TW202546292A - 溫敏型纖維的製備方法 - Google Patents

Abstract

一種溫敏型纖維的製備方法包括：使二元酸、二元醇與溫敏單元進行聚合反應，以形成溫敏聚合物，其中溫敏單元包括如式(1)所示的結構：

Description

溫敏型纖維的製備方法

本揭露內容是有關於一種纖維的製備方法，且特別是有關於一種溫敏型纖維的製備方法。

近年來，隨著人們對生活品質的要求逐漸提高，服飾的穿著舒適度開始成為購買服飾的重要考量因素。因應秋冬溫差、空調環境及運動流汗時的溫度條件及體溫變化加以調節的機能性服飾，已躍升為現今紡織品市場的新興產品。

應用於運動服飾的紡織品需於外在環境條件改變時，提供使用者快乾、涼感及減少熱量散失等特性，以維持紡織品的熱舒適性。然而，傳統的吸濕排汗服飾主要是藉由被動式布料組織結構設計以及後整理加工技術(單面或雙面塗佈)而製成，因此在運動飽和濕度下，存在因悶熱而喪失溫濕調節機能的缺點。

根據本揭露的一個或多個實施方式，一種溫敏型纖維的製備方法包括：使二元酸、二元醇與溫敏單元進行聚合反應，以形成溫敏聚合物，其中溫敏單元包括如式(1)所示的結構： 式(1)，其中R為伸烷基；以及使溫敏聚合物與聚酯混合並纖維化，以形成溫敏型纖維。

在本揭露的一個或多個實施方式中，聚合反應係在催化劑的催化下進行，且催化劑為鈦酸丁酯。

在本揭露的一個或多個實施方式中，在聚合反應期間，二元酸、二元醇以及溫敏單元在攪拌裝置的作用下混合，攪拌裝置具有固定的攪拌速率，攪拌裝置在聚合反應開始前及終止時分別具有初始功率及終止功率，且終止功率為初始功率的1.2倍至1.5倍。

在本揭露的一個或多個實施方式中，溫敏聚合物的黏度為0.64分升/克至0.66分升/克。

在本揭露的一個或多個實施方式中，二元醇為乙二醇。

在本揭露的一個或多個實施方式中，溫敏型纖維的製備方法更包括：使甲基丙烯酸羥酯與N,N-二乙基丙烯醯胺反應以形成溫敏單元，其中甲基丙烯酸羥酯與N,N-二乙基丙烯醯胺的莫耳比為1:25至1:50。

在本揭露的一個或多個實施方式中，溫敏聚合物在溫敏型纖維中的重量百分濃度為0.8%至1.2%。

在本揭露的一個或多個實施方式中，二元酸的含量為76重量份至76.5重量份，二元醇的含量為22.5重量份至23重量份，且溫敏單元的含量為0.8重量份至1.2重量份。

在本揭露的一個或多個實施方式中，聚合反應包括依序進行的酯化步驟及轉酯化步驟，且使二元酸、二元醇與溫敏單元進行聚合反應包括：使二元酸、二元醇與溫敏單元在反應槽中進行酯化步驟；以及將反應槽抽真空，以於反應槽中接續進行轉酯化步驟。

在本揭露的一個或多個實施方式中，使溫敏聚合物與聚酯混合並纖維化包括：使溫敏聚合物與聚酯混合並進行熔融紡絲製程，其中熔融紡絲製程的紡絲速度為2000公尺/分鐘至3200公尺/分鐘。

根據本揭露上述實施方式，透過使二元酸、二元醇及溫敏單元一次性地進行聚合反應以形成溫敏聚合物，可有效地解決以往分段聚合的相分離問題，進而克服聚合反應性低的問題。如此一來，不僅可使溫敏聚合物具有可紡性，且由溫敏聚合物製備而成的溫敏型纖維還具有高的纖維強度，進而具有廣泛的應用性。

以下將揭露本揭露之複數個實施方式，為明確地說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務的細節不應用以限制本揭露。也就是說，在本揭露部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的，因此不應用以限制本揭露。

在本文中，有時以鍵線式(skeleton formula)表示聚合物或基團的結構。這種表示法可省略碳原子、氫原子以及碳氫鍵。當然，結構式中有明確繪出原子或原子基團的，則以繪示者為準。此外，化學結構中的「*」字代表省略的原子或基團。

本揭露提供一種溫敏型纖維的製備方法，透過使二元酸、二元醇及溫敏單元一次性地進行聚合反應以形成溫敏聚合物，可有效解決以往分段聚合的相分離問題，進而提升酯交換(轉酯化)效率，克服聚合反應性低的問題。如此一來，不僅可使溫敏聚合物具有可紡性，且由溫敏聚合物製備而成的溫敏型纖維還具有高的纖維強度，進而具有廣泛的應用性。

具體而言，本揭露的感溫調濕纖維的製備方法包括步驟S10至步驟S20。在步驟S10中，使二元酸、二元醇與溫敏單元進行聚合反應，以形成溫敏聚合物。在步驟S20中，使溫敏聚合物與聚酯混合並纖維化，以形成溫敏型纖維。在以下敘述中，將依序說明上述各步驟。

在進行步驟S10前，可先準備二元酸、二元醇及溫敏單元。

[準備二元酸及二元醇]

在一些實施方式中，二元酸可為對苯二甲酸，且二元醇可為乙二醇。換句話說，在聚合反應完成之後，可形成含有聚對苯二甲酸乙二醇酯鏈段(聚酯鏈段)的溫敏聚合物。相較於使用聚乙二醇作為二元醇，由於乙二醇與對苯二甲酸之間的重量平均分子量相近，因此兩者之間可具有良好的反應性，且相較於使用耐熱性不佳的聚乙二醇作為二元醇，本揭露使用乙二醇作為二元醇有助於避免由二元酸、二元醇及溫敏單元聚合而成的溫敏聚合物發生裂解黃變(黃化)的現象。

[準備溫敏單元]

本揭露的溫敏單元包括如式(1)所示的結構： 式(1)，其中R為伸烷基。在一些實施方式中，可使N,N-二乙基丙烯醯胺與甲基丙烯酸羥酯進行預聚合反應以形成溫敏單元，其中以式(1)表示之溫敏單元中的R(伸烷基)取決於甲基丙烯酸羥酯。詳細而言，甲基丙烯酸羥酯可為甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸羥丁酯、甲基丙烯酸羥戊酯、甲基丙烯酸羥己酯或甲基丙烯酸羥庚酯，因此，以式(1)表示之溫敏單元中的R可為伸乙基、伸丙基、伸丁基、伸戊基、伸己基或伸庚基。以上列舉的甲基丙烯酸羥酯具有良好的反應性。在較佳的實施方式中，以式(1)表示之溫敏單元中的R(伸烷基)可為伸乙基或伸丙基，以降低溫敏單元的立體障礙效應，從而提升溫敏單元於後續的聚合反應期間的反應性。

溫敏單元的溫敏性主要來自於N,N-二乙基丙烯醯胺。N,N-二乙基丙烯醯胺對溫度敏感，當N,N-二乙基丙烯醯胺感應到溫度變化時，其親/疏水性會隨著溫度變化而改變。換句話說，N,N-二乙基丙烯醯胺具有「在感應溫度變化後調節濕度」的功能，又稱感溫調濕功能。本揭露將具有感溫調濕功能的N,N-二乙基丙烯醯胺與具有羥基的甲基丙烯酸羥酯反應進而彼此連接以形成溫敏單元，如此可使具有感溫調濕功能的N,N-二乙基丙烯醯胺透過甲基丙烯酸羥酯中的羥基於後續的聚合反應期間進一步接枝於聚酯鏈段上，從而形成溫敏聚合物及含有溫敏聚合物的溫敏型纖維。

在一些實施方式中，甲基丙烯酸羥酯與N,N-二乙基丙烯醯胺的莫耳比為1:25至1:50，具體而言，可例如為1:45、1:40、1:35、1:30、1:25。藉由此比例關係的設計，所形成的溫敏單元可具有足夠的羥基來進行後續的聚合反應，並且可避免各個反應物(例如，二元醇、二元酸、溫敏單元)在後續的聚合反應期間產生嚴重的交聯進而影響所形成的纖維材料的可紡性。更具體而言，若甲基丙烯酸羥酯與N,N-二乙基丙烯醯胺的莫耳比大於1:50(例如，1:60)，可能導致溫敏單元中羥基的數量不足，進而導致聚合反應性低；若甲基丙烯酸羥酯與N,N-二乙基丙烯醯胺的莫耳比小於1:25(例如，1:20)，則可能導致溫敏單元中羥基的數量過多，進而發生嚴重的交聯情形。整體而言，溫敏單元可由甲基丙烯酸羥酯與N,N-二乙基丙烯醯胺以隨機的排列方式連接而成，其中由甲基丙烯酸羥酯所形成的鏈段數量較多，而由N,N-二乙基丙烯醯胺所形成的鏈段數量較少。

在一些實施方式中，甲基丙烯酸羥酯與N,N-二乙基丙烯醯胺可在合適的溶劑中進行預聚合反應以形成感溫單元。具體而言，溶劑可為乙二醇。值得說明的是，在一些實施方式中，由於乙二醇可作為後續聚合反應的二元醇起始物，因此當合成出感溫單元後，不需要另外經過純化清洗以濾除溶劑，而可直接將聚合反應的起始物(例如，二元酸以及額外添加的乙二醇)添加至預聚合反應的反應槽中，以直接與反應槽中的感溫單元進行聚合反應。如此一來，感溫單元可全量地參與後續的聚合反應，從而大幅提升製程便利性並提升產率。

在一些實施方式中，甲基丙烯酸羥酯與N,N-二乙基丙烯醯胺可在適量的自由基起始劑(initiator)下進行預聚合反應。具體而言，自由基起始劑可為過氧苯甲醯或過硫酸銨。在一些實施方式中，可將溶劑、甲基丙烯酸羥酯以及N,N-二乙基丙烯醯胺至入反應槽中，並於反應槽中通入氮氣並升溫，待反應槽的溫度達到約攝氏60度時滴入起始劑，接著待反應槽的溫度達到約攝氏80度時進一步添加溶劑以降溫並降低濃度，而當溫度降至約攝氏60度時再次滴入起始劑，並且持續重複上述步驟直至總反應時間為約6小時。在完成上述步驟後，可得到含有溫敏單元的混合物。

溫敏單元對溫度敏感，其在不同的溫度下具有不同的光穿透率。詳細而言，當溫敏單元在相對低溫時，溫敏單元具有高光穿透率；而當溫敏單元在相對高溫，溫敏單元具有低光穿透率。上述特性可以透過低臨界溶液溫度(lower critical solution temperature，LCST)來具體地呈現。詳細而言，隨著溫度上升，溫敏單元彼此聚集而造成光穿透率下降，而當所述光穿透率下降至等於3%時，溫敏單元的聚集程度幾乎不再隨溫度上升而改變，此時的溫度為溫敏單元的低臨界溶液溫度的最大值；而相對地，隨著溫度下降，溫敏單元彼此分散而造成光穿透率上升，而當所述光穿透率上升至等於80%時，溫敏單元的分散程度幾乎不再隨溫度降低而改變，此時的溫度為溫敏單元的低臨界溶液溫度的最小值。溫敏單元的低臨界溶液溫度範圍可代表該溫敏單元的親、疏水性發生改變的溫度範圍。詳細而言，在低於低臨界溶液溫度範圍的溫度下，溫敏單元具有強親水性，而在高於低臨界溶液溫度範圍的溫度下，溫敏單元具有弱親水性(強疏水性)。基於上述，本揭露的溫敏單元對溫度敏感，在高溫下可快速地乾燥，以達到涼爽的功能，並在低溫下可減緩水分的乾燥速率，以達到減少熱量散失的功能。

應瞭解到，在本揭露中，低臨界溶液溫度的量測方法包括以下步驟。首先，在室溫下將體積為10毫升的溫敏單元水溶液(濃度為1wt%)置入樣品瓶中。接著，將所述樣品瓶置入紫外/可見光分光光譜儀(型號JASCO V630)中。隨後，於所述紫外/可見光分光光譜儀設定初始溫度為攝氏25度，並開始量測。接著，以攝氏1度/分鐘的升溫速率將溫度逐漸提升至攝氏36.5度，並記錄溫敏單元於各溫度下的光穿透率。在經上述步驟後，便可得到溫敏單元的低臨界溶液溫度。在一些實施方式中，溫敏單元在光穿透率為3%至80%時，可具有攝氏25度至攝氏32度的低臨界溶液溫度，其中光的波長為450奈米(nm)至550奈米。

[步驟S10：形成溫敏聚合物]

在準備二元酸、二元醇及溫敏單元後，可進行步驟S10，使二元酸、二元醇與溫敏單元進行聚合反應，以形成溫敏聚合物。在本揭露中，二元酸、二元醇及溫敏單元係一次性地添加至反應槽中以進行聚合，也就是說，本揭露的聚合反應是待二元酸、二元醇及溫敏單元皆置入反應槽中後才開始。值得說明的是，相較於先將二元酸與二元醇聚合成為聚酯之後再使溫敏單元接枝於聚酯上的聚合方式，本揭露使二元酸、二元醇及溫敏單元一次性地進行聚合反應可有效解決聚酯與溫敏單元之間的相分離問題，進而克服聚合反應性低的問題。如此一來，不僅可使溫敏聚合物具有可紡性，且由溫敏聚合物製備而成的溫敏型纖維還具有高的纖維強度，進而具有廣泛的應用性。在一些實施方式中，聚合反應可在催化劑的催化下進行，且催化劑可為鈦酸丁酯(Ti(BuO) ₄)。值得說明的是，相較於例如是乙酸銻(Sb(CH ₃COO) ₃)、氧化錫(SnO ₂)、二丁基氧化錫((Bu) ₂SnO)、乙酸鋅(Zn(OAc) ₂)、乙酸鈷(Co(OAc) ₂)、乙酸錳(Mn(OAc) ₂) 、乙酸鎂(Mg(OAc) ₂)等的催化劑，當選用鈦酸丁酯作為催化劑時，可有效地避免相分離的狀況發生，進而有效率且選擇性地催化由二元酸及二元醇形成的聚酯與溫敏單元之間的轉酯化反應。在一些實施方式中，以二元酸、二元醇及溫敏單元的總含量為100wt%計，催化劑的含量為0.0107wt%至0.0177wt%，以達到較佳的催化效果，並較佳地避免相分離的狀況發生。

在一些實施方式中，聚合反應可包括依序進行(發生)的酯化步驟及轉酯化步驟，且可透過啟動真空系統來使酯化步驟結束並使轉酯化步驟開始。詳細而言，可將二元酸、二元醇及催化劑添加至反應槽中並通入氮氣，並在約3標準大氣壓及約攝氏250度下持續攪拌約3小時以進行酯化步驟，並於酯化步驟期間持續監控副產物(水)的重量以追蹤反應轉化率，而當反應轉化率大於90%時，可在約1.5小時內逐漸將壓力降低至1標準大氣壓及將溫度提升至攝氏270度並持續攪拌反應，接著啟動真空系統將反應槽抽真空，以將副產物緩慢抽出，使轉酯化步驟可於反應槽中接續進行。在酯化步驟及轉酯化步驟依序結束後，可得到溫敏聚合物。整體而言，所有的反應物係於一次性地添加至反應槽中後，依序進行酯化步驟及轉酯化步驟，且所有的反應物皆有參與酯化步驟及轉酯化步驟。

在一些實施方式中，可在聚合反應的轉酯化步驟期間，透過監控攪拌功率來決定反應終點，使所形成的溫敏聚合物具有合適的交聯度及黏度，以滿足紡絲需求，進而於後續紡絲出纖維強度高的溫敏型纖維。詳細而言，在聚合反應期間，二元酸、二元醇與溫敏單元係在攪拌裝置的作用下均勻混合，且攪拌裝置具有固定的攪拌速率，其中攪拌裝置在聚合反應開始前(即，酯化步驟開始前)及聚合反應終止時(即，轉酯化步驟終止時)分別具有初始功率Wi及終止功率Wf，且終止功率Wf為初始功率Wi的1.2倍至1.5倍(例如，1.3倍、1.4倍)。換句話說，在聚合反應進入至轉酯化步驟後，當攪拌功率到達初始功率Wi的1.2倍至1.5倍時，可終止反應(例如，將反應槽中的混合物快速倒入冰水中急速冷卻以終止反應)，使所形成的溫敏聚合物具有合適的交聯度及黏度。若上述倍率過高，容易導致溫敏聚合物的交聯度過高，反之若上述倍率過低，容易導致溫敏聚合物的黏度過低，而不論是交聯度過高或是黏度過低，皆無法滿足紡絲需求。應瞭解到，初始功率Wi的定義為：反應槽在空機的狀態下進行攪拌時所需消耗的功率。在一些實施方式中，反應槽為AUTOCLAVE 5L(產品型號，購自七服工業股份有限公司)，攪拌機馬達為TEFC-X(產品型號，購自大同公司)。

在另一些實施方式中，可在聚合反應的轉酯化步驟期間，透過監控反應槽中產物的黏度來決定是否讓反應終止，使所形成的溫敏聚合物具有合適的黏度以滿足紡絲需求，進而於後續紡絲出纖維強度高的溫敏型纖維。在又一些實施方式中，可透過攪拌裝置的當下的攪拌功率來推算出產物的黏度，進而決定是否讓反應終止。具體而言，可在產物的黏度為0.64分升/克至0.66分升/克時讓反應終止，也就是說，反應終止後所形成的溫敏聚合物可具有0.64分升/克至0.66分升/克的黏度，進而滿足紡絲需求。

在一些實施方式中，二元酸的含量(添加量)可為76重量份至76.5重量份(例如，76.16重量份、76.47重量份)，二元醇的含量可為22.5重量份至23重量份(例如，22.64重量份、22.73重量份)，且溫敏單元的含量可為0.8重量份至1.2重量份(例如，1.0重量份)。應瞭解到，本文中的「重量份」用於表示「兩個組分以上之間的比例關係」，具體而言，上述重量份可代表「二元酸的重量：二元醇的重量：溫敏單元的重量 = 76~76.5：22.5 ~23：0.8~1.2」。藉由此比例關係的設計，二元酸、二元醇及溫敏單元可具有較高的聚合效率，且溫敏單元在溫敏聚合物中可具有適當的比例，以兼顧溫敏聚合物的溫敏性及可紡性。

整體而言，在完成步驟S10後，可得到包括如式(2)所示之結構的溫敏聚合物： 式(2)。應瞭解到，式(2)僅為整個溫敏聚合物中部份的結構，並非代表整個溫敏聚合物。

[步驟S20：形成溫敏型纖維]

在得到溫敏聚合物之後，可使溫敏聚合物與聚酯混合並纖維化，以形成溫敏型纖維。詳細而言，可使溫敏聚合物與聚酯混合，並進行熔融紡絲製程。在一些實施方式中，可使溫敏聚合物與聚酯(例如，聚對苯二甲酸乙二醇酯)材料均勻地混合，並經粉體細化製程、粉體分散製程以及混煉造粒製程，以形成纖維母粒，並對纖維母粒進行熔融紡絲製程以形成溫敏型纖維。在一些實施方式中，可在2000公尺/分鐘至3200公尺/分鐘的紡絲速度及攝氏260度至攝氏300度的紡絲溫度下進行熔融紡絲製程，以製備出纖維規格為120d/72f至120d/24f的部份取向絲(Pre-Oriented Yarn，POY)，並進一步對部份取向絲進行假捻加工以製備出纖維規格為75d/72f的拉伸變形絲(Draw Textured Yarn，DTY)，其中熔融紡絲製程的延伸比可為2至4，且紡絲孔數可為1個至72個。在一些實施方式中，溫敏聚合物在溫敏型纖維中的重量百分濃度可為0.8%至1.2%(例如，0.9%、1.0%或1.1%)，使溫敏型纖維兼具良好的溫敏性及結構穩定性(即，高的纖維強度)。

值得說明的是，相較於諸多習知技術中對於「可紡性」的效果僅泛泛地以文字帶過，而未具體說明紡絲後的纖維係長纖維還是短纖維，也未透過具體的數據量化紡絲後纖維的強度，反觀以本揭露的製造方法製備而成的溫敏聚合物在與聚酯搭配後不僅可具有良好的可紡性，能夠紡絲成紡絲難度較高的長纖維，且還具有高的纖維強度(請參後文中的實驗例數據)，可進一步假捻加工，進而具有廣泛的應用性。在一些實施方式中，在得到溫敏型纖維後，可進一步將其織造為織物。由於溫敏型纖維在高溫下可快速地乾燥以達到涼爽的功能，而在低溫下可減緩水分的乾燥速率以達到減少熱量散失的功能，因此由溫敏型纖維製得的織物可提供使用者穩定的熱舒適性。

在以下敘述中，將列舉多個比較例及多個實施例進行測試與評估，以驗證本揭露的功效。應瞭解到，不應由下文的各實施例對本揭露做出限制性的解釋。 ＜各比較例及各實施例的說明＞

[比較例1] 聚對苯二甲酸乙二醇酯。

[比較例2] 將如式(2)所示的溫敏結構與聚對苯二甲酸丁二醇酯進行混煉後，再與聚對苯二甲酸乙二醇酯混合，以得到比較例2的溫敏型混合物。其中溫敏結構在溫敏型混合物中的重量百分濃度為1.0%。 式(2)，其中X包括以式(3)或式(4)表示的結構： 式(2) 式(3)，其中x與y的莫耳比介於9:1至1:3間，n為介於7至120間的整數，且m為介於10至1000間的整數。

[比較例3] 與比較例2的說明相同，差異僅在於：將聚對苯二甲酸丁二醇酯替換為如式(5)所示的親水聚酯。 式(5)，其中x與y的莫耳比介於9:1至1:3間，且n為介於7至120間的整數。

[比較例4~6] 將聚對苯二甲酸乙二醇酯與如式(1)所示的溫敏單元(其中R為伸乙基)在乙酸銻催化劑的催化下持續攪拌以進行轉酯化反應。隨後，將轉酯化反應得到的產物與聚對苯二甲酸乙二醇酯混合，以得到比較例4~6的溫敏型混合物。其中，聚對苯二甲酸乙二醇酯是由乙二酸與聚乙二醇(polyethylene glycol，PEG)聚合而成。其中，轉酯化反應的溫度為攝氏280度，壓力為1~2標準大氣壓，反應時間為2~3小時。其中，轉酯化反應結束時的攪拌功率為初始功率的1.6倍。其中，該產物在溫敏型混合物中的重量百分濃度為1.0%。在比較例4~6中，用以製備溫敏單元的甲基丙烯酸羥酯與N,N-二乙基丙烯醯胺的莫耳比分別為1:10、1:20及1:50。

[比較例7~8] 與比較例4~6的說明相同，差異在於：聚對苯二甲酸乙二醇酯是由乙二酸與乙二醇(ethylene glycol，PEG)聚合而成。在比較例7~8中，用以製備溫敏單元的甲基丙烯酸羥酯與N,N-二乙基丙烯醯胺的莫耳比分別為1:20及1:50。

[比較例9~13] 將乙二酸、聚乙二醇(PEG)及鈦酸丁酯催化劑添加至含有如式(1)所示的溫敏單元(其中R為伸乙基)的反應槽中並通入氮氣，並在約3標準大氣壓及約攝氏250度下持續攪拌約3小時以進行酯化步驟，並於酯化步驟期間持續監控副產物的重量以追蹤反應轉化率，而當反應轉化率大於90%時，在約1.5小時內逐漸將壓力降低至1標準大氣壓及將溫度提升至攝氏270度並持續攪拌反應，接著啟動真空系統將反應槽抽真空，以將副產物緩慢抽出，使轉酯化步驟可於反應槽中接續進行，並透過監控攪拌功率來決定反應終點，以得到溫敏聚合物。隨後，將溫敏聚合物與聚對苯二甲酸乙二醇酯混合，以得到比較例9~13的溫敏型混合物。其中，轉酯化步驟結束時的攪拌功率為初始功率的1.3倍。在比較例9~11中，溫敏聚合物在溫敏型混合物中的重量百分濃度為1.0%。在比較例12~13中，溫敏聚合物在溫敏型混合物中的重量百分濃度分別為0.8%及1.2%。此外，在比較例9~13中，用以製備溫敏單元的甲基丙烯酸羥酯與N,N-二乙基丙烯醯胺的莫耳比分別為1:10、1:20、1:50、1:50及1:50。

[比較例14~16] 與比較例9~11相同，差異在於：將聚乙二醇(PEG)替換為乙二醇(EG)。在比較例14~16中，轉酯化步驟結束時的攪拌功率分別為初始功率的1.1、1.6及1.3倍。在比較例14~16中，用以製備溫敏單元的甲基丙烯酸羥酯與N,N-二乙基丙烯醯胺的莫耳比分別為1:50、1:50及1:20。

[實施例1~3] 將乙二酸、乙二醇(EG)及鈦酸丁酯催化劑添加至含有如式(1)所示的溫敏單元(其中R為伸乙基)的反應槽中並通入氮氣，並在約3標準大氣壓及約攝氏250度下持續攪拌約3小時以進行酯化步驟，並於酯化步驟期間持續監控副產物的重量以追蹤反應轉化率，當反應轉化率大於90%時，在約1.5小時內逐漸將壓力降低至1標準大氣壓及將溫度提升至攝氏270度並持續攪拌反應，接著啟動真空系統將反應槽抽真空，以將副產物緩慢抽出，使轉酯化步驟可於反應槽中接續進行，並透過監控攪拌功率決定反應終點，以得到溫敏聚合物。隨後，將溫敏聚合物與聚對苯二甲酸乙二醇酯混合，以得到實施例1~3的溫敏型混合物。其中轉酯化步驟結束時的攪拌功率為初始功率的1.3倍。在實施例1~3中，溫敏聚合物在溫敏型混合物中的重量百分濃度分別為1.0%、0.8%及1.2%。在實施例1~3中，用以製備溫敏單元的甲基丙烯酸羥酯與N,N-二乙基丙烯醯胺的莫耳比皆為1:50。 ＜實驗例1：溫敏型混合物的性質測試＞

在本實驗例中，對各比較例及各實施例的溫敏型混合物進行外觀評估及可紡性評估。具體而言，在外觀評估方面是觀察各溫敏聚合物在製備過程中是否發生相分離的狀況以及量測各溫敏型混合物的黃度值(b*值)，而在可紡性評估方面是量測各溫敏型混合物的黏度(由黏度可得知溫敏聚合物在製備過程中是否過度交聯)及壓升值。結果如表一所示。

表一

	相分離情形	黃度值(b*值)	黏度(g/L)	壓升值(bar/kg)
比較例1	無	1.1	0.64	0.1
比較例2	無	5.2	0.68	1
比較例3	無	6.4	0.73	1
比較例4	嚴重相分離	顏色不均勻	N/A(誤差過大)	2167
比較例5	嚴重相分離	顏色不均勻	N/A(誤差過大)	1286
比較例6	嚴重相分離	顏色不均勻	N/A(誤差過大)	1000
比較例7	嚴重相分離	顏色不均勻	N/A(誤差過大)	1000
比較例8	相分離	顏色不均勻	N/A(誤差過大)	667
比較例9	無	無法切粒	不溶	無法量測
比較例10	無	無法切粒	不溶	無法量測
比較例11	無	23.3	0.66	0.25
比較例12	無	17.7	0.65	0.25
比較例13	無	26.2	0.69	0.25
比較例14	無	2.6	0.48	0.25
比較例15	無	無法切粒	不溶	無法量測
比較例16	無	無法切粒	不溶	無法量測
實施例1	無	3.8	0.65	0.25
實施例2	無	3.5	0.64	0.25
實施例3	無	4.3	0.66	0.25

由比較例4~8可知，當使用兩段製程製備溫敏聚合物時(即，先製備聚對苯二甲酸乙二醇酯，再使聚對苯二甲酸乙二醇酯與溫敏單元反應)，會造成相分離的問題，導致後續製備出的母粒具有顏色不均勻、黏度不穩定及壓升值過高無法紡絲的問題。由比較例9~10、16可知，當甲基丙烯酸羥酯的比例過多，容易發生嚴重的交聯情形，導致無法切粒及因溶解度低而無法測量黏度的問題。由比較例11~13可知，當使用PEG做為起始物時，由於PEG的耐熱性不佳，因此容易導致溫敏聚合物發生裂解黃變(黃化)的現象，造成量測到的黃度值過高，影響後續應用。由比較例14~15可知，當終止功率Wf為初始功率Wi的1.1倍時(比較例14，倍率過低)，容易導致溫敏聚合物的黏度過低，而當終止功率Wf為初始功率Wi的1.6倍時(比較例15，倍率過高)，容易導致溫敏聚合物的交聯度過高進而無法切粒，並且容易造成溶解度低而無法測量黏度的問題，兩者(倍率過低或過高)皆無法滿足紡絲需求。反觀實施例1~3，其不僅具有低的黃度值，且黏度及壓升直皆落在合適的範圍中，進而可具有優異的可紡性。 ＜實驗例2：溫敏型纖維的強度及伸度測試＞

在本實驗例中，對可紡絲的比較例1~3、比較例11~14以及實施例1~3的溫敏型混合物進行熔融紡絲製程以得到溫敏型纖維。其中，熔融紡絲製程的溫度為攝氏260度~300度，紡絲速度為2000~3200公尺/分鐘，以製備出纖維規格為136d/24f的POY溫敏型纖維，並進一步對比較例1~3、比較例11~13以及實施例1~3製成的POY溫敏型纖維進行假捻加工，以製備出纖維規格為75d/72f的DTY溫敏型纖維。隨後，使用標準方法ASTM D2256對各溫敏型纖維進行纖維強度以及纖維伸度的測試。結果如表二所示。

表二

	纖維強度 (g/d)	纖維伸度 (%)
比較例1	4.2	30
比較例2	2.9	27
比較例3	3.0	29
比較例11	2.2	32
比較例12	2.5	31
比較例13	1.9	36
比較例14	0.8	283
實施例1	3.6	28
實施例2	3.8	33
實施例3	3.5	35

由實施例1~3可以發現，本揭露的溫敏聚合物不僅可提供良好的可紡性，且在紡絲後還具有明顯較優異的纖維強度，甚至可接近於純聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維(比較例1)的纖維強度。由此可見，相較於諸多習知技術中對於「可紡性」的效果僅泛泛地以文字帶過，而未具體說明紡絲後的纖維係長纖維還是短纖維，也未透過具體的數據量化紡絲後纖維的強度，本揭露以具體實驗例來證明分段聚合確實可有效提升可紡性，並且可紡絲出纖維強度高的纖維，進而具有廣泛的應用性。 ＜實驗例3：溫敏型織物的水分乾燥時間測試＞

在本實驗例中，將由比較例1~3、比較例11~14以及實施例1~3的溫敏型纖維織造成溫敏型織物，並使用標準方法AATCC-199對溫敏型織物進行水分乾燥時間測試。結果如表三所示。

	織物乾燥時間
比較例1	23秒13
比較例2	13秒04
比較例3	12秒57
比較例11	10秒20
比較例12	10秒57
比較例13	09秒58
比較例14	20秒33
實施例1	11秒55
實施例2	12秒34
實施例3	11秒16

相較於聚對苯二甲酸乙二醇酯織物(比較例1)，實施例1之溫敏型織物的乾燥時間縮短約48.7%，實施例2之溫敏型織物的乾燥時間縮短約45.9%，且實施例3之溫敏型織物的乾燥時間縮短約51.5%，顯示本揭露的溫敏型織物具有較佳的乾燥效果。此外，雖然比較例11~13之溫敏型織物具有較短的乾燥時間，但由前文提供的實驗例1~2可知，比較例11~13不論是在黃度值還是在纖維強度方面皆不及實施例1~3的效果。 ＜實驗例4：溫敏型織物的高/低溫水分蒸發速率測試＞

在本實驗例中，將由比較例1~3、比較例11~14以及實施例1~3的溫敏型纖維織造成溫敏型織物，並在不同溫度及濕度的環境下對各溫敏型織物進行水分蒸發速率測試。其中，水分蒸發速率的測試方法為：於織物的表面滴水，記錄織物於滴水後的初始重量，並間隔固定時間記錄織物的重量，以計算水分蒸散速率。測試條件為：織物面積5x5cm ²，水量0.2mL。測試結果如表四所示。

表四

	歷時15分鐘的水分蒸發速率(%)	高/低溫水分蒸發差 (B-A)	高/低溫水分蒸發差 (C-A)
溫度20℃ 濕度65% (A)	溫度35℃ 濕度65% (B)	溫度35℃ 濕度30% (C)
比較例1	11.59	25.50	44.32	13.91	32.73
比較例2	26.02	47.70	70.68	21.68	44.66
比較例3	37.32	50.09	74.21	22.76	46.89
比較例11	23.76	53.98	73.58	30.22	49.82
比較例12	23.29	52.90	72.11	29.61	48.83
比較例13	24.24	55.06	75.06	30.82	50.82
比較例14	13.66	29.87	53.22	16.21	39.56
實施例1	22.63	51.41	70.08	28.78	47.45
實施例2	22.18	50.38	68.68	28.20	46.50
實施例3	23.08	52.44	71.48	29.36	48.40

相較於比較例1~3、14的溫敏型織物，實施例1~3的溫敏型織物不論在高、低溫下皆可較快速地乾燥，且殘留於實施例1~3之溫敏型織物上的水分在低溫下仍不會散失過快。由此可見，實施例1~3的溫敏型織物可快速地乾燥以達到涼爽的功能，並且在低溫下可適當地減少熱量散失。同樣地，雖然比較例11~13的溫敏型織物具有較高的水分蒸發速率，但由前文提供的實驗例1~2可知，比較例11~13不論是在黃度值還是在纖維強度方面皆不及實施例1~3的效果。

雖然本揭露已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何熟習此技藝者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

無

無

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

Claims (10)

1. 一種溫敏型纖維的製備方法，包括： 使二元酸、二元醇與一溫敏單元進行一聚合反應，以形成一溫敏聚合物，其中該溫敏單元包括如式(1)所示的結構： 式(1)，其中R為伸烷基；以及 使該溫敏聚合物與一聚酯混合並纖維化，以形成該溫敏型纖維。
2. 如請求項1所述的溫敏型纖維的製備方法，其中該聚合反應係在一催化劑的催化下進行，且該催化劑為鈦酸丁酯。
3. 如請求項1所述的溫敏型纖維的製備方法，其中在該聚合反應期間，該二元酸、該二元醇以及該溫敏單元在一攪拌裝置的作用下混合，該攪拌裝置具有固定的一攪拌速率，該攪拌裝置在該聚合反應開始前及終止時分別具有一初始功率及一終止功率，且該終止功率為該初始功率的1.2倍至1.5倍。
4. 如請求項1所述的溫敏型纖維的製備方法，其中該溫敏聚合物的黏度為0.64分升/克至0.66分升/克。
5. 如請求項1所述的溫敏型纖維的製備方法，其中該二元醇為乙二醇。
6. 如請求項1所述的溫敏型纖維的製備方法，更包括： 使甲基丙烯酸羥酯與N,N-二乙基丙烯醯胺反應以形成該溫敏單元，其中該甲基丙烯酸羥酯與N,N-二乙基丙烯醯胺的莫耳比為1:25至1:50。
7. 如請求項1所述的溫敏型纖維的製備方法，其中該溫敏聚合物在該溫敏型纖維中的重量百分濃度為0.8%至1.2%。
8. 如請求項1所述的溫敏型纖維的製備方法，其中該二元酸的含量為76重量份至76.5重量份，該二元醇的含量為22.5重量份至23重量份，且該溫敏單元的含量為0.8重量份至1.2重量份。
9. 如請求項1所述的溫敏型纖維的製備方法，其中該聚合反應包括依序進行的一酯化步驟及一轉酯化步驟，且使該二元酸、該二元醇與該溫敏單元進行該聚合反應包括： 使該二元酸、該二元醇與該溫敏單元在一反應槽中進行一酯化步驟；以及 將該反應槽抽真空，以於該反應槽中接續進行一轉酯化步驟。
10. 如請求項1所述的溫敏型纖維的製備方法，其中使該溫敏聚合物與該聚酯混合並纖維化包括：使該溫敏聚合物與該聚酯混合並進行一熔融紡絲製程，其中該熔融紡絲製程的紡絲速度為2000公尺/分鐘至3200公尺/分鐘。