CN105088389A

CN105088389A - 一种抗紫外线涤纶纤维及其制备方法

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Publication number: CN105088389A
Application number: CN201510504333.2A
Authority: CN
Inventors: 俞尧芳
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-08-17
Filing date: 2015-08-17
Publication date: 2015-11-25

Abstract

本发明属于纺织领域，具体涉及一种抗紫外线涤纶纤维，由如下重量份的材料经熔融纺丝制备获得：PET聚酯切片100份，抗紫外线涤纶母粒1-5份，其中，所述的抗紫外线涤纶母粒为PET聚酯切片和按PET聚酯切片重量计的2-5％预处理纳米陶瓷粉、1-3％的抗氧化剂、0.5-2％的润滑剂及0.4-3％的分散剂，经熔融共混挤出制成，所述的预处理纳米陶瓷粉是指在流化床中采用羟丙基-β-环糊精溶液对纳米陶瓷粉做包衣处理。本发明解决了纳米陶瓷粉在PET基体中小粒径均匀分布的问题，通过熔融纺丝制备出高效和长效的抗紫外线涤纶纤维，本发明方法简单易行，适合工业化推广使用。

Description

一种抗紫外线涤纶纤维及其制备方法

技术领域

本发明属于纺织领域，具体涉及一种抗紫外线涤纶纤维及其制备方法。

背景技术

功能纤维的发展是现代纤维科学进步的象征。功能纤维、差别化纤维和高性能纤维的发展为传统纺织工业的技术创新，向高科技产业的转化创造了有利条件，为人类生活水平的提高作出了贡献。功能纤维是指除一般纤维所具有的物理机械性能以外，还具有某种特殊功能的新型纤维，随着人们生活水平的提高，功能纤维的需求日益高涨，抗紫外线功能纤维是一重大种类。

一般来说，适当的紫外线对人体是有益的，它能促进维生素D的合成，对佝偻病有抑制作用，并具有消毒杀菌作用。但近年来，由于人类生产和生活大量地排放氟里昂之类的氯氟化烃化合物，使地球的保护伞即大气层日益遭到破坏，特别是在地球两极及我国青藏高原上空出现了臭氧空洞，地球的保护圈即臭氧层变薄变稀，到达地面的紫外线辐射量增多，因过度的紫外线照射引起的疾病越来越多。普通衣料对紫外线的遮蔽率一般在50％左右，远远达不到防护要求。另外，长期的紫外线照射也会引起纺织品的褪色和老化。因此，有必要对纺织品进行抗紫外线整理。

涤纶是合成纤维中的一个重要品种，是我国聚酯纤维的商品名称，具有结实耐用、弹性好、不易变形、耐腐蚀、绝缘、挺括、易洗快干等特点。涤纶是世界产量最大，应用最广泛的合成纤维品种，涤纶占世界合成纤维产量的60％以上。涤纶纤维是所有纺织纤维中加工总量最多的化纤品种，功能涤纶纤维还有很大的开发潜力。开发一种即无毒安全、又具有优异耐久性的抗紫外线涤纶纤维成为重要的研究课题。

功能纤维现在常见的生产方法是物理改性方法，即在纤维成型的不同阶段共混加入抗紫外线功能物质，但是采用该方法的缺点是抗紫外线物质在涤纶树脂中很难达到良好的分散，分散不匀的粉体材料在纺丝的时候会增加纺丝压力，堵塞喷丝板，影响纤维的可纺性，而抗紫外线剂的不均匀分散还会进一步影响到纤维的抗紫外线性能。如公开号为CN1357650的中国发明公开了一种锦纶-6抗紫外线纤维，采用了纳米级屏蔽紫外线的添加剂-SiO₂ ^-x，TiO₂，ZnO等，该方法的缺点是纳米级屏蔽紫外线添加剂使用时最大的问题就是易团聚，不能在基体中均匀分散，会直接导致增加了纺丝困难并造成抗紫外线性能下降或丧失。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题和不足，本发明旨在提供一种抗紫外线涤纶纤维及其制备方法，能使纳米级抗紫外线剂在PET基体中分散均匀，提高涤纶纤维的加工和纺织性能。

为实现本发明的目的，发明人提供如下的技术方案：

一种抗紫外线涤纶纤维，由如下重量份的材料经熔融纺丝制备获得：

PET聚酯切片(纤维级)100份，

抗紫外线涤纶母粒1-5份，

其中，所述的抗紫外线涤纶母粒为PET聚酯切片和按PET聚酯切片重量计的2-5％预处理纳米陶瓷粉、1-3％的抗氧化剂、0.5-2％的润滑剂及0.4-3％的分散剂，经熔融共混挤出制成，所述的预处理纳米陶瓷粉是指在流化床中采用羟丙基-β-环糊精溶液包衣处理后的纳米陶瓷粉。

纳米陶瓷粉就是将粒径做到纳米级的陶瓷，纳米陶瓷粉在使用时最大的问题就是易团聚，不能在基体中均匀分散，直接导致增加了纺丝困难并造成抗紫外线性能下降或丧失，同时，纳米级陶瓷粉还具有抗菌性能。发明人研究发现，将纳米陶瓷粉采用适宜量羟丙基-β-环糊精溶液包衣处理后再添加到PET聚酯切片中做成的抗紫外线涤纶母粒，后期做熔融纺丝，可使纳米陶瓷粉在PET基体中分散均匀，提高了可纺性和纤维抗紫外线和抗菌性能。本发明采用的纳米陶瓷粉皆来自市售产品。本发明得到的抗紫外线纤维完全符合商用要求。抗紫外线涤纶母粒制备中采用常规的双螺杆挤出机，主要工艺参数为：主机转速:700～900r/min；喂料转速:500～600r/min；切粒机转速:1100～1200r/min。

作为优选，本发明中所述的采用羟丙基-β-环糊精溶液对纳米陶瓷粉做包衣处理，主要工艺参数有：气流速度1-3m³/min，喷雾速度为15-30mL/min，喷压为0.01-0.1Mpa。按本发明的包衣处理一方面使纳米陶瓷粉均匀分散在基体中，另一方面不会对纤维性能造成影响。

作为优选，本发明中所述的羟丙基-β-环糊精溶液浓度为20-30％。

作为优选，本发明中所述的抗氧化剂采用抗氧化剂1010和168的复配体系，质量比例为1:1。

作为优选，本发明中所述的润滑剂采用润滑剂TAF或季戊四醇硬脂酸酯(简称为PETS)。

作为优选，本发明中所述的分散剂采用聚乙烯吡咯烷酮，分子量为20000-40000。

作为优选，本发明中所述的PET聚酯切片干燥后使用，含水量≤100ppm。

本发明还提供了一种抗紫外线涤纶纤维的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备预处理纳米陶瓷粉：

将纳米陶瓷粉置于流化床底部，用羟丙基-β-环糊精溶液作为包衣液进行包衣处理，其中：纳米陶瓷粉与羟丙基-β-环糊精的质量比为1:0.05～0.08，

(2)制备抗紫外线涤纶母粒：

(2.1)烘干PET聚酯切片，干燥温度为150℃-170℃，干燥时间为3-6小时，至含水量≤100ppm，备用，

(2.2)将PET聚酯切片和按PET聚酯切片重量计的2-5％预处理纳米陶瓷粉、1-3％的抗氧化剂、0.5-2％的润滑剂及0.4-3％的分散剂，经熔融共混挤出制成所述的抗紫外线涤纶母粒，

(3)将PET聚酯切片和按PET聚酯切片重量计的1-5％的抗紫外线涤纶母粒投入高速混合机中，混合均匀，然后采用熔融纺丝法进行纺丝，得到所述的抗紫外线涤纶纤维。

作为优选，本发明制备方法中所述的抗氧化剂采用抗氧化剂1010和168的复配体系，质量比例为1:1。润滑剂采用润滑剂TAF或季戊四醇硬脂酸酯(简称为PETS)。分散剂采用聚乙烯吡咯烷酮，分子量为20000-40000。

作为优选，本发明制备方法中所述的步骤(1)包衣处理中主要工艺参数有：气流速度1-3m³/min，喷雾速度为15-30mL/min，喷压为0.01-0.1Mpa；羟丙基-β-环糊精溶液浓度为20-30％。

作为优选，本发明制备方法中所述的步骤(2.2)中：熔融共混挤出采用双螺杆挤出机，主机转速:700～900r/min；喂料转速:500～600r/min；切粒机转速:1100～1200r/min。

作为优选，本发明制备方法中所述的熔融纺丝法中主要工艺参数为：熔融纺丝温度270-295℃，侧吹风冷却风温28-30℃，侧吹风风速为0.3-0.5m/s，卷绕纺丝速度3500-4000m/min，牵伸倍率3.0-4.0。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明解决了纳米陶瓷粉在PET基体中小粒径均匀分布的问题，通过熔融纺丝制备出高效和长效的抗紫外线涤纶纤维，本发明方法简单易行，适合工业化推广使用。

本发明生产的抗紫外线涤纶纤维织物具有长久的抗紫外线性能，耐水洗性能优异，洗涤50次后其仍具有良好的抗紫外线性能。而一般采用后整理方法制得的抗紫外线涤纶纤维或者织物耐洗50次后抗紫外线功能基本丧失。同时本发明纤维亦具备良好的抗菌性能。

采用本发明方法生产的抗紫外线涤纶纤维织物对皮肤无刺激性。

具体实施方式

下面结合实施例，更具体地说明本发明的内容。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。

在本发明中，若非特指，所有的设备和原料等均可从市场购得或是本行业常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。

实施例1

一种抗紫外线涤纶纤维，按下列步骤制备：

(1)制备预处理纳米陶瓷粉：将纳米陶瓷粉置于流化床底部，送40～45℃热风从底部将纳米陶瓷粉吹起，气流速度1m³/min，同时，用羟丙基-β-环糊精溶液作为包衣液进行包衣处理，从流化床底部喷出包衣液，喷压为0.01Mpa，喷雾速度为15mL/min，当包衣液完全喷完后，继续送热风5min将纳米陶瓷粉表面吹干，停热风，出料，即得所需的预处理纳米陶瓷粉，其中：纳米陶瓷粉与羟丙基-β-环糊精的质量比为1:0.05；所述的羟丙基-β-环糊精溶液浓度为20％，

(2)制备抗紫外线涤纶母粒：

(2.1)烘干PET聚酯切片(纤维级)，干燥温度为150℃，干燥时间为6小时，至含水量＜100ppm，备用，

(2.2)将PET聚酯切片和按PET聚酯切片重量计的5％预处理纳米陶瓷粉、3％的抗氧化剂(所述的抗氧化剂采用抗氧化剂1010和168的复配体系，质量比例为1:1)、2％的润滑剂(采用润滑剂TAF)及3％的分散剂(采用聚乙烯吡咯烷酮，分子量为20000)，经熔融共混挤出制成所述的抗紫外线涤纶母粒，熔融共混挤出采用双螺杆挤出机，700r/min；喂料转速:500r/min；切粒机转速:1100r/min，

(3)将PET聚酯切片(纤维级)和按PET聚酯切片重量计的1％的抗紫外线涤纶母粒投入高速混合机中，混合均匀，然后采用熔融纺丝法进行纺丝，所述的熔融纺丝法中主要工艺参数为：熔融纺丝温度270-280℃，侧吹风冷却风温28℃，侧吹风风速为0.3m/s，卷绕纺丝速度3500m/min，牵伸倍率3.0，得到所述的抗紫外线涤纶纤维。生产过程中可实现连续纺丝且无毛丝出现，具有较好的可纺性。

实施例2

一种抗紫外线涤纶纤维，按下列步骤制备：

(1)制备预处理纳米陶瓷粉：将纳米陶瓷粉置于流化床底部，送50～55℃热风从底部将纳米陶瓷粉吹起，气流速度3m³/min，同时，用羟丙基-β-环糊精溶液作为包衣液进行包衣处理，从流化床底部喷出包衣液，喷压为0.1Mpa，喷雾速度为30mL/min，当包衣液完全喷完后，继续送热风15min将纳米陶瓷粉表面吹干，停热风，出料，即得所需的预处理纳米陶瓷粉，其中：纳米陶瓷粉与羟丙基-β-环糊精的质量比为1:0.08；所述的羟丙基-β-环糊精溶液浓度为30％，

(2)制备抗紫外线涤纶母粒：

(2.1)烘干PET聚酯切片(纤维级)，干燥温度为170℃，干燥时间为3小时，至含水量＜100ppm，备用，

(2.2)将PET聚酯切片和按PET聚酯切片重量计的2％预处理纳米陶瓷粉、1％的抗氧化剂(所述的抗氧化剂采用抗氧化剂1010和168的复配体系，质量比例为1:1)、0.5％的润滑剂(采用润滑剂TAF)及0.4％的分散剂(采用聚乙烯吡咯烷酮，分子量为40000)，经熔融共混挤出制成所述的抗紫外线涤纶母粒，熔融共混挤出采用双螺杆挤出机，主机转速:900r/min；喂料转速:600r/min；切粒机转速:1200r/min，

(3)将PET聚酯切片(纤维级)和按PET聚酯切片重量计的5％的抗紫外线涤纶母粒投入高速混合机中，混合均匀，然后采用熔融纺丝法进行纺丝，所述的熔融纺丝法中主要工艺参数为：熔融纺丝温度290-295℃，侧吹风冷却风温30℃，侧吹风风速为0.5m/s，卷绕纺丝速度4000m/min，牵伸倍率4.0，得到所述的抗紫外线涤纶纤维。生产过程中可实现连续纺丝且无毛丝出现，具有较好的可纺性。

实施例3

一种抗紫外线涤纶纤维，按下列步骤制备：

(1)制备预处理纳米陶瓷粉：将纳米陶瓷粉置于流化床底部，送45～50℃热风从底部将纳米陶瓷粉吹起，气流速度2m³/min，同时，用羟丙基-β-环糊精溶液作为包衣液进行包衣处理，从流化床底部喷出包衣液，喷压为0.06Mpa，喷雾速度为20mL/min，当包衣液完全喷完后，继续送热风10min将纳米陶瓷粉表面吹干，停热风，出料，即得所需的预处理纳米陶瓷粉，其中：纳米陶瓷粉与羟丙基-β-环糊精的质量比为1:0.07；所述的羟丙基-β-环糊精溶液浓度为24％，

(2)制备抗紫外线涤纶母粒：

(2.1)烘干PET聚酯切片(纤维级)，干燥温度为155℃，干燥时间为5小时，至含水量＜100ppm，备用，

(2.2)将PET聚酯切片和按PET聚酯切片重量计的3％预处理纳米陶瓷粉、2％的抗氧化剂(所述的抗氧化剂采用抗氧化剂1010和168的复配体系，质量比例为1:1)、1％的润滑剂(采用季戊四醇硬脂酸酯)及1.5％的分散剂(采用聚乙烯吡咯烷酮，分子量为30000)，经熔融共混挤出制成所述的抗紫外线涤纶母粒，熔融共混挤出采用双螺杆挤出机，主机转速:850r/min；喂料转速:550r/min；切粒机转速:1100r/min，

(3)将PET聚酯切片(纤维级)和按PET聚酯切片重量计的3％的抗紫外线涤纶母粒投入高速混合机中，混合均匀，然后采用熔融纺丝法进行纺丝，所述的熔融纺丝法中主要工艺参数为：熔融纺丝温度270-285℃，侧吹风冷却风温28℃，侧吹风风速为0.4m/s，卷绕纺丝速度3800m/min，牵伸倍率3.5，得到所述的抗紫外线涤纶纤维。生产过程中可实现连续纺丝且无毛丝出现，具有较好的可纺性。

比较例

一种抗紫外线涤纶纤维，按下列步骤制备：

(1)制备抗紫外线涤纶母粒：

(1.1)烘干PET聚酯切片，干燥温度为160℃，干燥时间为4小时，至含水量≤100ppm，备用，

(1.2)将PET聚酯切片和按PET聚酯切片重量计的5％纳米陶瓷粉、3％的抗氧化剂(所述的抗氧化剂采用抗氧化剂1010和168的复配体系，质量比例为1:1)、2％的润滑剂(采用季戊四醇硬脂酸酯)及3％的分散剂(采用聚乙烯吡咯烷酮，分子量为20000)，经熔融共混挤出制成所述的抗紫外线涤纶母粒，熔融共混挤出采用双螺杆挤出机，主机转速:900r/min；喂料转速:600r/min；切粒机转速:1200r/min，

(2)将PET聚酯切片(纤维级)和按PET聚酯切片重量计的2％的抗紫外线涤纶母粒投入高速混合机中，混合均匀，然后采用熔融纺丝法进行纺丝，所述的熔融纺丝法中主要工艺参数为：熔融纺丝温度290-295℃，侧吹风冷却风温30℃，侧吹风风速为0.5m/s，卷绕纺丝速度3200m/min，牵伸倍率4.5，得到所述的抗紫外线涤纶纤维。无法实现连续纺丝且容易出现毛丝，可纺性比较差。检测发现，纳米陶瓷粉分布不均匀，严重影响到了抗紫外线和抗菌性能。

实验例

将本发明实施例获得的抗紫外线涤纶纤维做如下测试：

(1)抗紫外线及持久性：

按照国家标准GB/T18830-2002《纺织品防紫外线性能的评定》的方法测定纤维在不同洗涤次数后的抗紫外线性能，结果如下:

表1不同洗涤次数后的抗紫外线性能

由表1可以看出，本发明抗紫外线纤维的抗紫外线效果优异，并且具有优良的耐水洗性能，经多次洗涤后仍具有良好的抗紫外线性能。而比较例或常规后整理法制备的涤纶抗紫外线织物抗紫外线功能基本丧失。(标准中规定：只有当样品的UPF值大于30，并且UVA的透过率小于5％时，才能称之为“防紫外线产品”，这两个条件缺一不可。)

(2)抗菌性能：

测试参照FZ/T73023-2006《抗菌针织品附录C抗菌织物试样洗涤试验方法》的洗涤程序，试验结果见表2。

表2不同方法制取的涤纶抗菌织物水洗30次后的抗菌效果

由表2的结果可以看出，本发明纤维制备的抗菌织物不仅抗菌效果优异，而且耐洗性非常好，经过30次洗涤，抗菌性能仍可保持在99％以上。远远优于常规后整理方法制备的织物和比较例制备的织物，后整理法制备的织物和比较例制备的织物，经过30次洗涤后，抗菌性能下降非常严重。

(3)安全性：

参照中华人民共和国卫生部2002年《消毒技术规范》(2002年版)第二部分2.3.3(皮肤刺激试验)，对由本发明纤维生产的涤纶纤维织物进行皮肤刺激性试验，动物为普通级新西兰家兔。试验过程中未发现受试家兔皮肤出现红斑或水肿现象，试验结果表明，采用本发明方法生产的涤纶纤维织物对皮肤无刺激性。

(4)力学性能测试：

经测试，各项指标符合商业用纤维的力学要求。

Claims

1.一种抗紫外线涤纶纤维，其特征在于，由如下重量份的材料经熔融纺丝制备获得：

PET聚酯切片100份，

抗紫外线涤纶母粒1-5份，

2.根据权利要求1所述的一种抗紫外线涤纶纤维，其特征在于，所述的包衣处理中主要工艺参数有：气流速度1-3m³/min，喷雾速度为15-30mL/min，喷压为0.01-0.1Mpa。

3.根据权利要求1或2所述的一种抗紫外线涤纶纤维，其特征在于，所述的羟丙基-β-环糊精溶液浓度为20-30％。

4.根据权利要求1所述的一种抗紫外线涤纶纤维，其特征在于，所述的抗氧化剂采用抗氧化剂1010和168的复配体系，质量比例为1:1。

5.根据权利要求1所述的一种抗紫外线涤纶纤维，其特征在于，所述的润滑剂采用润滑剂TAF或季戊四醇硬脂酸酯。

6.根据权利要求1所述的一种抗紫外线涤纶纤维，其特征在于，所述的分散剂采用聚乙烯吡咯烷酮，分子量为20000-40000。

7.根据权利要求1所述的一种抗紫外线涤纶纤维，其特征在于，所述的PET聚酯切片干燥后使用，含水量≤100ppm。

8.如权利要求1所述的一种抗紫外线涤纶纤维的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括以下步骤：

(1)制备预处理纳米陶瓷粉：

(2)制备抗紫外线涤纶母粒：

9.根据权利要求8所述的一种抗紫外线涤纶纤维的制备方法，其特征在于，所述的步骤(1)包衣处理中主要工艺参数有：气流速度1-3m³/min，喷雾速度为15-30mL/min，喷压为0.01-0.1Mpa；羟丙基-β-环糊精溶液浓度为20-30％。

10.根据权利要求8所述的一种抗紫外线涤纶纤维的制备方法，其特征在于，所述的步骤(2.2)中：熔融共混挤出采用双螺杆挤出机，主机转速:700～900r/min；喂料转速:500～600r/min；切粒机转速:1100～1200r/min。