CN102827461A - 一种纳米量子能母粒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种纳米量子能母粒，所述纳米量子能母粒组分为：纳米量子能矿石粉10～16wt％；PET80～85.5wt％；助剂1～4.5wt％；所述助剂为偶联剂7.5～17.5wt％；分散剂2.5～12.5wt％；抗氧剂0.01～0.1wt％。本发明纳米量子能母粒是温度调节、远红外释放、抗菌除臭和吸湿快干等功能的良好载体，可以使矿石的功能性有效成分均匀分散到纺丝原液中。

Description

一种纳米量子能母粒及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种合成纤维母粒及其制备方法，具体的，本发明涉及一种纳米量子能母粒的制备方法。 
背景技术
涤纶是世界产量最大，应用最广泛的合成纤维品种，目前涤纶占世界合成纤维产量的60％以上。大量用于衣料、床上用品、各种装饰布料、国防军工特殊织物等纺织品以及其他工业用纤维制品，如过滤材料、绝缘材料、轮胎帘子线、传送带等。近年来，随着国内经济持续快速增长和国内居民消费能力的不断提高，国内地区涤纶短纤维的需求量也不断增长。中国涤纶系列产品产能以惊人的速度增长着，涤纶纤维产能的迅速增长，使得中国正逐渐发展成为世界涤纶类产品的重要加工基地。 
涤纶纤维是所有纺织纤维中加工总量最多的化纤品种，开发差别化品种，提高产品附加值，提高企业经济效益，对整个化纤工业的影响至关重要；产品差别化是涤纶的发展方向，而中国的涤纶纤维生产企业也正是沿着这个方向发展。因此涤纶行业还有很大的开发潜力。 
本申请的发明人致力于将矿石的特殊功能性方面的特点引人到涤纶纤维母粒的合成中。 
发明内容
本发明的目的是为了满足人们对越来越重视纺织材料功能性方面的需要，不断开发功能性的聚酯纤维，我们通过对自然资源中的一些具有良好功能性的矿石进行筛选，最终确定了五色矿石作为本发明的纳米材料的原料，并对传统的聚酯纤维进行改性。 
为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案： 
本发明的第一方面，提供一种纳米量子能母粒，所述纳米量子能母粒组分为： 
纳米量子能矿石粉    10～16wt％ 
PET                 80～85.5wt％ 
助剂                1～4.5wt％ 
所述助剂为 
偶联剂              7.5～17.5wt％ 
分散剂              2.5～12.5wt％ 
抗氧剂              0.01～0.1wt％； 
以上助剂含量均为占纳米量子能矿石粉的质量百分比。 
上述纳米量子能矿石粉粒径为50nm-80nm。 
上述偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂；上述分散剂为亚甲基双奈磺酸钠；上述抗氧剂为三(2，4一二叔丁基苯基)亚磷酸酯。 
本发明的第二方面，提供上述纳米量子能母粒的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括下述步骤： 
(a)将五色矿石在1000℃-1200℃高温下反复煅烧2-3次，粉碎至50-80nm，获得矿石粉； 
(b)在矿石粉中加入水和酵素，发酵60天，再将发酵的矿石粉经纳米粉碎，获得纳米量子能矿石粉； 
(c)对步骤(b)获得的纳米量子能矿石粉进行真空干燥1-1.5小时； 
(d)将经步骤(c)处理的纳米量子能矿石粉、PET、助剂按照比例混熔造粒，获得纳米量子能母粒。 
上述步骤(a)中粉碎分二步进行，先用粉碎机初步粉碎五色矿石；再用NNM6高效纳米砂磨机进行二次粉碎。 
上述步骤(b)中，发酵时，矿石粉为75wt％，酵素为5wt％，水为20％；发酵温度为25℃，湿度为60％。 
上述步骤(c)中，在120℃的温度下，对纳米量子能矿石粉进行真空干燥。 
上述步骤(d)中，混熔造粒时，将所有物料高速混合15-20分钟后出料，再将其投入双螺杆挤出机熔融共挤，水冷，切粒，干燥，获得纳米量子能母粒。 
上述步骤(d)中，双螺杆挤出机1-8区各区温度分别控制为200℃，215℃，235℃，255℃，260℃，270℃，270℃，255℃；螺杆压力：0.12Mpa；螺杆转速：1100r/min；喂料转速：750r/min；切粒机转速：1200r/min；水浴温度：20℃-30℃；干燥温度80℃-100℃。 
上述步骤(d)中，混熔造粒时，将所有物料高速混合15-20分钟后出料，再将其投入双螺杆挤出机熔融共挤，水冷，切粒，干燥，获得纳米量子能母粒。 
上述五色矿石购自韩国QUANTUM ENERGY公司；规格：SiO260％，K2O 2％，Fe2O38％，Al2O3 25％，其他5％，直径在0.1-5cm之间。 
本发明所解决的一种纳米量子能改性纤维的制备方法的技术问题的技术方案为： 
配料配比为：纳米量子能母粒    1-2wt％ 
涤纶切片                      98-99wt％。 
上述改性纤维具有螺旋式卷曲的三维结构。 
上述改性纤维横截面为六面体。工艺流程：配料-混合-干燥-纺丝-卷绕-络桶-集束-拉伸-热定型-切断-打包。 
将配好的物料在混合机中均匀混合，再加入纺丝机中拉丝。 
上述纺丝及后处理工艺参数为：纺丝速度1000m/min，熔融温度280℃，FR-1转速1500r/min，FR-2转速1500r/min，SR转速1800r/min，DF-3蒸汽压力1.3MPa，HF蒸汽压力1.25MPa，总牵伸倍数4.05。 
上述纺丝步骤中，采用的喷丝设备的喷丝孔为六边形的异形截面。 
上述纺丝步骤中，凝固浴时增加三维定型装置。 
与现有技术相比，本发明的有益效果是：选择新型矿石材料，通过纳米处理、发酵，使其矿石的特点可适用于开发功能性纤维，并通过分散处理，使得纳米颗粒均匀分散在载体中，通过高速搅拌，混合，熔融，挤出，即可得到纳米量子能母粒，并熔融纺丝，工艺无污染，经济环保。本发明选用的矿石原料经发酵后，功能较多，扩大了量子能改性纤维的适用范围。该纳米量子能改性纤维工艺简单，适用于工业化生产，且成本较低，清洁无污染，符合环保要求。 
本发明纳米量子能母粒具有以下优点： 
1.该母粒是温度调节、远红外释放、抗菌除臭和吸湿快干等功能的良好载体，因为母粒中含有具有上述功能的有效成分。 
2.通过本发明母粒，可以将矿石的功能性有效成分均匀分散到纺丝原液中。 
附图说明
图1是喷丝孔异形截面示意图。 
图2是螺旋式卷曲的三维结构纤维示意图。 
具体实施方式
实施例1纳米量子能母粒的制备工艺： 
(1)纳米量子能矿石粉的制备。将一种五色矿石(韩国QUANTUM ENERGY公司；规格：SiO2 60％，K2O 2％，Fe2O3 8％，Al2O3 25％，其他5％，直径在0.1-5cm之间)在1200℃高温下反复煅烧2-3次，每次2小时，去除矿石中的无效成分，通过普通的粉碎机初步粉碎矿石，再用干法粉碎设备-NNM6高效纳米砂磨机进行二次粉碎，使得纳米五色矿石粉粒径在50-80nm。将制备得到的纳米五色矿石粉在恒温恒湿条件下混入水和发酵用酵素进行发酵处理60日后，干燥后纳米粉碎30分钟制得纳米量子能矿石粉。其发酵工艺如下： 
Figure BDA00002103886800051
(2)真空干燥，在120℃的温度下，对纳米量子能矿石粉进行真空干燥1.5小时； 
(3)混熔造粒，将下述物料高速混合20分钟后出料，再将其投入双螺杆挤出机熔融共挤，水冷，切粒，干燥，得到纳米量子能母粒；熔融造粒工艺参数为：双螺杆挤出机1-8区各区温度分别控制为200℃，215℃，235℃，255℃，260℃，270℃，270℃，255℃；螺杆压力：0.12Mpa；螺杆转速：1100r/min；喂料转速：750r/min；切粒机转速：1200r/min；水浴温度：20℃；干燥温度100℃。 
本方案所采用的纳米量子能母粒的配方为：按照重量百分比包括以下几种成分： 
纳米量子能矿石粉    10-16wt％ 
PET                 80-85.5wt％ 
助剂                1-4.5wt％ 
所述的纳米量子能矿石粉为五色矿石经特殊工艺制作的纳米粉，平均粒径在50nm-80nm；所述的助剂包括占纳米量子能矿石粉质量百分比的下列成分： 
所述助剂为 
偶联剂    7.5～17.5wt％ 
分散剂    2.5～12.5wt％ 
抗氧剂    0.01～0.1wt％； 
所述偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂；所述分散剂为亚甲基双萘磺酸钠；所述抗氧剂为三(2，4一二叔丁基苯基)亚磷酸酯。 
实施例2纳米量子能改性纤维的制备工艺 
配料配比为：实施例1的纳米量子能母粒 1-2wt％ 
涤纶切片                            98-99wt％ 
发明人通过大量实验研究得出上述比例；如果纳米量子能母粒的比例过大会增加产品成本，以及对纺丝设备造成堵塞、磨损等不利影响，降低效率和产品品质；而比例过低会使得产品的功能性降低或达不到设计的功能性指标。 
工艺流程：配料-混合-干燥-纺丝-卷绕-络桶-集束-拉伸-热定型-切断-打包。 
将配好的物料在混合机中均匀混合，再加入纺丝机中拉丝。 
主要纺丝及后处理工艺参数：纺丝速度1000m/min，熔融温度280℃，FR-1(第一牵伸辊)转速1500r/min，FR-2(第二牵伸辊)转速1500r/min，SR(卷绕辊)转速1800r/min，DF-3(第三拉伸机)蒸汽压力1.3MPa，HF(定型辊)蒸汽压力1.25MPa，总牵伸倍数4.05。 
在纺丝步骤中，有以下优选方案： 
(1)在喷丝设备中，把喷丝孔改成异形截面(如图1所示)，从而使得到的纤维也为异形截面，最终改善了纤维的光泽度和比表面积。 
(2)还可以在传统的纺丝凝固浴中加上三维定型装置，从而使得到的纤维并不是二维的单向细长的普通长丝，而是具有螺旋式卷曲的三维结构(如图2所示)。 
以上对本发明的描述并不用于限制本发明的范围。对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明提供的技术方案做出各种相应的改变，这些改变都应属于本发明的保护范围。 

Claims (14)

1.一种纳米量子能母粒，其特征在于，所述纳米量子能母粒组分为：
纳米量子能矿石粉   10～16wt％
PET                80～85.5wt％
助剂               1～4.5wt％
所述助剂为
偶联剂    7.5～17.5wt％
分散剂    2.5～12.5wt％
抗氧剂    0.01～0.1wt％；
以上助剂含量均为占纳米量子能矿石粉的质量百分比。
2.如权利要求1所述纳米量子能母粒，其特征在于，所述纳米量子能矿石粉粒径为50nm-80nm。
3.如权利要求1所述纳米量子能母粒，其特征在于，所述偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂；所述分散剂为亚甲基双奈磺酸钠；所述抗氧剂为三(2，4一二叔丁基苯基)亚磷酸酯。
4.如权利要求2所述纳米量子能母粒，其特征在于，所述偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂；所述分散剂为亚甲基双奈磺酸钠；所述抗氧剂为三(2，4一二叔丁基苯基)亚磷酸酯。
5.如权利要求1-4任一权利要求所述纳米量子能母粒的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括下述步骤：
(a)将五色矿石在1000℃-1200℃高温下反复煅烧2-3次，粉碎至50-80nm，获得矿石粉；
(b)在矿石粉中加入水和酵素，发酵60天，再将发酵的矿石粉经纳米粉碎，获得纳米量子能矿石粉；
(c)对步骤(b)获得的纳米量子能矿石粉进行真空干燥1-1.5小时；
(d)将经步骤(c)处理的纳米量子能矿石粉、PET、助剂按照比例混熔造粒，获得纳米量子能母粒。
6.如权利要求5所述纳米量子能母粒的制备方法，其特征在于，所述步骤(a)中粉碎分二步进行，先用粉碎机初步粉碎五色矿石；再用NNM6高效纳米砂磨机进行二次粉碎。
7.如权利要求5所述纳米量子能母粒的制备方法，其特征在于，所述步骤(b)中，发酵时，矿石粉为75wt％，酵素为5wt％，水为20％；发酵温度为25℃，湿度为60％。
8.如权利要求6所述所述纳米量子能母粒的制备方法，其特征在于，所述步骤(b)中，发酵时，矿石粉为75wt％，酵素为5wt％，水为20％；发酵温度为25℃，湿度为60％。
9.如权利要求5所述纳米量子能母粒的制备方法，其特征在于，所述步骤(c)中，在120℃的温度下，对纳米量子能矿石粉进行真空干燥。
10.如权利要求6、7或8所述纳米量子能母粒的制备方法，其特征在于，所述步骤(c)中，在120℃的温度下，对纳米量子能矿石粉进行真空干燥。
11.如权利要求5所述纳米量子能母粒的制备方法，其特征在于，所述步骤(d)中，混熔造粒时，将所有物料高速混合15-20分钟后出料，再将其投入双螺杆挤出机熔融共挤，水冷，切粒，干燥，获得纳米量子能母粒。
12.如权利要求6-9任一权利要求所述纳米量子能母粒的制备方法，其特征在于，所述步骤(d)中，混熔造粒时，将所有物料高速混合15-20分钟后出料，再将其投入双螺杆挤出机熔融共挤，水冷，切粒，干燥，获得纳米量子能母粒。
13.如权利要求6-9或11任一权利要求所述纳米量子能母粒的制备方法，其特征在于，所述步骤(d)中，双螺杆挤出机1-8区各区温度分别控制为200℃，215℃，235℃，255℃，260℃，270℃，270℃，255℃；螺杆压力：0.12Mpa；螺杆转速：1100r/min；喂料转速：750r/min；切粒机转速：1200r/min；水浴温度：20℃-30℃；干燥温度80℃-100℃。
14.如权利要求6-9或11任一权利要求所述纳米量子能母粒的制备方法，其特征在于，所述五色矿石购自韩国QUANTUM ENERGY公司；规格：SiO260％，K2O2％，Fe2O3 8％，Al2O3 25％，其他5％，直径在0.1-5cm之间。
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