CN108505201A - 一种持久抗菌的易染亲水聚酯纤维面料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种持久抗菌的易染亲水聚酯纤维面料及其制备方法，属于聚酯纤维面料技术领域。采用双季铵盐改性单体为亲水、抗菌单体，聚酯纤维分子主链上含有大量的季铵盐基团；采用1,4‑二羟基丁烷‑2‑磺酸钠为易染阴离子改性单体，磺酸根阴离子基团位于聚酯纤维的支链上。由于本发明所述的聚酯纤维面料易染，且实现了亲水性、抗静电性、持久抗菌性的综合效果，具有广泛的应用前景。

Description

一种持久抗菌的易染亲水聚酯纤维面料及其制备方法
技术领域
本发明属于聚酯纤维面料技术领域，涉及一种持久抗菌的易染亲水聚酯纤维面料及其制备方法。
背景技术
聚酯纤维是由有机二元酸和二元醇缩聚而成的聚酯经纺丝所得的合成纤维。工业化大量生产的聚酯纤维是用聚对苯二甲酸乙二醇酯制成的，中国的商品名为涤纶。聚酯纤维具有强度高、模量高、弹性和耐光性好，尺寸稳定性好、易洗快干等优点，是一种比较受欢迎的纺织材料。
但是由于聚酯本身的分子结构排列规整，结晶度高、模量大、缺乏极性官能团，纤维的吸湿性很差，在标准环境下纤维的回潮率仅为0.4％，而天然纤维棉回潮率达到了7.5％；常规聚酯纤维染色需要在130℃高温高压条件下进行染色，消耗大量的能源；聚酯纤维还存在容易产生细菌等问题；聚酯纤维的吸湿性差、染色性能差及易产生细菌等问题，在很多场合制约了聚酯技术的进一步发展。如何制备出一种同时有吸湿性能、速干性能、柔软性能等于一体，同时保有聚酯纤维本身优异的力学性能的纤维时研究者一直努力追求的目标。
例如，中国专利CN201410037950.1涉及一种高亲水易染聚酯纤维的制备方法，可广泛应用于制备吸湿排汗、抗静电纤维；中国专利CN201510866954.5提供了一种介孔磷酸锆负载纳米银抗菌聚酯纤维，具有抗菌效用持久的特点。但上述二者的性能单一。
发明内容
为克服现有技术的缺点和不足，本发明提供一种持久抗菌的易染亲水聚酯纤维面料及其制备方法。
一种持久抗菌的易染亲水聚酯纤维面料，采用双季铵盐改性单体为亲水、抗菌单体，聚酯纤维分子主链上含有大量的季铵盐基团；采用1,4-二羟基丁烷-2-磺酸钠为易染阴离子改性单体，磺酸根阴离子基团位于聚酯纤维的支链上。
所述的持久抗菌的易染亲水聚酯纤维面料的制备方法，包括如下步骤：
依次将双季铵盐改性二元醇单体、乙二醇、对苯二甲酸、缩聚催化剂、热稳定剂、抗氧化剂加入到反应器中，搅拌打浆后加热至230～250℃反应；然后向反应器中加入易染阴离子单体并升温继续反应，经冷却后切片、拉丝得易染亲水型季铵盐改性聚酯纤维，再经针织即得持久抗菌的易染亲水聚酯纤维面料。
更进一步的，所述的持久抗菌的易染亲水聚酯纤维面料的制备方法，以重量份数计，包括如下步骤：
在配有搅拌器、加热装置的反应器中，依次将20～25份双季铵盐改性二元醇单体、25～28份乙二醇、130～150份对苯二甲酸、0.1～0.5份缩聚催化剂、0.01～0.03份热稳定剂、0.01～0.03份抗氧化剂加入到反应器中，常温下搅拌打浆，打浆结束后加热至230～250℃，反应2～3h；然后向反应器中加入1.5-3份易染阴离子单体并升温至240～260℃，反应1～2h后升温至265～280℃继续反应3～5h，经冷却后切片、拉丝得易染亲水型季铵盐改性聚酯纤维，再经针织即得持久抗菌的易染亲水聚酯纤维面料。
所述催化剂为乙二醇钛、三氧化二锑、醋酸锑中的至少一种。
所述热稳定剂为磷酸三甲酯、三(壬苯基)亚磷酸酯中的至少一种。
所述抗氧化剂为巴斯夫抗氧化剂1010、巴斯夫抗氧化剂B900、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯中的至少一种。
所述的易染阴离子单体为1,4-二羟基丁烷-2-磺酸钠。
所述的双季铵盐改性二元醇单体的分子结构式(式中，m:1～3；n:1-5；X为Cl(氯)或Br(溴))为：
所述的双季铵盐改性二元醇单体的制备方法为：
在配有搅拌器、加热装置、滴液装置的反应器中，依次加入1～1.2mol的二元叔胺、0.001～0.002mol的催化剂、1～2mol的乙酸乙酯，加热至80～120℃，然后通过滴液装置向反应器中缓慢滴加2mol的卤代醇，1～2h滴加完毕后继续搅拌保温反应2～3h，然后冷却至室温，减压蒸馏除去乙酸乙酯和未反应单体，得双季铵盐单体粗产品，双季铵盐单体粗产品经乙醚洗涤、真空干燥后即为双季铵盐改性二元醇单体。
所述的二元叔胺为N,N’-四甲基乙二胺、N,N’-四甲基-1,3-丙二胺、N,N’-四甲基-1,4-丁二胺、N,N’-四甲基-1,5-戊二胺、N,N’-四甲基-1,6-己二胺中的至少一种；所述的催化剂为碘、溴化碘中的至少一种；所述的卤代醇为2-氯乙醇、3-氯丙醇、2-溴乙醇、3-溴丙醇、4-氯-1-丁醇、4-溴-1-丁醇中的至少一种。
本发明所述的一种持久抗菌的易染亲水聚酯纤维面料，具有以下优点：(1)合成了含有双季铵盐离子的改二元醇(双季铵盐改性二元醇单体)，并将之作为单体应用于聚酯纤维的合成改性，提高了所述聚酯面料的亲水型和持久抗菌性(因季铵盐离子位于聚酯分子结构之中)；(2)采用1,4-二羟基丁烷-2-磺酸钠为易染阴离子改性单体，一方面因其含有侧基使原有的聚酯结构的规整性变得更为疏松，同时使得原有的聚酯分子链上含有磺酸根，易与阳离子颜料中阳离子基团进行离子交换而更易染色；(3)磺酸根阴离子基团位于聚酯纤维的支链上，与季铵盐离子协同作用，大大提高了聚酯纤维面料的亲水性，进一步提高其抗静电性和抗污性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的一种持久抗菌的易染亲水聚酯纤维面料及其制备方法做进一步的描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。
实施例1
一种持久抗菌的易染亲水聚酯纤维面料，采用双季铵盐改性单体为亲水、抗菌单体，聚酯纤维分子主链上含有大量的季铵盐基团；采用1,4-二羟基丁烷-2-磺酸钠为易染阴离子改性单体，磺酸根阴离子基团位于聚酯纤维的支链上；其制备方法，以重量份数计，包括如下步骤：
在配有搅拌器、加热装置的反应器中，依次将22份双季铵盐改性二元醇单体、27份乙二醇、148份对苯二甲酸、0.3份三氧化二锑、0.02份磷酸三甲酯、0.015份巴斯夫抗氧化剂1010加入到反应器中，常温下搅拌打浆，打浆结束后加热至240℃，反应2.5h；然后向反应器中加入2.5份1,4-二羟基丁烷-2-磺酸钠并升温至255℃，反应1.5h后升温至270℃继续反应4h，经冷却后切片、拉丝得易染亲水型季铵盐改性聚酯纤维，再经针织即得持久抗菌的易染亲水聚酯纤维面料。
其中，本实施例中所述的双季铵盐改性二元醇单体的制备方法为：
在配有搅拌器、加热装置、滴液装置的反应器中，依次加入1.1mol的N,N’-四甲基-1,3-丙二胺、0.001mol的溴化碘、1.5mol的乙酸乙酯，加热至110℃，然后通过滴液装置向反应器中缓慢滴加2mol的3-氯丙醇，1.5h滴加完毕后继续搅拌保温反应2.4h，然后冷却至室温，减压蒸馏除去乙酸乙酯和未反应单体，得双季铵盐单体粗产品，双季铵盐单体粗产品经乙醚洗涤、真空干燥后即为双季铵盐改性二元醇单体。
实施例2
一种持久抗菌的易染亲水聚酯纤维面料，采用双季铵盐改性单体为亲水、抗菌单体，聚酯纤维分子主链上含有大量的季铵盐基团；采用1,4-二羟基丁烷-2-磺酸钠为易染阴离子改性单体，磺酸根阴离子基团位于聚酯纤维的支链上；其制备方法，以重量份数计，包括如下步骤：
在配有搅拌器、加热装置的反应器中，依次将25份双季铵盐改性二元醇单体、25份乙二醇、150份对苯二甲酸、0.5份乙二醇钛、0.03份三(壬苯基)亚磷酸酯、0.03份亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯加入到反应器中，常温下搅拌打浆，打浆结束后加热至250℃，反应2h；然后向反应器中加入3份1,4-二羟基丁烷-2-磺酸钠并升温至260℃，反应1h后升温至280℃继续反应3h，经冷却后切片、拉丝得易染亲水型季铵盐改性聚酯纤维，再经针织即得持久抗菌的易染亲水聚酯纤维面料。
其中，本实施例中所述的双季铵盐改性二元醇单体的制备方法为：
在配有搅拌器、加热装置、滴液装置的反应器中，依次加入1.2mol的N,N’-四甲基-1,6-己二胺、0.002mol的碘、2mol的乙酸乙酯，加热至120℃，然后通过滴液装置向反应器中缓慢滴加2mol的2-溴乙醇，1h滴加完毕后继续搅拌保温反应2h，然后冷却至室温，减压蒸馏除去乙酸乙酯和未反应单体，得双季铵盐单体粗产品，双季铵盐单体粗产品经乙醚洗涤、真空干燥后即为双季铵盐改性二元醇单体。
实施例3
一种持久抗菌的易染亲水聚酯纤维面料，采用双季铵盐改性单体为亲水、抗菌单体，聚酯纤维分子主链上含有大量的季铵盐基团；采用1,4-二羟基丁烷-2-磺酸钠为易染阴离子改性单体，磺酸根阴离子基团位于聚酯纤维的支链上；其制备方法，以重量份数计，包括如下步骤：
在配有搅拌器、加热装置的反应器中，依次将20份双季铵盐改性二元醇单体、28份乙二醇、130份对苯二甲酸、0.1份醋酸锑、0.01份磷酸三甲酯、0.01份亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯加入到反应器中，常温下搅拌打浆，打浆结束后加热至230℃，反应3h；然后向反应器中加入1.5份1,4-二羟基丁烷-2-磺酸钠并升温至240℃，反应2h后升温至265℃继续反应5h，经冷却后切片、拉丝得易染亲水型季铵盐改性聚酯纤维，再经针织即得持久抗菌的易染亲水聚酯纤维面料。
其中，本实施例中所述的双季铵盐改性二元醇单体的制备方法为：
在配有搅拌器、加热装置、滴液装置的反应器中，依次加入1mol的N,N’-四甲基乙二胺、0.001mol的溴化碘、1mol的乙酸乙酯，加热至80℃，然后通过滴液装置向反应器中缓慢滴加2mol的4-氯-1-丁醇，2h滴加完毕后继续搅拌保温反应3h，然后冷却至室温，减压蒸馏除去乙酸乙酯和未反应单体，得双季铵盐单体粗产品，双季铵盐单体粗产品经乙醚洗涤、真空干燥后即为双季铵盐改性二元醇单体。
对比例：以市售的抗菌聚酯纤维面料为对比例进行性能测试。
亲水性能测试，按照称重法，对实施例1-3中的持久抗菌的易染亲水聚酯纤维面料和对比例的亲水性能、抗菌性能(GB/T 20944-2007《纺织品抗菌性能的评价》)、染色性能测试结果如表1。
表1持久抗菌的易染亲水聚酯纤维面料性能
从表1可以看出，本发明的持久抗菌的易染亲水聚酯纤维面料的回潮率、抗均性能、染色性能远远高于市售聚酯纤维。

Claims (10)

1.一种持久抗菌的易染亲水聚酯纤维面料，其特征在于，采用双季铵盐改性单体为亲水、抗菌单体，聚酯纤维分子主链上含有大量的季铵盐基团；采用1,4-二羟基丁烷-2-磺酸钠为易染阴离子改性单体，磺酸根阴离子基团位于聚酯纤维的支链上。
2.一种如权利要求1所述的持久抗菌的易染亲水聚酯纤维面料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
依次将双季铵盐改性二元醇单体、乙二醇、对苯二甲酸、缩聚催化剂、热稳定剂、抗氧化剂加入到反应器中，搅拌打浆后加热至230～250℃反应；然后向反应器中加入易染阴离子单体并升温继续反应，经冷却后切片、拉丝得易染亲水型季铵盐改性聚酯纤维，再经针织即得持久抗菌的易染亲水聚酯纤维面料。
3.一种如权利要求2所述的持久抗菌的易染亲水聚酯纤维面料的制备方法，其特征在于，以重量份数计，包括如下步骤：
在配有搅拌器、加热装置的反应器中，依次将20～25份双季铵盐改性二元醇单体、25～28份乙二醇、130～150份对苯二甲酸、0.1～0.5份缩聚催化剂、0.01～0.03份热稳定剂、0.01～0.03份抗氧化剂加入到反应器中，常温下搅拌打浆，打浆结束后加热至230～250℃，反应2～3h；然后向反应器中加入1.5-3份易染阴离子单体并升温至240～260℃，反应1～2h后升温至265～280℃继续反应3～5h，经冷却后切片、拉丝得易染亲水型季铵盐改性聚酯纤维，再经针织即得持久抗菌的易染亲水聚酯纤维面料。
4.根据权利要求2或3所述的一种持久抗菌的易染亲水聚酯纤维面料的制备方法，其特征在于，所述催化剂为乙二醇钛、三氧化二锑、醋酸锑中的至少一种。
5.根据权利要求2或3所述的一种持久抗菌的易染亲水聚酯纤维面料的制备方法，其特征在于，所述热稳定剂为磷酸三甲酯、三(壬苯基)亚磷酸酯中的至少一种。
6.根据权利要求2或3所述的一种持久抗菌的易染亲水聚酯纤维面料的制备方法，其特征在于，所述抗氧化剂为巴斯夫抗氧化剂1010、巴斯夫抗氧化剂B900、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯中的至少一种。
7.根据权利要求2或3所述的一种持久抗菌的易染亲水聚酯纤维面料的制备方法，其特征在于，所述的易染阴离子单体为1,4-二羟基丁烷-2-磺酸钠。
8.根据权利要求2或3所述的一种持久抗菌的易染亲水聚酯纤维面料的制备方法，其特征在于，所述的双季铵盐改性二元醇单体的分子结构式为：
式中，m:1～3；n:1-5；X为Cl(氯)或Br(溴)。
9.根据权利要求2或3所述的一种持久抗菌的易染亲水聚酯纤维面料的制备方法，其特征在于，所述的双季铵盐改性二元醇单体的制备方法为：
在配有搅拌器、加热装置、滴液装置的反应器中，依次加入1～1.2mol的二元叔胺、0.001～0.002mol的催化剂、1～2mol的乙酸乙酯，加热至80～120℃，然后通过滴液装置向反应器中缓慢滴加2mol的卤代醇，1～2h滴加完毕后继续搅拌保温反应2～3h，然后冷却至室温，减压蒸馏除去乙酸乙酯和未反应单体，得双季铵盐单体粗产品，双季铵盐单体粗产品经乙醚洗涤、真空干燥后即为双季铵盐改性二元醇单体。
10.根据权利要求9所述的一种持久抗菌的易染亲水聚酯纤维面料的制备方法，其特征在于，所述的二元叔胺为N,N’-四甲基乙二胺、N,N’-四甲基-1,3-丙二胺、N,N’-四甲基-1,4-丁二胺、N,N’-四甲基-1,5-戊二胺、N,N’-四甲基-1,6-己二胺中的至少一种；所述的催化剂为碘、溴化碘中的至少一种；所述的卤代醇为2-氯乙醇、3-氯丙醇、2-溴乙醇、3-溴丙醇、4-氯-1-丁醇、4-溴-1-丁醇中的至少一种。
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