CN1482155A - 含电气石聚酯纤维的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种含电气石聚酯纤维的制造方法，先将平均粒径≤1μm的电气石超细粉末进行表面处理后与乙二醇配制成浆液备用，浆液中电气石超细粉末的含量为30～70wt％。然后对苯二甲酸和乙二醇进行酯化反应，酯化结束后加入电气石超细粉末浆液加以搅拌使之充分混合。随后在催化剂和稳定剂的存在下进行缩聚反应，再经铸带和切粒得到聚酯切片，控制聚酯切片中电气石超细粉末的含量为2～6wt％，制得的聚酯切片采用常规的熔融纺丝工艺制得长丝或短纤维。本发明的优点在于电气石粉末不是通过再次熔融造粒加入到聚酯切片中的，避免了聚酯因受热而产生降解，电气石粉末在切片中以及最后在纤维中的分布也非常均匀，制得的含电气石聚酯纤维各主要物性指标都非常优良。
Description
技术领域
本发明涉及含有固体超细颗粒的聚酯纤维的制造方法，特别涉及含有电气石超细粉末的聚酯纤维的制造方法。
背景技术
空气中的负离子有利于人体健康，这在医学上已经通过大量的研究和临床实验得到了证明。人们还发现电气石因其独特的结构而具有热电性和压电性，即使发生微小的温度和压力变化，也能引起电气石晶体之间产生电位差，并诱使空气中的水分子或氧分子发生电离而生成相应的负离子。近年来，一些能诱使空气产生负离子的织物发展很快，其中大部分便是利用了电气石的这一特性。它主要是通过浸渍、喷涂等方法将电气石粘结附着于织物上，这些织物用来制作窗帘、床罩、帐子或其它布艺装饰物，能明显地提高居室内空气中的负离子含量。但是，通过浸渍、喷涂等方法得到的含电气石织物耐洗涤的性能较差，因为织物在洗涤的过程同时会将附着的电气石洗去。而用于制造织物的纤维内含有电气石便能克服这一缺陷，现有技术中已经有不少这类纤维推出，其中比较理想的多为通过湿法纺丝得到，因为湿法纺丝过程中可将电气石粉末均匀地混合于纺丝原液，从而使制得的纤维中均匀地含有电气石粉末。以熔融纺丝方法得到的纤维，特别是很适宜制作窗帘、床罩、帐子或其它布艺装饰物的聚酯纤维却少见报道。申请号为01105203的中国专利申请提出了一种用母粒法来制造含有电气石的聚酯纤维的制造方法，它将天然电气石以及另外一些具有其它功能的固体粉末与固体分散剂混合，再与聚酯切片共混造粒获得母粒，然后将母粒与聚酯切片混料，再按常规进行熔融纺丝来制得所需的聚酯纤维。但是由于聚酯的热分解温度较低，共混熔融造粒过程将导致聚酯降解，从而有可能最终影响纤维的强度。
发明内容
本发明提供了一种含电气石聚酯纤维的制造方法，它首先制得均匀地含有电气石粉末的聚酯切片，然后直接采用常规的熔融纺丝工艺制造聚酯纤维，所要解决的技术问题是聚酯切片在制造的过程中避免因再次熔融造粒而造成聚酯受热降解。
以下是本发明解决上述技术问题的技术方案：
一种含电气石聚酯纤维的制造方法，该方法包括以下过程：
1)将平均粒径≤1μm的电气石超细粉末用偶联剂进行表面处理后与乙二醇配制成浆液备用，浆液中电气石超细粉末的含量为30～70wt％；
2)对苯二甲酸和乙二醇在175～215℃下进行酯化反应，生成中间体对苯二甲酸双羟乙酯，反应过程中从体系中移走生成的水；
3)将过程1得到的电气石超细粉末浆液加入酯化反应生成物体系，体系施以搅拌，在催化剂和稳定剂的存在下进行缩聚反应，反应温度为250℃～290℃，反应压力小于130Pa，反应过程中从体系中移走乙二醇，至反应物料的特性粘度为0.60～0.75dl/g时出料，经铸带和切粒得到聚酯切片产品，通过调节反应前电气石超细粉末浆液的加入量，控制聚酯切片中电气石超细粉末的含量为2～6wt％；
4)将以上制得的聚酯切片采用熔融纺丝制得长丝或短纤维。
上述用于对电气石超细粉末进行表面处理的偶联剂为γ-氨基酸三乙氧基硅烷、乙丙基二油酸酰氧基二辛基磷酸酰胺基钛酸酯、乙丙基二辛基焦磷酸酰氧基钛酸酯或乙丙基三辛基焦磷酸酰氧基钛酸酯中的一种化合物或两种以上化合物的混合物。
其实酯化过程和缩聚过程完全采用常规的工艺，用于缩聚过程的催化剂可以是通常采用的三醋酸锑、三氧化二锑、醋酸钴、醋酸纳、醋酸钙、醋酸锰或醋酸锌中的一种化合物或两种以上化合物的混合物，稳定剂一般可采用磷酸盐或磷酸酯。酯化反应的原料投料摩尔比通常为对苯二甲酸∶乙二醇＝1∶1.1～1.5。
由于电气石超细粉末具有很高的表面自由能，这些粉末颗粒在加工过程中易结团形成凝聚粒子，实验表明，阻塞过滤组件的物质并不是单个的大颗粒的电气石微粒，而是小颗粒的聚集体。因此电气石超细粉末进行表面处理过程是非常必要的，这种表面改性有利于改善电气石粉体与聚酯的相容性。现有技术中，作为降低电气石超细粉末表面自由能的处理剂，上述硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂是经常被采用的，而本发明所述的处理过程也可与现有的方法相同。
电气石超细粉末的平均粒径要求小于1μm，否则对原料可纺性及纤维性能会产生影响，必要时可以对表面处理后的粉末进行研磨。
纺丝过程完全采用常规的熔融纺丝工艺，可以制造各种长丝和短纤维，这些纺丝过程以及相应的工艺对于本技术领域的普通技术人员来讲是非常熟悉的，本发明不再对此进行详细的描述。
与现有技术相比，本发明的优点是在聚酯切片的制造过程避免了因再次熔融造粒而造成聚酯受热降解，且电气石粉末在切片中以及最后在纤维中的分布也非常均匀，制得的含电气石聚酯纤维各主要物性指标都非常优良。
具体实施方式【实施例1～5】(电气石粉末浆液的配制)
在一带冷凝器的50升密闭搅拌釜中加入30公斤平均粒径≤1μm的电气石超细粉末，然后加入含有0.12公斤γ-氨基酸三乙氧基硅烷的甲醇溶液，电气石超细粉末须浸没于甲醇溶液中。边搅拌边加热至80℃，维持该温度直至甲醇完全蒸发，甲醇冷凝回收，电气石超细粉末取出后加以干燥。
将上述经表面处理的电气石粉末与乙二醇在一搅拌釜中充分混合，配制成浆液备用，各实施例浆液中电气石粉末的含量列于表1。【实施例6～10】(聚酯切片的制备)
在一带有搅拌的30升酯化釜中加入16公斤对苯二甲酸和7.5公斤乙二醇，以及适量的催化剂三醋酸锑和稳定剂磷酸三苯酯，施以搅拌，在175～215℃下进行酯化反应，生成中间体对苯二甲酸双羟乙酯，反应过程中生成的水冷凝取出。当出水量达到3600毫升时标志酯化反应结束。将由实施例1～5得到的电气石粉末浆液按所需量加入到酯化釜中，加以搅拌使电气石粉末与反应生成物料充分混合，各实施例采用的电气石超细粉末浆液及其加入量列于表2。将上述反应生成物料(含有催化剂及稳定剂)移入一带有搅拌的30升缩聚釜釜中，并将系统压力降至负压，并维持在130Pa以下，反应温度升至250℃～290℃，反应过程中系统蒸发的乙二醇冷凝回收。至反应物料的特性粘度为0.60～0.75dl/g时出料，经铸带和切粒得到聚酯切片产品，各实施例得到的聚酯切片的主要物性指标见表3。【实施例11】(牵伸丝的制备)
将实施例6得到的聚酯切片干燥后在280～295℃下经螺杆挤出机熔融挤出，经吹风冷却、上油、在2800～3200m/min下卷绕制得预取向丝。然后进一步牵伸加工成涤纶牵伸丝，牵伸倍数为1.72，热盘温度与热板温度分别为92℃和197℃，加工速度为650m/min。【实施例12】(弹力丝的制备)
采用实施例7制得的聚酯切片，按实施例11所述的方法制备预取向丝，然后进一步牵伸加捻制得涤纶弹力丝，牵伸倍数为170，D/Y比(摩擦盘线速度与喂丝速度之比)为1.84，第一热箱温度与第二热箱温度分别为和180℃和140℃，加工速度为400m/min。【实施例13】(短纤维的制备)
将实施例8得到的聚酯切片干燥后在280～295℃下经螺杆挤出机中熔融挤出，经吹风冷却、上油、在800m/min下卷绕制得低取向丝，进一步牵伸、卷曲、定型、切断后制得涤纶短纤维，总牵伸倍数为4.15，第一牵伸温度为85℃，第二牵伸温度为160℃，卷曲温度为110℃，定型温度为125℃。【实施例14】(全牵伸丝的制备)
将实施例9得到的聚酯切片干燥后在280～295℃下经螺杆挤出机中熔融挤出，经吹风冷却、热管加热拉伸、上油后卷绕制得涤纶全牵伸丝，热管温度为175℃，热管位置为1100mm，辊1和辊2的速度分别为4655m/min和4645m/min，卷绕速度为4600m/min。【实施例15】(高取向丝的制备)
将实施例10得到的聚酯切片干燥后在280～295℃下经螺杆挤出机中熔融挤出，经缓冷器、吹风冷却、上油、网络后卷绕制得高取向丝，缓冷器温度为220～300℃，网络压力为3～6Kg，卷绕速度为6400m/min。
实施例11～15制得的纤维的主要物性指标列于表4。表1.
表2
表3
表4
| 实施例 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 电气石粉末的含量(wt％) | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 |
| 浆液(实施例X) | 加入量(Kg) | |
| 实施例6 | 实施例1 | 1.56 |
| 实施例7 | 实施例2 | 1.75 |
| 实施例8 | 实施例3 | 1.87 |
| 实施例9 | 实施例4 | 1.94 |
| 实施例10 | 实施例5 | 2.00 |
| Tm(℃) | Tg(℃) | 凝集粒子(个/mg) | [η]dl/g | 聚酯切片中电气石粉体的含量(％) | |
| 实施例6 | 253.42 | 79.16 | 0.6 | 0.667 | 2.0 |
| 实施例7 | 253.08 | 77.34 | 1.0 | 0.676 | 2.9 |
| 实施例8 | 253.68 | 79.22 | 0.8 | 0.651 | 3.9 |
| 实施例9 | 253.16 | 78.65 | 1.0 | 0.650 | 4.8 |
| 实施例10 | 253.24 | 78.44 | 2 | 0.635 | 5.8 |
| 产品规格 | 断裂强度(cN/dtex) | 伸度(％) | 沸水收缩率(％) | 纤维中电气石粉末含量(％) | |
| 实施例11 | 110dtex/36f | 3.85 | 29.61 | 7.15 | 2.0 |
| 实施例12 | 110dtex/36f | 3.12 | 21.73 | / | 2.9 |
| 实施例13 | 1.67dtex×38mm | 3.84 | 31.19 | / | 3.9 |
| 实施例14 | 83dtex/36f | 3.89 | 35.45 | 6.23 | 4.8 |
| 实施例15 | 83dtex/24f | 4.15 | 42.24 | 3.13 | 5.8 |
Claims (5)
1、一种含电气石聚酯纤维的制造方法，该方法包括以下过程：
1)将平均粒径≤1μm的电气石超细粉末用偶联剂进行表面处理后与乙二醇配制成浆液备用，浆液中电气石超细粉末的含量为30～70wt％；
2)对苯二甲酸和乙二醇在175～215℃下进行酯化反应，生成中间体对苯二甲酸双羟乙酯，反应过程中从体系中移走生成的水；
3)将过程1得到的电气石超细粉末浆液加入酯化反应生成物体系，体系施以搅拌，在催化剂和稳定剂的存在下进行缩聚反应，反应温度为250℃～290℃，反应压力小于130Pa，反应过程中从体系中移走乙二醇，至反应物料的特性粘度为0.60～0.75dl/g时出料，经铸带和切粒得到聚酯切片，通过调节反应前电气石超细粉末浆液的加入量，控制聚酯切片中电气石超细粉末的含量为2～6wt％；
4)将以上制得的聚酯切片采用熔融纺丝制得长丝或短纤维。
2、据权利要求1所述的聚酯纤维的制造方法，其特征在于所述的用于对电气石超细粉末进行表面处理的偶联剂为γ-氨基酸三乙氧基硅烷、乙丙基二油酸酰氧基二辛基磷酸酰胺基钛酸酯、乙丙基二辛基焦磷酸酰氧基钛酸酯或乙丙基三辛基焦磷酸酰氧基钛酸酯中的一种化合物或两种以上化合物的混合物。
3、据权利要求1所述的聚酯纤维的制造方法，其特征在于所述的用于缩聚过程的催化剂为三醋酸锑、三氧化二锑、醋酸钴、醋酸纳、醋酸钙、醋酸锰或醋酸锌中的一种化合物或两种以上化合物的混合物。
4、据权利要求1所述的聚酯纤维的制造方法，其特征在于所述的用于缩聚过程的稳定剂为磷酸盐或磷酸酯。
5、据权利要求1、2或3所述的聚酯纤维的制造方法，其特征在于所述的酯化反应原料投料摩尔比为对苯二甲酸∶乙二醇＝1∶1.1～1.5。
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