[發(fā)明專利]納米改性稀土?天然植物纖維復合紗、其制備方法和應用

在審

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• 申請日: 2017-08-22
• 公開（公告）號: CN107687030A
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發(fā)明（設計）人: 楊子中;朱麗剛;章方強;范紅軍;祁艷輝
• 申請（專利權）人: 楊子中
• 主分類號: D01F2/00
• 分類號: D01F2/00;D01F1/10;D01D5/08
• 代理公司: 北京細軟智谷知識產權代理有限責任公司11471
• 代理人: 付登云

技術領域

本發(fā)明屬于紡絲材料技術領域，具體涉及一種納米改性稀土-天然植物纖維復合紗的制備方法及其制品。

背景技術

近幾年來，天然植物纖維復合材料方面的研究方興未艾，一方面是因為天然植物纖維來源廣泛，價格低廉，另一方面天然植物纖維可降解，生產同類產品，使用天然植物纖維的能耗能地，相比于人工纖維，天然植物纖維對環(huán)境和生物體更為友好。

但是天然植物纖維由于表面富含羥基，會表現出強極性和親水性，與非極性或弱極性物質形容性差，由于天然植物纖維體積大、填充量大，纖維與設備及纖維之間的摩擦大使得天然植物纖維難于加工，另外，天然植物纖維的力學性能較玻璃纖維等表現較弱，高溫熔融狀態(tài)下高速剪切易斷裂且不易成核繼續(xù)生產。

發(fā)明內容

基于以上問題，本發(fā)明的目的是提供一種可以制備出具有優(yōu)異的力學性能的、抗菌的納米改性稀土-天然植物纖維復合紗的制備方法。

再一目的是得到力學性能增強、具有抗菌性能的納米改性稀土-天然植物纖維復合紗。

根據本發(fā)明的納米改性稀土-天然植物纖維復合紗，所述復合紗的制備方法包括以下步驟：

(1)制備改性稀土：對0.2-0.5μm的稀土氧化物進行改性，得到改性稀土；

(2)制備母粒：將天然植物纖維切片進行干燥至含水率低于50ppm后，冷卻至20-22℃，將重量比為25:2-5的天然植物纖維切片與步驟(1)制備的改性稀土混合、破碎均勻，然后經擠出、造粒，得到母粒；

(3)熔融紡絲制備納米改性稀土-天然植物纖維復合紗：將步驟(2)得到的母粒干燥后經擠出后進行熔融紡絲，然后進行緩冷、成型、拉伸、卷制，制得納米改性稀土-天然植物纖維復合紗。

根據本發(fā)明的納米改性稀土-天然植物纖維復合紗，為了保證得到的所述復合紗力學性能穩(wěn)定，所述天然植物纖維優(yōu)選韌皮纖維：亞麻纖維、黃麻纖維、大麻纖維或苧麻纖維。

根據本發(fā)明的納米改性稀土-天然植物纖維復合紗，為了改善稀土與天然植物纖維的相容性，有效增強天然植物纖維的斷裂強度，在步驟(1)中，所述改性稀土為偶聯(lián)劑改性氧化稀土、陽離子表面活性劑改性氧化稀土或長鏈鹵代烴改性氧化稀土；

根據本發(fā)明的納米改性稀土-天然植物纖維復合紗，在步驟(2)中，所述天然植物纖維干燥后含水率低于30ppm。天然纖維切片中水分對熔融紡絲的紡絲效果極為有害，未經干燥的天然植物纖維切片的含水率通常為0.4wt％左右，去除天然植物纖維切片中的水分可以避免在紡絲過程中產生水解。

根據本發(fā)明的納米改性稀土-天然植物纖維復合紗，在步驟(2)中，以10000-25000r/min的轉速將所述天然植物纖維切片與改性稀土攪拌混合0.5-4min至混合、破碎均勻，破碎后天然植物纖維和改性稀土的混合料全部過50-300目篩，無篩上料剩余。

根據本發(fā)明的納米改性稀土-天然植物纖維復合紗，為了保證天然植物纖維完全融化，且盡量降低天然植物纖維的降解速率，在步驟(2)中，混合、破碎均勻的天然植物纖維和改性稀土經雙螺桿擠出機擠出，所述雙螺桿擠出機的一區(qū)、二區(qū)、三區(qū)、四區(qū)、五區(qū)和六區(qū)的溫度分別為223℃、225℃、222℃、220℃、222℃和225℃。若雙螺桿擠出機的各區(qū)溫度較低，天然纖維在雙螺桿擠出機中不能完全融化，擠出過程中阻力較大，而且未完全融化的天然纖維流動性很差，稀土在滌綸聚酯中分散不均勻；若雙螺桿擠出機的各區(qū)溫度較高，天然纖維在較高溫度下的降解速率會增大，影響后續(xù)產品的性能。因此，本發(fā)明專利所給的雙螺桿擠出機各區(qū)溫度是適宜，一方面可以使改性稀土在天然纖維中分散均勻，穩(wěn)定地制備復合母粒；另外一方面可以防止天然纖維的快速降解。

根據本發(fā)明的納米改性稀土-天然植物纖維復合紗，為了保證紡絲順利進行，紡絲前天然植物纖維和改性稀土的混合料經螺桿擠出的溫度需保證混合料有合適的粘度且保證盡量降低天然植物纖維的降解速率，在步驟(3)中，將步驟(2)得到的所述母粒干燥后經螺桿擠出，經螺桿擠出的一區(qū)、二區(qū)和三區(qū)溫度的分別為220℃、223℃和225℃。

根據本發(fā)明的納米改性稀土-天然植物纖維復合紗，在步驟(3)中，在120-140℃下將步驟(2)得到的所述母粒干燥4-2小時，干燥后母粒的含水率低于50ppm。

根據本發(fā)明的納米改性稀土-天然植物纖維復合紗，基于改性稀土和天然植物纖維混合料特質，為了保證成型后紡絲產品的力學性能，在步驟(3)中，通過側吹風冷卻成型，所述吹風的濕度為20-25％，風速為0.3-0.5m/s，溫度為20-25℃。