一種阻燃親水聚酯纖維的制備方法

專利名稱：一種阻燃親水聚酯纖維的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種阻燃親水聚酯纖維的制備方法。
背景技術(shù)：
聚酯以及聚酯纖維從20世紀70年代步入大規(guī)模工業(yè)化以來，發(fā)展速度遠遠大于其他合成材料和合成纖維，2010年我國聚酯纖維產(chǎn)量2513萬噸，約占我國化纖產(chǎn)量的81% ；約占世界聚酯纖維產(chǎn)量的70%。今后10年，世界聚酯以及聚酯纖維仍將保持3%以上的速度增長，聚酯纖維將占世界纖維產(chǎn)品總量的60%以上。聚酯纖維的物理機械性能如強力、耐磨性、回彈性和尺寸穩(wěn)定性均能較好滿足各種用途的需要。但聚酯纖維是一種典型的疏水性纖維，回潮率只有O. 4%，作為貼身服用材料，它的穿著舒適性很差，在高濕、高溫狀態(tài)，人們穿著合成纖維的服裝會有悶熱感，心情煩躁不安；在濕熱狀態(tài)下，人體與衣服間摩擦力增大，沉重感增加，對人的心理及生理變化產(chǎn)生不很大的影響。同時，聚酯纖維親水性很差，也給織造帶來一系列問題。如易積聚靜電、易吸灰塵、去除油污潰難等。為此，人們在改善聚酯纖維親水性能方面做了大量的研究工作。發(fā)達國家從上世紀80年代開始，聚酯纖維及其紡織品向著性能、品質(zhì)和經(jīng)濟指標逐步趕上或超越天然纖維及紡織品的方向發(fā)展，具有高功能、高品質(zhì)、低能耗和低排放等特征的超仿真合成纖維是合成纖維及其紡織品的發(fā)展目標。同時，提高合成纖維織物的吸濕、排汗性也是未來紡織品發(fā)展方向之一。改變聚酯的親水性的方法是采用共聚的手段在常規(guī)聚酯上引入親水性基團，增強與水的親和力。親水性基團的種類與親水性基團的數(shù)量是很重要的，極性基團如羥基、氨基、酰胺基、羧基等對水分子有較強的親和力。目前有很多利用水溶性聚酯改善聚酯纖維的吸水性，但由于“水溶性聚酯”的制造成本較高，復合紡絲工藝不僅復雜且產(chǎn)量低，纖維價格較高，所以限制了其發(fā)展和應用。如國內(nèi)專利用于制備高吸濕和高排濕聚酯織物的聚合物母粒及其合成方法(專利號200710118744)，一種酸性可染聚酯和該酸性可染聚酯及其纖維的制備方法(專利號200710178879)，連續(xù)生產(chǎn)吸濕性聚酯的方法和設(shè)備(專利號200610039096)，陽離子染料常壓深染共聚酯及其制備方法(專利號200410060520. 8)，吸濕性共聚聚酯及用其制造的吸濕性纖維(專利號96104374)，一種間苯二甲酸改性聚對苯二甲酸1，2-丙醇共聚酯的制備方法(專利號200910101792.0)等。關(guān)于含山梨醇的聚酯改性研究較少，如以異山梨醇(山梨醇催化脫水后的產(chǎn)物)、乙二醇、對苯二甲酸為原料，采用PTA法制備了異山梨醇質(zhì)量分數(shù)為20%的的無規(guī)共聚酯具有良好的熱穩(wěn)定性和可紡性。但是利用山梨醇制備聚酯進行微量改性的研究未見報道。本發(fā)明的方法，山梨醇和聚乙二醇的添加量少，在保證改性效果的同時對聚合和聚酯品質(zhì)影響較小。采用原位聚合的方法，避免由于親水性、柔軟性基團團聚引起的功能缺陷。該方法成本增加少，改性效果好，尤其適合于熔體直紡工藝
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種阻燃親水聚酯纖維的制備方法。為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種阻燃親水聚酯纖維的制備方法，其特征在于，具體步驟為第一步將對苯二甲酸與乙二醇按照1:1. 05 2. O的摩爾比進行混合，配制漿料；將配制好的漿料加入酯化反應釜進行第一酯化反應，在副產(chǎn)物收集量達到理論值的82 95%時，加入山梨醇和聚乙二醇，進行第二酯化反應，完成酯化反應后，將酯化物進行縮聚反應，制成親水性聚酯切片；第二步將咖啡渣干燥后，煅燒得到咖啡炭；將咖啡炭微粉化得到納米級咖啡炭粉體，將納米級咖啡炭粉體浸泡在濃硫酸和濃硝酸的混合溶液中，濃硫酸和濃硝酸的體積比為3 :1 ;進行微波加熱將反應溫度維持在20 45°C并攪拌反應I 3. 5h，再用蒸餾水洗滌到中性，得到含有活化后的納米級咖啡炭粉體的溶液；再加入阻燃劑，進行超聲波震蕩反應I 2h，然后烘干得到含阻燃劑的納米級咖啡炭粉體；第三步將第二步得到的含阻燃劑的納米級咖啡炭粉體和第一步得到的親水聚酯切片進行熔融造粒，溫度為260 300°C，得到功能母粒；第四步將第三步得到的功能母粒和第一步得到的親水聚酯切片進行熔融紡絲，最終得到阻燃親水聚酯纖維。優(yōu)選地，所述第一步中，第一酯化反應在225 250°C，O O. 4MPa條件下進行，反應時間為O. 5 4h。優(yōu)選地，所述第一步中，第二酯化反應在240 260°C、常壓條件下進行，反應時間為O. 5 Ih0優(yōu)選地，所述第一步中，在將配制好的漿料加入酯化反應釜進行第一酯化反應前，先將其與催化劑混合，所述的催化劑為鈦系催化劑、銻系催化劑或它們的組合物，催化劑的加入量為120 550ppm，基數(shù)為所述的對苯二甲酸的質(zhì)量。更優(yōu)選地，所述的鈦系催化劑為二氧化鈦或鈦酸四丁酯，所述的銻系催化劑為三氧化二銻、醋酸銻或乙二醇銻。優(yōu)選地，所述第一步中，在將配制好的漿料加入酯化反應釜進行第一酯化反應前，先將其與熱穩(wěn)定劑和抗氧化劑混合，所述的熱穩(wěn)定劑的加入量為對苯二甲酸的0.001 O. 02wt%，抗氧化劑的加入量為對苯二甲酸的O. 001 O. 03wt%。更優(yōu)選地，所述的抗氧化劑為抗氧化劑1010、抗氧化劑168和抗氧化劑616中的一種或兩種以上的混合物；所述的熱穩(wěn)定劑為磷酸三甲酯、烷基磷酸二酯和三(壬苯基)亞磷酸酯中的一種或兩種以上的混合物。優(yōu)選地，所述第一步中，副產(chǎn)物為水，在第一酯化反應過程中，通過分餾塔將水分離出來進行收集，用量筒測量收集量，根據(jù)反應式計算出理論值。優(yōu)選地，所述第一步中，山梨醇的加入量為對苯二甲酸摩爾數(shù)的O.1 2%。優(yōu)選地，所述第一步中，聚乙二醇為PEG-2000、PEG-4000或者PEG-6000，聚乙二醇的加入量為對苯二甲酸摩爾數(shù)的O. 05 O. 2%。優(yōu)選地，所述第一步中，縮聚反應的溫度保持在260 290°C。
優(yōu)選地,所述第一步中,縮聚反應包括預縮聚反應和終縮聚反應；預縮聚反應時間為O. 5 2h，終縮聚反應時間為I 2h。優(yōu)選地，所述第二步中，咖啡渣的干燥溫度為150 180°C，時間為I 3小時。優(yōu)選地，所述第二步中，咖啡渣的煅燒過程為升溫至600 700°C煅燒O. 5 2小時，再升溫至800 1000°C煅燒I 3小時。將廢棄的咖啡渣煅燒成咖啡碳，可使咖啡渣的晶體向與孔隙呈現(xiàn)最佳狀態(tài)，并除去咖啡渣孔洞內(nèi)的油與淀粉等有機物。優(yōu)選地，所述第二步中，將咖啡炭微粉化的具體步驟為將咖啡炭采用球磨法研磨成粒徑為50 400nm的納米級咖啡炭粉體。所述的微粉化還可采用高速離心法或納米技術(shù)等。優(yōu)選地，所述第二步中，阻燃劑為含羥基的阻燃劑。更優(yōu)選地，所述的含羥基的阻燃劑為CPPA、CEPPA或羥基聚硅氧烷(POS-OH)。阻燃劑CEPPA是含有氧化磷結(jié)構(gòu)的共聚型磷系阻燃劑，其反應活性高，具有較高的熱穩(wěn)定性、氧化穩(wěn)定性和耐水解性，購自德州常興化工新材料研制有限公司；CPPA為2-羧乙基苯基次膦酸或3-羥基苯膦酰丙酸，購自東營佳利化工有限公司。優(yōu)選地，所述第三步中，含阻燃劑的納米級咖啡炭粉體的用量為功能母粒質(zhì)量的O. 5 1%。優(yōu)選地，所述第四步中，紡絲溫度為240 300°C，紡絲速度為2000 3000m/min。優(yōu)選地，所述第四步中，功能母粒的用量為阻燃親水聚酯纖維質(zhì)量的I 5%。第一步所得的親水性聚酯的分子鏈中包含-C0C6H4C00CH2CH20-和
權(quán)利要求
1.一種阻燃親水聚酯纖維的制備方法，其特征在于，具體步驟為第一步將對苯二甲酸與乙二醇按照1:1. 05 2. O的摩爾比進行混合，配制漿料； 將配制好的漿料加入酯化反應釜進行第一酯化反應，在副產(chǎn)物收集量達到理論值的82 95 %時，加入山梨醇和聚乙二醇，進行第二酯化反應，完成酯化反應后，將酯化物進行縮聚反應，制成未水性聚酷切片；第二步將咖啡渣干燥后，煅燒得到咖啡炭；將咖啡炭微粉化得到納米級咖啡炭粉體， 將納米級咖啡炭粉體浸泡在濃硫酸和濃硝酸的混合溶液中，濃硫酸和濃硝酸的體積比為 3 I;進行微波加熱將反應溫度維持在20 45°C并攪拌反應I 3. 5h，再用蒸餾水洗滌到中性，得到含有活化后的納米級咖啡炭粉體的溶液；再加入阻燃劑，進行超聲波震蕩反應 I 2h，然后烘干得到含阻燃劑的納米級咖啡炭粉體；第三步將第二步得到的含阻燃劑的納米級咖啡炭粉體和第一步得到的親水聚酯切片進行熔融造粒，溫度為260 300°C，得到功能母粒；第四步將第三步得到的功能母粒和第一步得到的親水聚酯切片進行熔融紡絲，最終得到阻燃親水聚酯纖維。
2.如權(quán)利要求1所述的阻燃親水聚酯纖維的制備方法，其特征在于，所述第一步中，第一酯化反應在225 250°C，0 O. 4MPa條件下進行，反應時間為O. 5 4h。
3.如權(quán)利要求1所述的阻燃親水聚酯纖維的制備方法，其特征在于，所述第一步中，第二酯化反應在240 260°C、常壓條件下進行，反應時間為O. 5 Ih。
4.如權(quán)利要求1所述的阻燃親水聚酯纖維的制備方法，其特征在于，所述第一步中，在將配制好的漿料加入酯化反應釜進行第一酯化反應前，先將其與催化劑混合，所述的催化劑為鈦系催化劑、銻系催化劑或它們的組合物，催化劑的加入量為120 550ppm，基數(shù)為所述的對苯二甲酸的質(zhì)量。
5.如權(quán)利要求1所述的阻燃親水聚酯纖維的制備方法，其特征在于，所述第一步中， 在將配制好的漿料加入酯化反應釜進行第一酯化反應前，先將其與熱穩(wěn)定劑和抗氧化劑混合，所述的熱穩(wěn)定劑的加入量為對苯二甲酸的O. 001 O. 02wt%，抗氧化劑的加入量為對苯二甲酸的O. 001 O. 03wt%。
6.如權(quán)利要求1所述的阻燃親水聚酯纖維的制備方法，其特征在于，所述第一步中，山梨醇的加入量為對苯二甲酸摩爾數(shù)的O.1 2%。
7.如權(quán)利要求1所述的阻燃親水聚酯纖維的制備方法，其特征在于，所述第一步中，聚乙二醇為PEG-2000、PEG-4000或者PEG-6000，聚乙二醇的加入量為對苯二甲酸摩爾數(shù)的O.05 O. 2%。
8.如權(quán)利要求1所述的阻燃親水聚酯纖維的制備方法，其特征在于，所述第二步中，咖啡渣的煅燒過程為升溫至600 700°C煅燒O. 5 2小時，再升溫至800 1000°C煅燒 I 3小時。
9.如權(quán)利要求1所述的阻燃親水聚酯纖維的制備方法，其特征在于，所述第三步中，含阻燃劑的納米級咖啡炭粉體的用量為功能母粒質(zhì)量的O. 5 1%。
10.如權(quán)利要求1所述的阻燃親水聚酯纖維的制備方法，其特征在于，所述第四步中， 功能母粒的用量為阻燃親水聚酯纖維質(zhì)量的I 5%。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種阻燃親水聚酯纖維的制備方法，其特征在于，具體步驟為第一步將對苯二甲酸與乙二醇進行混合，配制漿料；加入酯化反應釜進行第一酯化反應，在副產(chǎn)物收集量達到理論值的82～95％時，加入山梨醇和聚乙二醇，進行第二酯化反應，完成酯化反應后，將酯化物進行縮聚反應，制成親水性聚酯切片；第二步將咖啡渣干燥后，煅燒得到咖啡炭；將納米級咖啡炭粉體活化；再加入阻燃劑，得到含阻燃劑的納米級咖啡炭粉體；第三步將含阻燃劑的納米級咖啡炭粉體和親水聚酯切片進行熔融造粒，得到功能母粒；第四步將功能母粒和親水聚酯切片進行熔融紡絲，最終得到阻燃親水聚酯纖維。本發(fā)明親水性能好，長期持續(xù)的具有阻燃劑和咖啡炭的功能。
文檔編號C08G63/183GK103014906SQ201210465610
公開日2013年4月3日 申請日期2012年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月16日
發(fā)明者王華平, 陳向玲, 王朝生, 李建武, 張玉梅, 方孝芬, 馮夢倩 申請人:東華大學