶外裝備在烈日下暴曬，纖維易收縮變形，致使裝備尺寸變化，降低使用性能與安全系數(shù)。故而，開發(fā)兼具高強度與低收縮率的高性能滌綸纖維，突破當(dāng)前纖維制備工藝局限，對推動戶外裝備等行業(yè)發(fā)展意義重大。
3、為此，提出了一種高強低縮滌綸纖維及其制備方法。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提供一種高強低縮滌綸纖維及其制備方法。本發(fā)明中通過將改性樹脂、改性納米二氧化硅、復(fù)合抗氧劑、復(fù)合成核劑、復(fù)合潤滑劑混合后經(jīng)熔融紡絲制備得到；其中，改性樹脂制備原料包括對苯二甲酸二甲酯、間苯二甲酸、乙二醇、異山梨醇；改性納米二氧化硅包括納米二氧化硅、kh570、硝酸銀；復(fù)合抗氧劑包括抗氧劑1010、抗氧劑168、抗氧劑1222；復(fù)合成核劑包括苯甲酸鈉、納米蒙脫土；復(fù)合潤滑劑包括乙撐雙硬脂酰胺和季戊四醇硬脂酸酯。本發(fā)明中制備的滌綸纖維強度高且抗收縮性能也強，適合用于戶外裝備的制作。
2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
3、一方面，本發(fā)明提供一種高強低縮滌綸纖維，具體包括如下組分：
4、按重量份計，滌綸纖維包括改性樹脂100份、改性納米二氧化硅8-12份、復(fù)合抗氧劑1.7-2.1份、復(fù)合成核劑1.2-1.6份、復(fù)合潤滑劑2份；
5、改性樹脂包括對苯二甲酸二甲酯、間苯二甲酸、乙二醇、異山梨醇；
6、改性納米二氧化硅包括納米二氧化硅、kh570、硝酸銀；
7、優(yōu)選的，復(fù)合抗氧劑包括抗氧劑1010、抗氧劑168、抗氧劑1222；復(fù)合抗氧劑中抗氧劑1010、抗氧劑168、抗氧劑1222的重量份比為7：7：5。
8、優(yōu)選的，復(fù)合成核劑包括苯甲酸鈉、納米蒙脫土。
9、優(yōu)選的，改性樹脂的特性粘度為0.66-0.70dl/g。
10、優(yōu)選的，納米二氧化硅為氣相法納米二氧化硅，氣相法納米二氧化硅粒徑為30-50nm。
11、另一方面，本發(fā)明提供一種高強低縮滌綸纖維的制備方法，步驟如下：
12、s1將改性pet切片干燥至含水率<50ppm后與改性納米二氧化硅、復(fù)合抗氧劑、復(fù)合成核劑、復(fù)合潤滑劑混合30min，形成干混料；
13、s2將干混料在255℃下熔融共混擠出，通過孔徑為0.3mm的噴絲板噴出，在20℃、0.5m/s風(fēng)速下冷卻固化，紡絲速度為1200m/min，得到初生纖維；
14、s3將初生纖維在75-85℃下進(jìn)行第一級牽伸；隨后在105-115℃下進(jìn)行第二級牽伸，總牽伸倍數(shù)為3.8-4.2倍，得到纖維絲束；將纖維絲束在210-220℃下熱定型，得到熱定型纖維絲束；
15、s5將熱定型纖維絲束在進(jìn)行三維卷曲處理得到卷曲纖維；將卷曲纖維在松弛熱處理溫度115℃下處理0.8h，得到滌綸纖維。
16、優(yōu)選的，改性樹脂的制備方法為：將100份對苯二甲酸二甲酯、13-17份間苯二甲酸、44份乙二醇、10-14份異山梨醇、0.05份醋酸鋅以及0.1份亞磷酸三壬基酚酯加入反應(yīng)釜，于180℃反應(yīng)1.5h，得到低聚物酯；向低聚物酯中加入0.04份三氧化二銻，在230℃、5kpa真空下反應(yīng)1h進(jìn)行預(yù)縮聚；然后在260℃下反應(yīng)3h得到熔融態(tài)共聚酯；將熔融態(tài)共聚酯通過15-20℃冷卻水驟冷固化，切片得到聚酯切片；將聚酯切片在130℃、100pa真空條件下處理4h，得到預(yù)結(jié)晶的切片；將預(yù)結(jié)晶切片在氮氣氛圍下于205℃反應(yīng)12h進(jìn)行固相縮聚，直至特性粘度達(dá)到0.66-0.70dl/g，得到改性樹脂。
17、優(yōu)選的，改性納米二氧化硅的制備方法為：將10份納米二氧化硅、5份去離子水和1-2份kh570加入200份無水乙醇中，于75℃反應(yīng)5h得到懸浮液，向懸浮液加入含0.3-0.34份硝酸銀的水溶液，在室溫攪拌1h，得到混合液，向混合液加入含0.35份l-抗壞血酸溶液，并用調(diào)節(jié)ph值至8.5，在室溫攪拌反應(yīng)3-4h，離心得到反應(yīng)產(chǎn)物，將反應(yīng)產(chǎn)物洗滌、干燥得到改性納米二氧化硅。
18、優(yōu)選的，所述噴絲板為圓形噴絲板。
19、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：
20、1.本發(fā)明中，通過甲基丙烯酸酯功能化的納米二氧化硅增強了填料與聚酯基體的界面結(jié)合和分散性，負(fù)載的納米銀提供了抗菌功能；這種強界面結(jié)合協(xié)同異山梨醇的鏈段剛性，形成了有效的物理錨定點，限制了分子鏈運動，再結(jié)合優(yōu)化的紡絲與熱定型工藝，提升了纖維的強度、抗菌性能和熱尺寸穩(wěn)定性，有效降低了干熱收縮率。
21、2.本發(fā)明中，通過引入間苯二甲酸與異山梨醇進(jìn)行共聚改性，破壞了滌綸分子鏈規(guī)整性以優(yōu)化結(jié)晶行為，提升了基體本身的韌性；異山梨醇的剛性結(jié)構(gòu)進(jìn)一步提升了鏈段剛度和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，有助于降低收縮；這種基體改性與功能納米填料的外增韌及物理錨定效應(yīng)協(xié)同作用，提升了纖維強度，降低了收縮率。
22、3.本發(fā)明中，采用0.3毫米圓形噴絲板，確保了初生纖維截面均勻、初始取向低，為后續(xù)高倍均勻拉伸提供了必要基礎(chǔ)；纖維原料中的多種固體填料及其在改性樹脂中的分散形成的熔體組合物特性經(jīng)過特定的噴絲板噴絲，使得后續(xù)提升強度的高倍拉伸工藝和降低收縮并穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的高溫?zé)岫ㄐ凸に嚨靡杂行嵤?，從而提升纖維的強度和降低干熱收縮率。
23、4.本發(fā)明中，通過嚴(yán)格的原料干燥和高效抗氧劑體系協(xié)同作用，有效防止了聚酯在高溫加工過程中的水解與熱氧化降解，維持了高分子基體的結(jié)構(gòu)完整性；在此穩(wěn)定基體上，復(fù)合助劑中的成核劑得以有效引導(dǎo)并優(yōu)化結(jié)晶行為，形成了更為規(guī)整、細(xì)小的晶體結(jié)構(gòu)，這是實現(xiàn)纖維最終低干熱收縮率和高尺寸穩(wěn)定性的重要微觀基礎(chǔ)。
1.一種高強低縮滌綸纖維，其特征在于：所述滌綸纖維包括改性樹脂、改性納米二氧化硅、復(fù)合抗氧劑、復(fù)合成核劑、復(fù)合潤滑劑；所述改性樹脂包括對苯二甲酸二甲酯、間苯二甲酸、乙二醇、異山梨醇；所述改性納米二氧化硅包括納米二氧化硅、kh570、硝酸銀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強低縮滌綸纖維，其特征在于：所述復(fù)合成核劑包括苯甲酸鈉、納米蒙脫土。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強低縮滌綸纖維，其特征在于：所述復(fù)合抗氧劑包括抗氧劑1010、抗氧劑168、抗氧劑1222。
4.一種如權(quán)利要求1所述高強低縮滌綸纖維的制備方法，其特征在于：步驟如下：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述高強低縮滌綸纖維的制備方法，其特征在于：所述改性樹脂的制備方法為：將對苯二甲酸二甲酯、間苯二甲酸、乙二醇、異山梨醇、醋酸鋅以及亞磷酸三壬基酚酯加入反應(yīng)釜反應(yīng)，得到低聚物酯；向所述低聚物酯中加入三氧化二銻進(jìn)行預(yù)縮聚，然后升溫反應(yīng)得到熔融態(tài)共聚酯；將所述熔融態(tài)共聚酯通過冷卻水驟冷固化，切片得到聚酯切片；將所述聚酯切片恒溫處理后，得到預(yù)結(jié)晶的切片；將所述預(yù)結(jié)晶切片在氮氣氛圍下升溫后再次恒溫處理進(jìn)行固相縮聚，直至特性粘度達(dá)到0.66-0.70dl/g，得到所述改性樹脂。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述高強低縮滌綸纖維的制備方法，其特征在于：所述改性納米二氧化硅的制備方法為：將納米二氧化硅、去離子水和kh570加入無水乙醇中反應(yīng)得到懸浮液，向所述懸浮液加入硝酸銀的水溶液，攪拌得到混合液，向所述混合液加入l-抗壞血酸溶液，調(diào)節(jié)ph值攪拌反應(yīng)，離心得到反應(yīng)產(chǎn)物，將所述反應(yīng)產(chǎn)物洗滌、干燥得到所述改性納米二氧化硅。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述高強低縮滌綸纖維的制備方法，其特征在于：所述噴絲板為圓形噴絲板。