一种含有机颜料的闪蒸纺丝纤维及其制备方法和应用与流程

本技术涉及纺丝，尤其涉及一种含有机颜料的闪蒸纺丝纤维及其制备方法和应用。

背景技术：

1、闪蒸纺丝(flash spinning)，也称为瞬时纺丝，是一种在高温高压条件下将高聚物溶液通过闪蒸纺丝设备喷丝孔释放到常温常压的环境中，由于压力的突然降低，低沸点的溶剂迅速汽化，瞬间蒸发，而高聚物从液态迅速固化并被高速溶剂气体牵伸后形成纤维的纺丝方法。闪蒸纺丝技术最早于1957年由美国杜邦公司开发成功，采用闪蒸纺丝方法制备的聚乙烯材料具有优异的强度、防水性能、透气性能，在医疗、包装、建筑等众多领域实现了广泛应用。

2、在闪蒸纺丝的生产过程中，未经染色的原材料直接经过纺丝、成网、加固等工序制成，因此其原色通常为白色或接近纤维本身的颜色，需要经过后续的颜料的印染而呈现出特定颜色，但印染过程的印染剂会堆积在纤维的孔隙之间，进而影响闪蒸纺丝无纺布自身的透气性以及耐久性，限制了闪蒸纺丝无纺布的应用。为了使闪蒸纺丝过程比较顺利或者给产品赋予某种特定性能，还可以在纺丝液中加入其他添加剂，如成核剂、稳定剂、抗氧化剂、膨胀剂、染料和颜料等，如harris等人的最新研究中，在聚乙烯中加入颜料，使得闪蒸法非织造片材具有更好的印刷性能。

3、然而，由于闪蒸纺丝产品的特殊纤维结构和表面性质，使得生产过程中添加的颜料可能难以均匀渗透并牢固附着在纤维表面，导致颜色水洗或摩擦后存在易脱落褪色的问题。此外，有机颜料具有颜色鲜艳明显、色谱齐全、着色力高的有点，但有机颜料的耐温能力较低，大部分在200℃以下，而闪蒸纺丝的生产过程中纺丝液需要经过长时间的高温高压环境处理，而有机颜料在闪蒸纺丝处理过程中收到温度、压力以及纺丝溶剂多重影响，容易发生劣化，导致制备的纤维产品不耐光照、皂洗等，容易发生褪色或变色。

技术实现思路

1、本技术提供了一种含有机颜料的闪蒸纺丝纤维及其制备方法和应用，通过对有机颜料进行处理以提高其耐温、耐压、耐溶剂特性，有效防止有机颜料在闪蒸纺丝制备过程中发生劣化，保证闪蒸纺丝纤维产品自身强度和韧性的同时，提高其耐光、耐洗和耐摩擦能力。

2、为了解决上述技术问题，本技术目的之一提供了一种含有机颜料的闪蒸纺丝纤维的制备方法，包括以下步骤：

3、将聚芳砜加热溶解于溶剂a中，随后加入有机颜料和分散剂，得到混合溶液a，有机颜料的粒径大于等于300nm且小于等于500nm，均质搅拌，过滤后得到包裹颜料。

4、将包裹颜料隔氧进行热处理，热处理温度大于等于150℃且小于等于180℃，冷却得到处理颜料。

5、将处理颜料置于含有丙烯酸羟乙酯的溶剂b中，随后加入2-甲基-2-丙烯酸-2-羟乙基酯磷酸酯，得到混合溶液b，搅拌反应后过滤、烘干，得到改性颜料。

6、将聚合物熔体、改性颜料混合形成均匀的聚合物混合体，将纺丝溶剂混合形成均匀的溶剂混合体，将聚合物混合体和溶剂混合体在混合设备中混合，加热并通入氮气，使得混合设备内的温度大于等于200℃且小于等于220℃，压力大于等于10mpa且小于等于13mpa，密闭搅拌，待温度和压力稳定后，得到纺丝液。

7、将纺丝液通过相连的闪蒸纺丝设备喷丝孔喷出，经空气放大器牵伸开纤形成超细纤维网，并铺叠于移动设备上，经过冷压和热轧，得到纤维薄片。

8、其中，纺丝液包括质量分数为16wt％-20wt％的聚合物熔体、0.5wt％-1.5wt％的改性颜料、0wt％-5wt％添加剂和余量的纺丝溶剂。

9、通过采用上述方案，本技术在纺丝液中添加改性颜料，利用聚芳砜本身具有较高耐温和透明的特性，有机颜料预先经过聚芳砜包裹处理形成耐热层，不会对有机颜料自身颜色形成遮挡，再经过高温热处理，能够最大化提高聚合物耐热层的结晶度和取向度，进而增强其耐高温性能和刚性，使得颜料的耐温耐压能力可以适应纺丝过程的高温高压环境，同时耐热层通过结合丙烯酸羟乙酯以引入大量的极性取代基团，可以提高改性颜料的耐溶剂效果，避免聚芳砜耐热层在长时间高温环境中受到纺丝溶剂的影响而溶解破裂，改性颜料经过长时间的高温闪蒸纺丝生产所存在的劣化程度低，最终制备的纤维产品耐光、耐摩擦以及耐皂洗色牢度均可以达到4级以上，不容易发生褪色或变色。

10、此外，本技术通过控制纺丝液中有机颜料的粒径以及改性颜料的添加量，可以保证改性颜料在纺丝纤维中均匀分散且颗粒较小，进而保证闪蒸纺丝纤维产品可以达到较高的强度和韧性，满足应用性能要求。

11、作为优选方案，混合溶液a包括质量分数浓度为4wt％-7wt％聚芳砜、10wt％-18wt％有机颜料、1wt％-2wt％分散剂和余量溶剂a。

12、作为优选方案，混合溶液b包括质量分数浓度为15wt％-20wt％处理颜料、3wt％-8wt％丙烯酸羟乙酯、1wt％-3wt％2-甲基-2-丙烯酸-2-羟乙基酯磷酸酯和余量的溶剂b。

13、作为优选方案，聚合物熔体和改性颜料的质量比为(16-32)∶1。

14、通过采用上述方案，本技术将聚合物熔体和改性颜料质量比控制(16-32)∶1之间，可以保证所制备纤维产品自身具有较高的强度和韧性，避免改性填料的添加影响纤维性能，且纤维薄片耐摩擦、皂洗和光照能力高，色牢度达到4级以上，可以扩大应用领域。

15、作为优选方案，混合溶液a进行均质搅拌的速率大于或等于600rpm且小于等于800rpm。

16、作为优选方案，包裹颜料进行热处理的时间大于等于20min且小于等于30min。

17、作为优选方案，混合溶液b反应时间大于等于1h且小于等于3h。

18、作为优选方案，混合设备密闭搅拌的时间大于等于2h且小于等于3h。

19、作为优选方案，闪蒸纺丝设备喷丝孔喷出气流速率大于等于10000m/min且小于等于13000m/min，喷丝孔孔径大于等于1μm且小于等于5μm。

20、作为优选方案，有机颜料为酞菁红、酞菁蓝、酞菁绿、永固黄、永固紫、偶氮红中的至少一种。

21、作为优选方案，有机颜料包括c.i.r.r.53：1、c.i.r.r.48：1、c.i.r.r.48：2、c.i.r.r.48：3、c.i.r.r.170、c.i.r.r.21、c.i.r.r.104、c.i.r.r.57：1、c.i.r.y14、c.i.r.y 12、c.i.r.y83、c.i.r.y 13、c.i.r.y 1、c.i.r.y.3、c.i.r.o.13、c.i.r.o.34、c.i.r.v.23中的至少一种。

22、作为优选方案，聚合物熔体为聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚甲基戊烯、聚偏氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、pet、聚乳酸等聚酯中的至少一种。

23、作为优选方案，聚合物熔体为高密度聚乙烯。

24、作为优选方案，高密度聚乙烯在190℃、2.16负荷下的熔融指数为5-12g/10min。

25、作为优选方案，溶剂a为二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、n-甲基吡咯烷酮中的至少一种。

26、作为优选方案，分散剂为十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯醇、吡咯烷酮、亚甲基二萘磺酸钠中的至少一种。

27、作为优选方案，溶剂b为脂肪烃溶剂。

28、作为优选方案，溶剂b为丁烷、戊烯、正己烷、庚烷、辛烷中的至少一种。

29、通过采用上述方案，本技术的处理颜料预先采用聚芳砜在有机颜料表面进行包裹处理形成耐热层，聚芳砜表面的极性基团较少，耐溶剂能力有限，采用脂肪烃溶剂，可以提高耐热层的稳定性，避免耐热层发生破裂。

30、作为优选方案，纺丝溶剂为甲苯、苯、正己烷、丁烷、戊烯、庚烷、辛烷、环己烷、环戊烷、二氯甲烷、四氯化碳、氯仿、氯甲烷、氯乙烷、二氯乙烯、三氯氟甲烷、二氯三氟乙烷、五氟丙烷、七氟丙烷、全氟己烷、全氟己烷、全氟庚烷、八氟环戊烷、醇类溶剂的至少一种。

31、作为优选方案，所述添加剂为成核剂、稳定剂、抗氧化剂、膨胀剂、抗菌剂中的至少一种。

32、为了解决上述技术问题，本技术目的之二提供了一种含有机颜料的闪蒸纺丝纤维。

33、为了解决上述技术问题，本技术目的之三提供了一种含有机颜料的闪蒸纺丝纤维在制备文创印刷品、服饰或家用产品领域中的应用。

34、作为优选方案，闪蒸纺丝纤维无纺布通过嵌合、粘合、热封、缝合中的至少一种方式结合在文创印刷品、服饰或家用产品。作为优选方案，所述文创印刷品包括但不限于帆布袋、贴纸、冰箱贴、手撕本中的至少一种。

35、作为优选方案，所述家用产品包括但不限于行李袋、储物袋、座椅套、地毯、床垫、门窗帘、雨伞中的至少一种。

36、作为优选方案，将多层不同颜色的无纺布进行多层层压以及无纺布面料熔接工程，多层无纺布的混合颜色通过透明的第一片材或第二片材透视而呈现出美观且有深度的混合颜色渐变效果。

37、作为优选方案，无纺布面料熔接工程的热加压辊以大于等于150℃且小于等于180℃的热量进行热加压熔接。

38、本技术闪蒸纺丝纤维形成无纺布因在闪蒸纺丝过程中添加有有机颜料，可呈现出色彩鲜艳的颜色，且无纺布具有较高的耐光色牢度、耐皂洗色牢度以及耐摩擦色牢度，可以耐受光照、水洗以及高温环境，无纺布的自身强度和韧性也得到保持，应用于文创印刷品、服饰或家用产品时可以经受蒸汽杀菌、高温消毒、机械加工等处理，无纺布不会发生褪色或变色的劣化现象，使用寿命长；此外，还可以根据文创印刷品、服饰或家用产品设计相应的颜色并添加对应有机颜料，闪蒸纺丝无纺布无需进行后续的印染处理即可呈现出设计颜色，印染处理的去除可以保证闪蒸纺丝无纺布自身的透气效率和使用性能，减少工艺加工对无纺布性能的影响，节省了印染处理操作，具有经济效益。

39、相比于现有技术，本技术具有如下有益效果：

40、1、本技术在纺丝液中添加改性颜料进行闪蒸纺丝，利用聚芳砜本身具有较高耐温和透明的特性，有机颜料预先经过聚芳砜包裹处理形成耐热层，不会对有机颜料自身颜色形成遮挡，再经过高温热处理，能够最大化提高聚合物耐热层的结晶度和取向度，进而增强其耐高温性能和刚性，使得颜料的耐温耐压能力可以适应纺丝过程的高温高压环境，有效避免有机颜料在闪蒸纺丝制备过程中发生劣化，提高纺丝纤维的耐光照、耐皂洗等能力，不容易发生褪色或变色。

41、2、本技术有机颜料预先经过聚芳砜包裹处理形成耐热层，耐热层通过结合丙烯酸羟乙酯以引入大量的极性取代基团，可以提高改性颜料的耐溶剂效果，避免聚芳砜耐热层在长时间高温环境中受到纺丝溶剂的影响而溶解破裂，改性颜料经过长时间的高温闪蒸纺丝生产所存在的劣化程度低，最终制备的纤维产品耐光、耐摩擦以及耐皂洗色牢度均可以达到4级以上，不容易发生褪色或变色。

42、3、本技术通过控制纺丝液中有机颜料的粒径以及改性颜料的添加量，可以保证改性颜料在纺丝纤维中均匀分散且颗粒较小，进而保证闪蒸纺丝纤维产品可以达到较高的强度和韧性，满足应用性能要求。

技术特征：

1.一种含有机颜料的闪蒸纺丝纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种含有机颜料的闪蒸纺丝纤维的制备方法，其特征在于，所述混合溶液a包括质量分数浓度为4wt％-7wt％所述聚芳砜、10wt％-18wt％所述有机颜料、1wt％-2wt％所述分散剂和余量所述溶剂a。

3.如权利要求1所述的一种含有机颜料的闪蒸纺丝纤维的制备方法，其特征在于，所述混合溶液b包括质量分数浓度为15wt％-20wt％所述处理颜料、3wt％-8wt％所述丙烯酸羟乙酯、1wt％-3wt％所述2-甲基-2-丙烯酸-2-羟乙基酯磷酸酯和余量的所述溶剂b。

4.如权利要求1所述的一种含有机颜料的闪蒸纺丝纤维的制备方法，其特征在于，所述聚合物熔体和所述改性颜料的质量比为(16-32)：1。

5.如权利要求1所述的一种含有机颜料的闪蒸纺丝纤维的制备方法，其特征在于，满足以下a)-e)中的至少一种：

6.如权利要求1所述的一种含有机颜料的闪蒸纺丝纤维的制备方法，其特征在于，所述有机颜料为酞菁红、酞菁蓝、酞菁绿、永固黄、永固紫、偶氮红中的至少一种。

7.如权利要求1所述的一种含有机颜料的闪蒸纺丝纤维的制备方法，其特征在于，所述聚合物熔体为聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚甲基戊烯、聚偏氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、pet、聚乳酸等聚酯中的至少一种。

8.如权利要求1所述的一种含有机颜料的闪蒸纺丝纤维的制备方法，其特征在于，满足以下a)-d)中的至少一种：

9.一种采用如权利要求1-8任一所述的含有机颜料的闪蒸纺丝纤维的制备方法制备获得的含有机颜料的闪蒸纺丝纤维。

10.一种如权利要求9所述的含有机颜料的闪蒸纺丝纤维在制备文创印刷品、服饰或家用产品领域中的应用。

技术总结
本申请公开了一种含有机颜料的闪蒸纺丝纤维及其制备方法和应用，涉及纺丝技术领域。本申请有机颜料预先经过聚芳砜包裹处理形成耐热层，再经过高温热处理，能够最大化提高聚合物耐热层的结晶度和取向度，进而增强其耐高温性能和刚性，同时耐热层通过结合丙烯酸羟乙酯以引入大量的极性取代基团，可以提高改性颜料的耐溶剂效果，避免聚芳砜耐热层在长时间高温高压环境中受到纺丝溶剂的影响而溶解破裂，改性颜料经过长时间的高温闪蒸纺丝生产所存在的劣化程度低，最终制备的纤维产品自身强度、韧性较高，且耐光、耐摩擦以及耐皂洗色牢度均可以达到4级以上，不容易发生褪色或变色。

技术研发人员：请求不公布姓名,请求不公布姓名,请求不公布姓名,请求不公布姓名,请求不公布姓名
受保护的技术使用者：厦门当盛新材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5