一种具有网状结构的复合纤维及其制备方法与流程

1.本发明涉及纺织纤维技术领域，具体为一种具有网状结构的复合纤维及其制备方法。


背景技术：

2.随着科学技术的不断发展，人们对纺织品的要求越来越多，因此，制备面料所用的纤维需要具备越来越多的性能。
3.复合纤维(英文名称composite fiber)是多组分纤维的一种，是针对人造纤维品种的术语。在同一根纤维截面上存在两种或两种以上不相混合的聚合物纤维，这种纤维称复合纤维，它是20世纪60年代发展起来的物理改性纤维。利用复合纤维制造技术可以获得兼有两种聚合物特性的双组分纤维。有并列型、皮芯型、海岛型等复合纤维，纤维截面有圆形和异形。纤维具有三维立体卷曲、高蓬松性和覆盖性，良好的导电性、抗静电性和阻燃性。复合纤维需要采用特殊结构的复合纺丝机纺丝。主要用于毛线、毛毯、毛织物、保暖絮绒填充料、丝绸织物、非织造布、医疗卫生用品和特殊工作服等。
4.但是传统的复合纤维无论是那种复合形式，复合纤维中不存在网状结构，因此，无法使复合纤维具有更好的性能。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种具有网状结构的复合纤维及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.一种具有网状结构的复合纤维，其特征在于，主要包括以下重量份数的原料组分：45～50份改性pet，40～50份改性ptt，2～5份催化剂a，1～3份催化剂b和1～3份阻聚剂。
7.作为优化，所述改性pet是由聚对苯二甲酸乙二醇酯经环氧大豆油接枝改性后，再与苯乙烯反应后，制得改性pet。
8.作为优化，所述改性ptt是由聚对苯二甲酸丙二醇酯与改性马来酸酐和聚丙烯共同反应后制得；所述改性马来酸酐是由马来酸酐与乙烯
‑
辛烯热塑性弹性体接枝后制得。
9.作为优化，所述催化剂a为三氯化铝或三氯化铁中任意一种，优选为三氯化铝；所述催化剂b为n,n'
‑
二甲基苄胺；所述阻聚剂为对苯二酚或叔丁基邻苯二酚中任意一种。
10.作为优化，所述具有网状结构的复合纤维主要包括以下质量分数的原料组分：50份改性pet，50份改性ptt，3份三氯化铝，2份n,n'
‑
二甲基苄胺和2份对苯二酚。
11.作为优化，一种具有网状结构的复合纤维的制备方法，主要包括以下制备步骤：
12.(1)将聚对苯二甲酸乙二醇酯与环氧大豆油混合，并加入混合催化剂，熔融挤出，得预处理聚对苯二甲酸乙二醇酯，将预处理聚对苯二甲酸乙二醇酯与苯乙烯混合，并加入引发剂，熔融挤出，得改性聚对苯二甲酸乙二醇酯；
13.(2)将聚对苯二甲酸丙二醇酯与改性马来酸酐混合，并加入聚丙烯，加热共混后，得改性聚对苯二甲酸丙二醇酯坯料，将改性聚对苯二甲酸丙二醇酯坯料用热有机溶剂处理
后，得改性聚对苯二甲酸丙二醇酯；
14.(3)将步骤(1)所得改性聚对苯二甲酸乙二醇酯与步骤(2)所得改性聚对苯二甲酸丙二醇酯混合，并加入阻聚剂、催化剂a和催化剂b，熔融挤出，得纺丝料；
15.(4)将步骤(3)所得纺丝料经纺丝、牵伸，得具有网状结构的复合纤维。
16.作为优化，所述具有网状结构的复合纤维的制备方法主要包括以下制备步骤：
17.(1)将聚对苯二甲酸乙二醇酯与环氧大豆油按质量比4:1～6:1混合，并向聚对苯二甲酸乙二醇酯与环氧大豆油的混合物中加入聚对苯二甲酸乙二醇酯质量0.05～0.10倍的混合催化剂，于温度为220～245℃的条件下熔融挤出，得预处理聚对苯二甲酸乙二醇酯，将预处理聚对苯二甲酸乙二醇酯与苯乙烯混合按质量比5：1～10:1混合，并向预处理聚对苯二甲酸乙二醇酯与苯乙烯的混合物中加入预处理聚对苯二甲酸乙二醇酯质量0.02～0.04倍的引发剂，于温度为230～245℃的条件下熔融挤出，得改性聚对苯二甲酸乙二醇酯；
18.(2)将聚对苯二甲酸丙二醇酯与改性马来酸酐按质量比8:1～10:1混合，并向聚对苯二甲酸丙二醇酯与改性马来酸酐的混合物中加入改性马来酸酐质量0.4～0.6倍的聚丙烯，加热共混后，得改性聚对苯二甲酸丙二醇酯坯料，将改性聚对苯二甲酸丙二醇酯坯料与沸腾的二甲苯按质量比1：20～1:30混合浸泡后，过滤，真空干燥，得改性聚对苯二甲酸丙二醇酯；
19.(3)将步骤(1)所得改性聚对苯二甲酸乙二醇酯与步骤(2)所得改性聚对苯二甲酸丙二醇酯按质量比1:1混合，并加入改性聚对苯二甲酸乙二醇酯质量0.04倍的对苯二酚、改性聚对苯二甲酸乙二醇酯质量0.06倍的三氯化铝和改性聚对苯二甲酸乙二醇酯质量0.04倍的n,n'
‑
二甲基苄胺，于温度为260～295℃的条件下熔融挤出，得纺丝料；
20.(4)将步骤(3)所得纺丝料经纺丝、牵伸，得具有网状结构的复合纤维。
21.作为优化，步骤(1)所述混合催化剂为将四氯化锡与三苯基膦按质量比1:2～1:3混合，得混合催化剂；所述引发剂为过氧化苯甲酰或过氧化二异苯丙中任意一种。
22.作为优化，步骤(2)所述改性马来酸酐的制备方法为将乙烯
‑
辛烯共聚物与马来酸酐按质量比5:1混合，并加入乙烯
‑
辛烯共聚物质量10～15倍的二甲苯和马来酸酐质量0.2～0.4倍的过氧化二异苯丙，于温度为160～175℃的条件下搅拌反应2～4h后，得混合物，将混合物与乙醇按质量比1:1混合，过滤，得滤饼，将滤饼用二甲苯抽滤后，冷冻干燥，得改性马来酸酐。
23.作为优化，步骤(4)所述纺丝条件为纺丝温度260～290℃，纺丝速率为700～900m/min，喷丝孔长径比为3:1；所述拉伸条件为拉伸温度为150～160℃，拉伸倍数为3.0。
24.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
25.本发明在制备具有网状结构的复合纤维时，使用改性pet和改性ptt。
26.首先，pet在经过改性后，pet分子链上接枝有含有苯乙烯的环氧大豆油分子链，环氧大豆油在接枝于pet分子链上后，环氧大豆油中的环氧基团发生开环反应，并形成羟基，在改性pet与改性ptt混合后，可于熔融挤出过程中在催化剂n,n'
‑
二甲基苄胺的作用下将改性ptt上的马来酸酐与环氧大豆油中的羟基发生交联反应，从而使改性pet与改性ptt之间通过环氧大豆油和马来酸酐的连接形成交联网络，使产品具有一定网状结构，进而提高产品的力学性能；
27.其次，改性pet分子链上接枝的环氧大豆油分子上还接枝有苯乙烯，在改性pet与
改性ptt熔融挤出时，在催化剂三氯化铝的作用下，改性pet中的苯乙烯与改性ptt中的乙烯
‑
辛烯共聚物可在苯环上发生烷基化反应，从而将乙烯
‑
辛烯共聚物接枝于苯乙烯表面，进而进一步提高产品中交联网络的复杂程度，并且，在改性ptt用沸腾二甲苯处理后，加入ptt中的聚丙烯会被溶解，从而在改性ptt中形成一定微孔，促使改性pet中的苯乙烯与改性ptt中的乙烯
‑
辛烯共聚物发生接枝反应；
28.再者，改性ptt中的乙烯
‑
辛烯共聚物可在催化剂a、催化剂b的作用下可与环氧大豆油发生接枝反应，从而在产品中进一步形成交联网络，丰富产品中改性ptt与改性pet之间的网络结构，使产品的力学性能进一步提高。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.为了更清楚的说明本发明提供的方法通过以下实施例进行详细说明，在以下实施例中制作的具有网状结构的复合纤维的各指标测试方法如下：
31.染色性能测试：配置浓度为1.5％(o.w.f)的分散红3b染料，将各实施例所得具有网状结构的复合纤维与对比例产品置于染料中，于50℃开始浸染，升温30min至130℃后，再恒温浸染30min后，测量k/s值。
32.力学性能：用万能拉力仪测试各实施例所得具有网状结构的复合纤维与对比例产品的断裂强度。
33.实施例1
34.一种具有网状结构的复合纤维，按重量份数计，主要包括：50份改性pet，50份改性ptt，3份三氯化铝，2份n,n'
‑
二甲基苄胺和2份对苯二酚。
35.一种具有网状结构的复合纤维的制备方法，所述具有网状结构的复合纤维的制备方法主要包括以下制备步骤：
36.(1)将聚对苯二甲酸乙二醇酯与环氧大豆油按质量比5:1混合，并向聚对苯二甲酸乙二醇酯与环氧大豆油的混合物中加入聚对苯二甲酸乙二醇酯质量0.08倍的混合催化剂，于温度为240℃的条件下熔融挤出，得预处理聚对苯二甲酸乙二醇酯，将预处理聚对苯二甲酸乙二醇酯与苯乙烯混合按质量比8:1混合，并向预处理聚对苯二甲酸乙二醇酯与苯乙烯的混合物中加入预处理聚对苯二甲酸乙二醇酯质量0.03倍的引发剂，于温度为240℃的条件下熔融挤出，得改性聚对苯二甲酸乙二醇酯；
37.(2)将聚对苯二甲酸丙二醇酯与改性马来酸酐按质量比8:1混合，并向聚对苯二甲酸丙二醇酯与改性马来酸酐的混合物中加入改性马来酸酐质量0.5倍的聚丙烯，于温度为260℃的条件下加热共混50min后，得改性聚对苯二甲酸丙二醇酯坯料，将改性聚对苯二甲酸丙二醇酯坯料与沸腾的二甲苯按质量比1：25混合浸泡30min后，过滤，真空干燥，得改性聚对苯二甲酸丙二醇酯；
38.(3)将步骤(1)所得改性聚对苯二甲酸乙二醇酯与步骤(2)所得改性聚对苯二甲酸丙二醇酯按质量比1:1混合，并加入改性聚对苯二甲酸乙二醇酯质量0.04倍的对苯二酚、改
性聚对苯二甲酸乙二醇酯质量0.06倍的三氯化铝和改性聚对苯二甲酸乙二醇酯质量0.04倍的n,n'
‑
二甲基苄胺，于温度为290℃的条件下熔融挤出，得纺丝料；
39.(4)将步骤(3)所得纺丝料经纺丝、牵伸，得具有网状结构的复合纤维。
40.作为优化，步骤(1)所述混合催化剂为将四氯化锡与三苯基膦按质量比1:2混合，得混合催化剂；所述引发剂为过氧化苯甲酰或过氧化二异苯丙中任意一种。
41.作为优化，步骤(2)所述改性马来酸酐的制备方法为将乙烯
‑
辛烯共聚物与马来酸酐按质量比5:1混合，并加入乙烯
‑
辛烯共聚物质量12倍的二甲苯和马来酸酐质量0.3倍的过氧化二异苯丙，于温度为170℃的条件下搅拌反应3h后，得混合物，将混合物与乙醇按质量比1:1混合，过滤，得滤饼，将滤饼用二甲苯抽滤后，冷冻干燥，得改性马来酸酐。
42.作为优化，步骤(4)所述纺丝条件为纺丝温度270℃，纺丝速率为800m/min，喷丝孔长径比为3:1；所述拉伸条件为拉伸温度为155℃，拉伸倍数为3.0。
43.实施例2
44.一种具有网状结构的复合纤维，按重量份数计，主要包括：50份改性pet，50份改性ptt，3份三氯化铝，2份n,n'
‑
二甲基苄胺和2份对苯二酚。
45.一种具有网状结构的复合纤维的制备方法，所述具有网状结构的复合纤维的制备方法主要包括以下制备步骤：
46.(1)将聚对苯二甲酸乙二醇酯与环氧大豆油按质量比5:1混合，并向聚对苯二甲酸乙二醇酯与环氧大豆油的混合物中加入聚对苯二甲酸乙二醇酯质量0.08倍的混合催化剂，于温度为240℃的条件下熔融挤出，得改性聚对苯二甲酸乙二醇酯；
47.(2)将聚对苯二甲酸丙二醇酯与改性马来酸酐按质量比8:1混合，并向聚对苯二甲酸丙二醇酯与改性马来酸酐的混合物中加入改性马来酸酐质量0.5倍的聚丙烯，于温度为260℃的条件下加热共混50min后，得改性聚对苯二甲酸丙二醇酯坯料，将改性聚对苯二甲酸丙二醇酯坯料与沸腾的二甲苯按质量比1：25混合浸泡30min后，过滤，真空干燥，得改性聚对苯二甲酸丙二醇酯；
48.(3)将步骤(1)所得改性聚对苯二甲酸乙二醇酯与步骤(2)所得改性聚对苯二甲酸丙二醇酯按质量比1:1混合，并加入改性聚对苯二甲酸乙二醇酯质量0.04倍的对苯二酚、改性聚对苯二甲酸乙二醇酯质量0.06倍的三氯化铝和改性聚对苯二甲酸乙二醇酯质量0.04倍的n,n'
‑
二甲基苄胺，于温度为290℃的条件下熔融挤出，得纺丝料；
49.(4)将步骤(3)所得纺丝料经纺丝、牵伸，得具有网状结构的复合纤维。
50.作为优化，步骤(1)所述混合催化剂为将四氯化锡与三苯基膦按质量比1:2混合，得混合催化剂；所述引发剂为过氧化苯甲酰或过氧化二异苯丙中任意一种。
51.作为优化，步骤(2)所述改性马来酸酐的制备方法为将乙烯
‑
辛烯共聚物与马来酸酐按质量比5:1混合，并加入乙烯
‑
辛烯共聚物质量12倍的二甲苯和马来酸酐质量0.3倍的过氧化二异苯丙，于温度为170℃的条件下搅拌反应3h后，得混合物，将混合物与乙醇按质量比1:1混合，过滤，得滤饼，将滤饼用二甲苯抽滤后，冷冻干燥，得改性马来酸酐。
52.作为优化，步骤(4)所述纺丝条件为纺丝温度270℃，纺丝速率为800m/min，喷丝孔长径比为3:1；所述拉伸条件为拉伸温度为155℃，拉伸倍数为3.0。
53.实施例3
54.一种具有网状结构的复合纤维，按重量份数计，主要包括：50份改性pet，50份改性
ptt，3份三氯化铝，2份n,n'
‑
二甲基苄胺和2份对苯二酚。
55.一种具有网状结构的复合纤维的制备方法，所述具有网状结构的复合纤维的制备方法主要包括以下制备步骤：
56.(1)将聚对苯二甲酸乙二醇酯与环氧大豆油按质量比5:1混合，并向聚对苯二甲酸乙二醇酯与环氧大豆油的混合物中加入聚对苯二甲酸乙二醇酯质量0.08倍的混合催化剂，于温度为240℃的条件下熔融挤出，得预处理聚对苯二甲酸乙二醇酯，将预处理聚对苯二甲酸乙二醇酯与苯乙烯混合按质量比8:1混合，并向预处理聚对苯二甲酸乙二醇酯与苯乙烯的混合物中加入预处理聚对苯二甲酸乙二醇酯质量0.03倍的引发剂，于温度为240℃的条件下熔融挤出，得改性聚对苯二甲酸乙二醇酯；
57.(2)将聚对苯二甲酸丙二醇酯与马来酸酐按质量比8:1混合，并向聚对苯二甲酸丙二醇酯与马来酸酐的混合物中加入改性马来酸酐质量0.5倍的聚丙烯，于温度为260℃的条件下加热共混50min后，得改性聚对苯二甲酸丙二醇酯坯料，将改性聚对苯二甲酸丙二醇酯坯料与沸腾的二甲苯按质量比1：25混合浸泡30min后，过滤，真空干燥，得改性聚对苯二甲酸丙二醇酯；
58.(3)将步骤(1)所得改性聚对苯二甲酸乙二醇酯与步骤(2)所得改性聚对苯二甲酸丙二醇酯按质量比1:1混合，并加入改性聚对苯二甲酸乙二醇酯质量0.04倍的对苯二酚、改性聚对苯二甲酸乙二醇酯质量0.06倍的三氯化铝和改性聚对苯二甲酸乙二醇酯质量0.04倍的n,n'
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二甲基苄胺，于温度为290℃的条件下熔融挤出，得纺丝料；
59.(4)将步骤(3)所得纺丝料经纺丝、牵伸，得具有网状结构的复合纤维。
60.作为优化，步骤(1)所述混合催化剂为将四氯化锡与三苯基膦按质量比1:2混合，得混合催化剂；所述引发剂为过氧化苯甲酰或过氧化二异苯丙中任意一种。
61.作为优化，步骤(4)所述纺丝条件为纺丝温度270℃，纺丝速率为800m/min，喷丝孔长径比为3:1；所述拉伸条件为拉伸温度为155℃，拉伸倍数为3.0。
62.实施例4
63.一种具有网状结构的复合纤维，按重量份数计，主要包括：50份改性pet，50份改性ptt，3份三氯化铝，2份n,n'
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二甲基苄胺和2份对苯二酚。
64.一种具有网状结构的复合纤维的制备方法，所述具有网状结构的复合纤维的制备方法主要包括以下制备步骤：
65.(1)将聚对苯二甲酸乙二醇酯与环氧大豆油按质量比5:1混合，并向聚对苯二甲酸乙二醇酯与环氧大豆油的混合物中加入聚对苯二甲酸乙二醇酯质量0.08倍的混合催化剂，于温度为240℃的条件下熔融挤出，得预处理聚对苯二甲酸乙二醇酯，将预处理聚对苯二甲酸乙二醇酯与苯乙烯混合按质量比8:1混合，并向预处理聚对苯二甲酸乙二醇酯与苯乙烯的混合物中加入预处理聚对苯二甲酸乙二醇酯质量0.03倍的引发剂，于温度为240℃的条件下熔融挤出，得改性聚对苯二甲酸乙二醇酯；
66.(2)将聚对苯二甲酸丙二醇酯与改性马来酸酐按质量比8:1混合，于温度为260℃的条件下加热共混50min后，得改性聚对苯二甲酸丙二醇酯坯料，将改性聚对苯二甲酸丙二醇酯坯料与沸腾的二甲苯按质量比1：25混合浸泡30min后，过滤，真空干燥，得改性聚对苯二甲酸丙二醇酯；
67.(3)将步骤(1)所得改性聚对苯二甲酸乙二醇酯与步骤(2)所得改性聚对苯二甲酸
丙二醇酯按质量比1:1混合，并加入改性聚对苯二甲酸乙二醇酯质量0.04倍的对苯二酚、改性聚对苯二甲酸乙二醇酯质量0.06倍的三氯化铝和改性聚对苯二甲酸乙二醇酯质量0.04倍的n,n'
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二甲基苄胺，于温度为290℃的条件下熔融挤出，得纺丝料；
68.(4)将步骤(3)所得纺丝料经纺丝、牵伸，得具有网状结构的复合纤维。
69.作为优化，步骤(1)所述混合催化剂为将四氯化锡与三苯基膦按质量比1:2混合，得混合催化剂；所述引发剂为过氧化苯甲酰或过氧化二异苯丙中任意一种。
70.作为优化，步骤(2)所述改性马来酸酐的制备方法为将乙烯
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辛烯共聚物与马来酸酐按质量比5:1混合，并加入乙烯
‑
辛烯共聚物质量12倍的二甲苯和马来酸酐质量0.3倍的过氧化二异苯丙，于温度为170℃的条件下搅拌反应3h后，得混合物，将混合物与乙醇按质量比1:1混合，过滤，得滤饼，将滤饼用二甲苯抽滤后，冷冻干燥，得改性马来酸酐。
71.作为优化，步骤(4)所述纺丝条件为纺丝温度270℃，纺丝速率为800m/min，喷丝孔长径比为3:1；所述拉伸条件为拉伸温度为155℃，拉伸倍数为3.0。
72.对比例
73.一种具有网状结构的复合纤维，按重量份数计，主要包括：50份改性pet，50份改性ptt，3份三氯化铝，2份n,n'
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二甲基苄胺和2份对苯二酚。
74.一种具有网状结构的复合纤维的制备方法，所述具有网状结构的复合纤维的制备方法主要包括以下制备步骤：
75.(1)将聚对苯二甲酸乙二醇酯与环氧大豆油按质量比5:1混合，并向聚对苯二甲酸乙二醇酯与环氧大豆油的混合物中加入聚对苯二甲酸乙二醇酯质量0.08倍的混合催化剂，于温度为240℃的条件下熔融挤出，得改性聚对苯二甲酸乙二醇酯；
76.(2)将聚对苯二甲酸丙二醇酯与马来酸酐按质量比8:1混合，于温度为260℃的条件下加热共混50min后，得改性聚对苯二甲酸丙二醇酯坯料，将改性聚对苯二甲酸丙二醇酯坯料与沸腾的二甲苯按质量比1：25混合浸泡30min后，过滤，真空干燥，得改性聚对苯二甲酸丙二醇酯；
77.(3)将步骤(1)所得改性聚对苯二甲酸乙二醇酯与步骤(2)所得改性聚对苯二甲酸丙二醇酯按质量比1:1混合，并加入改性聚对苯二甲酸乙二醇酯质量0.04倍的对苯二酚、改性聚对苯二甲酸乙二醇酯质量0.06倍的三氯化铝和改性聚对苯二甲酸乙二醇酯质量0.04倍的n,n'
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二甲基苄胺，于温度为290℃的条件下熔融挤出，得纺丝料；
78.(4)将步骤(3)所得纺丝料经纺丝、牵伸，得具有网状结构的复合纤维。
79.作为优化，步骤(1)所述混合催化剂为将四氯化锡与三苯基膦按质量比1:2混合，得混合催化剂；所述引发剂为过氧化苯甲酰或过氧化二异苯丙中任意一种。
80.作为优化，步骤(4)所述纺丝条件为纺丝温度270℃，纺丝速率为800m/min，喷丝孔长径比为3:1；所述拉伸条件为拉伸温度为155℃，拉伸倍数为3.0。
81.效果例
82.下表1给出了采用本发明实施例1至4与对比例的具有网状结构的复合纤维的性能分析结果。
83.表1
[0084][0085]
从表1中实施例1与对比例的实验数据比较可发现，当在制备具有网状结构的复合纤维时加入含有苯乙烯的环氧大豆油改性的pet和马来酸酐/乙烯
‑
辛烯共聚物改性的ptt可使复合纤维具有丰富的网状结构，且力学性能较好；从实施例1与实施例2的实验数据比较可发现，当在制备改性pet时不加入苯乙烯，缺少苯乙烯的改性pet无法通过乙烯
‑
辛烯共聚物与改性ptt发生交联，从而影响产品的网状结构，降低产品的力学性能；从实施例1与实施例3的实验数据比较可发现，当制备改性ptt时不使用改性马来酸酐，马来酸酐只能与环氧大豆油交联，从而影响产品的性能。
[0086]
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。