CN113897701A - 一种利用再生塑料瓶制备pet纤维的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用再生塑料瓶制备PET纤维的生产方法，按重量份计，将55‑75回收塑料瓶、12‑25份复合抗菌剂、5‑10份纳米粒子和0.1‑0.3份抗氧化剂混合均匀，之后加入双螺杆挤出机中挤出造粒，制得再生母粒，之后经过纺丝箱体过滤后纺丝成束，制得PET纤维，加入了复合抗菌剂来提高纤维的抗菌性能，而且制备出一种多羟基化合物，该多羟基化合物上既含有大量羟基，又具有季鏻盐结构，具有优异的抗菌性能，之后将其与聚多巴胺共混，由于多巴胺自身具有邻苯二酚和氨基等官能团，所以可以通过共价作用或非共价作用进行结合，附着在基体表面，能够与基体稳定的结合。
Description
技术领域
本发明属于再生聚酯技术领域，具体地，涉及一种利用再生塑料瓶制备PET纤维的生产方法。
背景技术
目前聚酯类废旧纺织品回收主要有物理法、化学法及物理化学混合法等三种工艺途径。其中，物理化学混合法中采用的液相增粘法由于工艺流程短、能耗低，受到广泛关注。聚酯瓶片由于特性粘度高可以直接熔融纺丝，目前将纤维增加抗菌性往往是通过在无抗菌功能的纤维中添加抗菌剂使其附有抗菌功能。应用较多的主要是人工抗菌纤维，其中银离子、铜离子是较为常用的抗菌剂。但是纤维纺织成的成品会经常接触人体，银离子会通过皮肤进入人体内，造成体内重金属累积，危害人体健康，所以采用加入季铵盐和季鏻盐增加基体的抗菌性能，但是如何使其与基体共混形成稳定的界面层是目前急需解决的技术问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种利用再生塑料瓶制备PET纤维的生产方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种利用再生塑料瓶制备PET纤维的生产方法，包括如下步骤：
第一步、将盐酸多巴胺加入去离子水中，磁力搅拌5min，之后倒入体积分数75％乙醇水溶液中，滴加质量分数5％氨水，500r/min的转速下磁力搅拌20h，制得反应液，之后离心，洗涤，加入多羟基化合物，继续搅拌30min，之后在-15℃下冷冻干燥10h，制得复合抗菌剂；
第二步、按重量份计，将55-75份回收塑料瓶、12-25份复合抗菌剂、5-10份纳米粒子和0.1-0.3份抗氧化剂混合均匀，之后加入双螺杆挤出机中挤出造粒，制得再生母粒，之后经过纺丝箱体过滤后纺丝成束，制得PET纤维，挤出温度分别为230-250℃，250-260℃和260-270℃；纺丝温度为280-300℃，纺丝速度为1800-2000m/min。
盐酸多巴胺在水中氧化自聚，形成聚多巴胺，之后加入多羟基化合物，冷冻干燥，制备复合抗菌剂，由于多巴胺自身具有邻苯二酚和氨基等官能团，所以可以通过共价作用或非共价作用进行结合，附着在基体表面；
进一步地：控制盐酸多巴胺、氨水、乙醇水溶液和多羟基化合物的用量比为1.5-2g∶1-1.5mL∶100mL∶1.2-1.5g。
进一步地：所述多羟基化合物包括如下步骤制成：
步骤S1、L-1,2-异亚丙基甘油和对甲苯磺酰氯依次加入吡啶中，冰浴条件下磁力搅拌并反应24h，之后减压蒸馏除去吡啶，将滤液加入二氯甲烷中，分别用去离子水，饱和碳酸氢钠溶液和质量分数15％稀盐酸溶液洗涤三次，之后干燥，制得中间体1，控制L-1,2-异亚丙基甘油、对甲苯磺酰氯和吡啶的用量比为13.0-13.5g∶24.36-25.28g∶30mL；
步骤S1中L-1,2-异亚丙基甘油和对甲苯磺酰氯在吡啶中冰水浴下反应，生成中间体1，反应过程如下所示：
步骤S2、将中间体1和对溴苯酚钠加入N,N-二甲基甲酰胺中，匀速搅拌10min后升温至85℃，磁力搅拌30h，搅拌结束后冷却至室温，加入乙酸乙酯，继续搅拌5min，之后洗涤，干燥，旋蒸、除去溶剂，制得中间体2，控制中间体1、对溴苯酚钠和N,N-二甲基甲酰胺的用量比为14.20-14.36g∶14.88-14.92g∶100mL，乙酸乙酯与N,N-二甲基甲酰胺的体积比为1∶5；
步骤S2中中间体1与溴苯酚钠在溶剂N,N-二甲基甲酰胺中反应，生成中间体2，反应过程如下所示：
步骤S3、将中间体2加入乙腈中，升温至65℃，磁力搅拌15min后加入六水合硝酸锌，匀速搅拌并反应12h，反应结束后加入乙酸乙酯溶解，洗涤三次后干燥，旋蒸除去溶剂，真空干燥12h，制得溴化物，控制中间体2、六水合硝酸锌和乙腈的用量比为7.15-7.20g∶15g∶25mL；
步骤S3中中间体2在六水合硝酸锌的作用下生成溴化物，反应过程如下所示：
步骤S4、将三氯化磷加入四氢呋喃中，冰水浴中通入氮气并排出空气，缓慢滴加(4-甲氧基苯基)溴化镁，匀速搅拌5h后升温至常温，反应24h，旋蒸、除去溶剂，加入二氯甲烷中，搅拌5min后用饱和氯化铵溶液和去离子水萃取，干燥、抽滤、提纯，制得前驱物，控制三氯化磷、(4-甲氧基苯基)溴化镁和四氢呋喃的用量比为2.1-2.3g∶15mL∶30mL，之后将前驱物加入二氯甲烷中，冰水浴下通入氮气，缓慢滴加三溴化硼，匀速搅拌3h后升温至室温，继续反应24h，之后加入去离子水淬灭反应，萃取、干燥，制得有机磷，控制前驱物、三溴化硼和二氯甲烷的用量比为2.88-2.92g∶4mL∶30mL；
步骤S4中三氯化磷与(4-甲氧基苯基)溴化镁反应生成前驱物，前驱物上有甲氧基，之后将前驱物上的甲氧基进行醚的水解反应，生成有机磷，反应过程如下所示：
步骤S5、将溴化物和有机磷加入乙二醇中，通入氮气，加入溴化镍并升温至180℃，匀速搅拌并反应15h，反应结束后冷却，加入二氯甲烷中，用去离子水洗涤三次，干燥，旋蒸除去溶剂，制得多羟基化合物，控制溴化物、有机磷的摩尔比为1∶1，溴化镍的用量为溴化物重量的10-10.5％。
步骤S5中溴化物和有机磷在乙二醇中反应，生成多羟基化合物，该多羟基化合物上既含有大量羟基，又具有季鏻盐结构，具有优异的抗菌性能，反应过程如下所示：
本发明的有益效果：
本发明通过回收塑料瓶作为pet纤维基体材料，向其中加入了复合抗菌剂来提高纤维的抗菌性能，而且制备出一种多羟基化合物，该多羟基化合物上既含有大量羟基，又具有季鏻盐结构，具有优异的抗菌性能，之后将其与聚多巴胺共混，由于多巴胺自身具有邻苯二酚和氨基等官能团，所以可以通过共价作用或非共价作用进行结合，附着在基体表面，能够与基体稳定的结合，而且多羟基化合物上的多羟基结构能够接枝在聚多巴胺上，进而随着聚多巴胺与基体稳定的结合，使得纤维既具有优异的抗菌性能，又具有稳定性。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
多羟基化合物包括如下步骤制成：
步骤S1、L-1,2-异亚丙基甘油和对甲苯磺酰氯依次加入吡啶中，冰浴条件下磁力搅拌并反应24h，之后减压蒸馏除去吡啶，将滤液加入二氯甲烷中，分别用去离子水，饱和碳酸氢钠溶液和质量分数15％稀盐酸溶液洗涤三次，之后干燥，制得中间体1，控制L-1,2-异亚丙基甘油、对甲苯磺酰氯和吡啶的用量比为13.0g∶24.36g∶30mL；
步骤S2、将中间体1和对溴苯酚钠加入N,N-二甲基甲酰胺中，匀速搅拌10min后升温至85℃，磁力搅拌30h，搅拌结束后冷却至室温，加入乙酸乙酯，继续搅拌5min，之后洗涤，干燥，旋蒸、除去溶剂，制得中间体2，控制中间体1、对溴苯酚钠和N,N-二甲基甲酰胺的用量比为14.20g∶14.88g∶100mL，乙酸乙酯与N,N-二甲基甲酰胺的体积比为1∶5；
步骤S3、将中间体2加入乙腈中，升温至65℃，磁力搅拌15min后加入六水合硝酸锌，匀速搅拌并反应12h，反应结束后加入乙酸乙酯溶解，洗涤三次后干燥，旋蒸除去溶剂，真空干燥12h，制得溴化物，控制中间体2、六水合硝酸锌和乙腈的用量比为7.15g∶15g∶25mL；
步骤S4、将三氯化磷加入四氢呋喃中，冰水浴中通入氮气并排出空气，缓慢滴加(4-甲氧基苯基)溴化镁，匀速搅拌5h后升温至常温，反应24h，旋蒸、除去溶剂，加入二氯甲烷中，搅拌5min后用饱和氯化铵溶液和去离子水萃取，干燥、抽滤、提纯，制得前驱物，控制三氯化磷、(4-甲氧基苯基)溴化镁和四氢呋喃的用量比为2.1g∶15mL∶30mL，之后将前驱物加入二氯甲烷中，冰水浴下通入氮气，缓慢滴加三溴化硼，匀速搅拌3h后升温至室温，继续反应24h，之后加入去离子水淬灭反应，萃取、干燥，制得有机磷，控制前驱物、三溴化硼和二氯甲烷的用量比为2.88g∶4mL∶30mL；
步骤S5、将溴化物和有机磷加入乙二醇中，通入氮气，加入溴化镍并升温至180℃，匀速搅拌并反应15h，反应结束后冷却，加入二氯甲烷中，用去离子水洗涤三次，干燥，旋蒸除去溶剂，制得多羟基化合物，控制溴化物、有机磷的摩尔比为1∶1，溴化镍的用量为溴化物重量的10％。
实施例2
多羟基化合物包括如下步骤制成：
步骤S1、L-1,2-异亚丙基甘油和对甲苯磺酰氯依次加入吡啶中，冰浴条件下磁力搅拌并反应24h，之后减压蒸馏除去吡啶，将滤液加入二氯甲烷中，分别用去离子水，饱和碳酸氢钠溶液和质量分数15％稀盐酸溶液洗涤三次，之后干燥，制得中间体1，控制L-1,2-异亚丙基甘油、对甲苯磺酰氯和吡啶的用量比为13.2g∶24.88g∶30mL；
步骤S2、将中间体1和对溴苯酚钠加入N,N-二甲基甲酰胺中，匀速搅拌10min后升温至85℃，磁力搅拌30h，搅拌结束后冷却至室温，加入乙酸乙酯，继续搅拌5min，之后洗涤，干燥，旋蒸、除去溶剂，制得中间体2，控制中间体1、对溴苯酚钠和N,N-二甲基甲酰胺的用量比为14.30g∶14.90g∶100mL，乙酸乙酯与N,N-二甲基甲酰胺的体积比为1∶5；
步骤S3、将中间体2加入乙腈中，升温至65℃，磁力搅拌15min后加入六水合硝酸锌，匀速搅拌并反应12h，反应结束后加入乙酸乙酯溶解，洗涤三次后干燥，旋蒸除去溶剂，真空干燥12h，制得溴化物，控制中间体2、六水合硝酸锌和乙腈的用量比为7.18g∶15g∶25mL；
步骤S4、将三氯化磷加入四氢呋喃中，冰水浴中通入氮气并排出空气，缓慢滴加(4-甲氧基苯基)溴化镁，匀速搅拌5h后升温至常温，反应24h，旋蒸、除去溶剂，加入二氯甲烷中，搅拌5min后用饱和氯化铵溶液和去离子水萃取，干燥、抽滤、提纯，制得前驱物，控制三氯化磷、(4-甲氧基苯基)溴化镁和四氢呋喃的用量比为2.2g∶15mL∶30mL，之后将前驱物加入二氯甲烷中，冰水浴下通入氮气，缓慢滴加三溴化硼，匀速搅拌3h后升温至室温，继续反应24h，之后加入去离子水淬灭反应，萃取、干燥，制得有机磷，控制前驱物、三溴化硼和二氯甲烷的用量比为2.90g∶4mL∶30mL；
步骤S5、将溴化物和有机磷加入乙二醇中，通入氮气，加入溴化镍并升温至180℃，匀速搅拌并反应15h，反应结束后冷却，加入二氯甲烷中，用去离子水洗涤三次，干燥，旋蒸除去溶剂，制得多羟基化合物，控制溴化物、有机磷的摩尔比为1∶1，溴化镍的用量为溴化物重量的10.2％。
实施例3
多羟基化合物包括如下步骤制成：
步骤S1、L-1,2-异亚丙基甘油和对甲苯磺酰氯依次加入吡啶中，冰浴条件下磁力搅拌并反应24h，之后减压蒸馏除去吡啶，将滤液加入二氯甲烷中，分别用去离子水，饱和碳酸氢钠溶液和质量分数15％稀盐酸溶液洗涤三次，之后干燥，制得中间体1，控制L-1,2-异亚丙基甘油、对甲苯磺酰氯和吡啶的用量比为13.5g∶25.28g∶30mL；
步骤S2、将中间体1和对溴苯酚钠加入N,N-二甲基甲酰胺中，匀速搅拌10min后升温至85℃，磁力搅拌30h，搅拌结束后冷却至室温，加入乙酸乙酯，继续搅拌5min，之后洗涤，干燥，旋蒸、除去溶剂，制得中间体2，控制中间体1、对溴苯酚钠和N,N-二甲基甲酰胺的用量比为14.36g∶14.92g∶100mL，乙酸乙酯与N,N-二甲基甲酰胺的体积比为1∶5；
步骤S3、将中间体2加入乙腈中，升温至65℃，磁力搅拌15min后加入六水合硝酸锌，匀速搅拌并反应12h，反应结束后加入乙酸乙酯溶解，洗涤三次后干燥，旋蒸除去溶剂，真空干燥12h，制得溴化物，控制中间体2、六水合硝酸锌和乙腈的用量比为7.20g∶15g∶25mL；
步骤S4、将三氯化磷加入四氢呋喃中，冰水浴中通入氮气并排出空气，缓慢滴加(4-甲氧基苯基)溴化镁，匀速搅拌5h后升温至常温，反应24h，旋蒸、除去溶剂，加入二氯甲烷中，搅拌5min后用饱和氯化铵溶液和去离子水萃取，干燥、抽滤、提纯，制得前驱物，控制三氯化磷、(4-甲氧基苯基)溴化镁和四氢呋喃的用量比为2.3g∶15mL∶30mL，之后将前驱物加入二氯甲烷中，冰水浴下通入氮气，缓慢滴加三溴化硼，匀速搅拌3h后升温至室温，继续反应24h，之后加入去离子水淬灭反应，萃取、干燥，制得有机磷，控制前驱物、三溴化硼和二氯甲烷的用量比为2.92g∶4mL∶30mL；
步骤S5、将溴化物和有机磷加入乙二醇中，通入氮气，加入溴化镍并升温至180℃，匀速搅拌并反应15h，反应结束后冷却，加入二氯甲烷中，用去离子水洗涤三次，干燥，旋蒸除去溶剂，制得多羟基化合物，控制溴化物、有机磷的摩尔比为1∶1，溴化镍的用量为溴化物重量的10.5％。
实施例4
一种利用再生塑料瓶制备PET纤维的生产方法，包括如下步骤：
第一步、将盐酸多巴胺加入去离子水中，磁力搅拌5min，之后倒入体积分数75％乙醇水溶液中，滴加质量分数5％氨水，500r/min的转速下磁力搅拌20h，制得反应液，之后离心，洗涤，加入多羟基化合物，继续搅拌30min，之后在-15℃下冷冻干燥10h，制得复合抗菌剂，控制盐酸多巴胺、氨水、乙醇水溶液和多羟基化合物的用量比为1.5g∶1mL∶100mL∶1.2g；
第二步、按重量份计，将55份回收塑料瓶、12份实施例2制备出的复合抗菌剂、5份纳米粒子和0.1份抗氧化剂1010混合均匀，之后加入双螺杆挤出机中挤出造粒，制得再生母粒，之后经过纺丝箱体过滤后纺丝成束，制得PET纤维，挤出温度分别为230-250℃，250-260℃和260-270℃；纺丝温度为280-300℃，纺丝速度为1800m/min。
实施例5
一种利用再生塑料瓶制备PET纤维的生产方法，包括如下步骤：
第一步、将盐酸多巴胺加入去离子水中，磁力搅拌5min，之后倒入体积分数75％乙醇水溶液中，滴加质量分数5％氨水，500r/min的转速下磁力搅拌20h，制得反应液，之后离心，洗涤，加入多羟基化合物，继续搅拌30min，之后在-15℃下冷冻干燥10h，制得复合抗菌剂，控制盐酸多巴胺、氨水、乙醇水溶液和多羟基化合物的用量比为1.8g∶1.2mL∶100mL∶1.4g；
第二步、按重量份计，将65份回收塑料瓶、18份实施例2制备出的复合抗菌剂、8份纳米粒子和0.2份抗氧化剂1010混合均匀，之后加入双螺杆挤出机中挤出造粒，制得再生母粒，之后经过纺丝箱体过滤后纺丝成束，制得PET纤维，挤出温度分别为230-250℃，250-260℃和260-270℃；纺丝温度为280-300℃，纺丝速度为2000m/min。
实施例6
一种利用再生塑料瓶制备PET纤维的生产方法，包括如下步骤：
第一步、将盐酸多巴胺加入去离子水中，磁力搅拌5min，之后倒入体积分数75％乙醇水溶液中，滴加质量分数5％氨水，500r/min的转速下磁力搅拌20h，制得反应液，之后离心，洗涤，加入多羟基化合物，继续搅拌30min，之后在-15℃下冷冻干燥10h，制得复合抗菌剂，控制盐酸多巴胺、氨水、乙醇水溶液和多羟基化合物的用量比为2g∶1.5mL∶100mL∶1.5g；
第二步、按重量份计，将75份回收塑料瓶、25份实施例2制备出的复合抗菌剂、10份纳米粒子和0.3份抗氧化剂1010混合均匀，之后加入双螺杆挤出机中挤出造粒，制得再生母粒，之后经过纺丝箱体过滤后纺丝成束，制得PET纤维，挤出温度分别为230-250℃，250-260℃和260-270℃；纺丝温度为280-300℃，纺丝速度为2000m/min。
对比例1
本对比例1与实施例4相比，未加入复合抗菌剂。
对比例2
本对比例1与实施例4相比，加入铜离子抗菌剂代替复合抗菌剂。
对比例3
本对比例为市售某公司生产的抗菌PET纤维。
按照B/T 20944.2-2007吸收法对实施例4-6和对比例1-3制备出纤维的真菌抑菌率进行检测，水洗50次后，按照FZ/T 73023-2006标准对真菌的抑菌率进行检测，结果如下表所示：
从上表中能够看出本发明具有优异的抗菌性能，而且水洗50次后仍然保留较高的抗菌性能。
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种利用再生塑料瓶制备PET纤维的生产方法，其特征在于：包括如下步骤：
第一步、将盐酸多巴胺加入去离子水中，磁力搅拌5min，之后倒入乙醇水溶液中，滴加氨水，磁力搅拌20h，制得反应液，之后离心，洗涤，加入多羟基化合物，继续搅拌30min，之后冷冻干燥10h，制得复合抗菌剂；
第二步、按重量份计，将55-75份回收塑料瓶、12-25份复合抗菌剂、5-10份纳米粒子和0.1-0.3份抗氧化剂混合均匀，挤出造粒，制得再生母粒，之后经过纺丝箱体过滤后纺丝成束，制得PET纤维。
2.根据权利要求1所述的一种利用再生塑料瓶制备PET纤维的生产方法，其特征在于：控制盐酸多巴胺、氨水、乙醇水溶液和多羟基化合物的用量比为1.5-2g∶1-1.5mL∶100mL∶1.2-1.5g。
3.根据权利要求1所述的一种利用再生塑料瓶制备PET纤维的生产方法，其特征在于：所述多羟基化合物包括如下步骤制成：
将溴化物和有机磷加入乙二醇中，通入氮气，加入溴化镍并升温至180℃，匀速搅拌并反应15h，反应结束后冷却，加入二氯甲烷中，洗涤，干燥，旋蒸除去溶剂，制得多羟基化合物。
4.根据权利要求3所述的一种利用再生塑料瓶制备PET纤维的生产方法，其特征在于：所述溴化物包括如下步骤制成：
步骤S1、将L-1,2-异亚丙基甘油和对甲苯磺酰氯依次加入吡啶中，冰浴条件下磁力搅拌并反应24h，之后减压蒸馏除去吡啶，将滤液加入二氯甲烷中，洗涤三次，之后干燥，制得中间体1；
步骤S2、将中间体1和对溴苯酚钠加入N,N-二甲基甲酰胺中，匀速搅拌10min后升温至85℃，磁力搅拌30h，搅拌结束后冷却至室温，加入乙酸乙酯，继续搅拌5min，之后洗涤，干燥，旋蒸、除去溶剂，制得中间体2；
步骤S3、将中间体2加入乙腈中，升温至65℃，磁力搅拌15min后加入六水合硝酸锌，匀速搅拌并反应12h，反应结束后加入乙酸乙酯溶解，洗涤三次后干燥，旋蒸除去溶剂，真空干燥12h，制得溴化物。
5.根据权利要求4所述的一种利用再生塑料瓶制备PET纤维的生产方法，其特征在于：步骤S1中控制L-1,2-异亚丙基甘油、对甲苯磺酰氯和吡啶的用量比为13.0-13.5g∶24.36-25.28g∶30mL，步骤S2中控制中间体1、对溴苯酚钠和N,N-二甲基甲酰胺的用量比为14.20-14.36g∶14.88-14.92g∶100mL，乙酸乙酯与N,N-二甲基甲酰胺的体积比为1∶5，步骤S3中控制中间体2、六水合硝酸锌和乙腈的用量比为7.15-7.20g∶15g∶25mL。
6.根据权利要求3所述的一种利用再生塑料瓶制备PET纤维的生产方法，其特征在于：所述有机磷包括如下步骤制成：
将三氯化磷加入四氢呋喃中，冰水浴中通入氮气并排出空气，缓慢滴加(4-甲氧基苯基)溴化镁，匀速搅拌5h后升温至常温，反应24h，旋蒸、除去溶剂，加入二氯甲烷中，萃取，干燥、抽滤、提纯，制得前驱物，之后将前驱物加入二氯甲烷中，冰水浴下通入氮气，缓慢滴加三溴化硼，匀速搅拌3h后升温至室温，继续反应24h，萃取、干燥，制得有机磷。
7.根据权利要求6所述的一种利用再生塑料瓶制备PET纤维的生产方法，其特征在于：控制三氯化磷、(4-甲氧基苯基)溴化镁和四氢呋喃的用量比为2.1-2.3g∶15mL∶30mL，控制前驱物、三溴化硼和二氯甲烷的用量比为2.88-2.92g∶4mL∶30mL。
8.根据权利要求1所述的一种利用再生塑料瓶制备PET纤维的生产方法，其特征在于：挤出温度分别为230-250℃，250-260℃和260-270℃；纺丝温度为280-300℃，纺丝速度为1800-2000m/min。
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