CN1484720A - 聚酯纤维的低聚物抑制剂 - Google Patents

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Abstract

本发明提供在聚酯纤维和聚酯混纺纤维染色过程中，基本上解决由低聚物引起的问题，没有对纤维染色能力产生不利的影响，所述的聚酯混纺纤维是聚酯纤维和其他纤维的组合物。本发明的聚酯纤维低聚物抑制剂包括一种或多种酯化合物，选自多元醇与烷基或烯基脂肪酸的环氧丙烷加合物的酯化合物，该酯化合物由多元醇和“含有烷基和/或烯基脂肪酸的动物或植物油和脂肪的环氧丙烷加合物的酯交换反应得到。

Description

聚酯纤维的低聚物抑制剂
技术领域
本发明涉及聚酯纤维的低聚物抑制剂，其解决了在聚酯纤维和聚酯混纺纤维，即聚酯纤维和其他纤维的组合物，织物的染色过程中和之后通常由聚酯低聚物引起的问题。
背景技术
聚酯纤维通常在100～150℃的高温下浸渍于含有分散染料的染浴中进行染色。
聚酯纤维通常含有1～5％的聚酯低聚物(以下称“低聚物”)，即聚酯纤维生产中的副产品，大多数为环状的对苯二甲酸乙二酯。
在聚酯纤维染色操作期间，这样的低聚物从聚酯纤维内迁移出来到聚酯纤维的表面或进入染浴中，在随后的冷却过程中粘附在聚酯纤维的表面引起各种问题。
在筒子纱染色操作中，发现有几个问题，例如用聚酯纱线过滤染浴的结果是，由于低聚物的沉积引起内部线层的漂白，染色纱线的褪色及在染色的纱线内层和外层之间的色调差。低聚物在染色容器内部的沉积熟知是引起染色设备功能降低的原因。沉积在染色纱线上的低聚物在编织操作中引起问题，例如从包装纱线杂乱的释放，纱线断裂和由于在导辊或气孔上雪状沉积物引起的问题。
上述的问题也通常在染色及随后的聚酯混纺织物工艺中发现，所述的混纺织物是聚酯纤维和其他纤维的组合物。
常规的通常采用的去除低聚物的方法用于解决由低聚物引起的问题，在染色前冲洗聚酯纤维，用热水机械去除低聚物，及在染色织物的还原清洗中用分散剂去除低聚物。但是用分散操作去除低聚物并不能很好的进行，主要是因为大多数从纤维内部迁移出的低聚物具有如上所述的分子结构。
日本专利申请公开Sho-57-89683中公开了一种方法，其中三元或更高级的醇与饱和或不饱和羟基脂肪酸的聚酯的环氧乙烷加合物，加入到染浴中以抑制低聚物移出粘附到纤维上。但是该方法不足够有效以解决上述的问题。
另一种熟知的方法是这样的，其中聚酯纤维在碱性染料中进行染色以水解聚酯纤维低聚物，解决由低聚物引起的上述问题。但是应用于碱性染色的染料比酸性染料更昂贵，而且由于可应用的染料数量有限，因此颜色的变化受到了限制。
已经完成的本发明解决了上述的在传统技术中存在的问题。本发明的目的是提供聚酯纤维的低聚物抑制剂，可满足如下两个要求：在聚酯纤维和聚酯混纺纤维，即聚酯纤维和其他纤维的组合物，的染色操作中，“基本上解决了低聚物引起的问题”及“对染色织物没有不利的影响”。
发明内容
本发明的发明人已经研究了在染色过程中，基本上防止低聚物从聚酯纤维和聚酯混纺纤维的迁移，所述的聚酯混纺纤维是聚酯纤维和其他纤维的组合物，最后发现在染浴中加入适当的酯化合物可以实现上述目的。所述的发现是本发明的基础。
本发明的聚酯纤维低聚物抑制剂(在本发明说明书中指“低聚物抑制剂”)特征在于，所述的组合物含有一种或多种酯化合物，其选自多元醇与“烷基或烯基脂肪酸”的环氧乙烷加合物的酯化合物，该酯化合物由多元醇和含有“烷基或烯基脂肪酸”的动物或植物脂肪和油的环氧丙烷加合物的酯交换反应得到。
上述由低聚物引起的问题可通过将低聚物抑制剂加入到染浴中可基本上解决，有效地抑制低聚物从聚酯纤维的移出。
优选的加入一摩尔多元醇中以形成环氧丙烷加合物的环氧丙烷的摩尔数为1～30。
优选多元醇为丙三醇，优选的“烷基或烯基脂肪酸”的碳原子数为8～22。
对于其中大量低聚物移出的染色过程，例如束流染色、在140℃或更高温度下的高温染色或染料亲合力聚酯纤维的染色，特别优选将本发明的低聚物抑制剂和“聚酯-聚醚嵌段共聚物”混合物以99～50∶1～50重量比加入到染浴中，所述的共聚物由一种或多种对苯二甲酸和间苯二甲酸、低级烷撑二醇，及一种或多种聚烷撑二醇及聚烷撑二醇单醚得到。
实施本发明的优选方式
如下的描述显示了本发明的优选实施方式，尽管本发明并不限制于这些实施方式的范围。
本发明的低聚物抑制剂含有一种或多种酯化合物，所述的酯化合物选自多元醇与“烷基或烯基脂肪酸”的环氧丙烷加合物的酯化合物，该酯化合物由多元醇和含有“烷基或烯基脂肪酸”的动物或植物油和脂肪的环氧丙烷加合物的酯交换反应得到。
多元醇与“烷基或烯基脂肪酸”的环氧丙烷加合物的酯化合物，其由多元醇和含有“烷基或烯基脂肪酸”的动物或植物油和脂肪的环氧丙烷加合物的酯交换反应得到，可以熟知的酯化过程生产。例如优选酯化合物通过如下方法生产，将聚烷撑二醇，其为丙三醇的环氧丙烷加合物，作为上述的多元醇和作为上述“烷基或烯基脂肪酸”的烷基脂肪酸的环氧丙烷的加合物，加入1L的带有热电偶、回流冷凝器及搅拌器的反应器中，在160～250℃惰性气流中使它们反应而得到。
优选多元醇的环氧丙烷加合物(以下称PO)为二羟甲基丙烷的PO加合物、季戊四醇的PO加合物、山梨醇的PO加合物、山梨聚糖的PO加合物及丙三醇的PO加合物。通过将环氧丙烷加入丙三醇中得到的丙三醇的PO加合物是更优选的。
环氧乙烷(以下称EO)的加合物对于抑制低聚物的迁移并不有效(以下在本发明说明书中称低聚物抑制剂效应)，由于它们具有高的HLB值因此具有极大的水溶性，因此与PO加合物相比它们对聚酯的亲核性更小。
优选的加入到上述多元醇PO加合物中的PO摩尔数为每摩尔多元醇为1～30摩尔。每摩尔醇含有大于30摩尔PO的PO加合物对染浴中染料的分散有不利的影响，干扰预期的纤维染色。
本发明说明书的“烷基或烯基脂肪酸”是烷基脂肪酸或烯基脂肪酸，它们的实例为辛酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、油酸和山萮酸。重要的是，“烷基或烯基脂肪酸”优选具有8～22个碳原子，更优选烷基脂肪酸具有10～18个碳原子。
在多元醇和“烷基或烯基脂肪酸”的PO加合物的反应中生产的上述的酯化合物，是单酯化合物、二酯化合物和三酯化合物。更优选三酯化合物，因为它们与单酯和二酯化合物相比，对聚酯纤维具有更更高的亲合力，具有非常优异的低聚物抑制剂效应。
通常由非离子乳化剂代表的乳化剂被加入到染浴中以将染料分散于水中。本发明的低聚物抑制剂与这样的非离子乳化剂优选的重量比为10～90∶90～10。本发明的低聚物抑制剂小于10wt％时不能达到充分的低聚物抑制剂效应，而本发明的低聚物抑制剂大于90wt％则不能达到预期的织物的染色水平。
对于其中有大量低聚物迁移出来的染色过程，例如束流染色、在140℃或更高温度下的高温染色或染料亲合力聚酯纤维的染色，特别优选将本发明的低聚物抑制剂和“聚酯-聚醚嵌段共聚物”混合物以99～50∶1～50重量比加入到染浴中，所述的共聚物由一种或多种对苯二甲酸和间苯二甲酸、低级烷撑二醇，及一种或多种聚烷撑二醇及聚烷撑二醇单醚得到。
在“聚酯-聚醚嵌段共聚物”，其由一种或多种对苯二甲酸和间苯二甲酸、低级烷撑二醇，及一种或多种聚烷撑二醇和聚烷撑二醇单醚得到，中提及的“一种或多种对苯二甲酸和间苯二甲酸”，是从对苯二甲酸或间苯二甲酸得到的一种或多种重复组成单元。“烷撑二醇”是从聚烷撑二醇得到的重复组成单元。而且，“一种或多种聚烷撑二醇和聚烷撑二醇单醚”是从聚烷撑二醇和聚烷撑二醇单醚得到的一种或多种重复组成单元。
“由一种或多种对苯二甲酸和间苯二甲酸、低级烷撑二醇，及一种或多种聚烷撑二醇和聚烷撑二醇单醚得到的聚酯-聚醚的嵌段共聚物”可用熟知的酯化方法生产。例如，将对苯二甲酸、低级烷撑二醇和聚烷撑二醇加入1L带有热电偶、回流冷凝器及搅拌器的反应器中，在160～250℃惰性气流中使它们反应而得到所述的共聚物。
低级烷撑二醇的实例为乙二醇、丙二醇、四亚甲基二醇和季戊四醇。
优选的聚烷撑二醇是具有400～12000重均分子量的那些，更优选为600～6000，例如聚乙二醇、聚乙二醇-聚丙二醇共聚物及聚丙二醇。优选的聚烷撑二醇单醚是单甲基醚例如聚乙二醇和聚丙二醇单乙基醚和单苯基醚。其中，聚乙二醇的单醚是更优选的，用于改进染浴中的染料分散。
优选的用于聚酯纤维的染色方法是其中将聚酯纤维浸渍于染浴中的那些。染色技术为筒子纱染色、束流染色和在140℃或更高温度的高温染色。任何可以实现本发明目的的方法都可采用没有限制。
实施例
用如下的实施例和对比实施例对本发明进行进一步的描述，但本发明并不限制于这些实施例的范围。
聚酯纤维采用筒子纱染色方法进行染色，该方法由染色、还原清洗、润滑和干燥组成。
在实施例中采用的染色参数和迁移低聚物的测试步骤描述如下。A.染色参数
染色
设备：筒子纱染色设备HUHT-250-350(Nichihan Seisakusho)
纱线样品：细纱，聚酯纤维100％，60/3
染料：AP黑EZ300(5.5％owf)，MP黄3GSL(0.7％owf)
低聚物抑制剂：2g/L
染料分散剂：MARVELIN B-10(Matsumoto Yushi-Seiyaku Co.，Ltd.)，
0.5g/L
染色浴的pH：5(用乙酸和乙酸钠进行控制)
纱线与染色浴的比：1∶12
染色时间和温度：130℃laim，50分钟
还原清洗
还原剂：次硫酸盐，2.0g/L
氢氧化钠：2.0g/L
分散剂：MARVELIN S-1000(Matsumoto Yushi-Seiyaku Co.，Ltd.)
1.0g/L
润滑
油：用于染色的筒子纱润滑油(Matsumoto Yushi-Seiyaku Co.，Ltd.)9％owf
注油的温度和时间：80℃，20分钟
染色
设备：筒子纱染色设备HUHT-250-350(Nichihan Seisakusho)
脱水时间：5分钟
干燥温度和时间：100℃，1小时
上述提及的“g/L”是指每1L水的试剂克数。
在上述的染色试验中实验的低聚物抑制剂的配方如下。
实施例1
PO(3)甘油三月桂酸酯加合物：20份
具有9.7 HLB的非离子醚表面活性剂：20份
水：60份
实施例2
PO(3)甘油单月桂酸酯加合物：20份
具有9.7 HLB的非离子醚表面活性剂：20份
水：60份
实施例3
PO(10)甘油三月桂酸酯加合物：20份
具有9.7 HLB的非离子醚表面活性剂：20份
水：60份
实施例4
PO(6)甘油可可脂肪酸三酯加合物：20份
具有9.7 HLB的非离子醚表面活性剂：20份
水：60份
实施例5
PO(6)甘油可可脂肪酸三酯加合物：20份
具有9.7 HLB的非离子醚表面活性剂：16份
聚酯-聚醚嵌段共聚物：7份
水：60份
对比实施例1
失水山梨糖醇单月桂酸酯的聚氧乙烯加合物：40份
水：60份
对比实施例2
EO/PO(50∶50)聚醚单硬脂酸酯：28份
可可脂肪酸和聚氧乙烯的单酯：12份
水：60份
对比实施例3
具有9.7 HLB的非离子醚表面活性剂：40份
水：60份
对比实施例4
EO(30)硬脂氨基醚加合物：40份
水：60份
对比实施例5
EO(18)苯乙烯化的酚加合物：40份
水：60份
上述具有9.7 HLB的非离子表面活性剂是Matsumoto Yushi-Seiyaku Co.，Ltd.生产的ACTINOL HC-18。
实施例5中的聚酯-聚醚嵌段共聚物是ES-200，是由Takamatsu oil& Fat Co.，Ltd生产的对苯二甲酸、乙二醇和聚乙二醇的共聚物。
PO(x)的丙三醇加合物是其中x摩尔的PO加到1摩尔丙三醇中得到的那些。
EO(30)硬酯氨基醚的加合物是其中30摩尔EO加入1摩尔硬酯氨基醚得到的那些。及EO(18)苯乙烯酚加合物是其中18摩尔EO加入1摩尔苯乙烯酚中的那些。
B.迁移低聚物的试验步骤
低聚物和油的百分数
用上述参数染色的筒子纱样品(细纱，聚酯100％，60/3)被分离为内纱层、中间纱层和外纱层。然后每一个纱线样品用Soxhlet提取器和正己烷提取2小时。然后从提取物中除去溶剂，残余的提取物在通常温度下用正己烷溶解以溶解纱上的油并分离低聚物，所述的低聚物不溶于正己烷。分离的低聚物量计算为每一纱线样品重的百分数。另一方面，溶解在正己烷烃中的油量也被确定计算为每一纱线样品重量的百分数。
纱线的染色能力
用分光比色计CLR-7100F(Shimazu Seisakusho)将内层颜色设为标准，测试染色纱线的中间层和外层的色差。
润滑性
染色纱线样品的润滑性用针织试验机KS-2(Sugihara TestingMachine Co.，Ltd.)进行试验。
低聚物迁移试验的数据显示于表1中。
                                               表1
  低聚物抑制剂   纱层   低聚物(％)   油(％)   色差(ΔE)                 润滑性(g)
  100m   10m   1m   ΔT
无   内层中间层外层   0.350.280.23   2.852.942.79   0.000.890.78   250252258   122115117   119110110   131142138
实施例1   内层中间层外层   0.030.050.03   2.472.562.68   0.000.990.67   236238232   118119116   115112119   121126113
实施例2   内层中间层外层   0.120.140.17   2.712.592.49   0.000.520.78   231235234   117115114   107109109   124126125
实施例3   内层中间层外层   0.040.040.05   2.472.522.30   0.000.780.80   239230233   121115118   113110112   126120121
实施例4   内层中间层外层   0.050.030.05   2.502.512.48   0.000.680.58   240235234   119116117   114112112   126123122
实施例5   内层中间层外层   0.030.030.02   2.492.492.57   0.000.600.69   232237244   118120119   109101115   114117125
对比例1   内层中间层外层   0.260.340.22   2.672.682.79   0.000.790.91   242239241   120117119   118112114   124127127
对比例2   内层中间层外层   0.310.300.23   2.642.812.89   0.000.991.09   241244240   117118121   109107106   132137134
对比例3   内层中间层外层   0.240.210.19   2.852.682.71   0.000.890.99   240242248   122115117   119110110   121132138
对比例4   内层中间层外层   0.310.300.23   2.482.392.40   0.001.170.99   247249245   119120123   109107106   128132129
对比例5   内层中间层外层   0.270.290.30   2.672.732.87   0.001.011.17   243240246   119119120   107106108   136134138
如表1所示，几乎没有低聚物从其中加入了实施例低聚物抑制剂的染浴中迁移出来。在染色的聚酯纱线的内层与外层之间几乎没有色差，而且具有满意的润滑性，表明实施例的低聚物抑制剂对聚酯纱线样品的染色能力没有不利的影响。
工业应用的可能性
本发明提供聚酯的低聚物抑制剂，在聚酯纤维和聚酯混纺纤维即聚酯纤维和其他纤维的组合物的染色操作中，其满足两个要求“基本上解决由低聚物引起的问题”和“对染色织物没有不利的影响”。
另外，本发明提供的低聚物抑制剂不增加染色工艺的步骤，因为低聚物抑制剂仅在加入染浴中时是有效的，即其可应用于纤维染色工艺中，容易操作而且而且不需要特别的去除低聚物的处理步骤。

Claims (6)

1.聚酯纤维低聚物抑制剂，包括一种或多种酯化合物，选自多元醇与“烷基或烯基脂肪酸”的环氧丙烷加合物的酯化合物；该酯化合物由多元醇和含有“烷基或烯基脂肪酸”的动物或植物油和脂肪的环氧丙烷加合物的酯交换反应得到。
2.如权利要求1的聚酯纤维低聚物抑制剂，其中在多元醇的环氧丙烷加合物中，每一摩尔多元醇加入的环氧丙烷的摩尔数为1～30。
3.如权利要求1或2的聚酯纤维低聚物抑制剂，其中多元醇为三元醇，酯化合物是三酯。
4.如权利要求3的聚酯纤维低聚物抑制剂，其中三元醇是丙三醇。
5.如权利要求1～4任一项的聚酯纤维低聚物抑制剂，其中“烷基或烯基脂肪酸”含有8～22个碳原子。
6.聚酯纤维低聚物抑制剂，包括如权利要求1～5任一项限定的低聚物抑制剂，和“聚酯-聚醚嵌段共聚物”，以99～50∶1～50重量掺合，所述的共聚物由至少一种对苯二甲酸和间苯二甲酸；低级烷撑二醇；及至少一种聚烷撑二醇及聚烷撑二醇单醚得到。
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