一种耐磨柔软型聚酯膨体长丝的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于化学纤维纺丝加工的技术领域，具体设及一种含有超细无机粉体的混 合聚醋膨体长丝的制备方法。
【背景技术】
[0002] 地毯早已成为一种高级建筑装饰的必备产品，如广泛用作住宅、宾馆、体育馆、展 览厅、车辆、船舶、飞机等场所的地面装饰材料，在世界范围内是具有悠久历史传统的工艺 美术品类之一。
[0003] 化纤地毯具有质轻耐磨、色彩鲜艳、脚感舒适、富有弹性、铺设简单、价格便宜等特 点，且随着化纤纺丝技术及纺丝原料的不断创新，现今世界上化纤地毯产量已占地毯总量 的80%W上，如果地毯的使用寿命得到明显提高，不仅给使用者带来经济效益，同时也可W 增加资源的利用效率，推迟进入废品领域的时间，减少固体废弃物量，表现出明显的社会效 益。所W在化纤地毯业，地毯的耐用性一直是人们关注的焦点。
[0004] 评价地毯耐用性的直观表现：地毯外观保持性或保持时间的持久性。其对应的主 要质量指标：耐磨性、回弹性、绒头拔出力和抗老化性。 阳〇化]虽然地毯的编织结构、编织密度、绒头长度等因素对此均有不同程度的影响，但引 起该四项指标的差异，主要还是取决于地毯面纱的材质特性。不同化学和物理结构的纤维 所表现的机械力学性能有着明显不同，直接影响着使用效果。
[0006] 目前，所采用的化纤原料主要有Ξ类：聚締控（聚丙締）、聚酷胺（尼龙6、尼龙66) 和聚醋（PET、PBT、PTT、阳离子易染聚醋ECD巧类。用量最多是前两类，分别约占总量的50% 和30%，聚醋类W其资源及价格优势促进了新产品的开发，近几年的使用量在快速提高。
[0007] 一般情况下，聚酷胺具有最佳的耐磨性、回弹性、常压染色性，主要用作生产中、高 档地毯；聚醋具有最佳的耐老化性；聚締控最具有最佳性价比。同属聚醋类，不同品种其性 能也存在着明显的差异，如PTT-BCF具有与尼龙相近的柔软性、耐磨性、常压染色性，也具 有比尼龙更佳的弹性回复性、蓬松性；与涂绝相同的抗老化性，更佳的抗污性，是目前综合 性能最佳的地毯纱。但目前存在着明显的制约因素是原料主要靠进口且价格偏高，市场接 受度很小。另外，纤维PBT-BCF的性能与PTT-BCF最为接近，给出超出尼龙6的柔软手感及 常压染色性，优于尼龙6的回弹性、抗老化性，但由于其玻璃化溫度低于室溫（25°C)，导致 物理形态的热稳定性不佳；PET虽给出最佳的定型效果，但手感偏硬及染色性不良。作为优 势互补的混合聚醋，如PET/PBT、PTT/PBT或PET/PTT所形成的高分子合金，在塑料及民用纺 织行业早有研究及推广，而在作为地毯面纱还没有得到应用。
[0008] 作为纤维中增加耐磨性的填加剂，可W使用的有超高分子量有机硅氧烷，例如美 国道康宁的娃酬母粒MB50系列，当添加量为2~5%时，可改善制品的表面性能如爽滑性、 光洁度、耐划伤性、耐磨性等性能，运些特性虽然均是作为地毯纱希望具备的特性，但是产 生该特性的原因，是因为混合于其中的高分子有机娃在纤维形成过程中向表面迁移，形成 了低能表面，也使之具备了优异的疏水防粘性，在地毯业常用的簇基下苯胶乳背胶，将无法 对该类纤维与基布进行有效粘合，绒头拔出力无法达到要求，所w该类娃酬母粒将不太适 宜用于生产地毯用纤维。另外，纺丝过程中还需采用低于有机娃表面张力21dyn/cm的特种 油剂，生产不便。再有，价格偏高，目前市场售价50~80元/公斤，对于普通地毯来讲也不 具备经济性。
[0009] 另外，在有机高聚物基体中加入一定量无机填料，作为提高基体耐磨性的一种手 段，在涂料、粘合剂、塑料、橡胶等行业已得到广泛应用。根据不同高聚物及不同的耐擦环境 所加入的无机填料种类不同，基本上分为两类。其一，高硬度填料，主要包括碳化娃（莫氏 硬度9. 5)、Ξ氧化二侣（莫氏硬度8. 8)、二氧化娃（莫氏硬度7. 0)等粉体；其二，具有自润 滑减磨作用的填料，主要包括二硫化钢、石墨、滑石粉等粉体或超细微粉。如已有资料报道： 在醇酸树脂漆中加入10%的二硫化钢或滑石粉，磨擦系数可W分别下降48. 7%和28. 8%， 磨耗量分别降为添加前的21. 4%和30%，耐磨性分别是原来的4. 6和2. 5倍。一般情况下， 两类填料混合使用将给出更佳的耐磨性，如：在环氧树脂胶粘剂中加入总量为60%的碳化 娃和石墨，当二者比约3比1时，其耐磨性高出不诱钢40余倍。
[0010] 超细无机微粉在地毯用膨体长丝中做为耐磨填加剂使用，目前还没有实施。
【发明内容】
[0011] 本发明要解决的技术问题是：基于上述问题，本发明提供一种耐磨柔软型聚醋膨 体长丝的制备方法，将高分子合金和耐磨填加剂技术应用于聚醋型膨体纱制备过程中，使 纤维具有优异的耐磨性，同时具备柔软的手感，良好的回弹性，采用基本不需增加成本的方 法，提高所制备地毯纱的耐用及舒适性。
[0012] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种耐磨柔软型聚醋膨体长丝 的制备方法，该方法包括W下步骤：
[0013] a.滑石粉母粒制备：将经干燥的改性超细滑石粉40~50%、载体40~50%、增 容剂2~5%、分散剂0. 5~2%、抗氧剂0. 1~0. 2%、醋交换抑制剂1~3%加入高速混 合机混合，经双螺杆挤出机烙融共混、造粒；
[0014] b.纺丝：将聚对苯二甲酸乙二醇醋或聚对苯二甲酸丙二醇醋中的一种与聚对苯 二甲酸下二醇醋切片混合，干燥，再与经干燥的滑石粉母粒混合，同时加入BCF纺丝机组的 进料螺杆，一步法纺制聚醋型膨体长丝。
[0015] 在本发明中，所述步骤（a)中干燥的改性超细滑石粉为粉体中的水份含量 《50ppm、粉体经硅烷偶联剂或铁酸醋偶联剂进行表面改性、最大粒径《5μπκ平均粒径 0.5~1.5μπι的超细滑石粉。
[0016] 粉体中的水份含量《50ppm，减少在烙体纺丝过程中的聚醋的水解；滑石粉的偶 联剂表面改性，增强在聚醋中的分散性，增加与聚醋基体粘合强度，降低烙体粘度，增加可 纺性；最大粒径《5μπκ平均粒径0. 5~1. 5μπι:滑石粉不仅是聚醋的一种耐磨填加剂，还 是聚醋、聚酷胺、聚丙締等结晶型高聚物的无机成核剂，加入量0. 1%~0. 3%可明显提高 高聚物的结晶速度、抗拉强度、抗冲击强度等力学性能。平均粒径越小提高的幅度越大。对 于工程塑料行业如果平均粒径> 10μm，将使性能劣化。对于本专利的聚醋纺丝来讲，如果 粒径> 5μm，将影响细旦纤维的可纺性。另外，如果平均粒径< 0. 5μm，用普通方法难W在 高聚物烙体中有效分散，由于粉体的团聚对可纺性及力学性能均产生不良影响。
[0017] 在本发明中，所述步骤（a)中的载体为聚对苯二甲酸下二醇醋或聚醋母粒专用低 烙点共聚醋中的一种。烙点溫度为210°~230°。
[0018] 在本发明中，所述步骤（a)中的相容剂为马来酸酢接枝乙締-辛締共聚物、马来酸 酢接枝聚丙締、苯乙締-马来酸酢共聚物中的一种。
[0019] 在本发明中，所述步骤（a)中的分散剂为硬脂酸锋、硬脂酸巧、低分子量聚乙締蜡 中的一种。
[0020] 在本发明中，所述步骤（a)中的醋交换抑制剂为亚憐酸Ξ苯醋或十八烷基亚憐酸 醋中的一种。
[0021] 醋交换抑制剂，其作用是抑制本发明中使用的两种聚醋在烙融混合及纺丝过程中 的醋交换。因在醋交换初期可能生成嵌段共聚物，后期可转化为无规共聚物，导致两种聚醋 的特长在共混物中消失，合金的热变形溫度、结晶溫度和烙点降低，力学性能劣化。
[0022] 在本发明中，所述步骤化）中聚对苯二甲酸下二醇醋和聚对苯二甲酸乙二醇醋的 混合重量比为90~70/10~30
[0023] 在本发明中，所述步骤化）中聚对苯二甲酸丙二醇醋和聚对苯二甲酸下二醇醋的 混合重量比为为90~70/10~30。
[0024] 聚对苯二甲酸下二醇醋（PBT)与聚对苯二甲酸乙二醇醋（阳T)两种聚醋或聚对苯 二甲酸丙二醇醋（PTT)与聚对苯二甲酸下二醇醋（PBT)两种聚醋，均为热力学相容体系，在 烙融状态下混烙，常溫状态下形成非晶区相容、晶区不相容的混合体系。
[00巧]良好的弹性恢复率和柔软的手感是地毯面纱需求的特性，在PBT/PET共混体系 中，PBT与PET有着不同的弹性机理。在PBT的结构单元中有更多的亚甲基，并在受力前 后聚合物的晶格结构可W产生α与β晶型的可逆转变，从而赋予了纤维弹性功能。松弛 状态下α晶型的单元晶格长度为重复单元最大拉伸构象长度的86%，高拉伸状态的β晶 型为最大拉伸构象长度的98%,所WPBT纤维可W产生比PET更大的弹性形变。相同情况 下PET的单元晶格长度，为重复单元最大拉伸构象长度的98%，表现出良好的定型性，但回 弹小、手感偏硬。 阳0%] 在PBT/PET共混体系中，当PET组分含量小于30%时，PET为分散相，PBT为连续 相，当受到外力作用时PBT的弹性机理起主要作用，表现出高回弹性，共混纤维的卷曲恢复 率和柔软的手感与纯PBT纤维相近。同时也由于高玻璃化溫度（80°C)的PET存在，使二者 相容的非晶相玻璃化溫度提高，共混体系的热稳定性增强。
[0027]在PTT/PBT共混体系中，PTT的结构单元形成沿纤维轴向的"Z"字形构象，与易 改变的Ξ亚甲基的空间构型相结合形成螺旋弹黃式结构，PTT弯曲的链段长度是完全伸直 长度的76%，加之较低的初始模量，所W当纤维受力时具有比PBT更大的弹性形变和柔软 的手感。当PTT含量达到>70%时，共混纤维的回弹性主要WPTT的弹性机理起作用，基 本接近纯PTT纤维。由于PBT的引入，增加了PTT/PBT共混纤维的经济性。
[0028] 为增加纤维耐磨性，在纺丝过程中引入超细滑石粉母粒，主要考虑到粉体的硬度 及颜色，在常用的具有自润滑减磨作用的固体材料中，滑石为白色且硬度（莫氏硬度1)最 低，石墨和二硫化钢均为黑色、莫氏硬度约为1. 5,所W滑石粉便于调色和对纺丝及地毯织 造设备的磨损最小。另外，高硬度粉体与减磨粉体的组合虽可得到更佳的高耐磨纤维，但出 于对设备磨