一种复合单丝及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种复合型的纤维材料及其制备方法，具体涉及一种复合单丝及其制备方法。

背景技术

复合单丝作为一种复合型的纤维材料，其产品具有表面光滑、色泽绚丽、防水、防油、防紫外线、阻燃、凉爽、耐磨、使用寿命长等优点，因而被广泛应用于户外休闲用品、家具装饰、沙滩椅、吊床、窗帘、汽车坐垫脚垫、门垫、装潢用品等各个产品上。PET是目前人类使用最为广泛的合成高聚物之一，早在二十世纪40年代就合成出了PET，并发现其具有优异的性能，而广泛地应用于纺织、包装、医疗卫生、汽车、电子电器、安全防护、环境保护等领域。随着社会的进步、人民生活水平的提高，对聚酯纤维的差别化、功能化需要越来越高。

但是，目前所使用的复合单丝还存在以下问题：PET应用于纺织及包装材料中有一定的局限性，主要问题在于现有复合单丝含有聚酯分子量低，不能满足纺丝和成膜的要求，防水防污功能差；为了改善PET的性能，常常将PET与其他聚酯材料复合使用，然而存在PET与其他材料相容性差的问题。

发明内容

基于上述情况，本发明的目的在于提供一种复合单丝及其制备方法，本发明得到的复合单丝具有良好的疏水性，且力学性能和相容性好，可有效解决以上问题。

为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是：

一种复合单丝，包括芯层和设置在芯层外的皮层，所述芯层材质为PET，所述皮层材质为硅烷改性的PET；所述芯层和所述皮层的复合质量比为(3～7):(7～3)，复合单丝直径为1-1.5mm。

本发明的复合单丝，芯层单丝与皮层之间的相容性更好，从而使得芯层单丝与皮层之间的粘合更加牢固，提高该复合单丝的耐磨性能和使用寿命。同时，经过改进后的皮层，具有良好的疏水性能和疏油性能。

优选的，所述皮层的制备方法如下：

(1)将硅烷偶联剂与ETFE树脂粉按质量比为(1-2):(10-20)混合，制得硅烷化ETFE树脂；

(2)将PET与步骤(1)所得的硅烷化ETFE树脂及聚烯烃弹性体POE采用高速混料机进行混合，混合后干燥，得混合料；其中，PET与ETFE树脂粉、聚烯烃弹性体的质量比为(20-100):(10-20):(5-10)。

优选的，所述步骤(2)混合时间为15～30min，混合速度为：500-800转/分钟，干燥温度120℃，干燥时间2～4h。

优选的，所述硅烷偶联剂为KH-550硅烷偶联剂。

本发明还提供上述复合单丝的制备方法，包括如下步骤：

S1、将芯层材质经干燥处理、螺杆熔融、纺丝、拉伸定型、超声清洗后制成芯层单丝；

S2、将皮层经干燥、螺杆熔融后制成皮层；

S3、将步骤S1中制成的芯层单丝和步骤S2中制成的皮层复合、纺丝，而后进行水浴冷却，最后卷绕成型制成耐化学性复合单丝。

优选的，步骤S1中，所述纺丝温度：260-280℃，纺丝速度：50-300m/min；所述拉伸定型时，拉伸倍数：3-5，定型温度：150-200℃。

优选的，步骤S2中，所述螺杆熔融所采用的挤出机料筒温度为250-280℃，

模头温度为270-300℃。

优选的，步骤S3中，所述纺丝的温度为290℃。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

本发明提供的复合单丝，芯层单丝与皮层之间的相容性更好，从而使得芯层单丝与皮层之间的粘合更加牢固，提高该复合单丝的耐磨性能和使用寿命。同时，本发明得到的复合单丝具有良好的疏水和疏油性。另外，在本发明提供的复合单丝的制备方法中，复合单丝的复合、纺丝工作与芯层单丝的制备工作在同一生产线上完成，从而减少了中间环节，进而能够降低复合单丝的制备成本。此外，本发明的芯层原料中的PET和皮层原料中的PET均可以采用回收PET制备得到，也可以循环利用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中：1-芯层；2-皮层。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是不能理解为对本专利的限制。

下述实施例中所述试验方法或测试方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均从常规商业途径获得，或以常规方法制备。

实施例1：

如图1所示，一种复合单丝，包括芯层1和设置在芯层1外的皮层2，所述芯层1材质为PET，所述皮层2材质为硅烷改性的PET；所述芯层1和所述皮层2的复合质量比为7:3，复合单丝直径为1.5mm。

复合单丝的制备方法，包括如下步骤：

S1、将芯层材质经干燥处理、螺杆熔融、纺丝、拉伸定型、超声清洗后制成芯层单丝；其中，所述纺丝温度：280℃，纺丝速度：300m/min；所述拉伸定型时，拉伸倍数：5，定型温度：200℃。

S2、将皮层材质经干燥、螺杆熔融后制成皮层，所述螺杆熔融所采用的挤出机料筒温度为260℃，模头温度为280℃。

其中，皮层材质制备过程如下：

(1)将硅烷偶联剂与ETFE树脂粉按质量比为1:10混合，制得硅烷化ETFE树脂；

(2)将PET与步骤(1)所得的硅烷化ETFE树脂及聚烯烃弹性体POE采用高速混料机进行混合，混合后干燥，得混合料；其中，PET与ETFE树脂粉、聚烯烃弹性体的质量比为20:10:5；混合时间为15min，混合速度为：500转/分钟，干燥温度120℃，干燥时间2h。

S3、将步骤S1中制成的芯层单丝和步骤S2中制成的皮层复合、纺丝，而后进行水浴冷却，最后卷绕成型制成耐化学性复合单丝。其中，所述纺丝的温度为290℃。

实施例2：

如图1所示，一种复合单丝，包括芯层1和设置在芯层外的皮层2，所述芯层1材质为PET，所述皮层2材质为硅烷改性的PET；所述芯层1和所述皮层2的复合质量比为3:7，复合单丝直径为1mm。

复合单丝的制备方法，包括如下步骤：

S1、将芯层材质经干燥处理、螺杆熔融、纺丝、拉伸定型、超声清洗后制成芯层单丝；其中，所述纺丝温度：260℃，纺丝速度：50m/min；所述拉伸定型时，拉伸倍数：3，定型温度：150℃。

S2、将皮层材质经干燥、螺杆熔融后制成皮层，所述螺杆熔融所采用的挤出机料筒温度为280℃，模头温度为300℃。

其中，皮层材质制备过程如下：

(1)将硅烷偶联剂与ETFE树脂粉按质量比为2:10混合，制得硅烷化ETFE树脂；

(2)将PET与步骤(1)所得的硅烷化ETFE树脂及聚烯烃弹性体POE采用高速混料机进行混合，混合后干燥，得混合料；其中，PET与ETFE树脂粉、聚烯烃弹性体的质量比为100:20:10；混合时间为30min，混合速度为：800转/分钟，干燥温度120℃，干燥时间4h；

S3、将步骤S1中制成的芯层单丝和步骤S2中制成的皮层复合、纺丝，而后进行水浴冷却，最后卷绕成型制成耐化学性复合单丝。其中，所述纺丝的温度为290℃。

实施例3：

如图1所示，一种复合单丝，包括芯层1和设置在芯层外的皮层2，所述芯层1材质为PET，所述皮层2材质为硅烷改性的PET；所述芯层1和所述皮层2的复合质量比为1:1，复合单丝直径为1.2mm。

复合单丝的制备方法，包括如下步骤：

S1、将芯层材质经干燥处理、螺杆熔融、纺丝、拉伸定型、超声清洗后制成芯层单丝；其中，所述纺丝温度：270℃，纺丝速度：100m/min；所述拉伸定型时，拉伸倍数：4，定型温度：180℃。

S2、将皮层材质经干燥、螺杆熔融后制成皮层，所述螺杆熔融所采用的挤出机料筒温度为250℃，模头温度为270℃。

其中，皮层材质制备过程如下：

(1)将硅烷偶联剂与ETFE树脂粉按质量比为1:20混合，制得硅烷化ETFE树脂；

(2)将PET与步骤(1)所得的硅烷化ETFE树脂及聚烯烃弹性体POE采用高速混料机进行混合，混合后干燥，得混合料；其中，PET与ETFE、聚烯烃弹性体的质量比为100:20:5；混合时间为20min，混合速度为：600转/分钟，干燥温度120℃，干燥时间4h；

S3、将步骤S1中制成的芯层单丝和步骤S2中制成的皮层复合、纺丝，而后进行水浴冷却，最后卷绕成型制成耐化学性复合单丝。其中，所述纺丝的温度为290℃。

对比例1：

一种复合单丝，包括芯层和设置在芯层外的皮层，所述芯层材质为PET，所述皮层材质为PET；所述芯层和所述皮层的复合质量比为1:1，复合单丝直径为1.2mm。

复合单丝的制备方法，包括如下步骤：

S1、将芯层材质经干燥处理、螺杆熔融、纺丝、拉伸定型、超声清洗后制成芯层单丝；其中，所述纺丝温度：270℃，纺丝速度：100m/min；所述拉伸定型时，拉伸倍数：4，定型温度：180℃。

S2、将皮层材质经干燥、螺杆熔融后制成皮层，所述螺杆熔融所采用的挤出机料筒温度为250℃，模头温度为270℃。

S3、将步骤S1中制成的芯层单丝和步骤S2中制成的皮层复合、纺丝，而后进行水浴冷却，最后卷绕成型制成复合单丝。其中，所述纺丝的温度为290℃。

对比例2：

一种复合单丝，包括芯层和设置在芯层外的皮层，所述芯层材质为PBT，所述皮层材质为硅烷改性的PET；所述芯层和所述皮层的复合质量比为3:7，复合单丝直径为1mm。

复合单丝的制备方法，包括如下步骤：

S1、将芯层材质经干燥处理、螺杆熔融、纺丝、拉伸定型、超声清洗后制成芯层单丝；其中，所述纺丝温度：260℃，纺丝速度：50m/min；所述拉伸定型时，拉伸倍数：3，定型温度：150℃。

S2、将皮层材质经干燥、螺杆熔融后制成皮层，所述螺杆熔融所采用的挤出机料筒温度为260℃，模头温度为280℃。

皮层材质制备过程如下：

(1)将硅烷偶联剂与ETFE树脂粉按质量比为2:10混合，制得硅烷化ETFE树脂；

(2)将PET与步骤(1)所得的硅烷化ETFE树脂及聚烯烃弹性体POE采用高速混料机进行混合，混合后干燥，得混合料；其中，PET与ETFE树脂粉、聚烯烃弹性体的质量比为100:20:10；混合时间为30min，混合速度为：800转/分钟，干燥温度120℃，干燥时间4h；

S3、将步骤S1中制成的芯层单丝和步骤S2中制成的皮层复合、纺丝，而后进行水浴冷却，最后卷绕成型制成复合单丝。其中，所述纺丝的温度为290℃。

对比例3：

一种复合单丝，包括芯层1和设置在芯层外的皮层2，所述芯层材质为PET，所述皮层材质为改性PET；所述芯层和所述皮层的复合质量比为3:7，复合单丝直径为1mm。

复合单丝的制备方法，包括如下步骤：

S1、将芯层材质经干燥处理、螺杆熔融、纺丝、拉伸定型、超声清洗后制成芯层单丝；其中，所述纺丝温度：260℃，纺丝速度：50m/min；所述拉伸定型时，拉伸倍数：3，定型温度：150℃。

S2、将皮层材质经干燥、螺杆熔融后制成皮层，所述螺杆熔融所采用的挤出机料筒温度为250℃，模头温度为270℃。

皮层材质制备过程如下：

(1)将PET与ETFE树脂及聚烯烃弹性体POE采用高速混料机进行混合，混合后干燥，得混合料；其中，PET与ETFE树脂、聚烯烃弹性体的质量比为100:20:10；混合时间为30min，混合速度为：800转/分钟，干燥温度120℃，干燥时间4h；

S3、将步骤S1中制成的芯层单丝和步骤S2中制成的皮层复合、纺丝，而后进行水浴冷却，最后卷绕成型制成复合单丝。其中，所述纺丝的温度为290℃。

对实施例1-3和对比例1-3得到的复合单丝制成的织物分别进行接触角和伸长率测试，测试结果如表1所示。

表1：接触角和伸长率的测试结果

由上表可知，本方案的复合单丝相比于现有技术，疏水和疏油性能更佳；同时与性能类似的PBT-硅烷改性PET复合单丝相比，PET-硅烷改性PET相容性更好，具有更优异的力学性能，综合性能更加；同时，本发明提供的复合单丝的制备方法中，复合单丝的复合、纺丝工作与芯层单丝的制备工作在同一生产线上完成，从而减少了中间环节，进而能够降低复合单丝的制备成本。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。