CN107502990A - 一种高吸水吸湿聚酯纤维、高吸水吸湿面料及制备与应用 - Google Patents

一种高吸水吸湿聚酯纤维、高吸水吸湿面料及制备与应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于纺织领域，具体涉及一种高吸水吸湿聚酯纤维、高吸水吸湿面料及制备与应用。所述的高吸水吸湿聚酯纤维的制备方法，包含如下步骤：将聚对苯二甲酸乙二酯、聚乙烯醇、纳米碳酸钙、聚乙烯吡咯烷酮混合，进行纺丝，得到混合纤维；混合纤维用脂肪酶水溶液处理；处理后的混合纤维用壳聚糖/醋酸溶液处理并水洗；水洗后的混合纤维拉伸，卷曲，热定型，得到高吸水吸湿聚酯纤维；本发明还提供了一种高吸水吸湿面料，包含上述高吸水吸湿聚酯纤维；本发明通过物理处理、酶处理结合化学处理的方式对聚酯纤维进行改性，显著改善了聚酯纤维的吸水性和吸湿性，且耐洗涤性好，作用效果持久。制备方法操作简单，成本低，适于工业化生产。

Description

一种高吸水吸湿聚酯纤维、高吸水吸湿面料及制备与应用
技术领域
本发明属于纺织领域，具体涉及一种高吸水吸湿聚酯纤维、高吸水吸湿面料及制备与应用。
背景技术
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。涤纶是以精对苯二甲酸(PTA)或对苯二甲酸二甲酯(DMT)和乙二醇(EG)为原料经酯化或酯交换和缩聚反应而制得的成纤高聚物——聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，经纺丝和后处理制成的纤维。1941年英国Whenfield和Dikson以对苯二甲酸和乙二醇为原料合成了聚对苯二甲酸乙二酯，并制成了纤维。涤纶于1946年在英国工业化生产，1953年开始在世界范围内大规模工业化生产，1971年开始在数量上超过尼龙，成为第一大合成纤维。
聚对苯二甲酸乙二醇酯大分子呈直线型，分子排列紧密，采用熔体纺丝获得的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维结晶度和取向度都较高，玻璃化温度在78℃左右。这些特点都赋予其一系列优良的性能，如断裂强度和弹性模量高、回弹性适中、热定形性能优异、耐热性好，良好的抗有机溶剂和耐水洗性能、较好的耐腐蚀性、较好的酸和弱碱的稳定性，由其织成的衣物经久耐穿，电绝缘性好，易洗快干，具有“洗可穿”的美称，因而被广泛应用于服装、装饰、产业等领域。
但是涤纶由于内部分子排列紧密，分子间缺少亲水结构，因此回潮率很小，吸湿性能差。在相对湿度为95％的条件下，其最高吸湿率为0.7％，由于其吸湿性差，抗静电性不好，涤纶织物透气性不好，染色性差，抗起毛起球性差。为满足市场需求，克服当前不利因素，涤纶产业正面临着由常规涤纶向差别化、功能化转型升级的机遇和挑战。涤纶纤维实现改性的方法有多种，一般分为化学改性法、物理改性法、纺丝过程的改性、纺丝后道的功能性整理等。
改性涤纶纤维不仅能够克服其本身不足，还可以根据需求，赋予其多种功能性。改性涤纶纤维的优异性能使其具有广阔的应用前景。
发明内容
为了克服现有技术的不足与缺点，本发明的首要目的在于提供一种高吸水吸湿聚酯纤维的制备方法。
本发明的另一目的在于提供上述制备方法制备得到的高吸水吸湿聚酯纤维。
本发明的再一目的在于提供一种高吸水吸湿面料，该面料包含上述高吸水吸湿聚酯纤维。
本发明的第四个目的在于提供上述高吸水吸湿聚酯纤维和高吸水吸湿面料在功能性面料领域中的应用。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种高吸水吸湿聚酯纤维的制备方法，包含如下步骤：
(1)将聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚乙烯醇、纳米碳酸钙、聚乙烯吡咯烷酮按照质量比(80～90):(0.5～1):(3～5):(4～6)混合，进行熔融纺丝，得到混合纤维；
(2)将步骤(1)纺丝得到的混合纤维用脂肪酶水溶液55～65℃处理8～24h；
(3)将步骤(2)处理后的混合纤维用壳聚糖/醋酸溶液65～80℃处理4～48h；
(4)将步骤(3)处理后的混合纤维30～40℃水洗30min～2h；
(5)将步骤(4)水洗后的混合纤维拉伸，卷曲，热定型，得到高吸水吸湿聚酯纤维；
步骤(1)中所述的聚对苯二甲酸乙二酯、聚乙烯醇、纳米碳酸钙和聚乙烯吡咯烷酮的质量比优选为85:0.6:4:5；
步骤(1)中所述的聚乙烯醇的聚合度优选不超过600；
步骤(1)中所述的纳米碳酸钙的粒径优选为0.05～0.1μm；
步骤(1)中所述的聚乙烯吡咯烷酮优选为聚乙烯吡咯烷酮K30、聚乙烯吡咯烷酮K40、聚乙烯吡咯烷酮K60、聚乙烯吡咯烷酮聚乙烯吡咯烷酮K80和聚乙烯吡咯烷酮K90中的至少一种；
步骤(1)中所述的聚乙烯吡咯烷酮进一步优选为聚乙烯吡咯烷酮K40和聚乙烯吡咯烷酮聚乙烯吡咯烷酮K60中的至少一种；
步骤(1)中所述的熔融纺丝的温度优选为220～250℃，熔融纺丝的速度优选为1000～1500m/min；
步骤(2)中所述的脂肪酶水溶液的浓度优选为3～5g/L；
步骤(2)中所述的处理的条件优选为58～62℃处理10～18h；
步骤(3)中所述的壳聚糖/醋酸溶液中醋酸浓度优选为5～10％w/w，壳聚糖浓度优选为3～8mg/mL；
步骤(3)中所述的处理的条件优选为70～75℃处理12～36h；
步骤(4)中所述的水洗的条件优选为33～38℃水洗1～1.5h；
步骤(5)中所述的拉伸的倍数优选为2～3倍；
步骤(5)中所述的热定型的条件优选为120～130℃热定型15～20min；
一种高吸水吸湿聚酯纤维，通过上述制备方法制备得到；
一种高吸水吸湿面料，包含上述高吸水吸湿聚酯纤维；
所述的高吸水吸湿面料的制备方法，包含如下步骤：
将上述高吸水吸湿聚酯纤维纺纱、针织，得到高吸水吸湿面料；
所述的高吸水吸湿聚酯纤维在功能性面料领域中的应用；
所述的高吸水吸湿面料在功能性面料领域中的应用；
本发明的原理：
本发明针对于聚酯纤维吸湿性差、回潮率低、易起静电等不足，以聚乙烯醇为分散剂，无机纳米碳酸钙、有机聚乙烯吡咯烷酮为致孔剂，使制得的聚酯纤维纤维结构微孔化，其中，纺丝成型后的聚酯纤维纤维经过脂肪酶水溶液处理后，致孔剂聚乙烯吡咯烷酮溶于水，纤维表面形成微孔；经过脂肪酶水溶液后的纤维表面的酯基在酶的催化作用下裂解成羧基和羟基，进一步用壳聚糖/醋酸溶液处理，一方面纤维表面及内部的碳酸钙与醋酸反应，在纤维表面以及内部形成大小不一的凹陷和空洞，致孔剂聚乙烯吡咯烷酮和碳酸钙形成的微孔和凹陷相互贯通、形成一体的多孔结构进而起到吸水和保水的作用，与纤维中共混的聚乙烯醇共同作用，改善纤维的吸水性；另一方面壳聚糖可通过接枝和包缠形式连在纤维上，进而改善纤维吸湿性。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
(1)本发明通过物理处理、酶处理结合化学处理的方式对聚酯纤维进行改性，显著改善了聚酯纤维的吸水性和吸湿性，且耐洗涤性好，作用效果持久；克服了碱减量处理会损伤纤维，使得纤维的力学性能下降，且产生大量废水，污染环境等缺点。
(2)本发明制得的高吸水吸湿聚酯纤维克服了未改性聚酯纤维湿性差、回潮率低、易起静电等缺点，具有良好的吸水性、吸湿性、抗静电和抗菌效果。
(3)本发明制得的高吸水吸湿聚酯纤维改善了纤维的服用性能，提高了其制得的纺织品的舒适性，可制作四季服装、内衣、运动衫、睡衣以及床上用品等。
(4)本发明提供的制备方法操作简单，成本低，适于工业化生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
脂肪酶(L3126)购自诺维信生物技术有限公司；
实施例1
一种高吸水吸湿聚酯纤维的制备方法，包含如下步骤：
(1)将聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚乙烯醇(聚合度500)、纳米碳酸钙(粒径0.05～0.1μm)、聚乙烯吡咯烷酮K40按照质量比85:0.6:4:5混合，进行熔融纺丝(纺丝温度230℃，纺丝速度1200m/min)，得到混合纤维；
(2)将步骤(1)纺丝得到的混合纤维用浓度为4g/L的脂肪酶水溶液60℃处理10h；
(3)将步骤(2)处理后的混合纤维用壳聚糖/醋酸溶液(醋酸浓度8％w/w，壳聚糖浓度5mg/mL)72℃处理18h；
(4)将步骤(3)处理后的混合纤维37℃水洗1.2h；
(5)将步骤(4)水洗后的混合纤维拉伸2.5倍，卷曲，125℃热定型18min，得到高吸水吸湿聚酯纤维；
(6)将步骤(5)制得的高吸水吸湿聚酯纤维按照常规方法纺纱、针织，得到高吸水吸湿面料。
实施例2
一种高吸水吸湿聚酯纤维的制备方法，包含如下步骤：
(1)将聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚乙烯醇(聚合度500)、纳米碳酸钙(粒径0.05～0.08μm)、聚乙烯吡咯烷酮K60按照质量比80:0.5:3:4混合，进行熔融纺丝(纺丝温度220℃，纺丝速度1000m/min)，得到混合纤维；
(2)将步骤(1)纺丝得到的混合纤维用浓度为3g/L的脂肪酶水溶液55℃处理24h；
(3)将步骤(2)处理后的混合纤维用壳聚糖/醋酸溶液(醋酸浓度5％w/w，壳聚糖浓度3mg/mL)65℃处理48h；
(4)将步骤(3)处理后的混合纤维30℃水洗2h；
(5)将步骤(4)水洗后的混合纤维拉伸2.2倍，卷曲，120℃热定型20min，得到高吸水吸湿聚酯纤维；
(6)将步骤(5)制得的高吸水吸湿聚酯纤维按照常规方法纺纱、针织，得到高吸水吸湿面料。
实施例3
一种高吸水吸湿聚酯纤维的制备方法，包含如下步骤：
(1)将聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚乙烯醇(聚合度500)、纳米碳酸钙(粒径0.06～0.1μm)、聚乙烯吡咯烷酮K40按照质量比90:1:5:6混合，进行熔融纺丝(纺丝温度250℃，纺丝速度1500m/min)，得到混合纤维；
(2)将步骤(1)纺丝得到的混合纤维用浓度为5g/L的脂肪酶水溶液65℃处理8h；
(3)将步骤(2)处理后的混合纤维用壳聚糖/醋酸溶液(醋酸浓度10％w/w，壳聚糖浓度8mg/mL)80℃处理4h；
(4)将步骤(3)处理后的混合纤维40℃水洗30min；
(5)将步骤(4)水洗后的混合纤维拉伸3倍，卷曲，130℃热定型15min，得到高吸水吸湿聚酯纤维；
(6)将步骤(5)制得的高吸水吸湿聚酯纤维按照常规方法纺纱、针织，得到高吸水吸湿面料。
对比实施例1
一种普通聚酯纤维的制备方法，包含如下步骤：
(1)将聚对苯二甲酸乙二酯(PET)进行熔融纺丝(纺丝温度230℃，纺丝速度1200m/min)，得到聚酯纤维；
(2)将步骤(1)纺丝后的聚酯纤维拉伸2.5倍，卷曲，125℃热定型18min，得到普通聚酯纤维；
(3)将步骤(2)制得的普通聚酯纤维按照常规方法纺纱、针织，得到普通面料。
对比实施例2
一种普通聚酯纤维的制备方法，包含如下步骤：
(1)将聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚乙烯醇(聚合度500)、纳米碳酸钙(粒径0.05～0.1μm)、聚乙烯吡咯烷酮K40按照质量比85:0.6:4:5混合，进行熔融纺丝(纺丝温度230℃，纺丝速度1200m/min)，得到混合纤维；
(2)将步骤(1)水洗后的混合纤维拉伸2.5倍，卷曲，125℃热定型18min，得到普通聚酯纤维；
(3)将步骤(2)制得的普通聚酯纤维按照常规方法纺纱、针织，得到普通面料。
效果实施例
(1)吸水性能测试
取实施例1～3制得的高吸水吸湿面料或对比实施例1～2制得的普通面料剪成3小块样，记录其初始质量(M1)。将试样投入盛有水的烧杯中，并在其中浸润1h，取出后用滤纸吸去织物表面的水份至无水滴自然滴下，称取其质量(M2)，并计算出吸水率，取3次结果的平均值，用下式计算吸水率：
M＝(M2-M1)/M1
式中M是吸水率，M1是面料的干重，M2是吸水后面料的重量。
(2)回潮率测试
试样吸湿前后的质量变化与试样干重之比即为试样的回潮率。
结果如表1和表2所示，与对比实施例1和2相比，实施例1～3制得的高吸水吸湿面料具有更好的吸水性和吸湿性。
表1实施例1～3以及对比实施例1～2制得的面料的吸水性能分析
表2实施例1～3以及对比实施例1～2制得的面料的吸湿性能分析
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高吸水吸湿聚酯纤维的制备方法，其特征在于包含如下步骤：
(1)将聚对苯二甲酸乙二酯、聚乙烯醇、纳米碳酸钙、聚乙烯吡咯烷酮按照质量比(80～90):(0.5～1):(3～5):(4～6)混合，进行熔融纺丝，得到混合纤维；
(2)将步骤(1)纺丝得到的混合纤维用脂肪酶水溶液55～65℃处理8～24h；
(3)将步骤(2)处理后的混合纤维用壳聚糖/醋酸溶液65～80℃处理4～48h；
(4)将步骤(3)处理后的混合纤维30～40℃水洗30min～2h；
(5)将步骤(4)水洗后的混合纤维拉伸，卷曲，热定型，得到高吸水吸湿聚酯纤维。
2.根据权利要求1所述的高吸水吸湿聚酯纤维的制备方法，其特征在于：
步骤(1)中所述的聚乙烯醇的聚合度不超过600。
3.根据权利要求1所述的高吸水吸湿聚酯纤维的制备方法，其特征在于：
步骤(1)中所述的纳米碳酸钙的粒径为0.05～0.1μm。
4.根据权利要求1所述的高吸水吸湿聚酯纤维的制备方法，其特征在于：
步骤(1)中所述的熔融纺丝的温度为220～250℃，熔融纺丝的速度为1000～1500m/min。
5.根据权利要求1所述的高吸水吸湿聚酯纤维的制备方法，其特征在于：
步骤(2)中所述的脂肪酶水溶液的浓度为3～5g/L。
6.根据权利要求1所述的高吸水吸湿聚酯纤维的制备方法，其特征在于：
步骤(3)中所述的壳聚糖/醋酸溶液中醋酸浓度为5～10％w/w，壳聚糖浓度为3～8mg//mL。
7.根据权利要求1所述的高吸水吸湿聚酯纤维的制备方法，其特征在于：
步骤(4)中所述的水洗的条件为33～38℃水洗1～1.5h。
8.一种高吸水吸湿聚酯纤维，其特征在于通过权利要求1～7任一项所述的制备方法制备得到。
9.一种高吸水吸湿面料，其特征在于包含权利要求8所述的高吸水吸湿聚酯纤维。
10.权利要求8所述的高吸水吸湿聚酯纤维和权利要求9所述的高吸水吸湿面料在功能性面料领域中的应用。
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