CN101186746A

CN101186746A - 抗紫外线聚酯及其制备方法

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Publication number: CN101186746A
Application number: CNA2006100976438A
Authority: CN
Inventors: 杨娟; 曹晓秀; 本田圭介
Original assignee: Toray Fibers and Textiles Research Laboratories China Co Ltd
Current assignee: Toray Fibers and Textiles Research Laboratories China Co Ltd
Priority date: 2006-11-15
Filing date: 2006-11-15
Publication date: 2008-05-28

Abstract

本发明公开了一种抗紫外线聚酯及其制备方法，是由抗紫外线粒子、分散剂、助剂、形成聚酯的单体的共混物，经聚合反应得到；抗紫外线粒子的粒径为60～300nm，抗紫外线粒子的添加量为抗紫外线粒子、分散剂、助剂、形成聚酯的单体四者之和的0.5～30wt％。制备方法包括将抗紫外线粒子经分散剂表面分散预处理后均匀分散于聚酯聚合的单体二元醇中得到浆料，分散预处理时，还加入助剂；然后与聚酯的另一单体芳香族二元羧酸进行聚合反应，得到具有抗紫外线功能的聚酯。本发明方法简单，易操作，抗紫外线粒子分散均一，品种稳定，生产的聚合物可以应用在纤维、薄膜与工程材料等领域。

Description

抗紫外线聚酯及其制备方法

技术领域：

本发明涉及一种抗紫外线聚酯及其制备方法。

背景技术：

近年来，由于森林植被破坏加剧、太阳黑子活动频繁以及氟利昂制冷剂的大量使用等因素使人类正面临着日益增强的紫外线辐射，紫外线分为UVC(200～280nn)、UVB(280～320nm)、UVA(320～400nm)三区。UVC被臭氧层吸收，对人体基本无损伤作用。UVB可被皮肤真皮吸收，长久照射会出现红斑、炎症、皮肤老化、严重时会引起皮肤癌。UVA穿透性远比UVB深，可使皮肤黝黑，长期积累将导致皮肤老化。在阳光照射下应避免紫外线直接接触皮肤，有效的方式则可以具有紫外线吸收与阻隔的纤维所织成的高紫外线保护系数(UPF)之衣物，来达到防止紫外线对人体伤害的效果。同时，紫外线具有的能量约为314～419KJ/mol，足以破坏聚合物的化学键、引发自动氧化反应，造成塑料、橡胶、涂料树脂等聚合物的老化降解，每年因此而造成的损失巨大。

合成聚酯纤维，受限于其共聚单体本身的特性，对紫外线仅能吸收部份特定波长范围，而且吸收的程序有限，如PET、PTT、PBT等聚酯，虽具有芳环状结构，但由于皆为仅含单一芳香环的聚合单体长链，对紫外线的吸收皆在320nm以下，UVA部份则无法被吸收。当聚酯纤维形成织物后对紫外线的阻隔效果，则受织物的编织密度、厚度、染色、及染色的深度所影响，一般以编织越密、越厚重、且深色的衣物其紫外线的阻隔效果最佳。然而紫外线最强的季节属夏季，以此方式来达到抗紫外线的功用并不实际；因此迫切需要开发抗紫外线聚酯纤维。

目前，具有抗紫外线耐老化功能的聚酯主要采用添加抗紫外线添加剂进行共混熔融方法制备。抗紫外线添加剂分为有机、无机两大类。无机紫外线屏蔽剂以其卓越的化学与热稳定性、非迁移性、无味、无毒、无刺激性等特性成为研究与应用热点。而有机类的紫外线吸收剂具有一定的毒性，同时它们在树脂基体中的稳定性较差，在材料加工过程中容易发生分解，制品的耐温性能受到限制。同时对皮肤有刺激性，不适宜应用到纺织、包装薄膜等领域。

另外，采用化学方法处理纺织品及化纤面料来取得抗紫外线的功能的方法稳定性较差，而且多使用二次印染处理，在面料选择上也有一定的局限性。

采用抗紫外线织物制作的服装，运动装，农业、渔业等野外作业服，颇受欢迎，它具有抗紫外线、遮蔽和反射热辐射线，使织物具有清凉感、舒适感。从而扩大了抗紫外线相应的应用范围，即纤维、薄膜与工程塑料等领域。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种抗紫外线功能稳定的抗紫外线聚酯及其制备方法。

本发明的技术解决方案是：

一种抗紫外线聚酯，其特征是：是由抗紫外线粒子、分散剂、助剂、形成聚酯的单体的共混物，经聚合反应得到；抗紫外线粒子的粒径为60～300nm，抗紫外线粒子的添加量为抗紫外线粒子、分散剂、助剂、形成聚酯的单体四者之和的0.5～30wt％。

抗紫外线粒子是纳米氧化铁、纳米氧化钛、纳米氧化锌中的一种或几种共氧化物或混合物。

分散剂为1，1，1-三羟甲基乙烷(TME)、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺中的一种或几种。

聚酯单体、抗紫外线粒子、分散剂和助剂四种组份的原料总用量按重量百分比计聚酯单体为99.3％～63％，抗紫外线粒子为0.5％～30％，分散剂为0.1％～5％，助剂为0.1％～2％。

助剂有抗氧剂。(抗氧剂IR1010、抗氧剂1076、抗氧剂TNP、168)，抗氧剂的用量为聚酯总重量的0.01～0.5％。

助剂还有偶联剂，偶联剂是硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝钛复合型偶联剂。

一种抗紫外线聚酯的制备方法，其特征是：包括下列步骤：将抗紫外线粒子经分散剂表面分散预处理后均匀分散于聚酯聚合的单体二元醇中得到浆料，分散预处理时，还加入助剂；然后与聚酯的另一单体芳香族二元羧酸进行聚合反应，得到具有抗紫外线功能的聚酯。

聚酯可以为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、对苯二甲酸/间苯二甲酸共聚乙二醇酯、对苯二甲酸/间苯二甲酸共聚丙二醇酯、对苯二甲酸/间苯二甲酸共聚丁二醇酯。

本发明方法简单，易操作，抗紫外线粒子分散均一，抗紫外线功能稳定，生产的聚合物可以应用在纤维、薄膜与工程材料等领域。用添加本发明产品制成的各种面料或防护用品，紫外线透过率低，抗紫外线辐射效果好。

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式：

实施例1

将抗紫外线功能粉体二氧化钛(TiO₂)用TME(上海和氏璧化工有限公司)进行表面分散预处理，干燥后分散于聚酯的单体乙二醇中得到浆料，分散预处理时，还加入抗氧化剂IR1010；接着将所得到的浆料用高速分散机混合均匀，使用超声波对浆料进行分散直至抗紫外线粒子粒径达到60nm；然后将所得到的浆料与聚酯的另一单体对苯二甲酸按制造聚酯的常规方法进行聚合反应，得到1％含量的抗紫外线聚酯。上述各原料的用量按重量百分比计为：二氧化钛是1％、TME是0.5％、抗氧化剂IR1010是0.05％、聚酯单体是98.45％。然后采用普通纺丝机进行常规纺丝及牵伸工艺制成抗紫外线纤维。纤维经织造工艺织成一定的织物。织物紫外线透过率为0.9％，UPF值为22。

实施例2～实施例9：

制备方法同实施例1；各原料及用量见下表：

实施例10

聚酯单体、抗紫外线粒子、分散剂和助剂四种组份的原料总用量按重量计为：聚酯单体99.3％～63％(例63％、82％、99.3％)，抗紫外线粒子0.5％～30％(例30％、15％、1％)，分散剂0.1％～5％(例5％、3％、0.3％)，助剂0.1％～2％(例2％、1％、0.2％)。其余同实施例1。是由抗紫外线粒子、分散剂、助剂、形成聚酯的单体的共混物，经聚合反应得到；抗紫外线粒子的粒径为60～300nm(例60nm、150nm、300nm)，抗紫外线粒子的添加量为抗紫外线粒子、分散剂、助剂、形成聚酯的单体四者之和的0.5～30wt％。抗紫外线粒子是纳米氧化铁(或纳米氧化钛、纳米氧化锌)。分散剂为1，1，1-三羟甲基乙烷(TME)、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺中的一种或几种。

助剂有抗氧剂，为抗氧剂IR1010、抗氧剂1076、抗氧剂TNP、168)，抗氧剂的用量为聚酯总重量的0.01～1.5％(例0.01％、0.5％、1.5％)。助剂还有成分为偶联剂，偶联剂是硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝钛复合型偶联剂。

制备方法包括：将抗紫外线粒子经分散剂表面分散预处理后均匀分散于聚酯聚合的单体二元醇中得到浆料，分散预处理时，还加入助剂；然后与聚酯的另一单体芳香族二元羧酸进行聚合反应，得到具有抗紫外线功能的聚酯。

聚酯单体可以为形成聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、对苯二甲酸/间苯二甲酸共聚乙二醇酯、对苯二甲酸/间苯二甲酸共聚丙二醇酯、对苯二甲酸/间苯二甲酸共聚丁二醇酯的聚酯单体。

实施例11

同实施例1方法制备抗紫外线聚酯，抗紫外线粒子在制得的抗紫外线聚酯中重量含量为30％。将聚合得到的高浓度抗紫外线聚酯与聚酯在L/D为44的2轴挤出机共混制造母粒，共混温度为290℃。最终聚合物粒子中抗紫外线粒子的重量含量为6％。然后采用普通纺丝机进行常规纺丝及牵伸工艺制成纤维，纤维经织造工艺织成一定的织物。织物紫外线透过率为0.1％，UPF值为40。

实施例12

同实施例1方法制备抗紫外线聚酯，抗紫外线粒子在制得的抗紫外线聚酯中重量含量为30％。将聚合得到的高浓度抗紫外线聚酯与聚酯在L/D为44的2轴挤出机与共混制造母粒，共混温度为290℃。最终聚合物粒子中抗紫外线粒子的重量含量为6％，然后采用拉伸成膜、挤塑，使其可以应用在薄膜与工程材料等不同领域，满足抗紫外线的要求。

比较例1

将聚酯切片直接采用普通纺丝机进行常规纺丝及牵伸工艺制成纤维，纤维经织造工艺织成一定的织物。然后进行涂层处理，其抗紫外线粒子的重量含量为6％。织物的紫外线透过率为1.1％，UPF值为18。参数测试方法：

紫外线透过率测定方法是，采用紫外分光光度计测量织物在200-400nm范围的透光率

本发明的织物样品UPF值是经过紫外线透射率分析后的透射率值，国际标准规定遮挡系数UPF值在15～24较好，25～39很好，40～50极佳。另外可参考澳洲实际人体试验的UPF值与透射率的关系换算得UPF值。而根据澳洲规定，UPF至少15以上才算具紫外线阻隔性的织物。

Claims

1.一种抗紫外线聚酯，其特征是：是由抗紫外线粒子、分散剂、助剂、形成聚酯的单体的共混物，经聚合反应得到；抗紫外线粒子的粒径为60～300nm，抗紫外线粒子的添加量为抗紫外线粒子、分散剂、助剂、形成聚酯的单体四者之和的0.5～30wt％。

2.根据权利要求1所述的抗紫外线聚酯，其特征是：抗紫外线粒子是纳米氧化铁、纳米氧化钛、纳米氧化锌中的一种或几种共氧化物或混合物。

3.根据权利要求1或2所述的抗紫外线聚酯，其特征是：分散剂为1，1，1-三羟甲基乙烷、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺中的一种或几种。

4.根据权利要求1或2所述的抗紫外线聚酯，其特征是：聚酯单体、抗紫外线粒子、分散剂和助剂四种组份的原料总用量按重量百分比计聚酯单体为99.3％～63％，抗紫外线粒子为0.5％～30％，分散剂为0.1％～5％，助剂为0.1％～2％。

5.根据权利要求1或2所述的抗紫外线聚酯，其特征是：助剂有抗氧剂。

6.根据权利要求5所述的抗紫外线聚酯，其特征是：助剂还有偶联剂，偶联剂是硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝钛复合型偶联剂。

7.一种抗紫外线聚酯的制备方法，其特征是：包括下列步骤：将抗紫外线粒子经分散剂表面分散预处理后均匀分散于聚酯聚合的单体二元醇中得到浆料，分散预处理时，还加入助剂；然后与聚酯的另一单体芳香族二元羧酸进行聚合反应，得到具有抗紫外线功能的聚酯。