一种复合纤维的纺丝方法及无纺布及滤料
技术领域
本发明涉及纺丝及无纺布领域。
背景技术
无纺布又称不织布，是由定向的或随机的纤维而构成。因具有布的外观和某些性能而称其为布。无纺布具有防潮、透气、柔韧、质轻、不助燃、容易分解、无毒无刺激性、色彩丰富、价格低廉、可循环再用等特点。如多采用聚丙烯(pp材质)粒料为原料，经高温熔融、喷丝、铺纲、热压卷取连续一步法生产而成。
无纺布能够用在多种领域，如空气过滤当中，但是现有的无纺布通常强度不够，需要进行增强，在无纺布纺丝的过程当中，会加入一些无机纳米颗粒进行增强，但是由于无机纳米颗粒为无机物，其和聚合物机体的界面相容性较差，导致其增强效果有限。
发明内容
本发明公开了一种复合纤维的纺丝方法,其特征在于，步骤如下：
步骤一：制备无机纳米颗粒增强PP料，通过气相聚合使得PP包裹在无机纳米颗粒表面使得在无机纳米颗粒的表面形成一层聚丙烯层，聚丙烯层的厚度为5nm-10nm之间，形成无机纳米颗粒增强PP料；
步骤二：将无机纳米颗粒增强PP料和PE料混合，加入到单螺杆挤出机中；
步骤三；通过单螺杆挤出机进行熔喷纺丝；
步骤四：在集网台进行收网，后处理。
在优选的实施例当中，所述的步骤1如下：
首先，将反应釜加热在85度以上抽真空，通入惰性气体；
其次，加入PP料分散介质以及催化剂，抽去惰性气体，通入混合无机纳米颗粒悬浮物的丙烯、氢气，升温聚合；
控制温度，进行搅拌，并持续不断的通入悬浮无机纳米颗粒的和丙烯混合物，其中无机纳米颗粒和丙烯的质量流量比为3:1-5:1，聚合2-3小时；
最后，降温，停止反应，去除气体、丙烯，出料。
作为改进，所述的惰性气体为氮气、氦气、氩气的一种或多种的混合物。
作为改进，所述的无机纳米颗粒为氮化硅、氮化镓、氮化铝、碳化硅、氮化硼、碳化钨的一种或者多种的混合物，其粒径为10nm-100nm之间。
作为改进，所述的单螺杆的直径为30-150mm，长径比为20-50。
作为改进，单螺杆挤出机的机头压力为10-50Mpa。
作为改进，单螺杆挤出机和喷丝模块之间设有输送管道，输送管道上设有纺丝计量泵。
附图说明
图1是无机纳米颗粒的结构示意图；
图2是第一模头示意图；
图3是第一模头放大图；
图4是图3的局部放大图；
图中标记：1-无机纳米颗粒，2-聚丙烯层。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
实施例1：在本实施例中首先制备无机纳米颗粒增强PP料，其中无机纳米颗粒为氮化硅、氮化镓、氮化铝、碳化硅、氮化硼、碳化钨的一种或者多种的混合，其次将上述PP料加入到PE料当中进行增强纺丝。具体的，步骤如下：
首先，将反应釜加热在85度以上抽真空，通入惰性气体氮气；加入PP料分散介质以及催化剂，抽去惰性气体，通入丙烯和无机纳米颗粒的混合物、氢气，升温聚合；在聚合的过程当中，控制温度，进行搅拌，并持续不断的通入悬浮无机纳米颗粒氮化硅的丙烯混合物，其粒径为10nm。其中惰性气体混合物和丙烯的质量流量比为3:1，聚合2小时；降温，停止反应，去除气体、丙烯，出料。在本发明聚合的过程当中，由于无机纳米颗粒悬浮分散在丙烯当中，其能够和气体以及相互摩擦在表面产生一定的静电，进而能够在无机纳米颗粒的表面吸附有催化剂，使得丙烯在无机纳米颗粒表面慢慢聚合，形成分子层面上的一层聚丙烯层2，该层聚丙烯能够和无机纳米颗粒1牢固结合，如图1所示的。
其次，将上述制备的无机纳米颗粒增强PP料和PE料混合，加入到单螺杆挤出机中；通过单螺杆挤出机进行熔喷纺丝；在集网台进行收网，后处理。
在本发明中表面有聚丙烯层的无机纳米颗粒和PE料充分搅拌混合，并且在搅拌混合的时候控制温度使得无机纳米颗粒表面的PP料不被分解以及熔融，该表面的PP料能够充分作为桥接层，使得无机纳米颗粒和PE能够充分的混合，提高截面结合性能。
在本实施例当中，所述的单螺杆的直径为150mm，长径比为20。单螺杆挤出机的机头压力为50Mpa。单螺杆挤出机和喷丝模块之间设有输送管道，输送管道上设有纺丝计量泵。本实施例所制备的纤维的断裂断裂强度为4.02cN/dtex，弹性模量为603 cN/dtex。
同时本发明的无机纳米颗粒在表面形成纳米尺寸的聚丙烯层，使其能够充分的分散在聚乙烯当中，在纺丝过程当中能够减少驻极母粒的加入量，并能够提高电荷捕捉效果，并且能够提高无纺布的过滤性能。
实施例2：在本实施例中首先制备无机纳米颗粒增强PP料，其次将上述PP料加入到PE料当中进行增强纺丝。具体的，步骤如下：
首先，将反应釜加热在85度以上抽真空，通入惰性气体氦气；加入PP料分散介质以及催化剂，抽去惰性气体，通入丙烯和无机纳米颗粒的混合物、氢气，升温聚合；在聚合的过程当中，控制温度，进行搅拌，并持续不断的通入悬浮无机纳米颗粒氮化硅的丙烯混合物，其平均粒径为50nm。其中惰性气体混合物和丙烯的质量流量比为5:1，聚合2.5小时；降温，停止反应，去除气体、丙烯，出料。
其次，将上述制备的无机纳米颗粒增强PP料和PE料混合，加入到单螺杆挤出机中；通过单螺杆挤出机进行熔喷纺丝；在集网台进行收网，后处理。
在本实施例当中，所述的单螺杆的直径为100mm，长径比为20。单螺杆挤出机的机头压力为50Mpa。单螺杆挤出机和喷丝模块之间设有输送管道，输送管道上设有纺丝计量泵。本实施例所制备的纤维的断裂断裂强度为3.25cN/dtex，弹性模量为502.80 cN/dtex，
实施例3：在本实施例中首先制备无机纳米颗粒增强PP料，其次将上述PP料加入到PE料当中进行增强纺丝。具体的，步骤如下：
首先，将反应釜加热在85度以上抽真空，通入惰性气体氩气；加入PP料分散介质以及催化剂，抽去惰性气体，通入丙烯和无机纳米颗粒的混合物、氢气，升温聚合；在聚合的过程当中，控制温度，进行搅拌，并持续不断的通入悬浮无机纳米颗粒氮化硅的丙烯混合物，其粒径为80nm。其中惰性气体混合物和丙烯的质量流量比为4:1，聚合3小时；降温，停止反应，去除气体、丙烯，出料。
其次，将上述制备的无机纳米颗粒增强PP料和PE料混合，加入到单螺杆挤出机中；通过单螺杆挤出机进行熔喷纺丝；在集网台进行收网，后处理。
在本实施例当中，所述的单螺杆的直径为100mm，长径比为40。单螺杆挤出机的机头压力为40Mpa。单螺杆挤出机和喷丝模块之间设有输送管道，输送管道上设有纺丝计量泵。本实施例所制备的纤维的断裂断裂强度为3.36cN/dtex，弹性模量为510.65 cN/dtex。
本发明还公开了一种用于上述纺丝的熔喷模头，如图2所示，包括第一模头100和第二模头200），第一模头和第二模头之间设有喷丝孔道300，第一模头100内设有第一风刀气道110，第二模头内设有第二风刀气道210，第一风刀气道的侧面和第二风刀的侧面之间连通有连接气管400，第一风刀气道和第二风刀气道内分别设有第一阻气板120和第二阻气板220，第一阻气板、第二阻气板上分别铰接有第一连接杆130和第二连接杆230，第一连接杆、第二连接杆的末端设有位于连接气管内的第一活塞140、第二活塞240，第一活塞和第二活塞之间为密封的腔体，当第一风刀气道和第二风刀气道的气体流速有差异的时候，第一阻气板和第二阻气帮被驱动以使得第一风刀气道和第二风刀气道的流速相同。在使用的时候，为了达到纤维的均匀性，需要第一风刀气道和第二风刀气道中的气体流速相同，但是由于各种原因，两个风刀气道的气体流速会有时出现差异，导致两个气道的纤维流速不同，影响纤维性能。在本发明中，第一风刀气道的两侧相互被密封，或者通过风琴、塑料等方式将其密封，使得第一风刀气道的两侧气体无法相互流通，当第一风刀气道的流速变大的时候，这个时候第一阻气板120的活动端就会相对固定端转动，进而使得第一风刀气道的通道变小，进而增大第一风刀气道的气体阻力，抑制第一风刀气道的气体流速变化，同时与第一风刀气道连接的第一连接杆就会拉动第一活塞，进而通过密封腔体拉动第二活塞，第二活塞朝着第一活塞方向移动，进一步使得第二阻气板转动，增大第二风刀气道的宽度，减少对空气的阻力，提高第二风刀气道口的气体流速。
在一个优先的实施方案中，所述的第一阻气板的固定端位于第一风刀气道的内部，活动端延伸到第一风刀气道的出气口，第一阻气板的活动端能够相对固定端转动进而改变对第一风刀气道内的气体阻力。
在一个优先的实施方案中，连接气管400设有一绕过喷丝孔道300的弯部。
在一个优先的实施方案中，所述的密封腔体内为惰性气体。
在一个优先的实施方案中，所述的第二阻气板的固定端位于第二风刀气道的内部，活动端延伸到第二风刀气道的出气口，第二阻气板的活动端能够相对固定端转动进而改变对第二风刀气道内的气体阻力。
在一个优先的实施方案中，第一阻气板的活动端的端部设有具有弹性的第一密封件150，第一密封件将第一阻气板的两侧相阻隔。
在一个优先的实施方案中，第二阻气板的活动端的端部设有具有弹性的第二密封件250，第二密封件将第二阻气板的两侧相阻隔。
