CN112281253A - 一种并列型pet/pbt双组份抗静电抗紫外纤维及其制备方法 - Google Patents

一种并列型pet/pbt双组份抗静电抗紫外纤维及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种并列型PET/PBT双组份抗静电抗紫外纤维及其制备方法，所述并列型PET/PBT双组份抗静电抗紫外纤维包括第一并列结构和第二并列结构，所述第一并列结构为PET聚合物，所述第二并列结构为PBT聚合物，所述PET聚合物与所述PBT聚合物的质量比为0.5～2:1；其中，所述PBT聚合物为PBT聚酯与导电功能粉体的聚合物；所述PET聚合物为PET聚酯与抗紫外助剂的聚合物。本发明使得复合纤维具有抗静电抗紫外的功能，并且由于实现了复合纤维皮层抗静电层的均匀分布，因此赋予纤维媲美于导电丝的抗静电功能，提高了纤维的抗静电性能，而芯层纤维为原位聚合抗紫外功能PET纤维，保持PET纤维本身的力学性能，具有很好的编织性能。

Description

一种并列型PET/PBT双组份抗静电抗紫外纤维及其制备方法
技术领域
本发明属于合成纤维技术领域，具体涉及到一种并列型PET/PBT双组份抗静电抗紫外纤维及其制备方法。
背景技术
抗静电抗紫外性能不够的问题一直是化纤面料所面临的一个持久的问题，目前已经有一些解决方案例如从纤维的本源上来解决，可以制备涤纶、锦纶纤维，例如采用抗静电抗紫外剂添加制备抗静电抗紫外纤维，基本可以满足面料的抗静电抗紫外要求，目前有着广泛的应用，但是此类纤维也有不可弥补的缺陷：第一，抗静电纤维多采用导电丝，目前市场最低价在20万/吨左右，抗紫外纤维价格也比较高，在5-9万/吨之间，这个价格对于传统纺织品来说成本较高；第二，纤维力学性能差，目前针织面料越来越多，尤其是经编面料的应用越来越广泛，但是对纤维的机械性能也较高，而添加抗静电抗紫外剂的纤维由于其抗静电抗紫外剂的影响影响了纤维的机械性能，限制了其应用范围；第三，耐温性能差，材料本身的特性限制了其在服装和家纺的应用，添加抗静电抗紫外剂的纤维耐热性能都要低于普通纤维，这也影响了其使用范围。
目前市场上比较多的面料是采用抗静电抗紫外剂后整理来实现面料的抗静电抗紫外功能的，这种方式相对于使用导电纤维来说成本较低，效果显著，因此也为大多数面料厂家所使用，但是这种方式虽然低廉有效，却也存在不可避免的缺陷：1)附加污染，目前一般是采用抗静电抗紫外剂后整理，增加了废水的污染程度，也增加了废水的处理难度；2)持久性不够，目前采用的抗静电抗紫外后整理方式耐洗性不好，一般很少有能达到标准要求的耐洗性，不利于纺织品的出口，降低了纺织品的竞争优势，增加了贸易中的纠纷。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种并列型PET/PBT双组份抗静电抗紫外纤维，包括第一并列结构和第二并列结构，所述第一并列结构为PET聚合物，所述第二并列结构为PBT聚合物，所述PET聚合物与所述PBT聚合物的质量比为0.5～2:1；
其中，所述PBT聚合物为PBT聚酯与导电功能粉体的聚合物；所述PET聚合物为PET聚酯与抗紫外助剂的聚合物。
作为本发明并列型PET/PBT双组份抗静电抗紫外纤维的一种优选方案，其中：所述导电功能粉体在所述PBT聚合物中以质量比为2～8％的量存在。
作为本发明并列型PET/PBT双组份抗静电抗紫外纤维的一种优选方案，其中：所述导电功能粉体为氮掺杂二氧化钛、二氧化钛沉积导电氧化锌、二氧化钛沉积导电氧化锡、导电炭黑、导电石墨烯中的一种。
作为本发明并列型PET/PBT双组份抗静电抗紫外纤维的一种优选方案，其中：所述抗紫外助剂在所述PET聚合物以质量比为0.2～2％的量存在。
作为本发明并列型PET/PBT双组份抗静电抗紫外纤维的一种优选方案，其中：所述抗紫外助剂由UV1020抗紫外耐候助剂、二丁基锡和乙二醇制备而成。
本发明还公开了一种并列型PET/PBT双组份抗静电抗紫外纤维的制备方法，包括，
将导电功能粉体与PBT聚酯通过双螺杆熔融共挤制备PBT功能切片，其中，双螺杆加工温度为225～270℃，螺杆转速为100～500r/min；
将抗紫外助剂与PET聚酯通过原位聚合、切粒制备PET功能切片，其中，聚合温度为270～290℃；
将PET功能切片和PBT功能切片按质量比为0.5～2:1分别加入到双螺杆复合纺丝机中，收取成并列型PET/PBT双组份抗静电抗紫外纤维。
作为本发明并列型PET/PBT双组份抗静电抗紫外纤维的制备方法的一种优选方案，其中：所述制备PBT功能切片，导电功能粉体以质量比为2～8％的量与PBT聚酯共混，其中，所述导电功能粉体的粒径为20～100nm。
作为本发明并列型PET/PBT双组份抗静电抗紫外纤维的制备方法的一种优选方案，其中：所述制备PET功能切片，抗紫外助剂以质量比为0.2～2％的量与PET聚酯聚合。
作为本发明并列型PET/PBT双组份抗静电抗紫外纤维的制备方法的一种优选方案，其中：所述抗紫外助剂的制备方法为，将UV1020抗紫外耐候助剂和二丁基锡按比例溶于乙二醇中。
作为本发明并列型PET/PBT双组份抗静电抗紫外纤维的制备方法的一种优选方案，其中：所述双螺杆复合纺丝机，对于PET功能切片的螺杆温度为270～300℃，对于PBT功能切片的螺杆温度为240～270℃，视具体的PET和PBT材料的熔点而定，一般是高于熔点25～40℃进行纺丝，纺丝速度低于普通纤维，纺丝速度为600～2600m/min。
本发明有益效果：
(1)本发明使得复合纤维具有抗静电抗紫外的功能，并且由于实现了复合纤维皮层抗静电层的均匀分布，因此赋予纤维媲美于导电丝的抗静电功能，提高了纤维的抗静电性能，而芯层纤维为原位聚合抗紫外功能PET纤维，保持PET纤维本身的力学性能，具有很好的编织性能。
(2)本发明针对抗静电抗紫外纤维成本和力学、热学性能难以统一的难题提出了一条切实可行的解决方案，在不损害合成纤维物理和化学性能的基础上不仅解决了合成纤维抗静电抗紫外的问题，更通过芯层纤维的机械性能保持使其具备了很好的编织性能，皮层抗静电纤维中的纳米材料本身也可以吸收和反射紫外线，与芯层的抗紫外功能助剂形成协效。增加了纤维及面料附加值的同时也扩展了其在纺织范围内的应用领域。
(3)本发明采用皮芯结构双组份纤维制备新的抗静电抗紫外纤维，纤维直径可以做到超细纤维，纤维可以做成浅色，永久性抗静电抗紫外功能，机械性能可以达到普通纤维的标准，完全满足各种织造的要求，成本与抗静电抗紫外后整理相当，减少了污染和原料成本，因此本技术发明可以扩大纺织品的出口，提升纺织品的附加值。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
实施例1
将粒径为80nm的导电功能粉体以质量比为2％的量与PBT聚酯通过双螺杆熔融共挤制备PBT功能切片，其中，双螺杆加工温度为255℃，螺杆转速为300r/min；
将UV1020抗紫外耐候助剂和二丁基锡按10:1的比例溶于乙二醇中制备抗紫外助剂，将抗紫外助剂以质量比为0.2％的量与PET聚酯通过原位聚合、切粒制备PET功能切片，其中，聚合温度为282℃；
将PET功能切片和PBT功能切片按质量比为1:2分别加入到双螺杆复合纺丝机中，对于PET功能切片的螺杆温度为283℃，对于PBT功能切片的螺杆温度为255℃，以2000m/min的纺丝速度收取，收取成并列型PET/PBT双组份抗静电抗紫外纤维。
对纤维的抗静电性能和抗紫外性能测试，结果如表1所示。
表1
Figure BDA0002614176860000041
对纤维的力学性能进行测试，强度为3.44cn/dtex，断裂伸长率为24％，满足各种织造方式的要求，单纤的直径为2D(7微米)，可以开发服用和家纺用等各种面料。
实施例2
将粒径为80nm的导电功能粉体以质量比为4％的量与PBT聚酯通过双螺杆熔融共挤制备PBT功能切片，其中，双螺杆加工温度为255℃，螺杆转速为300r/min；
将UV1020抗紫外耐候助剂和二丁基锡按10:1的比例溶于乙二醇中制备抗紫外助剂，将抗紫外助剂以质量比为0.2％的量与PET聚酯通过原位聚合、切粒制备PET功能切片，其中，聚合温度为282℃；
将PET功能切片和PBT功能切片按质量比为1:2分别加入到双螺杆复合纺丝机中，对于PET功能切片的螺杆温度为283℃，对于PBT功能切片的螺杆温度为255℃，以2000m/min的纺丝速度收取，收取成并列型PET/PBT双组份抗静电抗紫外纤维。
对纤维的抗静电性能和抗紫外性能测试，结果如表2所示。
表2
Figure BDA0002614176860000051
对纤维的力学性能进行测试，强度为3.21cn/dtex，断裂伸长率为23％，满足各种织造方式的要求，单纤的直径为2D(7微米)，可以开发服用和家纺用等各种面料。
实施例3
将粒径为80nm的导电功能粉体以质量比为6％的量与PBT聚酯通过双螺杆熔融共挤制备PBT功能切片，其中，双螺杆加工温度为255℃，螺杆转速为300r/min；
将UV1020抗紫外耐候助剂和二丁基锡按10:1的比例溶于乙二醇中制备抗紫外助剂，将抗紫外助剂以质量比为0.2％的量与PET聚酯通过原位聚合、切粒制备PET功能切片，其中，聚合温度为282℃；
将PET功能切片和PBT功能切片按质量比为1:2分别加入到双螺杆复合纺丝机中，对于PET功能切片的螺杆温度为283℃，对于PBT功能切片的螺杆温度为255℃，以2000m/min的纺丝速度收取，收取成并列型PET/PBT双组份抗静电抗紫外纤维。
对纤维的抗静电性能和抗紫外性能测试，结果如表3所示。
表3
Figure BDA0002614176860000052
Figure BDA0002614176860000061
对纤维的力学性能进行测试，强度为3.17cn/dtex，断裂伸长率为22％，满足各种织造方式的要求，单纤的直径为2D(7微米)，可以开发服用和家纺用等各种面料。
实施例4
将粒径为80nm的导电功能粉体以质量比为8％的量与PBT聚酯通过双螺杆熔融共挤制备PBT功能切片，其中，双螺杆加工温度为255℃，螺杆转速为300r/min；
将UV1020抗紫外耐候助剂和二丁基锡按10:1的比例溶于乙二醇中制备抗紫外助剂，将抗紫外助剂以质量比为0.2％的量与PET聚酯通过原位聚合、切粒制备PET功能切片，其中，聚合温度为282℃；
将PET功能切片和PBT功能切片按质量比为1:2分别加入到双螺杆复合纺丝机中，对于PET功能切片的螺杆温度为283℃，对于PBT功能切片的螺杆温度为255℃，以2000m/min的纺丝速度收取，收取成并列型PET/PBT双组份抗静电抗紫外纤维。
对纤维的抗静电性能和抗紫外性能测试，结果如表4所示。
表4
Figure BDA0002614176860000062
对纤维的力学性能进行测试，强度为2.93cn/dtex，断裂伸长率为18％，满足各种织造方式的要求，单纤的直径为2D(7微米)，可以开发服用和家纺用等各种面料。经试验发现纳米导电粉体添加量为6％和8％抗静电性能差不多，但是当纳米粉体含量达到8％的时候纤维力学性能下降，因此将抗静电粉体添加量定位6％。实验还发现抗静电纳米粉体的添加有利于抗紫外性能的提升。
实施例5
将粒径为80nm的导电功能粉体以质量比为6％的量与PBT聚酯通过双螺杆熔融共挤制备PBT功能切片，其中，双螺杆加工温度为255℃，螺杆转速为300r/min；
将UV1020抗紫外耐候助剂和二丁基锡按10:1的比例溶于乙二醇中制备抗紫外助剂，将抗紫外助剂以质量比为0.8％的量与PET聚酯通过原位聚合、切粒制备PET功能切片，其中，聚合温度为282℃；
将PET功能切片和PBT功能切片按质量比为1:2分别加入到双螺杆复合纺丝机中，对于PET功能切片的螺杆温度为283℃，对于PBT功能切片的螺杆温度为255℃，以2000m/min的纺丝速度收取，收取成并列型PET/PBT双组份抗静电抗紫外纤维。
对纤维的抗静电性能和抗紫外性能测试，结果如表5所示。
表5
Figure BDA0002614176860000071
对纤维的力学性能进行测试，强度为3.17cn/dtex，断裂伸长率为22％，满足各种织造方式的要求，单纤的直径为2D(7微米)，可以开发服用和家纺用等各种面料。
实施例6
将粒径为80nm的导电功能粉体以质量比为6％的量与PBT聚酯通过双螺杆熔融共挤制备PBT功能切片，其中，双螺杆加工温度为255℃，螺杆转速为300r/min；
将UV1020抗紫外耐候助剂和二丁基锡按10:1的比例溶于乙二醇中制备抗紫外助剂，将抗紫外助剂以质量比为2％的量与PET聚酯通过原位聚合、切粒制备PET功能切片，其中，聚合温度为282℃；
将PET功能切片和PBT功能切片按质量比为1:2分别加入到双螺杆复合纺丝机中，对于PET功能切片的螺杆温度为283℃，对于PBT功能切片的螺杆温度为255℃，以2000m/min的纺丝速度收取，收取成并列型PET/PBT双组份抗静电抗紫外纤维。
对纤维的抗静电性能和抗紫外性能测试，结果如表6所示。
表6
Figure BDA0002614176860000081
对纤维的力学性能进行测试，强度为3.17cn/dtex，断裂伸长率为22％，满足各种织造方式的要求，单纤的直径为2D(7微米)，可以开发服用和家纺用等各种面料。
实施例7
将粒径为80nm的导电功能粉体以质量比为6％的量与PBT聚酯通过双螺杆熔融共挤制备PBT功能切片，其中，双螺杆加工温度为255℃，螺杆转速为300r/min；
将UV1020抗紫外耐候助剂和二丁基锡按10:1的比例溶于乙二醇中制备抗紫外助剂，将抗紫外助剂以质量比为3％的量与PET聚酯通过原位聚合、切粒制备PET功能切片，其中，聚合温度为282℃；
将PET功能切片和PBT功能切片按质量比为1:2分别加入到双螺杆复合纺丝机中，对于PET功能切片的螺杆温度为283℃，对于PBT功能切片的螺杆温度为255℃，以2000m/min的纺丝速度收取，收取成并列型PET/PBT双组份抗静电抗紫外纤维。
对纤维的抗静电性能和抗紫外性能测试，结果如表7所示。
表7
Figure BDA0002614176860000082
对纤维的力学性能进行测试，强度为3.17cn/dtex，断裂伸长率为22％，满足各种织造方式的要求，单纤的直径为2D(7微米)，可以开发服用和家纺用等各种面料。实验发现再增加抗紫外复配助剂的量，抗紫外性能提升并不大，在2％的添加量时已经达到了UPF50+的需求。
实施例8
将粒径为80nm的导电功能粉体以质量比为6％的量与PBT聚酯通过双螺杆熔融共挤制备PBT功能切片，其中，双螺杆加工温度为255℃，螺杆转速为300r/min；
将UV1020抗紫外耐候助剂和二丁基锡按10:1的比例溶于乙二醇中制备抗紫外助剂，将抗紫外助剂以质量比为2％的量与PET聚酯通过原位聚合、切粒制备PET功能切片，其中，聚合温度为282℃；
将PET功能切片和PBT功能切片按质量比为1:1分别加入到双螺杆复合纺丝机中，对于PET功能切片的螺杆温度为283℃，对于PBT功能切片的螺杆温度为255℃，以2000m/min的纺丝速度收取，收取成并列型PET/PBT双组份抗静电抗紫外纤维。
对纤维的抗静电性能和抗紫外性能测试，结果如表8所示。
表8
Figure BDA0002614176860000091
对纤维的力学性能进行测试，强度为3.17cn/dtex，断裂伸长率为22％，满足各种织造方式的要求，单纤的直径为2D(7微米)，可以开发服用和家纺用等各种面料。改变PET和PBT的比例为1:1时，抗静电效果稍有下降，但是抗紫外效果提升较大。
实施例9
将粒径为80nm的导电功能粉体以质量比为6％的量与PBT聚酯通过双螺杆熔融共挤制备PBT功能切片，其中，双螺杆加工温度为255℃，螺杆转速为300r/min；
将UV1020抗紫外耐候助剂和二丁基锡按10:1的比例溶于乙二醇中制备抗紫外助剂，将抗紫外助剂以质量比为2％的量与PET聚酯通过原位聚合、切粒制备PET功能切片，其中，聚合温度为282℃；
将PET功能切片和PBT功能切片按质量比为2:1分别加入到双螺杆复合纺丝机中，对于PET功能切片的螺杆温度为283℃，对于PBT功能切片的螺杆温度为255℃，以2000m/min的纺丝速度收取，收取成并列型PET/PBT双组份抗静电抗紫外纤维。
对纤维的抗静电性能和抗紫外性能测试，结果如表9所示。
表9
Figure BDA0002614176860000101
对纤维的力学性能进行测试，强度为3.17cn/dtex，断裂伸长率为22％，满足各种织造方式的要求，单纤的直径为2D(7微米)，可以开发服用和家纺用等各种面料。改变PET和PBT的比例为2:1时，抗静电效果下降较大，但是抗紫外效果提升幅度不高，因此锁定PET和PBT配比为1:1时为最佳比例。
本发明使得复合纤维具有抗静电抗紫外的功能，并且由于实现了复合纤维皮层抗静电层的均匀分布，因此赋予纤维媲美于导电丝的抗静电功能，提高了纤维的抗静电性能，而芯层纤维为原位聚合抗紫外功能PET纤维，保持PET纤维本身的力学性能，具有很好的编织性能。
本发明针对抗静电抗紫外纤维成本和力学、热学性能难以统一的难题提出了一条切实可行的解决方案，在不损害合成纤维物理和化学性能的基础上不仅解决了合成纤维抗静电抗紫外的问题，更通过芯层纤维的机械性能保持使其具备了很好的编织性能，皮层抗静电纤维中的纳米材料本身也可以吸收和反射紫外线，与芯层的抗紫外功能助剂形成协效。增加了纤维及面料附加值的同时也扩展了其在纺织范围内的应用领域。
本发明采用皮芯结构双组份纤维制备新的抗静电抗紫外纤维，纤维直径可以做到超细纤维，纤维可以做成浅色，永久性抗静电抗紫外功能，机械性能可以达到普通纤维的标准，完全满足各种织造的要求，成本与抗静电抗紫外后整理相当，减少了污染和原料成本，因此本技术发明可以扩大纺织品的出口，提升纺织品的附加值。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种并列型PET/PBT双组份抗静电抗紫外纤维，其特征在于：包括第一并列结构和第二并列结构，所述第一并列结构为PET聚合物，所述第二并列结构为PBT聚合物，所述PET聚合物与所述PBT聚合物的质量比为0.5～2:1；
其中，所述PBT聚合物为PBT聚酯与导电功能粉体的聚合物；所述PET聚合物为PET聚酯与抗紫外助剂的聚合物。
2.如权利要求1所述的并列型PET/PBT双组份抗静电抗紫外纤维，其特征在于：所述导电功能粉体在所述PBT聚合物中以质量比为2～8％的量存在。
3.如权利要求2所述的并列型PET/PBT双组份抗静电抗紫外纤维，其特征在于：所述导电功能粉体为氮掺杂二氧化钛、二氧化钛沉积导电氧化锌、二氧化钛沉积导电氧化锡、导电炭黑、导电石墨烯中的一种。
4.如权利要求1～3中任一所述的并列型PET/PBT双组份抗静电抗紫外纤维，其特征在于：所述抗紫外助剂在所述PET聚合物以质量比为0.2～2％的量存在。
5.如权利要求4所述的并列型PET/PBT双组份抗静电抗紫外纤维，其特征在于：所述抗紫外助剂由UV1020抗紫外耐候助剂、二丁基锡和乙二醇制备而成。
6.一种如权利要求1～5中任一所述的并列型PET/PBT双组份抗静电抗紫外纤维的制备方法，其特征在于：包括，
将导电功能粉体与PBT聚酯通过双螺杆熔融共挤制备PBT功能切片，其中，双螺杆加工温度为225～270℃，螺杆转速为100～500r/min；
将抗紫外助剂与PET聚酯通过原位聚合、切粒制备PET功能切片，其中，聚合温度为270～290℃；
将PET功能切片和PBT功能切片按质量比为0.5～2:1分别加入到双螺杆复合纺丝机中，收取成并列型PET/PBT双组份抗静电抗紫外纤维。
7.如权利要求6所述的并列型PET/PBT双组份抗静电抗紫外纤维的制备方法，其特征在于：所述制备PBT功能切片，导电功能粉体以质量比为2～8％的量与PBT聚酯共混，其中，所述导电功能粉体的粒径为20～100nm。
8.如权利要求6或7所述的并列型PET/PBT双组份抗静电抗紫外纤维的制备方法，其特征在于：所述制备PET功能切片，抗紫外助剂以质量比为0.2～2％的量与PET聚酯聚合。
9.如权利要求8所述的并列型PET/PBT双组份抗静电抗紫外纤维的制备方法，其特征在于：所述抗紫外助剂的制备方法为，将UV1020抗紫外耐候助剂和二丁基锡按比例溶于乙二醇中。
10.如权利要求6、7或9中任一所述的并列型PET/PBT双组份抗静电抗紫外纤维的制备方法，其特征在于：所述双螺杆复合纺丝机，对于PET功能切片的螺杆温度为270～300℃，对于PBT功能切片的螺杆温度为240～270℃，纺丝速度为600～2600m/min。
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