CN1303960A - 制备具有优异吸水性的聚酯纤维的方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种制备具有相比于天然纤维吸水性的聚酯纤维的方法。从聚酯聚合至纺丝之前的阶段的合适添加时间处,以纤维总重量计,加入0.01－50%重量的亲水无机粒子。无机粒子选自氢氧化钙颗粒、氢氧化镁颗粒、氢氧化锰颗粒和其混合物,其大小为0.01－50μm。该方法使聚酯纤维具有优良的吸水性和优良的物理性能。无机粒子的低成本有助于降低制造纤维的总成本。

Description

制备具有优异吸水性 的聚酯纤维的方法

本发明涉及制备聚酯纤维的方法，与棉和羊毛相比，这种聚酯纤维具有优异的吸水性。

聚酯纤维通常主要由对苯二甲酸或芳香族二羧酸，如2,6-萘二羧酸，或其酯衍生物与乙二醇经缩聚而成。

聚酯纤维具有优异的机械性和耐热性，但与天然纤维如再生纤维素相比，其吸水性差，这是因为聚酯纤维具有高结晶度的结构，在其分子中与水亲合的基团如亲水性基团较少。本文所用的术语“吸水性”是指纤维物质如长丝、线、织物、针织物品、无纺布等的吸水程度。当需要吸水性时，使用聚酯纤维会带来问题。

为此，热门的研究方向是开发既具有优异的吸水性同时又保持其物理性能的聚酯纤维。

例如，US3329557和UK956833中公开在纺丝前将聚酯与亲水性的聚亚烷基二醇共混。但由此得到的聚酯纤维不仅不能达到令人满意的吸水性，而且物理性能受到了相当大的损害。

韩国专利公开出版物93-6779公开了一种加有有机化合物的聚酯，这种化合物具有聚亚烷基或多元胺作为主链。在韩国专利公开出版物83-397中公开在聚酯中加上洗脱剂ROSO₃M(其中R为C_1-30的烷基或C_7-40的烷基芳基，M为碱金属或碱土金属)，然后纺丝，经碱性水溶液进行洗脱处理得到多孔的纤维。这种聚酯纤维的吸水性得到了显著的提高，但其一大缺点是成本太高。添加剂价格高，工艺增加使生产成本大大增加。

现在已知还有加入胶态的二氧化硅粒子来赋予聚酯纤维亲水性。但同样，这会增加生产成本。

因此，本发明的一个目的是克服现有技术中的上述缺点，提供一种制备既具有优异的吸水性又具有物理性能的聚酯纤维的方法。

本发明的另一目的是提供不会显著增加生产成本的聚酯纤维的生产方法。

在本发明的一个实施方案中，提供了一种制备具有优异吸水性聚酯纤维的方法，其中从聚酯聚合至纺丝之前的阶段的合适添加时间处，以纤维总重量计，加入0.01-50％重量的无机粒子。一方面，添加时间可以选自在聚酯聚合阶段、在压力下聚酯流入纺丝头的阶段和聚酯被熔融挤出成薄片的阶段。另一方面，无机粒子选自氢氧化钙颗粒、氢氧化镁颗粒、氢氧化锰颗粒和其混合物，其大小为0.01-50μm。

聚酯通常由多羧酸和多元醇制备得到。对于本发明的聚酯纤维，可采用芳香族二元羧酸或其酯衍生物。本发明所用的芳香族二元羧酸的实例包括间苯二甲酸、对苯二甲酸、2,6-萘二羧酸，苯二甲酸，己二酸，癸二酸和其混合物。多元醇主要采用乙二醇，也可使用少量的其它醇，其代表性的例子如丙二醇、丁二醇、1,4-环己二醇和新戊二醇。

如需要，在生产聚酯纤维时，可使用添加剂如热稳定剂、防粘剂、抗氧化剂、防静电剂、UV吸收剂等。

根据本发明，为了赋予聚酯纤维高的亲水性，在制备聚酯纤维时采用无机粒子。无机粒子选自氢氧化钙颗粒、氢氧化镁颗粒、氢氧化锰颗粒和其混合物。

对于无机粒子的加入时间，可以选自在聚酯纤维聚合阶段、在压力下聚酯流入纺丝头的阶段和聚酯被熔融挤出成薄片的阶段。

在聚酯聚合阶段，无机粒子优选刚好在酯化步骤完成之后加入或在缩聚步骤中加入。此时，所加入的无机粒子必须不能含有水分，否则会抑制反应。

经缩聚聚合后，在加压下将聚酯转移到纺丝头对聚酯进行纺丝。在转移过程中，可加入氢氧化钙颗粒、氢氧化镁颗粒、氢氧化锰颗粒和其混合物。在比方面，由转移管中抽出一些聚合物，加入无机粒子，然后返回到管中的剩余聚合物中。

当将聚合的聚酯转移到挤出机生产聚酯切片时，可直接加入无机粒子。在本发明中，可以单独或与其它聚酯切片结合使用含有无机粒子的聚酯切片。

通常，氢氧化钙、氢氧化镁和氢氧化锰可由钙、镁和锰的碳酸盐或硝酸盐得到。首先，将碳酸盐或硝酸盐焙烧生成氧化物，然后与水反应。由于这些无机粒子易于加工，易于得到，价格低，所以这些无机粒子是有利的。另外，钙、镁或锰的氢氧化物具有优异的亲水性，使聚酯纤维具有优异的水吸收性。

无机粒子大小优选为0.01-50μm。例如，若采用粒径小于0.01μm的无机粒子，吸水性不会得到很大的改进。另一方面，大于50μm的无机粒子在纺丝和后处理工艺中会引起纤维断裂。优选，以聚酯总重量计，使用0.1-50％重量的无机粒子。例如，若量小于0.1％重量，对吸水性的改进不大，而量大于50％重量时又会破坏聚酯的物理性能。

如上所述，无机粒子必须既不含有水也不含有杂质，不然的话，对可纺性和后处理工艺中带来不利的影响。此外，由于聚酯中存在无机粒子是造成聚酯机械性能下降的直接原因，所以优选尽可能使用高纯无机粒子。而且，在测定无机粒子的水含量时，必须考虑聚酯纤维的加工性能和物理性能。

从下面的实施例中可对本发明有更清楚的了解。但这些实施例只是说明性的，而不是用来限制本发明的范围。

实施例1

在反应器中加入100重量份对苯二甲酸和45重量份乙二醇，然后在搅拌的情况下加热到140-230℃酯化4小时。每重量份乙二醇加入0.04重量份三氧化锑(antimontrioxide)和0.015重量份磷酸后，酯化的混合物在真空于230-285℃缩聚反应4小时生成聚酯Ⅰ。

聚酯Ⅰ用液氮固化，然后粉碎成粉末。之后，将80重量份的粉末与20重量份的氢氧化钙粒子均匀混合30分钟。所述的粒子平均大小为0.3μm。接着，接着让均匀混合物通过双螺杆熔融挤出机得到聚酯Ⅱ。挤出机于240-290℃在真空下操作。

将90重量份的聚酯Ⅰ和10重量份的聚酯Ⅱ混合，用热空气于160℃干燥6小时，熔化通过于290℃工作的熔融挤出机，经纺丝头得到75/24的聚酯纤维。

实施例2

以实施例1类似的方式制备75/24的聚酯纤维，不同的是使用95重量份的聚酯Ⅰ和5重量份的聚酯Ⅱ。

对比例Ⅰ

在反应器中，加入100重量份对苯二甲酸和45重量份乙二醇，然后在搅拌的情况下加热到140-230℃酯化4小时。每重量份乙二醇加入0.04重量份三氧化锑和0.015重量份磷酸后，酯化的混合物在真空于230-285℃缩聚反应4小时生成聚酯Ⅰ。

聚酯Ⅰ用液氮固化，然后粉碎成粉末。之后，将80重量份的粉末与20重量份的胶态二氧化硅粒子均匀混合30分钟。所述的粒子平均大小为0.3μm。接着，让均匀混合物通过双螺杆熔融挤出机得到聚酯Ⅲ。所述的挤出机于240-290℃在真空下操作。

将90重量份的聚酯Ⅰ和10重量份的聚酯Ⅲ混合，用热空气于160℃干燥6小时，熔化通过于290℃工作的熔融挤出机，经纺丝头得到75/24的聚酯纤维。

对比例2

以对比例1类似的方式制备75/24的聚酯纤维，不同的是使用95重量份的聚酯Ⅰ和5重量份的聚酯Ⅲ。

测定实施例和对比例中所得到的聚酯的物理性能，结果如表1。

                   表1

物理性能	实施例1	实施例2	对比例Ⅰ	对比例Ⅱ
					旦	75/24	75/24	75/24	75/24
强度(克每旦)	4.77	4.76	4.79	4.79
					伸长率(％)	38.66	38.37	38.90	38.91
吸水性(重量％)	9.2	5.3	1.4	1.2

从表1可见，本发明的方法提供具有优异的吸水性和与常规方法生产的聚酯纤维类似的物理性能的聚酯纤维。另外，与传统方法相比，本发明的好处还有生产成本极大地下降，这是由于无机粒子价格低。

上面以示例的方式对本发明进行了描述。应当理解，文中所用的术语只是为了说明而不是限定本发明。根据上面的教导，还可对本发明作出许多变化。所以应当理解本发明可以在所附的权利要求范围内实施，而不仅如上的详细描述。

Claims (3)

1、一种制备具有优异吸水性聚酯纤维的方法，其中从聚酯聚合至纺丝之前的阶段的合适添加时间处，以纤维总重量计，加入0.01-50％重量的无机粒子。

2、权利要求1的方法，其中添加时间选自在聚酯聚合阶段、在压力下聚酯流入纺丝头的阶段和聚酯被熔融挤出成薄片的阶段。

3、权利要求1的方法，其中无机粒子选自氢氧化钙颗粒、氢氧化镁颗粒、氢氧化锰颗粒和其混合物，其大小为0.01-50μm。