CN105802140A - 一种用于聚酯纤维的感温变色色母粒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于聚酯纤维的感温变色色母粒及其制备方法，所述用于聚酯纤维的感温变色色母粒由比重为2‑10％的降温助剂纳米二氧化硅、10％‑30％的变色着色剂、5％‑15％的分散剂、0‑2％的其它助剂、以及能够和聚酯纤维很好相容的载体组成。所述变色着色剂是含有25‑100％的感温变色粉和0‑75％的颜料。将颜料和感温变色粉体分别进行分散研磨，然后加入载体、纳米二氧化硅及其它助剂在搅拌机中进行充分搅拌10‑30分钟，然后将混合好的材料经过双螺旋杆挤出机挤出造粒，可以得到能够感温变色的聚酯纤维用降温色母粒，进而可以将色母粒添加到聚酯纤维纺丝过程中，顺利纺出能够感温变色的聚酯纤维。

Description

一种用于聚酯纤维的感温变色色母粒及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种色母粒及其制备方法，具体涉及聚酯纤维专用的感温变色色母粒及其制备方法，属于纺织纤维材料领域。
背景技术
随着科技的发展，具有功能性和环保的纺织品将会逐渐进入千家万户。感温变色纺织品能够在温度变化时改变颜色，既有趣味性又能够在一定程度上反应温度的变化。因此感温变色的纺织品日后会成为人们的新宠。通过类似于纺前染色的方法将感温变色这一功能应用在纤维中更为环保和安全，但是聚酯纤维的常用纺丝温度为285-295℃，而市场中存在的感温变色粉体的Tg温度为275℃左右，将其用于母粒后会在纺丝过程中由于纺丝温度高而失效。本文旨在发明能够应用的感温变色的降温色母粒，进而生产出感温变色的聚酯纤维，从而能够到纺织行业的各个领域。
发明内容
因此本发明旨在发明一种能够用于聚酯纤维纺丝过程中的感温变色降温色母粒，这样在纺织聚酯纤维过程中能够保证感温变色微胶囊的完好性，也能保证纺出来的聚酯纤维本身就具有感温变色功能，进而可以进行花色设计制作出各种感温变色的纺织品；而且这样不仅纤维本身具有感温变色功效，还可以对纺织品进行后续整理等没有太大影响，能够赋予纺织品更多的功能。
本发明提供一种用于聚酯纤维的感温变色色母粒，其特征在于其由变色着色剂、降温助剂二氧化硅、载体、分散剂以及其他助剂组成；其中变色着色剂的比重为10-30％，降温助剂的比重为2-10％，分散剂的比重为5-15％，其它助剂的比重为0-2％。
根据本发明的用于聚酯纤维的感温变色色母粒，其特征在于所述降温助剂二氧化硅为纳米级的二氧化硅，用量为2-10％。
根据本发明的用于聚酯纤维的感温变色色母粒，其特征在于所述变色着色剂由感温变色粉体和常用颜料/普通着色剂组成，其中所述感温变色粉体占整个变色着色剂的25-100％，普通着色剂占0-75％。
根据本发明的用于聚酯纤维的感温变色色母粒，其特征在于所述变色着色剂中包含一种或多种感温变色粉体，所述一种或多种感温变色粉体在温度改变时可逆地实现颜色的变化，其为具有同一变色温度的不同颜色的感温变色粉体，或者为具有不同变色温度的多种感温变色粉体的混合。
根据本发明的用于聚酯纤维的感温变色色母粒，其特征在于所述一种或多种感温变色粉体是包覆电子给予体、电子接受体和溶剂三种有机成分的微胶囊，或者能够感温变色的其它物质的微胶囊，或者包含能够感温变色的其他物质如：液晶类感温变色物质、能够感温变色的席夫碱及其络合物的微胶囊。
根据本发明的用于聚酯纤维的感温变色色母粒，其特征在于所述能够感温变色的其它物质的微胶囊包括能够感温变色的液晶类微胶囊。
根据本发明的用于聚酯纤维的感温变色色母粒，其特征在于所述常用颜料/普通着色剂为选自酞菁类颜料、偶氮类颜料、喹吖酮类、稠环酮类颜料的有机颜料；或者为选自炭黑、群青、钴蓝、铁红的无机颜料，或者为钛白粉。
根据本发明的用于聚酯纤维的感温变色色母粒，其特征在于所述载体是PET、PTT或者与聚酯纤维有良好相容性的共聚物，且所述载体的熔点至少低于其热分解温度30℃。
根据本发明的用于聚酯纤维的感温变色色母粒，其特征在于所述载体的熔点和成纤高聚物的熔点相同，或者比成纤高聚物的稍低但不超过20℃。
根据本发明的感温变色色母粒制备方法，其特征在于其包括如下步骤：分别将感温变色粉体和颜料/普通着色剂分散均匀，然后将其和降温助剂纳米二氧化硅、载体和其他助剂一起在搅拌机中进行充分搅拌10-30分钟，之后将混合好的材料经过双螺旋杆挤出机挤出造粒，其中螺杆各区温度在180-230℃之间，之后进行干燥即可。
附图说明
图1a和图1b显示根据本发明实施例1的用于聚酯纤维的变色色母粒，其中变色着色剂中含有100％感温变色粉体(有色变为无色)时，在温度达到变色温度时，颜色的变化，其中图1a为变色前，图1b为变色后。
图2a和图2b显示根据本发明实施例1的用于聚酯纤维的变色色母粒，其中变色着色剂中含有一定比例的感温变色粉体和颜料，在温度达到变色温度时，颜色的变化，其中图2a为变色前，图2b为变色后。
图3a和图3b显示根据本发明实施例1的用于聚酯纤维的变色色母粒，其中变色着色剂中含有两种感温变色粉体，在温度达到变色温度时，颜色的变化，其中图3a为变色前，图3b为变色后。
图4显示根据本发明的基于感温变色的聚酯纤维专用色母粒的制备方法的工艺路线图。
具体实施方式
根据本发明，应用于聚酯纤维的感温变色母粒由变色着色剂，载体，分散剂及其它助剂组成。各部分所占重量比为：降温助剂纳米二氧化硅2-10％、变色着色剂、10％-30％、分散剂5％-15％、其它助剂0-2％、以及载体。
其中降温助剂为纳米二氧化硅，占2-10％。在纺丝过程中加入纳米二氧化硅会在一定程度上降低纤维的结晶温度，从而降低纺丝温度，能够保持感温变色粉体的完好性。
变色着色剂中含有25-100％的感温变色粉体，0-75％的颜料。感温变色粉体是一种包覆电子给予体、电子接受体和溶剂三种有机成分的或者能够感温变色的其它物质(如液晶)微胶囊，这种粉体在温度改变时可以可逆的实现颜色的变化，可能从有色变为无色，可能从无色变为有色，可能从一种颜色变为另一种颜色，也可能从无色变为有色，还可能是在不同温度变化时有不同的颜色(一种颜色变多种颜色)。
变色着色剂中的感温变色粉体可以是一种或多种感温变色粉体，多种感温变色粉体的混合可以是同一变色温度下的不同颜色变化的粉体混合；也可以是多种不同变色温度的感温变色粉体混合。
变色着色剂中颜料所占比例为0-75％，可以丰富整个母粒的颜色变化。所述的颜料包含：有机颜料、无机颜料。有机颜料包括酞菁类颜料、偶氮类颜料、喹吖酮类、稠环酮类颜料；无机颜料包括：炭黑、群青、钴蓝、铁红等。当然也包括常用的钛白粉。
变色着色剂中不同感温变色粉体和颜料的配比能够获得更多的色彩变化，市场中的感温变色粉体和颜料以一定比例进行混合后可以得到从一种颜色变为另一种颜色；如果将两种不同变色温度的感温变色粉体加入母粒中可以得到能够在两个温度变化颜色的母粒，当然也可以加入适当的颜料。一般来说加入的颜料和感温变色粉体的配比为1:1-3，如果颜料太多，则感温变色粉体的量就会少则感温变色性能就不能很好的显示；如果感温变色粉体太多则预期的变色前后的颜色会有影响。
载体是能够用于聚酯纤维的共聚酯如PET、PBT，或者与聚酯纤维原材料有较好相容性的共聚物，且载体的熔点至少低于其热分解温度约30℃，从而保证能够应用于纺丝过程，优选载体熔点和成纤高聚物的熔点相近或者比成纤高聚物的稍低但不超过20℃。
本文中“良好的相容性”意指其满足以下至少一个要求：(1)成纤高聚物的溶解度参数与载体的溶解度参数相差不超过0.2；或(2)：设成纤高聚物玻璃化温度为Tg1，载体玻璃化温度为Tg2。将两者混合后，混合物的Tg有一个，证明完全相容；或者混合后有两个新的玻璃化温度Tg3、Tg4均在温度Tg1——Tg2之间。
分散剂选自聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、硬脂酸、硬脂酸盐、N，N，-乙撑双硬脂酰胺、N，N，-亚乙基双油酸酰胺、N，N，-乙撑双月桂酰胺、离子交联聚合物中的一种或者几种。
能够降低聚酯纤维纺丝温度的有效成分为纳米二氧化硅，含量为2-10％。
其它助剂可以包括：偶联剂、润滑剂、UV吸收剂、抗氧化剂等中的一种或者多种。偶联剂可以选自钛酸酯偶联剂、铝酸偶联剂、硅烷偶联剂中的一种或多种；润滑剂可以选自PE蜡、硬脂酸、硬脂酸盐、硅油等其中的一种或多种；UV吸收剂和抗氧化剂可以选自常用的紫外线吸收剂、抗氧化剂1010、抗氧化剂1076、抗氧化剂245等其中的一种或者多种。当然还包括一些其他的加工助剂，其选自白油、硅系聚合物、石蜡、氧化聚乙烯中的一种或多种。
由于一般纤维用色母粒的颜料都属于统一类型，而感温变色粉体和普通颜料不尽相同，因此感温变色粉体和颜料的混合不容易混合均匀，而且由于感温变色粉体的特性承受的压力也不尽和颜料相同。将感温变色粉体和颜料分别进行研磨和分散的效果较好，因此本发明的一种技术工艺路线：将准备好的颜料/普通着色剂、分散剂、水混合，放入砂磨机中进行研磨，然后将感温变色粉体、分散剂、水放入搅拌机中搅拌，之后将分散好的颜料/普通着色剂、感温变色粉体和纳米二氧化硅、载体、其他助剂在搅拌机中进行充分搅拌10-30分钟，然后将混合好的材料经过双螺旋杆挤出机挤出造粒，其中螺杆各区温度在180-230℃之间，之后进行干燥即可。
实施例
实施例1：称量500g聚酯切片，纳米二氧化硅10g,100g的变色着色剂(100％为感温变色粉体，所用感温变色粉体在33℃由大红色变为无色)，PE蜡10g，UV吸收剂1g，硬脂酸酰胺0.6g,钛酸酯偶联剂0.7g。将感温变色粉体、分散剂、水放入搅拌机中搅拌，然后加入聚酯切片、纳米二氧化硅及其它助剂置于搅拌机中搅拌15分钟，之后经过双螺管挤出机挤出造粒，各区温度分别为：200℃、205℃、215℃、225℃，机头温度220℃，主机转速60r/min，喂料速度14r/min，挤出压力3.6MPa，得到能够在从大红色变为无色的纤维级感温变色色母粒，变色温度为约33℃，母粒所制作出的纤维纺布后变色情况如图1a和图1b所示，变色前后Lab值如下表1所示。
表1.实施例1的颜色变化
L a b
变色前 53.64 52.17 16.3
变色后 90.11 3.4 9.14
实施例2：称量纳米二氧化硅5g，60g的变色着色剂(30g为感温变色粉体从大红色变为无色，变色温度为33℃，20g青色颜料，10g黄颜料)，PE蜡20g，UV吸收剂1g，纤维级聚酯400g，钛酸酯偶联剂0.8g，硬酸酯酰胺0.8g。将准备好的颜料助、水、分散剂混合，放入砂磨机中进行研磨，将感温变色粉体、分散剂、水放入搅拌机中搅拌，然后将分散均匀的颜料和感温变色粉体混合，同时加入载体纺丝专用的聚酯切片、纳米二氧化硅及其他助剂在搅拌机搅拌20分钟，之后经过双螺管挤出机挤出造粒，各区温度分别为：185℃、195℃、210℃、220℃，机头温度215℃，主机转速60r/min，喂料速度12r/min，挤出压力3.2MPa，得到能够从橙色变为黄绿色的感温变色色母粒，母粒所制作出的纤维纺布后变色情况如图2a和图2b所示，变色温度为约33℃，变色前后Lab值如下表2所示。
表2.实施例2的颜色变化
L a b
变色前 59.78 41.26 24.8
变色后 67.7 -3.66 52.98
实施例3：称量500g聚酯切片，纳米二氧化硅15g,120g变色着色剂(全部为感温变色粉体，所用感温变色粉体60g为约33℃大红色变为无色，60g为约33℃蓝色变为无色)，PE蜡10g，UV吸收剂1g，硬脂酸酰胺0.6g,钛酸酯偶联剂0.7g。将感温变色粉体、分散剂、水放入搅拌机中搅拌，然后将分散的感温变色粉体中加入聚酯切片、纳米二氧化硅及其它助剂经过搅拌机搅拌20分钟后，将搅拌后的物质熔融经过双螺管挤出机挤出造粒，各区温度分别为：185、195、210、220℃，机头温度215℃，挤出压力3.2MPa，得到能够从金黄色变为荧光黄的感温变色色母粒，母粒所制作出的纤维纺布后变色情况如图3a和图3b所示，变色温度为约33℃，变色前后Lab值如下表3所示。
表3.实施例3的颜色变化
L a b
变色前 50.94 12.07 -14.78
变色后 66.48 -2.68 8.18

Claims (10)

1.一种用于聚酯纤维的感温变色色母粒，其特征在于，其由变色着色剂、降温助剂二氧化硅、载体、分散剂以及其他助剂组成；其中变色着色剂的比重为10-30％，降温助剂的比重为2-10％，分散剂的比重为5-15％，其它助剂的比重为0-2％。
2.根据权利要求1所述的用于聚酯纤维的感温变色色母粒，其特征在于，所述降温助剂二氧化硅为纳米级的二氧化硅，用量为2-10％。
3.根据权利要求1所述的用于聚酯纤维的感温变色色母粒，其特征在于，所述变色着色剂由感温变色粉体和常用颜料/普通着色剂组成，其中所述感温变色粉体占整个变色着色剂的25-100％，普通着色剂占0-75％。
4.根据权利要求3所述的用于聚酯纤维的感温变色色母粒，其特征在于，所述变色着色剂中包含一种或多种感温变色粉体，所述一种或多种感温变色粉体在温度改变时可逆地实现颜色的变化，其为具有同一变色温度的不同颜色的感温变色粉体，或者为具有不同变色温度的多种感温变色粉体的混合。
5.根据权利要求3所述的用于聚酯纤维的感温变色色母粒，其特征在于，所述一种或多种感温变色粉体是包覆电子给予体、电子接受体和溶剂三种有机成分的微胶囊，或者能够感温变色的其它物质的微胶囊，或者包含能够感温变色的其他物质如：液晶类感温变色物质、能够感温变色的席夫碱及其络合物的微胶囊。
6.根据权利要求5所述的用于聚酯纤维的感温变色色母粒，其特征在于，所述能够感温变色的其它物质的微胶囊包含液晶类的微胶囊。
7.根据权利要求4所述的用于聚酯纤维的感温变色色母粒，其特征在于，所述常用颜料/普通着色剂为选自酞菁类颜料、偶氮类颜料、喹吖酮类、稠环酮类颜料的有机颜料；或者为选自炭黑、群青、钴蓝、铁红的无机颜料，或者为钛白粉。
8.根据权利要求1所述的用于聚酯纤维的感温变色色母粒，其特征在于，所述载体是PET、PTT或者与聚酯纤维有良好相容性的共聚物，且所述载体的熔点至少低于其热分解温度30℃。
9.根据权利要求8所述的用于聚酯纤维的感温变色色母粒，其特征在于，所述载体的熔点和成纤高聚物的熔点相同，或者比成纤高聚物的稍低但不超过20℃。
10.一种用于聚酯纤维的感温变色色母粒制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：分别将感温变色粉体和颜料/普通着色剂分散均匀，然后将其和降温助剂纳米二氧化硅、载体和其他助剂一起在搅拌机中进行充分搅拌10-30分钟，之后将混合好的材料经过双螺旋杆挤出机挤出造粒，其中螺杆各区温度在180-230℃之间，之后进行干燥即可。
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