CN102242416A - 纳米二氧化硅改性涤纶预取向丝 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种纳米二氧化硅改性涤纶预取向丝的制备方法，包括改性聚酯熔体的制备和直纺涤纶预取向丝(POY)的制备；在改性聚酯熔体的制备工艺中采用对苯二甲酸(PTA)、乙二醇(EG)单体为原料，并添加有纳米改性剂制备得到改性共聚酯熔体，上述聚酯熔体直接通过熔体输送，经计量、纺丝组件挤出、吹风冷却、上油、甬道、卷绕制得纳米二氧化硅改性涤纶预取向丝。本发明的方法制备得到的纤维对紫外线具有较好的反射能力，并且耐磨性能良好。

Description

纳米二氧化硅改性涤纶预取向丝

技术领域

本发明涉及一种合成纤维，具体地，本发明涉及一种改性涤纶预取向丝。 

背景技术

涤纶作为合成纤维中的三大主力纤维之一，因其优良的物理和化学特性被广泛应用于服装面料以及其它非服装领域。涤纶产品自问世以来，也曾以其悬垂性好、强度高、挺括而被下游用户当作主要纺织原料来织造各类纺织品。随着经济全球化，市场国际化，人们对服装的要求也越来越高了，不但要具有舒适性，还要具有功能性，面料就向轻、柔、功能性方向发展，合成纤维材料就需要不断提高性能来满足织造要求。 

近十年来，我国聚酯工业发展迅速，聚酯纤维产量已从2000年初的516.5万吨发展到2010年末的2700万吨，平均年增长率超过25%，已经占到全球聚酯产量的66%。涤纶已成为化学纤维中产量最大的合成纤维品种，广泛应用于衣着、装饰、家用纺织品、产业用纺织品和国防、工业工程等国计民生各个方面。今后五年，还将保持快速增长。但是，作为纺织材料，聚酯纤维也有明显的缺点。因此，选择科学、高效、优质、节能、环保的加工方法，对适应和促进聚酯工业、涤纶纤维的高速可持续发展至关重要。

虽然，在合成纤维中，聚酯纤维具有适合纺织应用和产业应用的多种性能，因而其自大规模生产以来取得了令人瞩目的发展。但随着世界科学技术的进步和世界工业的发展，聚酯纤维在性能和功能上不能完全满足人们的要求。发展和创新的结果使得人们开发了一大批差别化、功能化以及高性能的合成纤维。

目前差别化聚酯纤维新品种的开发和应用代表了聚酯行业的发展方向。差别化聚酯产品开发的技术大致可以归纳为以下几个方面：

（1）    复合纺超细纤维的纺丝技术以及纺丝组件设计；

（2）    复合纺双组分功能性纤维或差别化纤维的纺丝技术；

（3）    熔体直纺制备细旦、微细旦聚酯纤维的成套技术；

（4）    各种截面喷丝板的设计以及异形纤维的纺丝技术；

（5）    三异纤维的纺丝技术以及同板混纤喷丝板的设计；

（6）    异收缩混纤纱复合加工技术；

（7）    聚合物改性制备功能性聚酯及其纤维的制备；

（8）    聚合物改性制备智能纤维以及智能面料的开发应用；

（9）    纳米粉体原位聚合制备功能性聚酯及其纤维；

（10）多种有机或无机纳米粒子的制备和分散技术；

（11）有机或无机纳米粒子/聚合物基复合聚酯材料的制备及纺丝技术；

（12）天然纤维和合成纤维、化纤长丝与短纤多维结合技术。

由于纳米材料所具有的“小尺寸效应”、“界面效应”、“量子尺寸效应”和“宏观量子隧道效应”，使得纳米材料在结构、光电、磁和化学性质等方面表现出与普通材料不同的特异性。

一般认为，只要能直接进行拉伸变形加工的原丝，并且加工前放置时间对原丝的性质没有大的影响，并在加工过程中不会出现生头困难，不会造成成品丝毛丝、强度偏低、染色不均匀的未拉伸丝，均可称之为预取向丝或部分取向丝（POY）。POY工艺具有以下特点：

（1）    纺丝绕卷速度高，绕卷筒子硬度高、重量大、便于运输；

（2）    纺丝过程稳定，适宜DTY加工，并且预取向丝存放稳定性好。

本申请的发明人致力于将纳米材料在功能特异性方面的特点引入到涤纶纤维的合成中，并结合现有技术中的预取向丝生产工艺完成了本发明。

发明内容

本发明的目的是为了满足人们对纺织面料的多方面需要，不断开发功能性的聚酯纤维，我们通过纳米改性剂，对传统的聚酯纤维进行改性。 

为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

一种纳米二氧化硅改性涤纶预取向丝的制备方法，包括改性聚酯熔体的制备和直纺涤纶预取向丝(POY)的制备；在改性聚酯熔体的制备工艺中采用对苯二甲酸(PTA)、乙二醇(EG)单体为原料，并添加有纳米改性剂制备得到改性共聚酯熔体，上述聚酯熔体直接通过熔体输送，经计量、纺丝组件挤出、吹风冷却、上油、甬道、卷绕制得纳米二氧化硅改性涤纶预取向丝；其特征在于所述的纳米二氧化硅改性共聚酯熔体的制备工艺包括如下步骤：

首先，在连续聚酯设备上，采用对苯二甲酸(PTA)、乙二醇(EG)单体，按照PTA与EG的摩尔比1∶1.20-1∶1.30的比例各自连续稳定地计量并加入到浆料釜中打浆，打浆釜内加入纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、消光剂二氧化钛，其中纳米二氧化硅的加入量与对苯二甲酸的摩尔比为1.35-2.75%，纳米二氧化钛的加入量与对苯二甲酸的摩尔比为0.25-0.45%，消光剂二氧化钛的加入量与苯二甲酸的摩尔比为0.15-0.25%；

然后，将上述浆料连续稳定输送至酯化-I、酯化-II反应釜中，酯化-II反应釜中同时连续添加稳定剂，控制酯化率95.0%-98.5%，熔体的黏度控制为0.64-0.67；将酯化物泵送到缩聚工段，按缩聚工艺在温度272-276℃的条件下制得改性聚酯熔体，其中所述的稳定剂为三乙基磷酸酯，其加入量与对苯二甲酸的摩尔比为0.27-0.42%。 

       其中，所述的纳米二氧化硅的平均粒径为20 nm-100 nm，优选为20 nm-50 nm。

       其中，所述的纳米二氧化钛的平均粒径为20 nm-100 nm，优选为20 nm-50 nm。

       其中，所述的消光剂二氧化钛的平均粒径为200 nm-350 nm。

其中，改性涤纶预取向丝(POY)的制备工艺包括如下步骤：将上述改性共聚酯熔体，通过熔体输送管道设备，输送到熔体直纺长丝生产设备上，经计量泵、纺丝组件、吹风冷却、上油、甬道、卷绕工艺，其中控制熔体输送管道的温度为272-275 ℃，纺丝箱体温度为287-291 ℃，侧吹风风速0.35-0.70米/秒。 

      其中，改性涤纶预取向丝的含油率为0.45-0.32 %。

       其中，改性涤纶预取向丝为半消光。

       其中，本发明的改性聚酯熔体适合用来纺织规格为100D/72F的POY丝。

本发明的有益效果是提供了一种改性涤纶聚酯熔体预取向丝的工艺。并且本发明的改性涤纶POY丝中，添加有纳米级别的二氧化硅和二氧化钛，制备得到的纤维对紫外线具有较好的反射能力，并且耐磨性能良好。并且制备得到的POY丝结晶度在0.6-1.8 %之间；断裂伸长率为90-150 %。 结构一体性参数在0.45-0.90之间，沸水收缩率在40%-60%之间。

具体实施方式

下面将结合具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的解释和说明。

实施例1

纳米二氧化硅改性聚酯的制备工艺：

首先，在连续聚酯设备上，采用对苯二甲酸(PTA)、乙二醇(EG)单体，按照PTA与EG的摩尔比1∶1.25的比例各自连续稳定地计量并加入到浆料釜中打浆，打浆釜内加入纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、消光剂二氧化钛，其中纳米二氧化硅的加入量与对苯二甲酸的摩尔比为1.75%，纳米二氧化钛的加入量与对苯二甲酸的摩尔比为0.35%，消光剂二氧化钛的加入量与苯二甲酸的摩尔比为0.20%；

然后，将上述浆料连续稳定输送至酯化-I、酯化-II反应釜中，酯化-II反应釜中添加稳定剂，控制酯化率98%，黏度控制在0.66；将酯化物泵送到缩聚工段，经过预缩聚和终缩聚制得改性聚酯熔体，其中所述的稳定剂为三乙基磷酸酯，其加入量与对苯二甲酸的摩尔比为0.32%。其中，具体的酯化和缩聚反应条件如表1所示。

表1 改性聚酯酯化和缩聚反应条件

条件	酯化I	酯化II	预缩聚	终缩聚
					反应温度/℃	263	265	272	276
反应压力	0.42 MPa	0.28 MPa	5 KPa	95 Pa
					停留时间/min	100	120	90	180

改性涤纶预取向丝(POY)的制备工艺：

将上述改性聚酯熔体，通过熔体输送管道设备，输送到熔体直纺长丝生产设备上，经计量泵、纺丝组件、吹风冷却、上油、甬道、卷绕工艺，其中控制熔体输送管道的温度为273 ℃，纺丝箱体温度为289 ℃，侧吹风风速0.45 m/s，制备规格为100D/72F的POY丝。制备得到的纤维对紫外线具有较好的反射能力，并且耐磨性能良好。

Claims (5)

1.一种纳米二氧化硅改性涤纶预取向丝的制备方法，包括改性聚酯熔体的制备和直纺涤纶预取向丝(POY)的制备；在改性聚酯熔体的制备工艺中采用对苯二甲酸(PTA)、乙二醇(EG)单体为原料，并添加有纳米改性剂制备得到改性共聚酯熔体，上述聚酯熔体直接通过熔体输送，经计量、纺丝组件挤出、吹风冷却、上油、甬道、卷绕制得纳米二氧化硅改性涤纶预取向丝；其特征在于所述的纳米二氧化硅改性共聚酯熔体的制备工艺包括如下步骤：

首先，在连续聚酯设备上，采用对苯二甲酸(PTA)、乙二醇(EG)单体，按照PTA与EG的摩尔比1∶1.20-1∶1.30的比例各自连续稳定地计量并加入到浆料釜中打浆，打浆釜内加入纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、消光剂二氧化钛，其中纳米二氧化硅的加入量与对苯二甲酸的摩尔比为1.35-2.75%，纳米二氧化钛的加入量与对苯二甲酸的摩尔比为0.25-0.45%，消光剂二氧化钛的加入量与苯二甲酸的摩尔比为0.15-0.25%；

然后，将上述浆料连续稳定输送至酯化-I、酯化-II反应釜中，酯化-II反应釜中同时连续添加稳定剂，控制酯化率95.0%-98.5%，熔体的黏度控制为0.64-0.67；将酯化物泵送到缩聚工段，按缩聚工艺在温度272-276℃的条件下制得改性聚酯熔体，其中所述的稳定剂为三乙基磷酸酯，其加入量与对苯二甲酸的摩尔比为0.27-0.42%。

2.权利要求1所述的制备方法，其特征在于改性涤纶预取向丝(POY)的制备工艺包括如下步骤：将上述改性共聚酯熔体，通过熔体输送管道设备，输送到熔体直纺长丝生产设备上，经计量泵、纺丝组件、吹风冷却、上油、甬道、卷绕工艺，其中控制熔体输送管道的温度为272-275 ℃，纺丝箱体温度为287-291 ℃，侧吹风风速0.35-0.70米/秒。

3.权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的纳米二氧化硅的平均粒径为20 nm-100 nm，优选为20 nm-50 nm。

4.权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的纳米二氧化钛的平均粒径为20 nm-100 nm，优选为20 nm-50 nm。

5.权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的改性涤纶预取向丝的规格为100D/72F。