CN101792578B

CN101792578B - 一种具有润湿、导湿及速干功能的聚酯纤维及其织物

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Publication number: CN101792578B
Application number: CN2009102172355A
Authority: CN
Inventors: 王锐; 张大省; 朱志国; 周静宜
Original assignee: Beijing Institute Fashion Technology
Current assignee: Beijing Institute Fashion Technology
Priority date: 2009-12-30
Filing date: 2009-12-30
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2029-12-30
Also published as: CN101792578A

Abstract

本发明公开了一种含有吸湿基团和无机纳米粉体的功能性共聚酯母粒，由该共聚酯母粒与常规聚酯切片共混纺丝制备改性聚酯纤维，该纤维截面呈异形并有微孔，纤维侧面具有纵向沟槽及微坑结构，采用此改性聚酯纤维与天然纤维按照质量比例共混纺纱织造成各种织物。所得织物具有优异的汗液润湿、导湿及速干功能，大大提高了聚酯纤维织物的穿着舒适性。

Description

一种具有润湿、导湿及速干功能的聚酯纤维及其织物

技术领域

本发明涉及一种用于制备优异汗液润湿、导湿及速干功能织物的聚酯纤维。属于纺织纤维领域。

背景技术

随着社会的不断发展和人民生活水平的不断提高，人们对服装衣料需求也越来越高，已发展到不仅要求生理的舒适感(轻薄、保暖、凉爽)，而且要具备心理感觉的舒适(视觉色调光泽、触觉手感、柔软性、膨松性、悬垂性)，也需要一定的特殊功能性。快速吸湿、导湿、速干、抗静电、抗紫外及抗起球织物用聚酯纤维越来越受到人们的关注。

聚酯纤维自问世以来，曾以其悬垂性好、强度高、优良的抗皱性及洗可穿性能而被广泛应用于服装纺织品，但与天然纤维相比也存在着诸多不足，如难染、吸湿性差、易产生静电、易起球及手感硬等缺点，而天然纤维如棉纤维易染、透气、吸汗、无静电、舒适性好，但因其易皱、保水率较高，导湿、速干性较差，应用范围也受到了制约。如何解决聚酯纤维所存在的缺点，一直是诸多研究者和纺织界都在努力追求的目标。

为了制备同时具有快速润湿、导湿、速干聚酯织物，人们最初是以天然纤维和合成纤维复合为主流，或采用吸湿性聚合物直接纺制纤维；或是以常规聚酯与吸湿性聚合物制备复合或共混纤维；也有采用纤维超细化，减小纤维间形成的毛细管直径，增加吸湿、导湿效果；但由于纤维截面仍为圆形，导湿效果并不明显；或是制备自身特殊化的异形纤维——如多孔或单孔中空型、马蹄型、Y型、W型、十字型等异型截面，如商品牌号为Coolmax、Coolplus、Cooltech、Coolbst、Cooldry等的聚酯纤维，再通过织物组织结构设计实现优良的吸湿、排汗、速干的高舒适性，虽然可依靠纤维间的间隙实现吸湿、导汗效果，但是纤维表面缺少亲水基团，对水的浸润性不良，而且纤维表面光滑，比表面积小，因此润湿、吸湿、速干效果不够突出。

纵观目前所有有关吸湿排汗聚酯纤维的生产，多是采用物理方法实现自身特殊化的异形纤维。未见采用化学方法改性的聚酯纤维。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一是：提供一种含有吸湿基团和无机纳米粉体的功能性共聚酯母粒。

本发明的目的之二是：提供一种改性聚酯纤维，由上述功能性共聚酯母粒与常规聚酯共混纺丝得到。

本发明的目的之三是：提供具有润湿、导湿及速干功能的织物。

本发明的目的之四是：提供具有润湿、导湿及速干功能的织物的制造方法。

本发明的目的是用下列技术方案实现的。

一种含有吸湿基团的功能性共聚酯母粒，其特征在于，包括芳香族二元羧酸或其酯类衍生物；脂肪族二元醇；吸湿基团和纳米级无机粉体以及含醚键的柔性链聚合物。

所述的脂肪族二元醇与芳香族二元羧酸或其酯类衍生物的摩尔比为1.2～1.8∶1。

所述的脂肪族二元醇选自下列一种或几种，如：乙二醇、1，3-丙二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇、1，3-己二醇、1，2-己二醇等。

所述的芳香族二元羧酸或其酯类衍生物是具有8到14个碳原子的芳香族二羧酸或其芳香族二羧酸的烷基酯类，具体是以对苯二甲酸或其酯类衍生物为主(不低于90％摩尔组分)，同时还可适量添加邻苯二甲酸、间苯二甲酸、1，4-萘二甲酸、2，5-萘二甲酸、2，6-萘二甲酸、2，7-萘二甲酸或它们的甲酯类衍生物等。

所述的吸湿基团是间苯二甲酸二乙二醇酯-5-磺酸盐。选自下列一种或几种：间苯二甲酸二乙二醇酯-5-磺酸钠、间苯二甲酸二乙二醇酯-5-磺酸锂、间苯二甲酸二乙二醇酯-5-磺酸钾。

所述的吸湿基团的添加量为芳香族二元羧酸摩尔数的3.5％～10％，最佳用量为4.0％～6.5％(摩尔)。该组分的添加有利于纤维的快速润湿、亲水化的实施，并提高汗液对织物的浸润性。当添加量过少时，汗液对织物的浸润效果不佳，在本发明的添加量范围内，才能达到纤维的快速润湿、亲水化及汗液对织物的快速浸润性的效果。

由于采用吸湿基团，在功能性母粒合成时有明显的增稠效应，影响其分子量的提高以及产生过多的泡沫，堵塞真空管道，恶化产品质量，且纤维会出现“珠子丝”，技术难度增大。本发明通过加入适量含醚键的柔性链聚合物，以调节功能性母粒的熔体粘度，提高分子量以满足纺丝要求。

所述的含醚键的柔性链聚合物选自聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇或它们的混合物。

同时，这些含醚键的柔性链聚合物也可起到吸湿作用，其添加量为芳香族二元羧酸摩尔数的0.17％～1.30％，最佳用量为0.35％～0.80％。

所述的纳米级无机粉体，是ZrO₂，TiO₂，SiO₂，及ZnO中的至少一种或其中两种或三种的混合物。其添加量为芳香族二元羧酸质量的0.05％～5％，最佳用量为0.01％～2.5％。

所述的纳米级无机粉体的添加量的多少以及无机粒子在有机体中的分布对纤维最终的吸湿、速干效果有明显的影响，添加量过少不利于微孔化及比表面积的增大，浸润效果及速干效果不良；添加量过高会造成无机粉体的团聚及功能性共聚酯母粒合成过程的增稠效应，影响纺丝过程的可纺性，还会增加生产成本。在本发明添加量范围内可以控制无机粉体均匀地分布于纤维中。

一种改性聚酯纤维，其特征在于，采用上述含有吸湿基团的功能性共聚酯母粒与常规聚酯(如PET)切片进行共混纺丝得到。其中功能性共聚酯母粒与常规聚酯切片的质量比为8∶92～35∶65，最佳质量比为15∶85～30∶70。

所述的功能性共聚酯母粒的添加比例过少，织物的吸湿、导湿、排湿功能较差，添加量过高则影响纤维和最终织物的物理机械性能。使用PET时，优选的纺丝温度为280℃～290℃，纺丝速度1000～3200m/min。共混纺丝后，通常需要经过常规的拉伸和热定型处理。优选初生纤维拉伸温度为80℃～90℃，拉伸倍数为3.4～1.6倍，定型温度165℃～190℃，纤维的线密度1.0～2.4dtex，最佳为1.1～1.6dtex。线密度过低，生产可操作性差，线密度过高，织物吸湿、导湿及速干功能不能充分体现，且织物手感不良。

本发明得到的快速润湿、扩散及速干功能的改性聚酯纤维具有异型截面，如三叶形、十字形、双十字形及五叶形等，这非常有利于提高纤维间毛细效应的充分发挥，提高吸湿、导湿、速干功能。

一种具有优异汗液润湿、导湿及速干功能的织物，其特征在于，将上述的改性聚酯纤维与天然纤维按质量比60∶40～90∶10共混纺纱织造而成。

所述的天然纤维可以是棉、麻或蚕丝，改性聚酯纤维与天然纤维最佳共混比例为质量比70∶30～80∶20。改性聚酯纤维比例过高或过低均不利于吸湿、导湿、速干综合性能的充分发挥。共混纱线的线密度为40～120公支，最佳为60～100公支，纱线支数过高，纺纱可操作性差，支数过低，吸湿速干性下降，且面料手感发硬。

将上述改性聚酯纤维与天然纤维的混纺纱线织成平纹、单斜、双斜、缎纹、麻纱等机织物和针织物，均具有很好的吸湿、导湿及速干功能，大大地改善了聚酯纤维织物的穿着舒适性。

本发明的优点：采用含有吸湿基团和无机纳米粉体的功能性母粒与常规聚酯共混纺丝制备具有快速润湿、扩散及速干功能的纤维，吸湿基团是纤维快速润湿进而吸湿的关键，纳米粉体能在纤维后处理过程中形成均匀分布的微孔，导致比表面积的增大，进一步提升了纤维的吸湿、导湿及速干效果。

本发明在共混纤维分子结构中引入吸湿基团，纤维截面呈异形并有微孔，纤维侧面具有纵向沟槽及微坑结构。进一步提升了纤维的吸湿、导湿及速干效果。

具体实施方式

下面将通过实施例进一步对本发明进行描述，显然本发明不仅仅局限于下述实施例。

实施例1：

以乙二醇与对苯二甲酸(乙二醇与对苯二甲酸的摩尔比为1.3∶1)为原料，在半连续直接酯化装置上于258℃，经2.5小时完成酯化反应制得对苯二甲酸乙二醇酯。而后添加预先配制好的4.5mol％(以对苯二甲酸的总摩尔计)的间苯二甲酸二乙二醇酯-5-磺酸钠、0.45mol％(以对苯二甲酸的总质量计)聚乙二醇以及1.5％(以对苯二甲酸的总质量计)经研磨后的无机纳米粉体SiO₂，在0.032wt％催化剂Sb₂O₃(以对苯二甲酸的总质量计)存在下完成缩聚反应，体系的余压小于80Pa，反应终温控制在282℃。控制反应过程的搅拌机功率，制得特性粘数为0.535dl/g的功能性共聚酯母粒。

将所得的上述功能性共聚酯母粒，与特性粘数为0.665g/dl的常规聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)切片以15∶85的比例混合、预结晶、干燥，而后在普通短纤维熔体纺丝机及后加工设备上进行共混纺丝-拉伸-热定型，制成三叶形异型短纤维。纺丝温度285℃，纺丝速度1200m/min，拉伸温度80℃，拉伸倍数3.3倍，定型温度180℃。纤维线密度1.32dtex，断裂强度4.5cN/dtex，断裂伸长18％。

使用上述改性聚酯纤维与棉纤维以质量比80∶20共混纺纱再织造成两种不同组织结构的织物，其织物的润湿、吸湿、导湿及速干性能如下。

实施例2：

按实施例1中的乙二醇与对苯二甲酸的mol比投料，酯化及缩聚工艺条件与实施例1相同。添加预先配制好的5.0mol％(以对苯二甲酸的总摩尔计)的间苯二甲酸二乙二醇酯-5-磺酸钠、0.55mol％(以对苯二甲酸的总质量计)聚乙二醇和聚丁二醇(二者等摩尔比加入)混合物，以及1.3％(以对苯二甲酸的总质量量计)经研磨后的无机纳米粉体ZrO₂，制得特性粘数为0.526dl/g的功能性共聚酯母粒。

将所得的上述功能性共聚酯母粒，与特性粘数为0.665g/dl的常规聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)切片，以20∶80的质量比例混合、预结晶、干燥，而后在普通短纤维熔体纺丝机及后加工设备上进行共混纺丝-拉伸-热定型，制成三叶形异型短纤维。纺丝、拉伸及热定型工艺条件同实施例1。纤维线密度1.18dtex，断裂强度4.2cN/dtex，断裂伸长19％。

使用上述纤维与大麻纤维以质量比75∶25共混纺纱再织造成针织物，其织物的润湿、吸湿、导湿及速干性能如下。

实施例3：

按实施例1中的乙二醇与对苯二甲酸的mol比投料，酯化及缩聚工艺条件与实施例1相同。添加预先配制好的4.0mol％(以对苯二甲酸的总摩尔计)的间苯二甲酸二乙二醇酯-5-磺酸钠、0.40mol％(以对苯二甲酸的总质量计)聚乙二醇及聚丙二醇(二者等摩尔比加入)混合物，以及1.2％(以对苯二甲酸的总质量计)经研磨后的无机纳米粉体TiO₂，制得特性粘数为0.551dl/g的功能性共聚酯母粒。

将所得的上述功能性共聚酯母粒，与特性粘数为0.665g/dl的常规聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)切片，以30∶70的质量比例混合、预结晶、干燥，而后在普通短纤维熔体纺丝机及后加工设备上进行共混纺丝-拉伸-热定型，制成五叶形异型短纤维。纺丝、拉伸及热定型工艺条件同实施例1。纤维线密度1.13dtex，断裂强度4.4cN/dtex，断裂伸长19％。

使用上述纤维与绢丝以质量比70∶30共混纺纱再织造成针织物，其织物的润湿、吸湿、导湿及速干性能如下。

备注：织物吸湿、导湿及速干性能评价标准：

(1)滴水扩散时间：依据的检测方法标准为CCTC-F021-2008

(2)芯吸高度：依据的检测方法标准为FZ/T 01071-1999

(3)透湿量：依据的检测方法标准为GB/T 12704-1991

(4)蒸发速率：依据的检测方法标准为CCTC-F021-2008

Claims

1.一种含有吸湿基团的功能性共聚酯母粒，其特征在于，所述功能性共聚酯母粒是由芳香族二元羧酸或其酯类衍生物、脂肪族二元醇、吸湿基团和纳米级无机粉体以及含醚键的柔性链聚合物反应得到的；所述的脂肪族二元醇与芳香族二元羧酸或其酯类衍生物的摩尔比为1.2～1.8∶1；所述的吸湿基团是间苯二甲酸二乙二醇酯-5-磺酸盐，添加量为芳香族二元羧酸或其酯类衍生物的摩尔数的4.0％～10％；所述的含醚键的柔性链聚合物选自聚乙二醇和聚丙二醇以1∶1摩尔比混合的混合物，或是聚乙二醇和聚丁二醇以1∶1摩尔比混合的混合物，添加量为芳香族二元羧酸或其酯类衍生物摩尔数的0.17％～1.30％；所述的纳米级无机粉体是ZrO₂，其添加量为芳香族二元羧酸或其酯类衍生物质量的0.05％～5％。

2.根据权利要求1的共聚酯母粒，其特征在于，所述的间苯二甲酸二乙二醇酯-5-磺酸盐，选自下列一种或几种：间苯二甲酸二乙二醇酯-5-磺酸钠、间苯二甲酸二乙二醇酯-5-磺酸锂、间苯二甲酸二乙二醇酯-5-磺酸钾。

3.一种改性聚酯纤维，其特征在于，采用如权利要求1的共聚酯母粒与常规聚酯切片进行共混纺丝得到，其中共聚酯母粒与常规聚酯切片的质量比例为8∶92～35∶65，该改性聚酯纤维截面呈异形并有微孔，侧面具有纵向沟槽及微坑结构。

4.一种具有优异汗液润湿、导湿及速干功能的织物，其特征在于，将权利要求3所述的改性聚酯纤维与天然纤维按质量比60∶40～90∶10共混纺纱织造而成。

5.根据权利要求4所述的具有优异汗液润湿、导湿及速干功能的织物，其特征在于，所述的天然纤维是棉、麻或蚕丝，所述的改性聚酯纤维与天然纤维的共混比例为质量比70∶30～80∶20。