一种有色闪蒸无纺布及其制备方法和应用与流程

一种有色闪蒸无纺布及其制备方法和应用与流程

本技术属于纤维领域，具体涉及一种有色闪蒸无纺布及其制备方法和应用。

背景技术

1、聚乙烯具有高稳定性、耐磨擦、耐切割、耐化学腐蚀，以及表面光滑、轻质柔软、防水的特点，广泛应用在服装、渔业、运动器件等领域。但是，聚乙烯颜色单一，且因其本身属于大分子链、高结晶度、非极性、疏水性等特点，使其着色困难，常规的纤维染色方法对其不适用或者染色不佳，导致聚乙烯纤维材料存在颜色不均匀、着色不牢固的缺陷。此外，因常规的颜料分散在聚乙烯纤维中时，仍以颗粒状分散，存在相容性及分散性差的问题，导致聚乙烯纤维基体的拉伸等力学性能下降，无法兼顾良好的力学性能及着色性能。

2、闪蒸纺丝是一种将高分子溶液(如聚乙烯溶液)，在溶剂的沸点以上和高压下将其挤出至常压环境的纺丝方法。纺丝液因压力的急剧降低，溶剂急剧蒸发，转化为极细的纤维丝条，经过分丝、收集及整理、加固成型得到闪蒸无纺布产品。相比于传统的无纺布材料，闪蒸无纺布不仅纤维丝条细、力学性能良好，而且成型效率高、生产周期短。为了满足纤维着色的需要，可以将着色原料与高分子原料共混后再进行纺丝，使得纤维着色，生产有色的闪蒸无纺布，采用这种方式可以节省染料用量，提高染色效率。

技术实现思路

1、针对上述现有技术聚乙烯纤维力学性能及着色性能差的问题，本技术的目的在于提供一种有色闪蒸无纺布及其制备方法和应用。本技术通过增加助染剂提高颜料的分散效果，同时复配与助染剂相容性更优的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，提高助染剂在体系中的相容性，还通过聚乙烯吡咯烷酮和脂肪醇聚氧乙烯醚提高颜料和助染剂的分散性和润湿性，实现在保持闪蒸无纺布良好的拉伸性能的基础上，提高闪蒸无纺布的着色效果和色牢度。

2、为实现上述目的，具体包括以下技术方案：

3、一种有色闪蒸无纺布，包括如下重量份的组分：高密度聚乙烯(hdpe)100份，低密度聚乙烯(ldpe)10-30份，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(eva)3-8份，助染剂0.5-5份，聚乙烯吡咯烷酮(pvp)1-4份，颜料0.5-6份，脂肪醇聚氧乙烯醚0.05-1.5份，抗氧剂0.1-1份，助染剂包括硫酸钠、氮化硼、硅灰石中的至少一种。

4、本技术有色闪蒸无纺布中，可能因助染剂可以在一定程度上增加熔体体系的粘度，在熔体共混的过程，有效传递剪切力，在体系中起到为易团聚的颜料提供研磨剂的作用，有利于颜料的分散以及有利于阻止颜料的团聚。同时，助染剂为无机材料，可以提供一定的填充作用，提高纤维的强度及耐老化性能。但是，助染剂为无机材料，其与基体树脂的相容性较差，需要存在乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，助染剂更倾向与乙烯-醋酸乙烯酯共聚物相容，且乙烯-醋酸乙烯酯共聚物也容易与聚乙烯相容，同时还辅助聚乙烯吡咯烷酮和脂肪醇聚氧乙烯醚作为分散剂和表面活性剂，在保持良好的拉伸性能的情况下，提高助染剂和颜料与基体树脂的分散性、润湿性，提高纤维的着色效果以及色牢度，综合实现良好的力学性能和着色性能。

5、优选地，助染剂为氮化硼和硅灰石，氮化硼和硅灰石的质量比为(0.5～1.5)：(0.5～1.5)。

6、进一步优选地，氮化硼和硅灰石的质量比为(0.3：1)、(0.5：1)、(1：1)、(1.5：1)、(2：1)、(3：1)中的一者或任意两者的范围值。

7、氮化硼有一定的润滑性，硅灰石存在纤维状形貌，两种复配，可能是颜料更易吸附在氮化硼和硅灰石表面，进一步提高颜料的分散效果，提高纤维着色的均匀性和着色效果。

8、优选地，助染剂的平均粒径大于等于0.1μm且小于等于5μm。

9、进一步优选地，助染剂的平均粒径为0.1μm、0.5μm、1μm、1.5μm、2μm、2.5μm、3μm、3.5μm、4μm、4.5μm、5μm中的一者或任意两者的范围值。

10、进一步优选地，硅灰石的平均粒径大于等于1μm且小于等于5μm。

11、进一步优选地，氮化硼的平均粒径大于等于0.1μm且小于等于1μm。

12、进一步优选地，硫酸钠的平均粒径大于等于0.8μm且小于等于1μm。

13、助染剂的平均粒径影响其在体系的分散效果，在上述的平均粒径之下，可以保持良好的形状，不仅自身不会因粒度过小，导致其自身的表面能增加以及增加团聚的概率，而且还能更好地发挥其自身研磨剂的效果，与颜料相互配合，颜料更易吸附在其表面，提高颜料的分散效果，增加纤维表面的反射、折射等光学效果，提高纤维的着色效果。

14、优选地，聚乙烯吡咯烷酮的k值大于等于17且小于等于90。

15、进一步优选地，聚乙烯吡咯烷酮的k值为17、20、30、40、50、60、70、80、90中的一者或任意两者的范围值。

16、聚乙烯吡咯烷酮的分子量不同，会导致其粘度不同，会影响其与其它组分配合的效果，特别是对助染剂和颜料的分散效果有影响，聚乙烯吡咯烷酮的分子量可以采用k值表示，k值越高，分子量越高，在上述的k值之下，聚乙烯吡咯烷酮与其它组分配合的效果更优，对有色闪蒸无纺布色牢度的提高和色差的降低程度越有利。

17、优选地，脂肪醇聚氧乙烯醚的hlb大于等于9且小于等于20。

18、进一步优选地，脂肪醇聚氧乙烯醚的hlb为9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20中的一者或任意两者的范围值。

19、优选地，脂肪醇聚氧乙烯醚包括聚氧乙烯十八烷基醚、聚氧乙烯月桂醚中的至少一种。

20、脂肪醇聚氧乙烯醚的hlb对纤维的润湿效果有影响，进而对纤维的着色效果有影响，在上述的hlb范围下，纤维具有更优的着色效果，且相比其它类型的表面活性剂，非离子型的脂肪醇聚氧乙烯醚对颜料的润湿效果更优。

21、优选地，高密度聚乙烯根据astm d1238在190℃、2.16kg负荷下的熔融指数大于等于5g/10min且小于等于15g/10min。

22、进一步优选地，高密度聚乙烯根据astm d1238在190℃、2.16kg负荷下的熔融指数为5g/10min、6g/10min、7g/10min、8g/10min、9g/10min、10g/10min、11g/10min、12g/10min、13g/10min、14g/10min、15g/10min中的一者或任意两者的范围值。

23、优选地，低密度聚乙烯根据astm d1238在190℃、2.16kg负荷下的熔融指数大于等于20g/10min且小于等于30g/10min。

24、进一步优选地，低密度聚乙烯根据astm d1238在190℃、2.16kg负荷下的熔融指数为20g/10min、21g/10min、22g/10min、23g/10min、24g/10min、25g/10min、26g/10min、27g/10min、28g/10min、29g/10min、30g/10min中的一者或任意两者的范围值。

25、高密度聚乙烯具有较优的韧性，但是，其耐老性较差，低密度聚乙烯的拉伸性能较差，但是其耐老化性能较优。同时，高密度聚乙烯和低密度聚乙烯、低密度聚乙烯和颜料，有较良好的相容性，不会降低体系的相容性，在一定程度上增加了纤维的耐老化性能，为保持良好的色牢度提供基础。

26、优选地，颜料包括有机颜料、无机颜料中的至少一种。

27、进一步优选地，有机颜料包括偶氮颜料、酞菁颜料、杂环颜料中的至少一种。

28、颜料作为着色材料，为纤维提供颜色，其分散和渗透效果会显著影响纤维的着色效果。相比无机颜料，有机颜料在聚乙烯体系中的相容性更好，更有利于其均匀分散在纤维当中，色度更饱满和鲜亮。不同种类的颜料可以单独使用，也可以复配使用。

29、优选地，颜料的平均粒径大于等于0.05μm且小于等于10μm。

30、进一步优选地，颜料的平均粒径为0.05μm、0.1μm、1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm中的一者或任意两者的范围值。

31、颜料的平均粒径不仅影响其在聚乙烯体系中的分散效果，且颜料的平均粒径并非是越小越好或者越高越好，其与颜料在体系中的反射、散射等效果有关，在上述的颜料平均粒径范围内，纤维可以保持更优的着色效果。

32、优选地，抗氧剂包括四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(抗氧剂168)、β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇(抗氧剂1076)中的至少一种。

33、抗氧剂不仅在抑制纤维的力学性能劣化，而且因颜料由紫外线、自由基等所导致的劣化机制与纤维力学性能的劣化机制相似，同样可以抑制着纤维的色调的变化，在一定程度上提高了纤维色牢度。

34、本技术还提供一种有色闪蒸无纺布在制备文创印刷品、服饰、日用器件中的应用。本技术的有色闪蒸无纺布拉伸性能高，颜色均匀，着色效果好，色牢度高，更适用于应用在制备文创印刷品、服饰、日用器件中，可以有效保证其使用性。此外，本技术的有色闪蒸无纺布可以以单丝纤维的状态使用，也可以以纤维布或纤维膜层的形式使用，可以基于实际需要进行纺丝、编织、拉丝或抽丝。

35、一种有色闪蒸无纺布的制备方法，包括如下步骤：

36、(1)将低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、助染剂、聚乙烯吡咯烷酮、颜料、脂肪醇聚氧乙烯醚、抗氧剂经过共混、挤出、造粒，得到母粒，

37、(2)将高密度聚乙烯、母粒和溶剂混合，随后加热并通入氮气使得混合装置内的温度为大于等于200℃且小于等于230℃，压力大于等于10mpa且小于等于12mpa，得纺丝溶液，

38、(3)将纺丝溶液经过闪蒸纺丝、冷压、热轧，得到有色闪蒸无纺布。

39、优选地，溶剂的沸点小于等于100℃。

40、更优选地，溶剂包括苯、甲苯、丁烷、戊烯、正己烷、庚烷、辛烷、环己烷、二氯甲烷、四氯化碳、氯仿、氯甲烷、氯氟甲烷、氯乙烷中的至少一种。

41、更优选地，纺丝溶液中固相和液相的质量之比为(10：90)～(30：70)。

42、相对于现有技术，本技术具有以下有益效果：本技术通过增加助染剂提高颜料的分散效果，同时复配与助染剂相容性更优的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，提高助染剂在体系中的相容性，还通过聚乙烯吡咯烷酮和脂肪醇聚氧乙烯醚提高颜料和助染剂的分散性、润湿性，实现在保持闪蒸无纺布良好的拉伸性能的基础上，提高闪蒸无纺布的着色效果。