海岛纤维定岛型的制备方法优化

（1）定岛型海岛纤维成纤机理

图7-33是复合纺丝工艺示意图，熔体复合纺丝工艺流程大致为：两种聚合物分别经过切片干燥处理，再各自通过螺杆熔融挤出熔体，经纺丝泵计量后，由不同分配管进入复合纺丝组件；两种熔体在组件内分为细流再汇合成所需要的截面形状，经过喷丝板纺丝孔挤出。

图7-33 复合纺丝工艺示意图

海-岛型复合纤维截面的几何形状特征是：一种组分像多个分散的小岛一样均匀分布于另一种连续的像海一样漫散的组分内，纤维整体截面基本上为圆形。其成型原理是：岛相组分熔体通过均匀分布在喷丝板导孔圆形截面内的小圆孔流入导孔，海相组分熔体围绕由小圆孔输入的圆形岛相熔体同时流入导孔，如图7-34所示。不稳定地共挤出流动，易使处于截面圆心部分的岛相熔体互相粘连，从而不能制成岛组分均匀分布于海组分中的结构。一般情况下，要求岛相熔体黏度大于海相熔体。

（2）制备定岛型海岛纤维的主要设备

定岛型海岛纤维纺丝使用的喷丝板与不定岛型海岛纤维纺丝头不同，其他设备都是相似的，下面重点介绍复合喷丝板。

常见复合喷丝板示意图如图7-35所示，（a）为Moriki和Ogasawara海岛型复合喷丝板，A组分（岛相）和B组分（海相）熔体分别导入第一至第四分配板上对应的小圆孔和长圆槽，然后进入第五分配板上分别对应于岛相和海相的小圆孔。在下层第六分配板上对应岛相的小圆孔外围是圆形凸台，凸台平面与上层板面留有间隙，海相熔体从第五分配板上对应的小圆孔进入凸台周围，被凸台阻挡、分配均匀后，通过凸台平面上的间隙从岛相小圆孔的周边，并与岛相熔体一起进入喷丝板圆形导孔，所以岛相熔体及围绕的海相熔体拼合在一起对应一个喷丝板圆形导孔，熔体经过喷丝板微孔后形成一根海-岛纤维。一块喷丝板能容纳的海-岛纤维根数和每根海岛纤维内含有的岛数，主要取决于喷丝板直径、小圆形凸台直径和小圆孔直径等几何因素。

图7-34 海-岛型复合纤维成型原理A—岛组分 B—海组分

图7-35 复合喷丝板示意图

图7-35 （b）是Hills发明的复合纤维生产工艺和制造多组分纤维的设备，该设备带有高密度的喷丝孔。这个设备包括顶板1、过滤网支撑板2、计量板3、分配板4、喷丝板5；两种分离的聚合物A和B分别进入纺丝组件孔6和7，然后流经过滤网8和9，以及计量板、分配板，聚合物形成复合细流流进喷丝孔10，然后进入喷丝小孔11。这个设备通过改变喷丝小孔的形状和聚合物在喷丝板上分配形式，可以生产许多不同横截面的复合纤维，该设计使得复合纺丝取得历史性的发展。

（3）纺丝工艺

由于定岛纤维喷丝板的特殊性，定岛纤维不易短程纺，所以，定岛熔体纺丝后需要集束进行牵伸。集束的目的是将单独丝束进行合并，达到比较合理的线密度，便于后加工。整个定岛纤维的纺丝过程被分为前纺和后纺。

前纺工艺：两个不同组分的切片，经过各自的螺杆挤压后，在复合喷丝板处复合，经过上油导丝后，依次进入牵伸和落桶，如图7-36所示。(www.xing528.com)

图7-36 海岛型纤维复合纺丝前纺工艺流程图

1—螺杆挤出机 2—纺丝箱体及组件 3—上油导丝 4—一牵伸 5—落桶

后纺工艺：主要是对海岛纤维力学性能、加工性能等进行处理，满足加工和使用的要求，后纺工艺流程，如图7-37所示。

图7-37 海岛型纤维复合纺丝后纺工艺流程图

1—集束 2—上油导丝 3—牵伸 4—卷曲 5—干燥定型 6—裁断 7—打包

①原料要求 目前制造复合纤维的岛组分一般采用PA6，与其复合的海组分是LDPE和COPET （也叫水溶性聚酯、碱溶性聚酯）等。PA6和LDPE的性质前面已经介绍，此处仅介绍COPET的性质。

COPET是一种共聚酯，主要生产方法是以对苯二甲酸二甲酯（DMT）或对苯二甲酸（PTA）及乙二醇（EG）为主要原料，与间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠（SIPM）或间苯二甲酸双羟乙酯-5-磺酸钠（SIPE）等经酯交换（或酯化）缩聚反应制成。COPET大分子链上含有间苯二甲酸磺酸钠改性链节，它的存在使羰基碳上的电子云密度降低，使羰基碳与氢氧根离子间的静电力增加，有利于OH^-的进攻，因此，COPET比普通的PET更容易水解。

②纺丝工艺

a.PA6/LDPE型海岛复合纤维：LDPE熔体流动指数50g/10min；PA6相对黏度2.8；PA6/LDPE=55/45；37岛复合纺丝组件；纺丝温度：PA6分别为250、275、278、278℃，LDPE分别为170、200、210、278℃；纺丝速度1000m/min；拉伸倍率2.5；拉伸速度300m/min；第一热辊温度为50℃；第二热辊温度为55℃；热箱温度为90℃。

b.PA6/COPET型海岛复合纤维：COPET特性黏度0.770dL/g；PA6相对黏度2.5；PA6/COPET=70/30；纺丝速度800～1000m/min；卷曲个数≥16个/25mm；37岛复合纺丝组件；其他工艺条件见表7-5。

表7-5 PA6/COPET型海岛复合纤维主要工艺条件