CN115595685B - 一种亲水聚酯纤维及其制备方法、应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高分子材料技术领域，特别涉及一种亲水聚酯纤维及其制备方法、应用，其包含以下步骤：(1)将亲水聚酯切粒于265‑280℃进行熔融纺丝和上油，获得预取向丝；(2)将步骤(1)获得的预取向丝经假捻加工和上油制得所述亲水聚酯纤维；将含苯环的多元酸、多元醇、助剂、第一亲水单体按一定配比混合均匀后，加入聚合釜中，升温至140‑160℃，进行加压酯化；加压酯化至酯化率达到90％以上时泄压至常压，加入一定量的第二亲水单体进行常压酯化，直至温度下降至90℃结束酯化，待酯化结束后，加入乙二醇锑催化剂进行缩聚反应，升温至230‑240℃后开始抽真空至100pa以下，高真空下反应1‑2小时后停止缩聚，挤出切粒。采用本发明的亲水聚酯纤维制成的梭织样布经充分除油及热定型后亲水性能表现优异，且持久性佳。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，特别涉及一种亲水聚酯纤维及其制备方法、应用。
背景技术
聚酯纤维因其强度高、耐热性好、价格低廉等优势占据了纺织用纤维的50％以上市场。随着科技的发展，人们生活也越来越好，对穿着舒适性及功能性有了更多的需求。为了满足市场需求，高性能、多功能的合成聚酯纤维及纺织品应运而生。近年来，亲水聚酯纤维及织物在服饰、床上用品、干发帽、擦拭巾等领域得到广泛发展。在实际应用中，为了改善聚酯亲水性，目前使用较多的方式包括在聚酯中加入亲水剂粉体共混改性，或通过在后处理阶段添加亲水整理剂对纤维及织物表面进行改性，或通过将纤维设计成表面粗糙且面积较大的异形纤维。这些方法简单高效，但亲水性会随着织物的使用和洗涤而逐渐减弱甚至消失，耐水洗性较差，且亲水性改善较小。
为了使亲水聚酯纤维及织物兼具优异的亲水性和良好的耐水洗性，越来越多的科研人员和行业内技术人员尝试通过添加亲水单体与聚酯进行共聚改性。
一如公开号为CN103820878A的《一种多功能亲水聚酯纤维的制备方法》中，采用添加山梨醇改善聚酯的亲水性能，同时还加入了一定量的聚乙二醇，聚乙二醇的存在增加了聚酯大分子链段的柔顺性，降低聚酯的熔点，同时对聚酯的亲水性有所提高；
又如公开号为CN108193303A的《一种亲水聚酯纤维及其制备方法》中，其通过对苯二甲酸乙二醇酯低聚物、多羟基化合物加以改善聚酯的亲水性能。
可见，在现有共聚改性技术中，主要是通过向聚酯中添加山梨醇、壳聚糖、季戊四醇、丙三醇等多元醇单体或PEG或SIPE等亲水单体进行共聚改性。但这类方法在实际生产中都存在一定局限性以至于无法进行量产推广，引入多元醇改性时，因其官能团较多，在聚合阶段易发生交联甚至爆聚，工艺较难把控；引入PEG时，因其热稳定性较差，在后道纺丝工序上经常存在粘度降大，组压过低无法生头等问题，而引入SIPE时，需严格控制其添加量，过高会严重降低纤维强度，不利于后道织造，过少，又达不到想要的亲水效果。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种亲水聚酯纤维及其制备方法、应用。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种亲水聚酯纤维的制备方法，包含以下步骤：
(1)将亲水聚酯切粒于265-280℃进行熔融纺丝和上油，获得预取向丝；
(2)将步骤(1)获得的预取向丝经假捻加工和上油制得所述亲水聚酯纤维；
其中，所述亲水聚酯切粒的制备方法为：
将含苯环的多元酸、多元醇、助剂、第一亲水单体按一定配比混合均匀后，加入聚合釜中，升温至140-160℃，进行加压酯化；
加压酯化至酯化率达到90％以上时泄压至常压，加入一定量的第二亲水单体进行常压酯化，直至温度下降至90℃结束酯化，待酯化结束后，加入乙二醇锑催化剂进行缩聚反应，升温至230-240℃后开始抽真空至100pa以下，高真空下反应1-2小时后停止缩聚，挤出切粒；
其中，所述第一亲水单体为烷基多羟基季铵盐，所述第二亲水单体为具有金属磺酸基团的间苯二甲酸乙二醇酯。
在一更佳的实施例中，所述含苯环的多元酸为对苯二甲酸，所述多元醇为乙二醇；所述烷基多羟基季铵盐为十二烷基双羟乙基甲基氯化铵；所述具有金属磺酸基团的间苯二甲酸乙二醇酯选自间苯二甲酸乙二醇酯-5-磺酸钠、间苯二甲酸乙二醇酯-5-磺酸钾或间苯二甲酸乙二醇酯-5-磺酸锂中的一种，优选为间苯二甲酸乙二醇酯-5-磺酸钠。
该第一亲水单体十二烷基双羟乙基甲基氯化铵为一阳离子亲水单体，而第二亲水单体间苯二甲酸乙二醇酯-5-磺酸钠为一阴离子亲水单体，为避免其形成阴阳离子结合，选择将该二者分步加入，使其二者更好的分散在整个分子链内，发挥其各自的作用。
在一更佳的实施例中，所述助剂包含防醚剂和稳定剂，所述防醚剂为无水醋酸钠，所述稳定剂为磷酸三甲酯。
在一更佳的实施例中，进行熔融纺丝的亲水聚酯切粒的含水量在30ppm以下；
所述纺丝采用十字型截面喷丝板，熔融纺丝速度为2800-3000m/min，上油率为1.0％-3.0％；
所述假捻加工的第一热箱温度为150-170℃，第二热箱温度为120-160℃，牵伸倍率为1.65-1.85，加工速度为500-800m/min，上油率为2.0％-4.0％。
在一更佳的实施例中，所述步骤(1)中的上油所用的油剂为第一油剂，所述第一油剂的母液由55.0wt％-57.0wt％的脂肪酸聚乙二醇酯、20.0wt％-22.0wt％的聚氧乙烯二油酸酯、15.0wt％-17.0wt％的POE/POP烷基醚、1.0wt％-2.0wt％的烷基磷酸酯三乙醇胺、5.0wt％-6.0wt％的水组成。
在一更佳的实施例中，所述第一油剂使用时，将母液以水为溶剂配制成浓度为9wt％-11wt％的使用液。
在一更佳的实施例中，所述步骤(2)中的上油所用的油剂为第二油剂，所述第二油剂的母液由82wt％-84wt％的矿物油、7wt％-9wt％的脂肪酸聚乙二醇酯、1wt％-3wt％的脂肪醇聚氧乙烯醚和6wt％-8wt％的水组成。
在一更佳的实施例中，所述第二油剂使用时，将母液以水为溶剂配制成浓度为8wt％-10wt％的使用液。
在一更佳的实施例中，所述第一亲水单体的添加量为含苯环的多元酸的0.5wt％-1.0wt％。
在一更佳的实施例中，所述第二亲水单体的添加量为含苯环的多元酸的3wt％-5wt％。
本发明提供一种亲水聚酯纤维，其采用如上所述的亲水聚酯纤维的制备方法制得。
本发明提供一种织物，其由如上所述的亲水聚酯纤维的制备方法制得的亲水聚酯纤维纺制而成。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1、本发明采用特定的亲水聚酯切粒制备方法简单易控制，安全环保，可纺性佳。
2、本发明制备的亲水聚酯纤维使用专制纺丝和假捻油剂，利于纤维后道加工处理。
3、本发明的亲水聚酯纤维制成的梭织样布经充分除油及热定型后亲水性能表现优异，且持久性佳。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；下面所描述的本发明不同实施方式中所设计的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合；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他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，本发明所使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的含义相同的含义，不能理解为对本发明的限制；应进一步理解，本发明所使用的术语应被理解为具有与这些术语在本说明书的上下文和相关领域中的含义一致的含义，并且不应以理想化或过于正式的意义来理解，除本发明中明确如此定义之外。
以下通过具体实施例对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。
在下述实施例中，所使用的亲水聚酯切粒的制备方法包括：
称取对苯二甲酸5000g、乙二醇2430g、无水醋酸钠1g、磷酸三甲酯1g、十二烷基双羟乙基甲基氯化铵35g混合均匀后，加入聚合釜中，升温至150℃，开始加压酯化，待酯化率达到90％以上，泄压至常压，加入间苯二甲酸乙二醇酯-5-磺酸钠200g进行常压酯化，直至温度下降至90℃结束酯化，待酯化结束后，加入乙二醇锑催化剂进行缩聚，缓慢升温至240℃后开始抽真空至100pa以下，抽真空时间35min，高真空下反应1.5小时后停止缩聚，挤出切粒得到亲水聚酯切粒。
并且，在下述实施例进行亲水聚酯纤维制备的步骤(1)中上油所用的第一油剂的母液由56wt％脂肪酸聚乙二醇酯、21wt％聚氧乙烯二油酸酯16wt％POE/POP烷基醚、2wt％烷基磷酸酯三乙醇胺和5wt％水制成，所述第一油剂使用时，将其母液以水为溶剂配制成浓度为10wt％的使用液。
在下述实施例进行亲水聚酯纤维制备的步骤(2)中上油所用的第二油剂的母液由83wt％矿物油、8wt％脂肪酸聚乙二醇酯、2wt％脂肪醇聚氧乙烯醚和7wt％水，所述第二油剂使用时，将其母液以水为溶剂配制成浓度为10wt％的使用液。
实施例1
(1)将前述制备并干燥后的含水量在30ppm以下的亲水聚酯切粒于275℃进行熔融纺丝和上油，获得预取向丝，熔融纺丝速度为2800m/min，上油率为1.5％；
(2)将上述预取向丝经假捻加工和上油制得所述亲水聚酯纤维(规格为83dtex/36f.)，该假捻加工的第一热箱温度为150℃，第二热箱温度为130℃，牵伸倍率为1.68，加工速度为600m/min，上油率为2.0％。
实施例2
(1)将前述制备并干燥后的含水量在30ppm以下的亲水聚酯切粒于275℃进行熔融纺丝和上油，获得预取向丝，熔融纺丝速度为2900m/min，上油率为2.0％；
(2)将上述预取向丝经假捻加工和上油制得所述亲水聚酯纤维(规格为83dtex/36f.)，该假捻加工的第一热箱温度为160℃，第二热箱温度为150℃，牵伸倍率为1.68，加工速度为700m/min，上油率为2.5％。
实施例3
(1)将前述制备并干燥后的含水量在30ppm以下的亲水聚酯切粒于275℃进行熔融纺丝和上油，获得预取向丝，熔融纺丝速度为3000m/min，上油率为2.5％；
(2)将上述预取向丝经假捻加工和上油制得所述亲水聚酯纤维(规格为83dtex/36f.)，该假捻加工的第一热箱温度为160℃，第二热箱温度为160℃，牵伸倍率为1.68，加工速度为800m/min，上油率为3.0％。
需要说明的是，上述实施例中的具体参数或一些常用试剂，为本发明构思下的具体实施例或优选实施例，而非对其限制；本领域技术人员在本发明构思及保护范围内，可以进行适应性调整。此外，若无特殊说明，所采用的原料也可以为本领域常规市售产品、或者由本领域常规方法制备得到。
准备常规聚酯纤维(空白样)以及市面上某亲水聚酯纤维(对比样)，将以上纤维和实施例制备得到的纤维加工成梭织样布，充分除油烘干后在190℃下定型2min。滴水扩散时间、芯吸高度检测按照GB/T21655.1-2008《纺织品吸湿速干的评定第一部分：单项组合试验法》，纤维回潮率检测按照GB/T6503-2017，具体详见表1。
表1实施例、空白样以及对比样性能测试表
从表1的测试结果可以看出，采用本发明的亲水聚酯纤维制成的梭织样布经充分除油及热定型后亲水性能表现优异，且持久性佳。
另外，本领域技术人员应当理解，尽管现有技术中存在许多问题，但是，本发明的每个实施例或技术方案可以仅在一个或几个方面进行改进，而不必同时解决现有技术中或者背景技术中列出的全部技术问题。本领域技术人员应当理解，对于一个权利要求中没有提到的内容不应当作为对于该权利要求的限制。
尽管本文中较多的使用了诸如第一油剂、第二油剂、第一亲水单体、第二亲水单体、助剂等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的；本发明实施例的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种亲水聚酯纤维的制备方法，包含以下步骤：
（1）将亲水聚酯切粒于265-280℃进行熔融纺丝和上油，获得预取向丝；
（2）将步骤（1）获得的预取向丝经假捻加工和上油制得所述亲水聚酯纤维；
其中，所述亲水聚酯切粒的制备方法为：
将含苯环的多元酸、多元醇、助剂、第一亲水单体按一定配比混合均匀后，加入聚合釜中，升温至140-160℃，进行加压酯化；
加压酯化至酯化率达到90%以上时泄压至常压，加入一定量的第二亲水单体进行常压酯化，直至温度下降至90℃结束酯化，待酯化结束后，加入乙二醇锑催化剂进行缩聚反应，升温至230-240℃后开始抽真空至100pa以下，高真空下反应1-2小时后停止缩聚，挤出切粒；
其中，所述第一亲水单体为十二烷基双羟乙基甲基氯化铵，所述第二亲水单体为间苯二甲酸乙二醇酯-5-磺酸钠、间苯二甲酸乙二醇酯-5-磺酸钾或间苯二甲酸乙二醇酯-5-磺酸锂中的一种；第一亲水单体的添加量为含苯环的多元酸的0.5wt%-1.0wt%，第二亲水单体的添加量为含苯环的多元酸的3wt%-5wt%。
2.如权利要求1所述的亲水聚酯纤维的制备方法，其特征在于：所述含苯环的多元酸为对苯二甲酸，所述多元醇为乙二醇。
3.如权利要求1所述的亲水聚酯纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中的上油所用的油剂为第一油剂，所述第一油剂的母液由55.0wt%-57.0wt%的脂肪酸聚乙二醇酯、20.0wt%-22.0wt%的聚氧乙烯二油酸酯、15.0wt%-17.0wt%的POE/POP烷基醚、1.0wt%-2.0wt%的烷基磷酸酯三乙醇胺、5.0wt%-6.0wt%的水组成。
4.如权利要求3所述的亲水聚酯纤维的制备方法，其特征在于：所述第一油剂使用时，将母液以水为溶剂配制成浓度为9wt%-11wt%的使用液。
5.如权利要求1所述的亲水聚酯纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中的上油所用的油剂为第二油剂，所述第二油剂的母液由82wt%-84wt%的矿物油、7wt%-9wt%的脂肪酸聚乙二醇酯、1wt%-3wt%的脂肪醇聚氧乙烯醚和6wt%-8wt%的水组成。
6.如权利要求5所述的亲水聚酯纤维的制备方法，其特征在于：所述第二油剂使用时，将母液以水为溶剂配制成浓度为8wt%-10wt%的使用液。
7.一种亲水聚酯纤维，其特征在于：其采用权利要求1-6任一项所述的亲水聚酯纤维的制备方法制得。
8.一种织物，其特征在于，其由权利要求1-6任一项所述的亲水聚酯纤维的制备方法制得的亲水聚酯纤维纺制而成。
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