本技术涉及功能性丙纶短纤维的，更具体地说，它涉及一种纺纱用耐磨丙纶短纤维及其制备方法。
背景技术：
1、丙纶，又称聚丙烯纤维或pp纤维，是一种用等规聚丙烯熔融纺制的纤维，其具有强度高、比重小、耐腐蚀等优点，因此被广泛应用于民用领域和工业领域。丙纶有短丝和长丝等品种，其中，丙纶短纤维可用于地毯绒面或吸油毡等产品。
2、在家居行业中，为了适配如奶油风、原木风等家装风格，丙纶短纤维地毯通常会被要求制备成白色，但是丙纶短纤维长时间暴露于光照环境下时，丙纶短纤维很容易因为老化而出现黄化。同时，为了延长丙纶短纤维地毯的使用寿命，对丙纶短纤维的耐磨性能也提出了很高的要求。因此，目前亟需一种兼具优良耐磨性能及耐老化性能的丙纶短纤维。
技术实现思路
1、为了改善常规丙纶耐磨性能及耐老化性能均有所不足的缺陷，本技术提供一种纺纱用耐磨丙纶短纤维及其制备方法。
2、第一方面，本技术提供一种纺纱用耐磨丙纶短纤维及其制备方法，采用如下的技术方案：
3、一种纺纱用耐磨丙纶短纤维及其制备方法，其由硅氧烷接枝改性聚丙烯皮层及纳米二氧化钛改性聚丙烯芯层组成；
4、所述硅氧烷接枝改性聚丙烯皮层包括以下质量份的原料：80-100份聚丙烯切片、20-40份乙烯基聚硅氧烷、0.02-0.08份过氧化二异丙苯、1-3份β晶型成核剂及3-5份紫外线吸收剂。
5、二氧化钛具有极高的硬度及极稳定的晶型结构，而且二氧化钛还具有较宽的禁带宽度，能够吸收紫外线辐射，而纳米尺寸又对紫外线具有一定的散射效果，因此，当丙纶短纤维中添加有二氧化钛时，制备得到的丙纶短纤维便可以获得极为优良的耐磨性能及抗紫外线性能。
6、但是如果丙纶短纤维要获得较好的耐磨性能及抗紫外线性能，纳米便需要添加较大量的二氧化钛，从而显著影响丙纶短纤维的表面触感。而当聚丙烯切片、乙烯基聚硅氧烷及过氧化二异丙苯配合使用并进行熔融时，乙烯基聚硅氧烷中的不饱和基团将被激发形成活性自由基，而聚丙烯切片叔碳基团上的氢键也会发生断裂，生成活性自由基，促使两者产生了交联反应，而β晶型成核剂的添加可以改变聚丙烯的结晶形态，进而与二氧化钛进行配合，在降低二氧化钛的添加量的同时，仍有效提高丙纶短纤维的耐磨性能，还保留了丙纶短纤维本身的表面触感。
7、同时，本技术的丙纶短纤维属于皮芯结构复合丝，其中，皮层添加有紫外线吸收剂，而芯层则添加有二氧化钛，进而在丙纶短纤维受到阳光照射后，紫外线吸收剂可以首先对紫外线进行吸收，而未被吸收的紫外线则被二氧化钛吸收或反射，从而形成两道紫外线吸收屏障的结构，有效提升丙纶短纤维的抗紫外线性能，显著降低了丙纶短纤维因为长时间光照而变黄的可能性。
8、优选的，所述紫外线吸收剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮及4,4-硫代双(6-叔丁基对甲酚)的混合物。
9、优选的，所述2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮及4,4-硫代双(6-叔丁基对甲酚)的质量比例为(2-4)：1。
10、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮能够强烈吸收波长为240-340nm的紫外线，同时其与聚丙烯的相容性极为优良，同时羟基-4-正辛氧基二苯甲酮与4,4-硫代双(6-叔丁基对甲酚)具有一定的协配作用，当2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮及4,4-硫代双(6-叔丁基对甲酚)的质量比例为(2-4)：1时，制备得到的额丙纶短纤维将具有更为优良的抗紫外线性能。
11、优选的，所述硅氧烷接枝改性聚丙烯皮层的制备方法包括以下步骤：
12、硅氧烷接枝改性聚丙烯母粒制备：
13、将聚丙烯切片、乙烯基聚硅氧烷、β晶型成核剂及紫外线吸收剂一起从主喂料口加入双螺杆挤出机中，然后再用注色机在侧喂料口加入过氧化二异丙苯，进行接枝反应，最后挤出冷却造粒，得到硅氧烷接枝改性聚丙烯母粒；
14、硅氧烷接枝改性聚丙烯皮层制备：
15、将硅氧烷接枝改性聚丙烯母粒作为皮层加入皮芯型单螺杆挤出机中，熔融并计量挤出，皮层占比30％，而后进行冷却得到硅氧烷接枝改性聚丙烯皮层。
16、优选的，所述纳米二氧化钛改性聚丙烯芯层包括以下重量份的原料：90-110份聚丙烯切片、8-12份马来酸酐接枝聚丙烯、8-12份有机硅-钛酸酯改性剂、10-16份纳米二氧化钛及4-6份碳化硅晶须。
17、碳化硅晶须具有极高的硬度及耐磨性能，同时其也可以阻挡紫外线的穿透，还可以提高丙纶短纤维的耐候性，当其与纳米二氧化钛配合使用时，丙纶短纤维内部将形成点线结构，进一步提升丙纶短纤维的耐磨性能的同时，还可以在一定程度上改善丙纶短纤维的抗紫外线性能。
18、优选的，所述有机硅-钛酸酯改性剂包括以下质量份的原料：30-40份马来酸酐接枝聚丙烯、40-60份磷酸丁基钛酸酯及30-40份乙烯基聚硅氧烷。
19、纳米二氧化钛及碳化硅晶须与聚丙烯基体之间的相容性均相对较差，因此，纳米二氧化钛及碳化硅晶须很容易发生团聚或者与聚丙烯基体发生脱离，从而影响丙纶短纤维的耐磨性能及抗紫外线性能。
20、而添加有机硅-钛酸酯改性剂后，由于有机硅-钛酸酯改性剂的表面存在大量的亲水基团和疏水基团，其中，亲水基团可以定型吸附于纳米二氧化钛及碳化硅晶须上，疏水基团则可以与聚丙烯基体连接，从而有效改善纳米二氧化钛及碳化硅晶须与聚丙烯基体之间的相容性。
21、同时，相对于单独使用乙烯基聚硅氧烷或者磷酸丁基钛酸酯来说，选用有机硅-钛酸酯改性剂可以促使丙纶短纤维具有更为优良的耐磨性能及抗紫外线性能，究其原因可能在于，乙烯基聚硅氧烷对碳化硅晶须具有更为优良的分散效果，而磷酸丁基钛酸酯对纳米二氧化钛具有更为优良的分散效果，有机硅-钛酸酯改性剂兼具乙烯基聚硅氧烷及磷酸丁基钛酸酯的优势，可以更好地对纳米二氧化钛及碳化硅晶须进行分散，从而促使丙纶短纤维获得更为优良的抗紫外线效果及耐磨性能。
22、优选的，所述有机硅-钛酸酯改性剂的制备方法为：
23、将马来酸酐接枝聚丙烯完全溶解于盐酸溶液中，随后加入磷酸丁基钛酸酯进行混合，之后进行第一次洗涤干燥，随后加入乙醇-盐酸溶液中，再之后进行第二次洗涤干燥，最后与乙烯基聚硅氧烷混合，得到有机硅-钛酸酯改性剂。
24、优选的，纳米二氧化钛改性聚丙烯芯层的制备方法包括以下步骤：
25、有机硅-钛酸酯改性纳米混合粒子制备：
26、首先将纳米二氧化钛及碳化硅晶须添加至无水乙醇中，随后用氢氧化钠将溶液ph值调节为碱性，搅拌混合均匀后，加入有机硅-钛酸酯改性剂，在80-90℃的温度下搅拌均匀，最后抽滤洗涤干燥，得到有机硅-钛酸酯改性纳米混合粒子；
27、纳米二氧化钛改性聚丙烯母粒制备：
28、将聚丙烯切片、马来酸酐接枝聚丙烯及有机硅-钛酸酯改性纳米混合粒子进行混合，随后加入双螺杆挤出机中，最后挤出冷却造粒，得到纳米二氧化钛改性聚丙烯母粒；
29、纳米二氧化钛改性聚丙烯芯层制备：
30、将纳米二氧化钛改性聚丙烯母粒作为芯层加入皮芯型单螺杆挤出机中，熔融并计量挤出，皮层占比30％，而后进行冷却得到纳米二氧化钛改性聚丙烯芯层。
31、第二方面，本技术提供一种纺纱用耐磨丙纶短纤维的制备方法，采用如下的技术方案：
32、一种纺纱用耐磨丙纶短纤维的制备方法，包括以下步骤：
33、硅氧烷接枝改性聚丙烯母粒制备：
34、将聚丙烯切片、乙烯基聚硅氧烷、β晶型成核剂及紫外线吸收剂一起从主喂料口加入双螺杆挤出机中，然后再用注色机在侧喂料口加入过氧化二异丙苯，进行接枝反应，最后挤出冷却造粒，得到硅氧烷接枝改性聚丙烯母粒；
35、有机硅-钛酸酯改性纳米混合粒子制备：
36、首先将纳米二氧化钛及碳化硅晶须添加至无水乙醇中，随后用氢氧化钠将溶液ph值调节为碱性，搅拌混合均匀后，加入有机硅-钛酸酯改性剂，在80-90℃的温度下搅拌均匀，最后抽滤洗涤干燥，得到有机硅-钛酸酯改性纳米混合粒子；
37、纳米二氧化钛改性聚丙烯母粒制备：
38、将聚丙烯切片、马来酸酐接枝聚丙烯及有机硅-钛酸酯改性纳米混合粒子进行混合，随后加入双螺杆挤出机中，最后挤出冷却造粒，得到纳米二氧化钛改性聚丙烯母粒；
39、纺纱用耐磨丙纶短纤维制备：
40、将硅氧烷接枝改性聚丙烯母粒作为皮层，纳米二氧化钛改性聚丙烯母粒作为芯层，分别加入皮芯型单螺杆挤出机中，熔融并计量挤出，皮层占比30％，而后依次进行纺丝、冷却、上油、牵伸、卷曲、热定型、切断、打包，得到纺纱用耐磨丙纶短纤维。
41、综上所述，本技术具有以下有益效果：
42、1、如果丙纶短纤维要获得较好的耐磨性能及抗紫外线性能，纳米便需要添加较大量的二氧化钛，从而显著影响丙纶短纤维的表面触感，而当聚丙烯切片、乙烯基聚硅氧烷及过氧化二异丙苯配合使用并进行熔融时，乙烯基聚硅氧烷中的不饱和基团将被激发形成活性自由基，而聚丙烯切片叔碳基团上的氢键也会发生断裂，生成活性自由基，促使两者产生了交联反应，而β晶型成核剂的添加可以改变聚丙烯的结晶形态，进而与二氧化钛进行配合，在降低二氧化钛的添加量的同时，仍有效提高丙纶短纤维的耐磨性能，还保留了丙纶短纤维本身的表面触感。
43、2、本技术的丙纶短纤维属于皮芯结构复合丝，其中，皮层添加有紫外线吸收剂，而芯层则添加有二氧化钛，进而在丙纶短纤维受到阳光照射后，紫外线吸收剂可以首先对紫外线进行吸收，而未被吸收的紫外线则被二氧化钛吸收或反射，从而形成两道紫外线吸收屏障的结构，有效提升丙纶短纤维的抗紫外线性能，显著降低了丙纶短纤维因为长时间光照而变黄的可能性。
44、3、碳化硅晶须具有极高的硬度及耐磨性能，同时其也可以阻挡紫外线的穿透，还可以提高丙纶短纤维的耐候性，当其与纳米二氧化钛配合使用时，丙纶短纤维内部将形成点线结构，进一步提升丙纶短纤维的耐磨性能的同时，还可以在一定程度上改善丙纶短纤维的抗紫外线性能。
1.一种纺纱用耐磨丙纶短纤维，其特征在于，其由硅氧烷接枝改性聚丙烯皮层及纳米二氧化钛改性聚丙烯芯层组成；
2.根据权利要求1所述的纺纱用耐磨丙纶短纤维，其特征在于：所述紫外线吸收剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮及4,4-硫代双(6-叔丁基对甲酚)的混合物。
3.根据权利要求2所述的纺纱用耐磨丙纶短纤维，其特征在于：所述2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮及4,4-硫代双(6-叔丁基对甲酚)的质量比例为(2-4)：1。
4.根据权利要求1所述的纺纱用耐磨丙纶短纤维，其特征在于，所述硅氧烷接枝改性聚丙烯皮层的制备方法包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述的纺纱用耐磨丙纶短纤维，其特征在于，所述纳米二氧化钛改性聚丙烯芯层包括以下重量份的原料：90-110份聚丙烯切片、8-12份马来酸酐接枝聚丙烯、8-12份有机硅-钛酸酯改性剂、10-16份纳米二氧化钛及4-6份碳化硅晶须。
6.根据权利要求5所述的纺纱用耐磨丙纶短纤维，其特征在于，所述有机硅-钛酸酯改性剂包括以下质量份的原料：30-40份马来酸酐接枝聚丙烯、40-60份磷酸丁基钛酸酯及30-40份乙烯基聚硅氧烷。
7.根据权利要求6所述的纺纱用耐磨丙纶短纤维，其特征在于，所述有机硅-钛酸酯改性剂的制备方法为：
8.根据权利要求5所述的纺纱用耐磨丙纶短纤维，其特征在于，纳米二氧化钛改性聚丙烯芯层的制备方法包括以下步骤：
9.一种权利要求1-8任意一项所述的纺纱用耐磨丙纶短纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
