CN106400198A - 一种抗老化功能聚酯纤维的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种抗老化功能聚酯纤维的制造方法，该方法包括如下步骤：1)将白炭黑纳米粉体、有机化碳酸钙晶须、有机化纳米蒙脱土与乙二醇、丙二醇、丁二醇、对羟基苯甲酸混合制成抗老化复合醇溶液；2)将聚乙二醇、乙二醇锑、三嗪‑5光稳定剂、高温抗氧剂1098、UV‑327紫外线吸收剂、质子化剂磷酸、乙醇胺、硼酸镁晶须与丙二醇混合制成抗老化复合促进剂；3)将抗老化复合多功能醇溶液、抗老化复合促进剂与对苯二甲酸、乙二醇共缩聚制成一种抗老化功能聚酯，经纺丝制成抗老化功能聚酯纤维。

Description

一种抗老化功能聚酯纤维的制造方法
技术领域
本发明涉及一种抗老化功能聚酯纤维的制造方法，属于纺织纤维制造技术领域。
背景技术
聚对苯二甲酸乙二醇酯(简称PET)是聚酯中的主要品种，因其具备较高的熔融温度(Tm)和玻璃化转变温度(Tg)，并且具有良好的成纤性，力学性能，耐磨性，抗蠕变性及电绝缘性，被广泛应用在合成纤维、瓶片、薄膜等领域。聚酯老化一般指聚酯在加工、储存及使用过程中，在外界(光、水及热)条件下，发生分子链降解及交联反应，导致性能变差，影响产品正常使用，是一种不可逆的变化。由于常规PET抗老化性能差，在热氧环境中寿命短等缺陷，限制了其在户外领域的应用。
为解决聚酯纤维在户外使用过程中的老化问题，硅灰石具有良好的绝缘性、耐磨性、较高的折光率、较高的白度等物理化学性能，被广泛应用于陶瓷、油漆、涂料、塑料、橡胶、化工、造纸以及作为石棉代用品等，它作为聚酯填料，可以提高冲击强度，增强流动性，改善抗拉强度、冲击强度，提高白度和不透明度等。紫外线吸收剂可以强烈地吸收紫外线(尤其是波长为290-400nm)，热稳定性好，即使在加工过程中也不会因热而变化，热挥发性小，化学稳定性好，不与制品中材料组分发生不良反应，混溶性好，可均匀地分散在材料中，不喷霜，不渗出，无色、无毒、无臭且价廉、易得，它的这些性能使其成为优良的聚酯改性添加剂。
白炭黑作为一种环保、性能优异的助剂，主要用于橡胶制品、纺织、造纸、农药、食品添加剂领域。白炭黑耐高温、不燃、无味、无嗅、可强烈地反射紫外线，添加到树脂中可大大减少紫外线对高分子材料的降解作用，从而达到延缓材料老化的目的。碳酸钙晶须用于改性塑料、橡胶、聚氯乙烯等热塑性材料表现出显著的增强、增韧作用。还可以改善产品的弯曲强度、尺寸稳定性、热稳定性、抗老化性能，还可提升加工性能及制品的表面光洁度。改性的蒙脱土具有很强的吸附能力，良好的分散性能，可以广泛应用于高分子材料行业作为纳米聚合物高分子材料的添加剂，提高抗冲击、抗疲劳、尺寸稳定性及气体阻隔性能等，从而起到增强聚合物综合物理性能的作用，同时改善物料加工性能，在聚合物中的应用可以在聚合时添加，也可以在熔融时共混添加。
晶须是以单晶形式生长而成的直径非常小(0.1～10um)、原子排列高度有序、强度接近完整晶体的理论值，有一定长径比(5-1000)的一种纤维材料，具有强度高、耐热、阻燃、抗菌、导电、吸波等功能，因其长度为高分子材料大分子链长度的几倍到几十倍，在高分子材料中加入少量晶须，便能起到增强、增韧的效果，还可提高材料耐热性。晶须是一种理想的高分子材料改性剂，具有广泛的应用领域。
通过国内文献检索，在现有技术中报道了在纺丝过程中，采用共混纺丝技术物理添加抗紫外剂或防老化剂等方法，从而生产得到具有抗老化功能聚酯纤维。如发明专利“一种超细聚酯纤维用纳米抗紫外功能母粒的制备方法”(CN 102643519 A)该复合纳米抗紫外粉体材料、分散剂、聚酯类载体按照质量比例10％-50％：0％-10％：90％-40％混合后，造粒而成超细聚酯纤维用纳米抗紫外功能母粒。发明专利“一种含抗紫外纳米粒子的聚酯纤维及其生产方法”CN 103451766 A)将抗紫外纳米粒子与聚酯成纤树脂采用熔融共混法制备抗紫外聚酯切片，再经过熔融纺丝制备初生纤维，进而经过加捻和拉伸制备DTY和FDY。以上专利的方法存在的缺陷在于共混添加抗紫外纳米粒子会使纤维的加工稳定性差、设备工艺复杂，能耗高。发明专利”一种具有抗紫外线、抗老化、吸湿速干复合功能聚酯纤维的制备方法”(CN 102443876 A)采用聚合改性法，在酯化反应中引入具有较大空间位阻的第三单体；在酯化反应之后，预聚反应之前，加入高含量消光剂二氧化钛、受阻胺类光稳定剂和受阻酚类抗氧剂；在预聚合结束之后、终聚合之前，加入紫外线吸收剂，最后切粒、造粒制备功能聚酯切片，功能聚酯切片进行预结晶和干燥，再纺制成异形纤维，该方法的缺陷在于没有添加改善聚酯流动性和增强纤维的材料，致使可纺性下降、纤维强度受损。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，通过在聚酯产品中引入含有白炭黑纳米粉体、有机化碳酸钙晶须、有机化纳米蒙脱土以及对羟基苯甲酸等抗老化增强剂及含有光稳定剂、抗氧剂及紫外光吸收剂的复合抗老化剂，来合成具备较好抗老化性能的共聚酯的一种抗老化功能聚酯纤维的制造方法。
本发明提供的一种抗老化功能聚酯纤维的制造方法，它采用如下步骤：
A)按质量份数，将1-2份有机化白炭黑纳米粉体，1-2份表征参数直径为0.5-3um、长度为5-20um的有机化碳酸钙晶须，1-2份有机化纳米蒙脱土，65-75份乙二醇，5-8份1,3-丙二醇，5-8份1,4-丁二醇混合，3-5份对羟基苯甲酸，0.2-0.5份锗酸钠混合溶液在70℃搅拌球磨机密闭研磨反应2-4小时，得到一种抗老化复合醇溶液，70℃保温待用；
B)按质量份数，将1-2份长径比为14-16:0.5-1.5的有机化硅灰石纳米针状纤维，8-10份分子量为15000的聚乙二醇PEG，8-10份1,3-丙二醇，0.4-0.6份UV-327紫外线吸收剂，0.4-0.6份高温抗氧剂1098，0.2-0.4份三嗪-5光稳定剂，0.1-0.3份乙二醇锑，0.1-0.3份质子化剂磷酸混合，在70℃条件下密闭搅拌球磨机研磨反应1-2小时，得到一种抗老化复合促进剂，70℃真空脱水至含水量小于1％时保温待用；
C)按质量份数，将步骤A制备)的2-4份抗老化复合醇溶液与6-8份乙二醇混合，再与15-18份对苯二甲酸组分进行配比，并共混打浆，加热至70℃真空脱水，当含水量小于1％时加入到聚合装置，在温度250℃，压力0.15MPa下进行酯化反应2小时，在常压酯化-缩聚阶段，连续加入1-2份由步骤B)制备的抗老化复合促进剂并升温至270℃反应50分钟，然后抽真空，在283℃，绝对压力100Pa以下进行缩聚反应，至熔体粘度符合后加工的工艺要求后出料，制得一种抗老化功能聚酯；
D)以步骤C制备)的抗老化功能聚酯为皮层，以普通聚酯为芯层，按皮芯质量比25-50：75-50的比例，复合纺丝制得皮芯结构的抗老化功能聚酯纤维；
或E)以步骤C制备)的抗老化功能聚酯为原料，经单组份纺丝制成抗老化功能聚酯纤维；
或F)以步骤C制备)的抗老化功能聚酯为原料，与其它功能性：抗菌、抗静电、负离子母粒共混纺丝制成抗老化复合功能性聚酯纤维。
本发明提供的一种抗老化功能聚酯纤维的制造方法，它采用如下步骤：
A)按质量份数，将1.5份有机化白炭黑纳米粉体，1.5份表征参数直径为1.75um、长度为12.5um的有机化碳酸钙晶须，1.5份有机化纳米蒙脱土，70份乙二醇，6份1,3-丙二醇，6份1,4-丁二醇混合，4份对羟基苯甲酸，0.3份锗酸钠混合溶液在70℃搅拌球磨机密闭研磨反应3小时，得到一种抗老化复合醇溶液，70℃保温待用；
B)按质量份数，将1.5份长径比为15:1的有机化硅灰石纳米针状纤维，9份分子量为15000的聚乙二醇PEG，9份1,3-丙二醇，0.5份UV-327紫外线吸收剂，0.5份高温抗氧剂1098，0.3份三嗪-5光稳定剂，0.2份乙二醇锑，0.2份质子化剂磷酸混合，在70℃条件下密闭搅拌球磨机研磨反应1.5小时，得到一种抗老化复合促进剂，70℃真空脱水至含水量小于1％时保温待用；
C)按质量份数，将步骤A制备)的3份抗老化复合醇溶液与7份乙二醇混合，再与16份对苯二甲酸组分进行配比，并共混打浆，加热至70℃真空脱水，当含水量小于1％时加入到聚合装置，在温度250℃，压力0.15MPa下进行酯化反应2小时，在常压酯化-缩聚阶段，连续加入1.5份由步骤B)制备的抗老化复合促进剂并升温至270℃反应50分钟，然后抽真空，在283℃，绝对压力100Pa以下进行缩聚反应，至熔体粘度符合后加工的工艺要求后出料，制得一种抗老化功能聚酯；
D)以步骤C制备)的抗老化功能聚酯为皮层，以普通聚酯为芯层，按皮芯质量比37.5：62.5的比例，复合纺丝制得皮芯结构的抗老化功能聚酯纤维；
或E)以步骤C制备)的抗老化功能聚酯为原料，经单组份纺丝制成抗老化功能聚酯纤维；
或F)以步骤C制备)的抗老化功能聚酯为原料，与其它功能性：抗菌、抗静电、负离子母粒共混纺丝制成抗老化复合功能性聚酯纤维。
与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在以下几个方面：本发明所制备的功能聚酯纤维具备较好的抗老化性能，室外应用，抗紫外线性能明显提高，使用寿命明显延长，而且具有良好的力学性能指标；硅灰石提高材料耐老化性能的同时，改善了聚酯熔体的流动加工性，晶须的加入，起到了增强增韧的效果；抗老化增强剂及复合抗老化剂采用特殊工艺制备，在聚酯熔体中具有良好的分散性，克服了常规改性添加剂聚合过程中添加后分散不均，副反应增加，纺丝断丝等问题。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明作详细的介绍：本发明所述的一种抗老化功能聚酯纤维的制造方法，采用如下步骤：
A)按质量份数，将1-2份有机化白炭黑纳米粉体，1-2份表征参数直径为0.5-3um、长度为5-20um的有机化碳酸钙晶须，1-2份有机化纳米蒙脱土，65-75份乙二醇，5-8份1,3-丙二醇，5-8份1,4-丁二醇混合，3-5份对羟基苯甲酸，0.2-0.5份锗酸钠混合溶液在70℃搅拌球磨机密闭研磨反应2-4小时，得到一种抗老化复合醇溶液，70℃保温待用；
B)按质量份数，将1-2份长径比为14-16:0.5-1.5的有机化硅灰石纳米针状纤维，8-10份分子量为15000的聚乙二醇PEG，8-10份1,3-丙二醇，0.4-0.6份UV-327紫外线吸收剂，0.4-0.6份高温抗氧剂1098，0.2-0.4份三嗪-5光稳定剂，0.1-0.3份乙二醇锑，0.1-0.3份质子化剂磷酸混合，在70℃条件下密闭搅拌球磨机研磨反应1-2小时，得到一种抗老化复合促进剂，70℃真空脱水至含水量小于1％时保温待用；
C)按质量份数，将步骤A制备)的2-4份抗老化复合醇溶液与6-8份乙二醇混合，再与15-18份对苯二甲酸组分进行配比，并共混打浆，加热至70℃真空脱水，当含水量小于1％时加入到聚合装置，在温度250℃，压力0.15MPa下进行酯化反应2小时，在常压酯化-缩聚阶段，连续加入1-2份由步骤B)制备的抗老化复合促进剂并升温至270℃反应50分钟，然后抽真空，在283℃，绝对压力100Pa以下进行缩聚反应，至熔体粘度符合后加工的工艺要求后出料，制得一种抗老化功能聚酯；
D)以步骤C制备)的抗老化功能聚酯为皮层，以普通聚酯为芯层，按皮芯质量比25-50：75-50的比例，复合纺丝制得皮芯结构的抗老化功能聚酯纤维；
或E)以步骤C制备)的抗老化功能聚酯为原料，经单组份纺丝制成抗老化功能聚酯纤维；
或F)以步骤C制备)的抗老化功能聚酯为原料，与其它功能性：抗菌、抗静电、负离子母粒共混纺丝制成抗老化复合功能性聚酯纤维。
实施例1：一种抗老化功能聚酯纤维的制造方法，采用如下步骤：
A)按质量份数，将1份有机化白炭黑纳米粉体，1份表征参数直径为0.5um、长度为5um的有机化碳酸钙晶须，1份有机化纳米蒙脱土，65份乙二醇，5份1,3-丙二醇，5份1,4-丁二醇混合，3份对羟基苯甲酸，0.2份锗酸钠混合溶液在70℃搅拌球磨机密闭研磨反应2小时，得到一种抗老化复合醇溶液，70℃保温待用；
B)按质量份数，将1份长径比为14:0.5的有机化硅灰石纳米针状纤维，8份分子量为15000的聚乙二醇PEG，8份1,3-丙二醇，0.4份UV-327紫外线吸收剂，0.4份高温抗氧剂1098，0.2份三嗪-5光稳定剂，0.1份乙二醇锑，0.1份质子化剂磷酸混合，在70℃条件下密闭搅拌球磨机研磨反应1小时，得到一种抗老化复合促进剂，70℃真空脱水至含水量小于1％时保温待用；
C)按质量份数，将步骤A制备)的2份抗老化复合醇溶液与8份乙二醇混合，再与15份对苯二甲酸组分进行配比，并共混打浆，加热至70℃真空脱水，当含水量小于1％时加入到聚合装置，在温度250℃，压力0.15MPa下进行酯化反应2小时，在常压酯化-缩聚阶段，连续加入1份由步骤B)制备的抗老化复合促进剂并升温至270℃反应50分钟，然后抽真空，在283℃，绝对压力100Pa以下进行缩聚反应，至熔体粘度符合后加工的工艺要求后出料，制得一种抗老化功能聚酯；
D)以步骤C制备)的抗老化功能聚酯为皮层，以普通聚酯为芯层，按皮层和芯层质量比50：50复合纺丝，作为皮层的抗老化功能聚酯熔体与作为芯层的普通聚酯熔体分别经过各自计量泵计量后进入纺丝箱，然后经皮芯复合纺丝组件，冷却、卷绕后制得皮芯结构的抗老化聚酯纤维；本实施例纺丝工艺参数：238dtex/48f纤维规格、288℃纺丝温度、2800m/min POY卷绕速度、21.5℃环吹风温度、45Pa环吹风压力、85％环吹风湿度。
实施例2：一种抗老化功能聚酯纤维的制造方法，采用如下步骤：
A)按质量份数，将1.5份有机化白炭黑纳米粉体，1.5份表征参数直径为1.75um、长度为12.5um的有机化碳酸钙晶须，1.5份有机化纳米蒙脱土，70份乙二醇，6份1,3-丙二醇，6份1,4-丁二醇混合，4份对羟基苯甲酸，0.3份锗酸钠混合溶液在70℃搅拌球磨机密闭研磨反应3小时，得到一种抗老化复合醇溶液，70℃保温待用；
B)按质量份数，将1.5份长径比为15:1的有机化硅灰石纳米针状纤维，9份分子量为15000的聚乙二醇PEG，9份1,3-丙二醇，0.5份UV-327紫外线吸收剂，0.5份高温抗氧剂1098，0.3份三嗪-5光稳定剂，0.2份乙二醇锑，0.2份质子化剂磷酸混合，在70℃条件下密闭搅拌球磨机研磨反应1.5小时，得到一种抗老化复合促进剂，70℃真空脱水至含水量小于1％时保温待用；
C)按质量份数，将步骤A制备)的3份抗老化复合醇溶液与7份乙二醇混合，再与16份对苯二甲酸组分进行配比，并共混打浆，加热至70℃真空脱水，当含水量小于1％时加入到聚合装置，在温度250℃，压力0.15MPa下进行酯化反应2小时，在常压酯化-缩聚阶段，连续加入1.5份由步骤B)制备的抗老化复合促进剂并升温至270℃反应50分钟，然后抽真空，在283℃，绝对压力100Pa以下进行缩聚反应，至熔体粘度符合后加工的工艺要求后出料，制得一种抗老化功能聚酯；
D)以步骤C制备)的抗老化功能聚酯为原料，单组份熔体由缩聚釜经管道输送，经计量泵、纺丝组件、冷却、卷绕后纺丝制成抗老化功能聚酯纤维；本实施例纺丝工艺参数：278dtex/48f纤维规格、288℃纺丝温度、4750m/min FDY卷绕速度、3.3拉伸倍数、21℃侧吹风温度、0.65m/min侧吹风速度、80％侧吹风湿度。
实施例3：一种抗老化功能聚酯纤维的制造方法，采用如下步骤：
A)按质量份数，将2份有机化白炭黑纳米粉体，2份表征参数直径为3um、长度为20um的有机化碳酸钙晶须，2份有机化纳米蒙脱土，75份乙二醇，8份1,3-丙二醇，8份1,4-丁二醇混合，5份对羟基苯甲酸，0.5份锗酸钠混合溶液在70℃搅拌球磨机密闭研磨反应4小时，得到一种抗老化复合醇溶液，70℃保温待用；
B)按质量份数，将2份长径比为16:1.5的有机化硅灰石纳米针状纤维，10份分子量为15000的聚乙二醇PEG，10份1,3-丙二醇，0.6份UV-327紫外线吸收剂，0.6份高温抗氧剂1098，0.4份三嗪-5光稳定剂，0.3份乙二醇锑，0.3份质子化剂磷酸混合，在70℃条件下密闭搅拌球磨机研磨反应2小时，得到一种抗老化复合促进剂，70℃真空脱水至含水量小于1％时保温待用；
C)按质量份数，将步骤A制备)的4份抗老化复合醇溶液与6份乙二醇混合，再与18份对苯二甲酸组分进行配比，并共混打浆，加热至70℃真空脱水，当含水量小于1％时加入到聚合装置，在温度250℃，压力0.15MPa下进行酯化反应2小时，在常压酯化-缩聚阶段，连续加入2份由步骤B)制备的抗老化复合促进剂并升温至270℃反应50分钟，然后抽真空，在283℃，绝对压力100Pa以下进行缩聚反应，至熔体粘度符合后加工的工艺要求后出料，制得一种抗老化功能聚酯；
D)以步骤C制备)的抗老化功能聚酯为原料，熔体直纺在线添加抗静电母粒熔体，经动态混合器、静态混合器、计量泵、纺丝组件、冷却、卷绕后纺丝制成抗老化、抗静电功能聚酯纤维；本实施例纺丝工艺参数：278dtex/48f纤维规格、286℃纺丝温度、4350m/min FDY卷绕速度、3.2拉伸倍数、21℃侧吹风温度、0.65m/min侧吹风速度、80％侧吹风湿度。
本发明所述的实施例并不限于以上所述实施例，通过前述公开的数值范围，在就具体实施例中进行任意替换，从而可以得到无数个实施例，对此不一一例举。

Claims (2)

1.一种抗老化功能聚酯纤维的制造方法，其特征在于该制造方法采用如下步骤：
A)按质量份数，将1-2份有机化白炭黑纳米粉体，1-2份表征参数直径为0.5-3um、长度为5-20um的有机化碳酸钙晶须，1-2份有机化纳米蒙脱土，65-75份乙二醇，5-8份1,3-丙二醇，5-8份1,4-丁二醇混合，3-5份对羟基苯甲酸，0.2-0.5份锗酸钠混合溶液在70℃搅拌球磨机密闭研磨反应2-4小时，得到一种抗老化复合醇溶液，70℃保温待用；
B)按质量份数，将1-2份长径比为14-16:0.5-1.5的有机化硅灰石纳米针状纤维，8-10份分子量为15000的聚乙二醇PEG，8-10份1,3-丙二醇，0.4-0.6份UV-327紫外线吸收剂，0.4-0.6份高温抗氧剂1098，0.2-0.4份三嗪-5光稳定剂，0.1-0.3份乙二醇锑，0.1-0.3份质子化剂磷酸混合，在70℃条件下密闭搅拌球磨机研磨反应1-2小时，得到一种抗老化复合促进剂，70℃真空脱水至含水量小于1％时保温待用；
C)按质量份数，将步骤A制备)的2-4份抗老化复合醇溶液与6-8份乙二醇混合，再与15-18份对苯二甲酸组分进行配比，并共混打浆，加热至70℃真空脱水，当含水量小于1％时加入到聚合装置，在温度250℃，压力0.15MPa下进行酯化反应2小时，在常压酯化-缩聚阶段，连续加入1-2份由步骤B)制备的抗老化复合促进剂并升温至270℃反应50分钟，然后抽真空，在283℃，绝对压力100Pa以下进行缩聚反应，制得一种抗老化功能聚酯；
D)以步骤C制备)的抗老化功能聚酯为皮层，以普通聚酯为芯层，按皮芯质量比25-50：75-50的比例，复合纺丝制得皮芯结构的抗老化功能聚酯纤维；
或E)以步骤C制备)的抗老化功能聚酯为原料，经单组份纺丝制成抗老化功能聚酯纤维；
或F)以步骤C制备)的抗老化功能聚酯为原料，与其它功能性：抗菌、抗静电、负离子母粒共混纺丝制成抗老化复合功能性聚酯纤维。
2.一种抗老化功能聚酯纤维的制造方法，其特征在于该制造方法采用如下步骤：
A)按质量份数，将1.5份有机化白炭黑纳米粉体，1.5份表征参数直径为1.75um、长度为12.5um的有机化碳酸钙晶须，1.5份有机化纳米蒙脱土，70份乙二醇，6份1,3-丙二醇，6份1,4-丁二醇混合，4份对羟基苯甲酸，0.3份锗酸钠混合溶液在70℃搅拌球磨机密闭研磨反应3小时，得到一种抗老化复合醇溶液，70℃保温待用；
B)按质量份数，将1.5份长径比为15:1的有机化硅灰石纳米针状纤维，9份分子量为15000的聚乙二醇PEG，9份1,3-丙二醇，0.5份UV-327紫外线吸收剂，0.5份高温抗氧剂1098，0.3份三嗪-5光稳定剂，0.2份乙二醇锑，0.2份质子化剂磷酸混合，在70℃条件下密闭搅拌球磨机研磨反应1.5小时，得到一种抗老化复合促进剂，70℃真空脱水至含水量小于1％时保温待用；
C)按质量份数，将步骤A制备)的3份抗老化复合醇溶液与7份乙二醇混合，再与16份对苯二甲酸组分进行配比，并共混打浆，加热至70℃真空脱水，当含水量小于1％时加入到聚合装置，在温度250℃，压力0.15MPa下进行酯化反应2小时，在常压酯化-缩聚阶段，连续加入1.5份由步骤B)制备的抗老化复合促进剂并升温至270℃反应50分钟，然后抽真空，在283℃，绝对压力100Pa以下进行缩聚反应，制得一种抗老化功能聚酯；
D)以步骤C制备)的抗老化功能聚酯为皮层，以普通聚酯为芯层，按皮芯质量比37.5：62.5的比例，复合纺丝制得皮芯结构的抗老化功能聚酯纤维；
或E)以步骤C制备)的抗老化功能聚酯为原料，经单组份纺丝制成抗老化功能聚酯纤维；
或F)以步骤C制备)的抗老化功能聚酯为原料，与其它功能性：抗菌、抗静电、负离子母粒共混纺丝制成抗老化复合功能性聚酯纤维。
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