一种可生物降解再生涤纶纤维及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种可生物降解再生涤纶纤维的制备方法，步骤：废旧PET采用水解法解聚、提纯、蒸馏得到对苯二甲酸和乙二醇，然后使提纯到的对苯二甲酸和乙二醇与碳量子点在催化剂的条件下进行酯化及缩聚反应制得亲水改性剂；将亲水改性剂与含生物降解母粒的功能助剂熔融成为第二纺丝熔体；废旧PET形成第一纺丝熔体；第一纺丝熔体与第二纺丝熔体进行熔体混合共混纺丝。本发明专利技术一方面原料大部分源自废旧PET，废物利用，节能环保，为废旧聚酯瓶片的再生利用开创新途径，提升利用率；另一方面第一纺丝熔体与第二纺丝熔体相容性佳且通过亲水改性剂显著提升再生涤纶的亲水性能以及通过生物降解母粒提升再生涤纶的生物可降解性能。生物降解母粒提升再生涤纶的生物可降解性能。

【技术实现步骤摘要】
一种可生物降解再生涤纶纤维及其制备方法


[0001]本专利技术涉及功能纤维
，具体涉及一种可生物降解再生涤纶纤维及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着聚酯瓶类等产品的大量使用，废弃聚酯瓶也因其不可生物降解而变成了一个严重的全球环境污染问题。如何更好地处理和合理再利用废弃再生聚酯瓶已经成为聚酯工业可持续发展的关键问题。目前，以聚酯再生纺丝为例，与原生聚酯纤维相比，每生产1吨再生聚酯纤维，可节约3吨石油，减少21吨二氧化碳排放量，可见废聚酯回收及再加工对节能减排的作用是十分可观的。但仅将废料通过简单的熔融挤出是无法制备合格的再生涤纶纤维。
[0003]而聚酯纤维是一种典型的疏水性纤维，人们在改善聚酯纤维亲水性能方面做了大量的研究工作。改变聚酯的亲水性的方法是采用共聚的手段在常规聚酯上引入亲水性基团，增强与水的亲和力。亲水性基团的种类与亲水性基团的数量是很重要的，极性基团如羟基、氨基、酰胺基、羧基等对水分子有较强的亲和力。但是，目前并未出现以废旧聚酯瓶片再生利用来改善涤纶的亲水性能。

技术实现思路

[0004]本专利技术的专利技术目的是提供一种可生物降解再生涤纶纤维及其制备方法，改善再生涤纶纤维的亲水性能及力学性能。
[0005]为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案是：一种可生物降解再生涤纶纤维的制备方法，具体包括如下步骤：S1、取预处理后的废旧PET采用水解法解聚、提纯、蒸馏得到对苯二甲酸和乙二醇，然后使提纯到的对苯二甲酸和乙二醇与碳量子点在催化剂的条件下进行酯化及缩聚反应制得亲水改性剂，干燥备用；S2、将亲水改性剂与含生物降解母粒的功能助剂于螺杆机内共混熔融成为第二纺丝熔体；S3、取干燥后的废旧PET依次经螺杆熔融挤压、过滤和液相调粘后形成第一纺丝熔体；S4、第一纺丝熔体与第二纺丝熔体进行熔体混合共混纺丝，然后冷却、集束上油、牵伸定型和卷绕络筒得到再生涤纶纤维。
[0006]优选地，所述步骤S1中的水解法解聚具体为废旧PET与水的投料质量比为1：3
‑
4，废旧PET与醋酸钾的质量比为100:0.4
‑
0.6，水解温度为220℃
‑
240℃，压力为4.5Mpa
‑
6Mpa，反应时间为2.5h
‑
3h，反应结束等压力回到大气压时，将反应物过滤，所得液体旋转蒸发再将过滤固体物溶于DMF中过滤，所得液体重结晶得到对苯二甲酸，从而分别计算得出对苯二甲酸和乙二醇的质量。
[0007]优选地，所述碳量子点以废旧PET为碳源制备而得，优选地所述碳量子点的制备工艺为：取预处理后的废旧PET溶解于NMP溶剂中，在210℃
‑
235℃温度下水热反应10
‑
12小时，过滤后将过滤物置于0.3mol/L
‑
0.35mol/L氢氧化钠溶液中，再加入质量分数为25%
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35%的双氧水，室温下搅拌反应6h
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8h，然后用1mol/L
‑
2mol/L的HCl调节混合液pH至8～9，透析、冻干得到碳量子点。
[0008]优选地，所述步骤S1中的酯化反应的温度为260℃～270℃，氮气压力0.3MPa
‑
0.5MPa，酯化反应终点为水馏出量达到理论值的90%以上；缩聚反应分为两个阶段，第一阶段缩聚反应的温度265℃～275℃，时间为50min～60min，压力300Pa以下，第二阶段缩聚反应的温度280℃～285℃，时间为60min～70min，压力100Pa以下。优选地，所述催化剂为三氧化二锑和醋酸钴，用量为对苯二甲酸用量的0.01wt%
‑
0.03wt%。
[0009]优选地，所述步骤S3中的螺杆熔融挤压步骤中的螺杆各区温度控制在270℃～290℃，螺杆机头的压力控制在15～18Mpa；过滤步骤中的过滤精度为120～150目，过滤温度为260℃～280℃；液相调粘步骤中的温度为270℃～290℃，加入熔体质量分数的2%～5%的乙二醇进行增粘处理，处理至第一纺丝熔体的特性粘度到0.95
±
0.05dl/g为止。
[0010]优选地，所述步骤S3的干燥采用低温真空干燥，干燥温度120℃～160℃，干燥时间10～16小时，真空度
‑
0.09MPa至
‑
0.095MPa，水分含量控制在60ppm以下。
[0011]优选地，所述第一纺丝熔体和第二纺丝熔体分别通过纺丝泵计量后与静态混合器中混合，第一纺丝熔体和第二纺丝熔体的质量比例为100∶10
‑
20，其中亲水改性剂和生物降解母粒分别为第二纺丝熔体总量的40%
‑
60%和30%
‑
40%。
[0012]优选地，所述生物降解母粒的软化点为140℃
‑
160℃，熔点为170℃
‑
190℃，分解温度为290℃
‑
300℃，由聚(脂肪族二元酸乙二醇、脂肪族二元酸丙二醇)共聚酯和成核剂组成。
[0013]优选地，所述步骤S4的共混纺丝步骤中的纺丝箱体温度275℃～290℃，冷却温度18℃～22℃，一辊速度2300m/min～2500m/min；一辊温度85℃～95℃；二辊速度4000m/min～4200m/min；二辊温度115℃～125℃；牵伸的牵伸比为1.4～1.6，卷绕速度：3500m/min～4000m/min，卷绕张力为500cN～700cN。
[0014]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术利用第一纺丝熔体和第二纺丝熔体共混纺丝制得再生涤纶，其中第一纺丝熔体的纺丝原料选用废旧废旧PET依次经螺杆熔融挤压、过滤和液相调粘后形成，第二纺丝熔体中的亲水改性剂采用选自废旧PET水解解聚提纯得到的对苯二甲酸和乙二醇以及选自废旧PET为碳源水热反应生成的富含羟基和羧基等亲水基团的碳量子点经酯化和缩聚反应而成，一方面原料大部分源自废旧PET，废物利用，节能环保，为废旧聚酯瓶片的再生利用开创新途径，提升利用率；另一方面第一纺丝熔体与第二纺丝熔体相容性佳且通过亲水改性剂显著提升再生涤纶的亲水性能以及通过生物降解母粒提升再生涤纶的生物可降解性能。
[0015]本专利技术的第一纺丝熔体采用液相增粘除杂工艺，将低分子杂质气化脱除，提升熔体质量，也利于减轻纺丝熔体过滤压力。
具体实施方式
[0016]实施例1
本实施例提供一种可生物降解再生涤纶纤维的制备方法，具体包括如下步骤：S0、对回收的再生聚酯瓶进行预处理，预处理包括分拣、破碎、清洗和漂洗工序。其中分拣工序是将再生聚酯瓶输送到分拣设备处，分拣设备根据不同材质瓶的光谱信号不同，采用红外光谱光束照射而进行分拣处理；分拣分类好的再生聚酯瓶被送入低温破碎设备中进行破碎得到聚酯瓶片；聚酯瓶片分级后送入清洗槽反复清洗，根据不同聚酯瓶片选择不同的清洗方式：对于油瓶，用较强的碱性温水进行反复清洗；对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可生物降解再生涤纶纤维的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：S1、取预处理后的废旧PET采用水解法解聚、提纯得到对苯二甲酸和乙二醇，然后使提纯到的对苯二甲酸和乙二醇与碳量子点在催化剂的条件下进行酯化及缩聚反应制得亲水改性剂，干燥备用；S2、将亲水改性剂与含生物降解母粒的功能助剂于螺杆机内共混熔融成为第二纺丝熔体；S3、取干燥后的废旧PET依次经螺杆熔融挤压、过滤和液相调粘后形成第一纺丝熔体；S4、第一纺丝熔体与第二纺丝熔体进行熔体混合共混纺丝，然后冷却、集束上油、牵伸定型和卷绕络筒得到再生涤纶纤维。2.根据权利要求1所述的可生物降解再生涤纶纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中的水解法解聚具体为废旧PET与水的投料质量比为1：3
‑
4，废旧PET与醋酸钾的质量比为100:0.4
‑
0.6，水解温度为220℃
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240℃，压力为4.5Mpa
‑
6Mpa，反应时间为2.5h
‑
3h，反应结束等压力回到大气压时，将反应物过滤，所得液体旋转蒸发再将过滤固体物溶于DMF中过滤，所得液体重结晶得到对苯二甲酸，从而分别计算得出对苯二甲酸和乙二醇的质量。3.根据权利要求1所述的可生物降解再生涤纶纤维的制备方法，其特征在于：所述碳量子点以废旧PET为碳源制备而得。4.根据权利要求1所述的可生物降解再生涤纶纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中的酯化反应的温度为260℃～270℃，氮气压力0.3MPa
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0.5MPa，酯化反应终点为水馏出量达到理论值的90%以上；缩聚反应分为两个阶段，第一阶段缩聚反应的温度265℃～275℃，时间为50min～60min，压力300Pa以下，第二阶段缩聚反应的温度280℃～285℃，时间为60min～70min，压力100Pa以下。5.根据权利要求1所述的可生物降解再生涤纶纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中的螺杆熔融...

【专利技术属性】
技术研发人员：施金专，施燕秋，
申请(专利权)人：上海创织纺织科技有限公司，
类型：发明
国别省市：