CN109881288B - 抗碱纤维、防护服以及防护服面料 - Google Patents

抗碱纤维、防护服以及防护服面料 Download PDF

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Abstract

一种抗碱纤维，包括聚酯、马来酸酐改性聚醚、聚醚共聚物，其中，马来酸酐改性聚醚为聚醚分子链端羟基与马来酸酐的酯化反应产物；聚醚共聚物为如下单体A）‑单体C）的共聚物：单体A）：CH2=CHR1‑CO‑O‑(CH2‑CH2‑O)m‑CH3，R1为H或C1‑C3的烷基；m为自然数，并且m使得单体A）的数均分子量在1000‑2000之间；单体B）：CH2=CHR2‑CH2‑O‑(CH2‑CH2‑O)n‑H或者，R2为H或C1‑C3的烷基；n为20‑80的自然数；单体C）：CH2=CHR3‑COOH，R3为H或C1‑C3的烷基。本发明所提供的抗碱防护服、抗碱防护服面料以及抗碱纤维，在碱性污染环境下使用，能够有效对抗碱性污染物的腐蚀。

Description

抗碱纤维、防护服以及防护服面料
技术领域
本发明涉及防护服以及应用于所述防护服的纤维和面料，尤其涉及一种可在碱性污染物环境下工作的抗碱防护服、已经应用于所述抗碱防护服的面料和纤维。
背景技术
衣物所用纤维通常采用聚酯、尼龙、以及棉、麻等材料，这些材料往往存在不耐碱的缺陷，在碱性环境下很容易导致分子链降解，从而面料纤维发生断裂。
采用无机填料或无机纤维，可以提高耐碱性，如CN104073955B公开的防护服，采用玄武岩纤维和碳纤维作为芯线，利用玄武岩纤维起到抗碱的效果。无机纤维密度高，导致防护服重量大，在抢险救灾场所，防护服重量越大，就会给使用者带来越大的安全隐患和风险；此外无机纤维韧性比较差，穿着舒适性较差。
CN101445968A公开的聚酯纤维抗碱处理方法中，将聚丙烯喷至聚酯表面成膜，将碱性物质与聚酯纤维分隔，但是聚丙烯的透气性、吸水性都比较差，而且耐高温性能差，不适合作为防护服面料使用。
CN104846473B公开的共混纤维，采用芳香族聚酰胺与聚芳砜共混，能够获得优异的耐碱性能和耐高温性能，但是无论是芳香族聚酰胺还是聚芳砜，成本过高，产量低，不适于大规模推广使用。
发明内容
本发明提供了一种可用于防护服的抗碱纤维以及面料和防护服。
本发明第一个方面是提供一种抗碱纤维，包括聚酯、马来酸酐改性聚醚、聚醚共聚物，其中，
所述马来酸酐改性聚醚为聚醚分子链端羟基与马来酸酐的酯化反应产物；
所述聚醚共聚物为如下单体A)-单体C)的共聚物：
单体A)：CH2＝CHR1-CO-O-(CH2-CH2-O)m-CH3，R1为H或C1-C3的烷基；m为自然数，并且m使得单体A)的数均分子量在1000-2000之间；
单体B)：CH2＝CHR2-CH2-O-(CH2-CH2-O)n-H，R2为H或C1-C3的烷基；n为20-80的自然数；
单体C)：CH2＝CHR3-COOH，R3为H或C1-C3的烷基。
在更优选实施例中，所述马来酸酐改性聚醚为：
Figure GDA0002916096330000021
其中，x、y、z分别独立地为5-20的自然数，P为-CH2-CH2-和/或-CH(CH3)-CH2-。其中，A、B、C中至少有一个为-CO-CH＝CH-COOH，其他为H；或者A、B、C全部为-CO-CH＝CH-COOH。
本发明的一种优选实施例中，单体A)与单体B)重量比例优选为1：(0.8-1.5)，更优选为1：(1-1.2)。
本发明的一种优选实施例中，所述C1-C3的烷基选自甲基、乙基、正丙基、异丙基中的一种，更优选地，所述C1-C3的烷基为甲基。
本发明的一种优选实施例中，所述抗碱纤维中，聚酯重量占85-90％，所述马来酸酐改性聚醚重量占5-10％，所述聚醚共聚物重量占2-6％。
本发明的一种更优选实施例中，所述抗碱纤维中，还可以包括助剂，其中所述助剂包括颜料、增塑剂、增韧剂中的一种或更多种。
在更有优选实施例中，在所述抗碱纤维中，所述助剂重量比例使得所述抗碱纤维中各组分的重量比例加和达到100％。
本发明的一种优选实施例中，所述聚酯为PET、PBT中的一种或几种，更优选为PET。
本发明第二个方面是提供一种抗碱防护服面料，所述抗碱防护服面料采用本发明第一个方面所述的抗碱纤维。
在一种优选实施例中，所述抗碱防护服面料可以是包括单层或更多层，所述抗碱纤维可以是应用于其中一层或所有层中。
在一种优选实施例中，所述抗碱防护服面料中，至少有一层为抗碱层，所述抗碱纤维占所述抗碱层中至少95％的体积比例。
在一种优选实施例中，所述抗碱防护服面料中，所述抗碱层位于最外层。
本发明第三个方面是提供一种抗碱防护服，所述抗碱防护服采用本发明第二个方面所述的抗碱防护服面料生产。
本发明所提供的抗碱防护服、抗碱防护服面料以及抗碱纤维，在碱性污染环境下使用，能够有效对抗碱性污染物的腐蚀。
具体实施方式
实施例1：
步骤1，马来酸酐改性聚醚的合成：
氮气环境的反应釜内，加入碱性催化剂(如氢氧化钾)和甘油，升温至110-130℃，逐步加入环氧丙烷，反应至压力不再下降，合成聚醚。反应条件：[KOH]＝5×10-5mol/g，甘油与环氧丙烷单体摩尔比为1:100。
聚醚105g、马来酸酐28g加热至60℃，加入双金属氰化物(DMC)催化剂1g，升温至110-130℃，反应30分钟得到马来酸酐改性聚醚。
所选择的DMC可以参照如下文献：
洪良智等人，双金属氰化物催化剂的研究进展，《合成树脂及塑料》，2002，19(3)：53。
步骤2，聚醚共聚物的合成：
600g甲氧基聚乙二醇(MPEG 1200)与245g丙烯酸、1g对苯二酚和1.5g浓硫酸升温至110℃，保温反应10小时，降温至50℃，加入30g三乙醇氨、110g水、110g氢氧化钠水溶液(30wt％)，得到丙烯酸盐以及MPEG丙烯酸酯的混合物。
220g水中加入异丁烯醇聚氧乙烯醚(聚合度50)225g、过硫酸铵0.87g，滴加MPEGMPEG丙烯酸酯的混合物250g、65g水溶液(含0.5g巯基丙酸、0.1g辛硫醇、0.5g甲醛合次硫酸氢钠)，反应3小时，加入氢氧化钠水溶液(30wt％)中和，得到聚醚共聚物。
步骤3，生产纤维
PET切片90g与聚醚共聚物3g、马来酸酐改性聚醚7g送入挤出机中，加热熔融挤出，经过喷丝板进行喷丝获得110dtex/144f抗碱纤维细旦原丝。
抗碱纤维原丝集结成单丝束得到抗碱纤维。
实施例2：
采用权利要求1所述的聚醚共聚物、马来酸酐改性聚醚。
PET切片85g与聚醚共聚物5g、马来酸酐改性聚醚10g送入挤出机中，加热熔融挤出，经过喷丝板进行喷丝获得110dtex/144f抗碱纤维细旦原丝。
抗碱纤维原丝集结成单丝束得到抗碱纤维。
实施例3：
采用权利要求1所述的聚醚共聚物、马来酸酐改性聚醚。
PET切片90g与聚醚共聚物5g、马来酸酐改性聚醚5g送入挤出机中，加热熔融挤出，经过喷丝板进行喷丝获得110dtex/144f抗碱纤维细旦原丝。
抗碱纤维原丝集结成单丝束得到抗碱纤维。
抗碱性能检测：抗碱纤维在80℃，浸泡于2wt％浓度的NaOH溶液中6、12、24小时，参照GB/T14337-1993，检测初始状态以及碱处理后的纤维的性能检测。
实施例1-3所得纤维抗碱性能检测结果
实施例1 实施例2 实施例3
初始断裂强度(cN/dex) 4.05 4.02 4.08
6h后断裂强度(cN/dex) 4.05 4.00 4.06
12h后断裂强度(cN/dex) 4.02 4.01 4.05
24h后断裂强度(cN/dex) 3.96 3.95 3.96
初始断裂伸长率(％) 42 42 44
6h后断裂伸长率(％) 42 42 43
12h后断裂伸长率(％) 41 42 43
24h后断裂伸长率(％) 38 39 39
从上述表格中，可以看出：
1)本发明所得抗碱纤维，断裂强度和断裂伸长率与PET相当，不对PET的断裂强度和断裂伸长率带来不利影响。
2)本发明所得抗碱纤维，碱处理12h时间内，断裂强度和断裂伸长率基本不发生变化；碱处理24h后，断裂强度仍然基本保持在原有性能，断裂伸长率维持度高达90％左右，具有良好的抗碱效果。这可能是由于：1)马来酸酐改性聚醚能够率先与碱反应，避免碱对聚酯的腐蚀，2)马来酸酐改性聚醚为星形聚合物，形成立体交叉，能够阻止碱性成分的渗入到聚酯大分子链，3)聚醚共聚物在PET、马来酸酐改性聚醚大分子之间形成交叉连接，增加PET与马来酸酐改性聚醚的相容性，同时，交叉所形成的空间位阻作用，也能够阻碍碱性成分随水分的渗透。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (11)

1.一种抗碱纤维，其特征在于，包括聚酯、马来酸酐改性聚醚、聚醚共聚物，其中，
所述马来酸酐改性聚醚为聚醚分子链端羟基与马来酸酐的酯化反应产物；
所述聚醚共聚物为如下单体A）-单体C）的共聚物：
单体A）：CH2=CHR1-CO-O-(CH2-CH2-O)m-CH3，R1为H或C1-C3的烷基；m为自然数，并且m使得单体A）的数均分子量在1000-2000之间；
单体B）：CH2=CHR2-CH2-O-(CH2-CH2-O)n-H，R2为H或C1-C3的烷基；n为20-80的自然数；
单体C）：CH2=CHR3-COOH，R3为H或C1-C3的烷基。
2.根据权利要求1所述的抗碱纤维，其特征在于，所述马来酸酐改性聚醚为：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
其中，x、y、z分别独立地为5-20的自然数，P为-CH2-CH2-和/或-CH(CH3)-CH2-；
其中，A、B、C中至少有一个为-CO-CH=CH-COOH，其他为H。
3.根据权利要求2所述的抗碱纤维，其特征在于，A、B、C全部为-CO-CH=CH-COOH。
4.根据权利要求1所述的抗碱纤维，其特征在于，单体A）与单体B）重量比例为1︰(0.8-1.5)。
5.根据权利要求1所述的抗碱纤维，其特征在于，所述C1-C3的烷基选自甲基、乙基、正丙基、异丙基中的一种。
6.根据权利要求1所述的抗碱纤维，其特征在于，所述抗碱纤维中，聚酯重量占85-90%，所述马来酸酐改性聚醚重量占5-10%，所述聚醚共聚物重量占2-6%。
7.根据权利要求1所述的抗碱纤维，其特征在于，所述抗碱纤维中，还包括助剂，其中所述助剂包括颜料、增塑剂、增韧剂中的一种或多种。
8.一种抗碱防护服面料，其特征在于，所述抗碱防护服面料采用权利要求1所述的抗碱纤维。
9.根据权利要求8所述的抗碱防护服面料，其特征在于，所述抗碱防护服面料为单层或多层，所述抗碱纤维应用于其中一层或所有层中。
10.根据权利要求9所述的抗碱防护服面料，其特征在于，所述抗碱防护服面料中，至少有一层为抗碱层，所述抗碱纤维占所述抗碱层中至少95%的体积比例。
11.一种抗碱防护服，其特征在于，所述抗碱防护服采用权利要求8所述的抗碱防护服面料生产。
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