CN104562302A

CN104562302A - 一种抗紫外老化聚酯纤维及其制备方法

Info

Publication number: CN104562302A
Application number: CN201310471481.XA
Authority: CN
Inventors: 王鸣义; 张玉梅; 易志文; 谭晓玲; 任明利; 王雁; 朱金芳
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Shanghai Petrochemical Co Ltd
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Shanghai Petrochemical Co Ltd
Priority date: 2013-10-11
Filing date: 2013-10-11
Publication date: 2015-04-29
Anticipated expiration: 2033-10-11
Also published as: CN104562302B

Abstract

本发明公开了一种抗紫外老化聚酯纤维及其制备方法。本方法在冷却和集束上油两步骤之间，将含有多羧基硅氧烷的抗紫外线吸收剂乳液附着于聚酯纤维上，并在热拉伸和热定型过程中控制加热温度，使得抗紫外线吸收剂与多羧基硅氧烷在聚酯纤维上进行原位缩合形成网状的抗紫外老化交联聚合物，从而得到抗紫外老化聚酯纤维。本发明制备工艺简单、可操作性强；制备得到的聚酯纤维在不破坏聚酯纤维内部结构的前提下，具有优异的抗紫外老化性能。

Description

一种抗紫外老化聚酯纤维及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子合成技术领域，具体涉及一种抗紫外老化聚酯纤维及其制备方法。

背景技术

聚酯纤维特定的化学结构决定了其具有高强度、低收缩、尺寸稳定性好等优点，因此被广泛应用于服用和非服用领域。对于在某些特定场合使用的聚酯纤维，如户外用雨伞布、蓬盖布、广告灯箱布、绳索等，特别是涉及到安全级别较高的户外应用领域，由于其长期暴露于太阳光下，必然要求其在保持原有性能的同时，具有较好的抗紫外性能，因此开发一种具有高效抗紫外服役性能好的聚酯纤维具有深远的意义。

目前针对抗紫外聚酯纤维产品的研究已有许多报道。

现有技术报道了通过聚酯纺丝前段进行物理共混添加抗紫外试剂的方法，从而生产得到具有抗紫外的聚酯纤维，如发明专利“一种纳米氮化钛抗紫外聚酯纤维”(CN101003918A)，其是通过将纳米氮化钛和其他助剂以及载体制成母粒，然后将母粒添加到聚酯切片中熔融纺丝的到一种具有抗紫外的聚酯纤维；发明专利“一种超细聚酯纤维用纳米抗紫外功能母粒的制备方法”(CN102643519A)，其通过将无机纳米抗紫外粉体经过表面活性剂包覆处理后与有及纳米抗紫外粉体按一定比例造粒制成纳米抗紫外功能母粒，进一步用于纺丝；发明专利“一种防紫外线聚酯纤维的制造方法”(CN102031580A)，其通过将纳米二氧化钛、氧化锌的无机粒子与有机抗紫外添加剂的聚酯切片共混纺丝得到抗紫外聚酯纤维的方法；“抗紫外聚酯及其生产方法”(CN101377024A)，其通过挤出共混或在共聚过程添加0.1～30wt%的无机纳米粒子，得到抗紫外切片，再进行进一步纺丝。以上发明专利的缺陷在于通过将抗紫外试剂制成母粒切片在熔融共混过程中添加，或在聚酯合成阶段添加，对聚酯成纤结构会造成影响，进一步造成聚酯纤维的力学性能下降，有机抗紫外试剂在熔融纺丝加工过程中易于降解，进而抗紫外试剂添加量大、效果差，且前期制备工艺复杂。实用新型专利“一种抗紫外线涤纶长丝”(CN202116766U)，其通过涂覆的方法在聚酯单丝表面涂覆二氧化钛层，但是其对于聚酯纤维的附着性能差，附着牢度不够，易造成二氧化钛脱落，进而不具备长期的抗紫外能力。

还有文献报道了将聚酯纤维制成织物，通过后整理的方法，使织物附着抗紫外线整理剂，从而达到抗紫外的效果。如发明专利“纺织品纳米后整理试剂及其制备工艺及对织物的整理方法”(CN1908290A)采用TiO2/ZnO复合水溶胶纺织品纳米后整理剂对织物进行后整理，从而使织物达到抗紫外、抗菌、抗静电的效果，论文《织物的抗紫外线整理研究》等公开了抗紫外织物后整理的浸扎-烘干-焙烘工艺，主要针对夏季服用面料抗紫外后整理进行了研究，通过使用粘合剂将抗紫外试剂附着于织物表面，从而达到抗紫外线的效果。但是对于涤纶纺织品，由于其结构高度取向结晶、亲水性差，后整理过程中很难将大部分不亦容易水的抗紫外试剂整理到织物上，并且与织物结合能力差，进而牢度低易洗脱，抗紫外效果差，还有使得织物的透气性变差，因此影响织物面料在服用的应用范围。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抗紫外老化聚酯纤维及其制备方法，其制备方法简单，可操作性强；得到的聚酯纤维抗紫外老化性能优异。

本发明提供的一种抗紫外老化聚酯纤维的制备方法，具体步骤包括熔体挤出、冷却、集束上油、热拉伸和热定型；其在冷却和集束上油之间，还有聚酯纤维吸附抗紫外线吸收剂乳液的步骤；在热拉伸和热定型过程中，热拉伸的温度为160～220℃，热定型的温度为160～220℃，抗紫外线吸收剂与多羧基聚硅氧烷在聚酯纤维上进行缩合在纤维上形成网状的抗紫外老化交联聚合物。其中：

所述抗紫外线吸收剂乳液是由2-(2-羟基苯基)-4，6-二氨基-2H-苯并三唑、多羧基聚硅氧烷、非离子型表面活性剂与水按重量比（1～5）：（5～25）：（10～20）：（50～84）搅拌均匀配成；

所述抗紫外线吸收剂为2-(2-羟基苯基)-4，6-二氨基-2H-苯并三唑。其通过将邻氨基酚重氮化，再与1,3,5-三氨基苯进行偶合反应，最后氧化成环制备得到；反应方程式为：

本发明中，抗紫外线吸收剂乳液中的非离子型表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚，其具有很好的分散和乳化作用，保证了抗紫外线吸收剂与多羧基聚氧硅烷的乳化，使得所述的抗紫外线吸收剂乳液易被附着于聚酯纤维上。

本发明中，抗紫外线吸收剂乳液中的多羧基聚氧硅烷的单个分子链中含有≥2端羧基数，分子量在1000～1200之间。

本发明中，聚酯纤维吸附抗紫外线吸收剂乳液的步骤，具体如下：将上油导辊浸渍于配制好的抗紫外线吸收剂乳液中，在集束上油之前增设一套上油装置，在所述上油装置的油盘中注入抗紫外线吸收剂乳液，聚酯纤维通过附有紫外线吸收剂乳液的上油导辊进行附着，保持导辊的转速与聚酯纤维初生聚酯纤维的老化速度相一致，在线进行抗紫外线吸收剂乳液的添加。所述的在线添加抗紫外线吸收剂乳液，采用等速的上油导辊，利于抗紫外吸收剂附着于纤维表面并且利于在纤维表面涂覆均匀，并且不会对聚酯纤维表面造成张力影响，解决了现有技术采用物理共混抗紫外试剂对聚酯纤维成纤过程造成内部结构与性能影响的缺陷的问题。

本发明中，将附着有抗紫外吸收剂的聚酯纤维通过常规油剂的上油辊上油。上述的附着有抗紫外吸收剂的聚酯纤维，经过上油工序，利于后续聚酯纤维的加工成型，进一步利于抗紫外吸收剂与聚酯纤维的相互作用，使得二者结合更加紧密。

本发明中，将集束上油后的聚酯纤维在160～220℃进行热拉伸，160～220℃进行热定型，上述的热拉伸和热定型过程，在对聚酯纤维进行了拉伸和定性的同时，在聚酯纤维上形成了网状的抗紫外老化交联聚合物结构。其一方面保证了聚酯纤维的加工成型工艺，另一方面其同时形成的抗紫外老化交联聚合物中的聚硅氧烷链端与苯并三唑类之间有协同抗紫外老化效果，相对于单一抗紫外试剂，其抗紫外性能进一步提升，并且经过热交联后的抗紫外老化试剂在纤维上附着强度更高，不易脱落。

本发明还提供了一种上述制备方法值得的抗紫外老化聚酯纤维，其由抗紫外老化交联聚合物和聚酯组成；其中所述的抗紫外老化交联聚合物占抗紫外老化聚酯纤维总重量的1～5%。

与现有的技术相比，本发明的有益效果在于：

（1）本发明工艺简单实用，生产方法简单易行。

（2）本发明得到的抗紫外老化聚酯纤维具有优异抗紫外线老化性能，其经过1000h氙灯加速老化实验，聚酯纤维的断裂强度保持率为93～98%；抗紫外线聚酯纤维经过20次洗涤，重量保持率为95～99%。

（3）本发明中得到的抗紫外老化聚酯纤维上的抗紫外老化试剂附着强度高，稳定性好。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

（1）取5.54g邻氨基酚，50mL水与质量分数为35%的浓盐酸16.6mL加入三口烧瓶中并搅拌使其溶解，然后在0～5℃保温；取3.4g NaNO₂溶于7.0mL水中，然后逐滴加入三口瓶中，保温0～5℃并不断搅拌30min，加入过量尿素，过滤，得到滤液，冰水保存经行下一步待用。

（2）称取6.2g1,3,5-三氨基苯，50mL水与4.5mL质量分数为35%的浓盐酸，混合搅拌使其全部溶解，将上述得到的滤液滴加进溶液，然后滴加一定量的醋酸钠水溶液，在5～10℃下恒温反应2h，用浓氨水调pH=8，过滤得到棕黄色沉淀，用于成环反应。

（3）将上述固体产物加入三口烧瓶中，在加入120mL的铜氨溶液，在95℃下反应2h，冷却，过滤，水洗至无色得到滤饼，多次水洗，最有用乙酸乙酯重结晶即得到2-(2-羟基苯基)-4，6-二氨基-2H-苯并三唑。

上述得到的2-(2-羟基苯基)-4，6-二氨基-2H-苯并三唑在280～400nm具有良好的吸收紫外光性能，且230℃以下不分解；

实施例2

将2-(2-羟基苯基)-4，6-二氨基-2H-苯并三唑、多羧基聚硅氧烷、壬基酚聚氧乙烯醚与水按重量比1：5：10：84搅拌均匀配成稳定乳液。在聚酯纤维在集束上油之前增设一套上油装置，在上油装置的油盘中注入已配好的抗紫外线吸收剂乳液，聚酯纤维通过有紫外线吸收剂乳液的上油导辊而经行附着，保持导辊的转速与聚酯纤维初生聚酯纤维的老化速度相一致，在线进行抗紫外线吸收剂乳液的添加；然后将附着有抗紫外吸收剂的聚酯纤维常规油剂的上油辊；最后在160～220℃进行热拉伸和160～220℃进行热定型。即得到一种抗紫外老化的聚酯纤维。

上述得到的抗紫外老化聚酯纤维网状抗紫外老化交联聚合物占抗紫外老化聚酯纤维重量百分比为1%，经过功率为5KW，1000h氙灯加速老化实验，聚酯纤维的断裂强度保持率为93%，经过20次洗涤，重量保持率为95%。

实施例3

将2-(2-羟基苯基)-4，6-二氨基-2H-苯并三唑、多羧基聚硅氧烷、壬基酚聚氧乙烯醚与水按重量比3：10：15：72搅拌均匀配成稳定乳液。在聚酯纤维在集束上油之前增设一套上油装置，在上油装置的油盘中注入已配好的抗紫外线吸收剂乳液，聚酯纤维通过有紫外线吸收剂乳液的上油导辊而经行附着，保持导辊的转速与聚酯纤维初生聚酯纤维的老化速度相一致，在线进行抗紫外线吸收剂乳液的添加；然后将附着有抗紫外吸收剂的聚酯纤维常规油剂的上油辊；最后在160～220℃进行热拉伸和160～220℃进行热定型。即得到一种抗紫外老化的聚酯纤维。

上述得到的抗紫外老化聚酯纤维网状抗紫外老化交联聚合物占抗紫外老化聚酯纤维重量百分比为2.5%，经过功率为3.6KW，1000h氙灯加速老化实验，聚酯纤维的断裂强度保持率为94%，经过20次洗涤，重量保持率为98%。

实施例4

将2-(2-羟基苯基)-4，6-二氨基-2H-苯并三唑、多羧基聚硅氧烷、壬基酚聚氧乙烯醚与水按重量比4：20：17：59搅拌均匀配成稳定乳液。在聚酯纤维在集束上油之前增设一套上油装置，在上油装置的油盘中注入已配好的抗紫外线吸收剂乳液，聚酯纤维通过有紫外线吸收剂乳液的上油导辊而经行附着，保持导辊的转速与聚酯纤维初生聚酯纤维的老化速度相一致，在线进行抗紫外线吸收剂乳液的添加；然后将附着有抗紫外吸收剂的聚酯纤维常规油剂的上油辊；最后在160～220℃进行热拉伸和160～220℃进行热定型。即得到一种抗紫外老化的聚酯纤维。

上述得到的抗紫外老化聚酯纤维网状抗紫外老化交联聚合物占抗紫外老化聚酯纤维重量百分比为4%，经过功率为2.5KW1000h氙灯加速老化实验，聚酯纤维的断裂强度保持率为96%，经过20次洗涤，重量保持率为98%。

实施例5

将2-(2-羟基苯基)-4，6-二氨基-2H-苯并三唑、多羧基聚硅氧烷、壬基酚聚氧乙烯醚与水按重量比5：25：20：50搅拌均匀配成稳定乳液。在聚酯纤维在集束上油之前增设一套上油装置，在上油装置的油盘中注入已配好的抗紫外线吸收剂乳液，聚酯纤维通过有紫外线吸收剂乳液的上油导辊而经行附着，保持导辊的转速与聚酯纤维初生聚酯纤维的老化速度相一致，在线进行抗紫外线吸收剂乳液的添加；然后将附着有抗紫外吸收剂的聚酯纤维常规油剂的上油辊；最后在160～220℃进行热拉伸和160～220℃进行热定型。即得到一种抗紫外老化的聚酯纤维。

上述得到的抗紫外老化聚酯纤维网状抗紫外老化交联聚合物占抗紫外老化聚酯纤维重量百分比为5%，经过功率为1.5KW1000h氙灯加速老化实验，聚酯纤维的断裂强度保持率为98%，经过20次洗涤，重量保持率为99%。

Claims

1.一种抗紫外老化聚酯纤维的制备方法，具体步骤包括熔体挤出、冷却、集束上油、热拉伸和热定型，其特征在于：在冷却和集束上油之间，还有聚酯纤维吸附抗紫外线吸收剂乳液的步骤；在热拉伸和热定型过程中，热拉伸的温度为160～220℃，热定型的温度为160～220℃，抗紫外线吸收剂与多羧基聚硅氧烷进行缩合，在聚酯纤维上形成网状的抗紫外老化交联聚合物；其中：

所述抗紫外线吸收剂为2-(2-羟基苯基)-4，6-二氨基-2H-苯并三唑。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚酯纤维吸附抗紫外线吸收剂乳液的具体步骤为：在集束上油之前增设一套上油装置，在所述上油装置的油盘中注入抗紫外线吸收剂乳液，聚酯纤维通过覆有紫外线吸收剂乳液的上油导辊进行附着。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述非离子型表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述多羧基聚氧硅烷的单个分子链中含有≥2端羧基数；所述多羧基聚氧硅烷为分子量为1000～1200的多羧基聚氧硅烷。

5.根据权利要求1-4之一所述的制备方法制得的抗紫外老化聚酯纤维，其特征在于：其由网状的抗紫外老化交联聚合物和聚酯组成；其中所述的抗紫外老化交联聚合物占抗紫外老化聚酯纤维的1wt～5wt%。