纤维用功能母粒的设计、制备及应用


来源:www.188betkr.com 昧光

[导读]4月10-11日,由www.188betkr.com 主办的第四届全国碳酸钙产业高值化发展交流大会将在安徽·池州举行。

www.188betkr.com 讯原液着色技术是指在纺丝原液中加入着色剂或者功能助剂,从而实现有色功能纤维的直接纺制,免去后道的染整过程。母粒作为原液着色的代表性产品,主要是指将超常量的着色剂(功能助剂)均匀地负载于载体树脂中而制备得到的聚集体。

近年来,我国原液着色聚酯纤维行业的发展迅速。通过在纺丝过程中添加母粒来制备有色功能纤维,可以从源头上减少废水和COD的排放,不仅能够突出环境友好的特征,做到纺织品的安全、健康、无化学残留,还可以一次性赋予纤维色彩与功能。同时,由于原液着色纤维中的着色剂和功能助剂均匀分散在纤维内部,可以明显提高纤维的色牢度和功能持久性。

1、聚酯纤维用母粒制备技术

(1)传统母粒工艺

聚酯纤维用母粒(色母粒/功能母粒)的传统制备方法操作流程简单、成本低,且具有较大的市场竞争优势,目前国内外大部分的聚酯纤维母粒都是采用该方法生产。

传统方法制备聚酯纤维母粒的工艺流程图

随着时代发展,化纤市场对高浓度母粒的需求越来越强烈。然而用于纤维的着色剂和功能助剂大部分为粒径较小的粉体,比表面积大易团聚,并且堆积密度较小,很难通过传统制备方法将超高浓度的粉体均匀分散在树脂中且达到纺丝要求。

(2)未来母粒工艺

针对母粒传统制备方式的不足,未来湿法制备工艺也将成为聚酯纤维母粒行业的发展趋势。湿法制备工艺能够通过研磨、均质等处理手段,在较大程度上提高粉体的分散性能。


湿法制备聚酯纤维母粒的工艺流程图

研磨中通常使用乙二醇作为溶剂介质,需要在研磨分散完毕后进行溶剂回收,这无形中增加了生产成本,且溶剂残留对后续产品使用也会有影响。为了响应国家环保政策,同时降低生产成本,可以利用水代替乙二醇等溶剂。

由于湿法制备工艺流程相对较为复杂,因此不具备市场竞争优势。通过湿法研磨转相制备聚酯纤维母粒的方式目前还处于实验室或小规模生产阶段,尚未形成大规模产量化。

2、色母粒在PET聚酯纤维中应用

1PET聚酯纤维的发展与应用

PET聚酯纤维作为当前化学纤维的第一大品种,具有一系列优良性能,如抗皱性和形态稳定性好,具有较高的强度与弹性恢复能力,易洗易干、坚牢耐用。但随着社会发展和人们生活水平的提高,传统的涤纶织物已不能满足人们的需求,人们在追求色彩美观的同时,更加注重绿色环保和安全健康。

(2)PET聚酯纤维功能改性与原液着色

随着纺丝技术的发展,纺前功能改性逐步发展成为功能化的一个重要途径。其中对于聚酯纤维,使用聚酯载体的高浓母粒添加到纺丝系统中,通过熔融纺丝可直接制备功能纤维。共混技术可以根据需要灵活改变改性助剂的产品种类及含量,灵活适用于各种纤维功能需求。

同样纤维原液着色技术在生产过程中可以赋予纤维各种颜色,省去下游生产过程中的印染环节,具有突出的环境友好特征。例如使用母粒法制备黑色抗菌聚酯纤维,可以有效解决以往印染后整理方式存在的能耗高、污染多、功能性不持久等问题。

实践证明,共混法制备功能纤维的关键环节是母粒的制备,母粒性能的好坏将会直接影响纤维纺丝的质量,母粒中钛白粉、炭黑、石墨烯、碳酸钙、二氧化硅等等功能粉体的粒径大小、添加量、分散程度都会影响到聚酯的可纺性及织物性能。

以碳酸钙为例,在填充降本的同时,碳酸钙粉体的粒度、白度和纯度等性质对于纤维母粒的质量和性能也有影响。在实际使用中,通常需要对碳酸钙进行表面处理,以提高其在树脂中的分散性和相容性,从而获得更好的加工性能和制品质量。

如何攻克微纳材料功能强化、色母粒及纺丝过程中的快速均匀分散、高比例添加与可纺性统筹、多功能耦合协效等难题,全产业链设计、一体化实施是功能色母粒的产业化开发的方向。2025年4月10-11日,由www.188betkr.com主办的第四届全国碳酸钙产业高值化发展交流大会将在安徽·池州举行,届时东华大学副研究员吉鹏将在大会上作《纤维用功能母粒的设计、制备及应用》主题报告,从全产业链设计、一体化实施的角度讲解纤维用功能母粒相关的技术成果和应用案例。

专家介绍

吉鹏,男,东华大学副研究员,博士研究生导师,中国纺织青年科技奖获得者,中国纺织工程学会化纤专业委员会委员。兼任中国化学纤维工业协会再生分会副秘书长、《合成技术及应用》期刊编委。专注于纤维材料成形与循环再利用研究,在Macromolecules、ACS Sustainable Chemistry & Engineering和《纺织学报》等期刊发表论文49篇,获得授权发明专利74项,实施技术转让24项。

作为负责人主持国家自然科学基金青年基金、十三五国家重点研发计划项目专题、省级重点研发项目课题,与国家先进功能纤维创新中心、中石化、希音等20余项企业合作项目。研发成果获得2018、2019、2020、2024年中国纺织工业联合会科技进步一等奖、2022年上海市技术发明二等奖及国家专利优秀奖2项。

参考文献:

徐毅明,聚酯纤维母粒的制备及发展趋势,苏州宝丽迪材料科技股份有限公司

徐毅明,黑色抗菌聚酯纤维母粒的制备及性能研究,苏州宝丽迪材料科技股份有限公司

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