CN102560728A - 一种抗紫外和阻燃型涤纶纤维及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗紫外和阻燃型涤纶纤维及其制备方法与应用。它由下列重量份数的原料制成：抗紫外母粒8~15份、共聚型磷系阻燃涤纶成纤树脂85~92份。本发明提供的涤纶纤维各组分配比科学合理，通过科学的将抗紫外母粒、共聚型磷系阻燃涤纶成纤树脂有机结合，并制备得到预取向丝，再经过加弹变形生产出低弹变形丝，得到具有长久抗紫外且阻燃作用的多功能涤纶纤维，应用范围广泛。本发明提供的抗紫外和阻燃型涤纶纤维的制备方法，其操作性强，工艺合理，生产效率高，可实现工业化大生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种涤纶纤维，特别涉及一种抗紫外和阻燃型涤纶纤维及其制备方法和其应用。
背景技术
涤纶纤维作为合成纤维中的三大主力纤维之一，因其优良的物理和化学特性而被广泛应用于服装面料以及其它非服装领域，涤纶产品自问世以来，以其悬垂性好、强度高而被当作主要纺织原料来织造成各类纺织品。
随着工业发展，环境污染程度加大，氟利昂等含卤素的化合物排放，大气层的稀薄导致紫外线的透过率的增大，所以对于抗紫外的防护也就成为了一种必然，抗紫外纤维逐渐受到热门的青睐。除此之外，纺织品燃烧引起火灾已经成为现代生活中重大的灾害之一，严重威胁人类生命的安全。而纺织品由于它本身的结构性质是引发火灾的主要材料，根据统计由于纺织品而引起的火灾高达55%以上，因此对一部份纺织品进行阻燃处理势在必行。聚酯具有诸多优点，其纺织品应用广泛，已成为用途最广、耗量最大的品种，因此它的阻燃化更加引起了世界范围的广泛关注。
目前人们在抗紫外或阻燃领域发展产品开发，但是仅限于单方面的对纤维进行抗紫外、或者阻燃的改性，不能解决如何将二者有机结合，得到多功能应用范围广泛的纤维。
发明内容
发明目的：本发明的所要解决的技术问题是为了克服现有技术的不足，提供一种抗紫外和阻燃型涤纶纤维，本发明另一个目的是提供一种制备该抗紫外和阻燃型涤纶纤维的方法，本发明的另外一个目的是提供该抗紫外和阻燃型涤纶纤维的应用。
技术方案：为了实现以上目的，本发明所述的抗紫外和阻燃型涤纶纤维，它由下列重量份数的原料制成：抗紫外母粒8~15份、共聚型磷系阻燃涤纶成纤树脂85~92份。
作为优选方案，以上所述的抗紫外和阻燃型涤纶纤维，所述的抗紫外母粒为由重量百分比15~25%的抗紫外剂和重量百分比75~85%的聚对苯二甲酸乙二醇酯共混制得。
作为更优选方案，所述的抗紫外和阻燃型涤纶纤维，所述的抗紫外剂为无机、有机或复合型无机和有机抗紫外剂，其中所述的复合型无机和有机抗紫外剂为由重量百分比6~12%的TiO2超细粉体、8~16 %的紫外光吸收剂与余量的聚对苯二甲酸乙二醇酯共混制得。
其中所述的抗紫外母粒可以为无机、有机或复合型无机和有机抗紫外屏蔽剂。而通常选择的无机类紫外线屏蔽剂，如二氧化钛和氧化锌等金属氧化物的粉体和高岭土等。将这些材料制成纳米级的超细粉体。由于微粒尺寸与光波波长相当，比表而积大，表面能高，超细粉体在与纤维材料共混结合后，增强了纤维材料对紫外线的反射和散射作用，从而防止和减少紫外线透过纤维材料。无机纳米粉体具有化学稳定性、热稳定性好，非迁移性，无味、无刺激、使用安全和杀菌除臭等优点。有机紫外屏蔽剂为聚氯乙烯紫外线吸收剂、聚苯乙烯紫外线吸收剂、不饱和树脂紫外线吸收剂、聚碳酸酯紫外线吸收剂或聚乙烯紫外线吸收剂等。
作为优选方案，以上所述的抗紫外和阻燃型涤纶纤维，所述的共聚型磷系阻燃涤纶成纤树脂的含磷量为6000~7000ppm。其中所述的涤纶成纤树脂为一种共聚型磷系阻燃涤纶成纤树脂，通过将磷化合物均匀地融入到聚酯载体中制备得到共聚型磷系阻燃聚酯。其中共聚型磷系阻燃涤纶成纤树脂含磷量一般为6000~7000ppm。利用磷化合物制成的聚酯纤维纺制而成的阻燃涤纶变形丝，不易起燃，本身不发生火焰，移开火源时，会自行熄灭，是安全性极高的防火素材。此外燃烧时不会产生卤素毒气，安全性佳，且阻燃剂融入聚酯内，其阻燃性不会因为反复洗涤而丧失或削弱，这是许多采用后处理阻燃方式的产品所不具备的。
本发明提供的抗紫外和阻燃型涤纶纤维的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)取重量百分比为15~25%的抗紫外剂和重量百分比75~85%的聚对苯二甲酸乙二醇酯，共混，用螺杆挤压机挤出，切粒，制得抗紫外母粒，备用，其中共混温度为200~250℃，螺杆转速为150~250rpm；
(2)按重量份数取步骤(1)得到的抗紫外母粒和共聚型磷系阻燃涤纶成纤树脂共混，制得预取向丝，再经过加弹变形生产出低弹涤纶变形丝，其中纺丝条件为：纺丝温度250~350℃，纺丝速度2000~3500m/min。
其中步骤(1)所述的抗紫外剂为无机、有机或复合型无机和有机抗紫外剂。
本发明提供的抗紫外和阻燃型涤纶纤维在制备户外抗紫外服、阻燃服、室内装饰用阻燃织物中的应用。
有益效果：本发明提供的抗紫外和阻燃型涤纶纤维和现有技术中的涤纶纤维相比具有如下优点：
(1)本发明提供的涤纶纤维，各组分配比科学合理，通过科学的将抗紫外母粒、共聚型磷系阻燃涤纶成纤树脂有机结合，制备得到预取向丝，再经过加弹变形生产出低弹变形丝，得到永久具有抗紫外且阻燃作用的多功能涤纶纤维，应用范围广泛。
(2)本发明提供的抗紫外和阻燃型涤纶纤维的制备方法, 可操作性强，工艺合理，生产效率高，可实现工业化大生产。制备工艺中，克服了熔点低，灰份多的技术难题，提高了阻燃聚酯切片的可纺性，银纳米颗粒和纳米级的载体二氧化硅或者磷酸锆组合后，使其在聚酯母体中的分散性得到提高。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
实施例1
1、一种抗紫外和阻燃型涤纶纤维，它由下列重量的原料制成：抗紫外母粒15千克、共聚型磷系阻燃涤纶成纤树脂92千克。
2、抗紫外和阻燃型涤纶纤维的制备：
(1)取重量百分比为15~25%的抗紫外剂和重量百分比75~85%的聚对苯二甲酸乙二醇酯，共混，用螺杆挤压机挤出，切粒，制得抗紫外母粒，备用，其中共混温度为200~250℃，螺杆转速为150~250rpm；
(2)按1所述的重量份数取步骤(1)得到的抗紫外母粒和共聚型磷系阻燃涤纶成纤树脂共混，制得预取向丝，再经过加弹变形生产出低弹涤纶变形丝，其中纺丝条件为：纺丝温度250~350℃，纺丝速度2000~3500m/min。
其中，步骤(1)中所述的抗紫外剂为重量比12%的TiO2超细粉体和16%的硬脂酸紫外吸收剂组成。所述的共聚型磷系阻燃涤纶成纤树脂中含有的改性阻燃磷化合物的化学式为：
3、检测由2制备得到的涤纶纤维的抗紫外、阻燃的性能：
检测单位：中国纺织科学研究院测试中心；国家纺织品质量监督中心。
检测功能指标：
A．阻燃实验： 试样尺寸(mm) 150×58，氧指数OI (%) 为 34。
B．防紫外性能：具体实验结果如表1所示：
表1 涤纶纤维的性能检测结果
| 检测项目 | 单位 | 标准值 | 检测结果 | 单项判定 | 检测方法标准 |
| 日光紫外线(UVA)透射比 | % | <5 | 0.414 | 符合 | BS EN 13758-1：2002 |
| 紫外线防护系数UPF | -- | >40 | 52 | ||
| 日光紫外线(UVB) 透射比 | % | -- | 0.122 | —— |
由表1所示的抗菌实验结果表明本发明提供的涤纶纤维具有很好的阻燃和抗紫外效果，符合国家标准的要求。
实施例2
1、一种抗紫外和阻燃型涤纶纤维，它由下列重量的原料组成：抗紫外母粒8千克、共聚型磷系阻燃涤纶成纤树脂85千克。
2、抗紫外和阻燃型涤纶纤维的制备：
(1)取重量百分比为15~25%的抗紫外剂和重量百分比75~85%的聚对苯二甲酸乙二醇酯，共混，用螺杆挤压机挤出，切粒，制得抗紫外母粒，备用，其中共混温度为200~250℃，螺杆转速为150~250rpm；
(2)按1所述的重量份数取步骤(1)得到的抗紫外母粒和共聚型磷系阻燃涤纶成纤树脂共混，制得预取向丝，再经过加弹变形生产出低弹涤纶变形丝，其中纺丝条件为：纺丝温度250~350℃，纺丝速度2000~3500m/min。
其中，步骤(2)中所述的抗紫外剂为重量比10% TiO2超细粉体和80%的硬脂酸紫外吸收剂组成。所述的共聚型磷系阻燃涤纶成纤树脂中含有的改性阻燃磷化合物的化学式为：
3、检测由2制备得到的涤纶纤维的抗紫外、抗菌、阻燃的性能：
检测单位：中国纺织科学研究院测试中心；国家纺织品质量监督中心。
检测功能指标：
A．阻燃实验： 试样尺寸(mm) 150×58，氧指数OI (%) 为 35。
B．防紫外性能：具体实验结果如表2所示：
表2 涤纶纤维的性能检测结果
| 检测项目 | 单位 | 标准值 | 检测结果 | 单项判定 | 检测方法标准 |
| 日光紫外线(UVA)透射比 | % | <5 | 0.432 | 符合 | BS EN 13758-1：2002 |
| 紫外线防护系数UPF | -- | >40 | 58 | ||
| 日光紫外线(UVB) 透射比 | % | -- | 0.108 | —— |
由表2所示的抗菌实验结果表明本发明提供的涤纶纤维具有很好的阻燃和抗紫外效果，符合国家标准的要求。
通过上述的实施方式，本发明提供的涤纶纤维具有较好的抗紫外和阻燃等功能，是一种多功能涤纶纤维，应用范围广泛。
以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种抗紫外和阻燃型涤纶纤维，其特征在于：它由下列重量份数的原料制成：抗紫外母粒8~15份、共聚型磷系阻燃涤纶成纤树脂85~92份。
2.根据权利要求1所述的抗紫外和阻燃型涤纶纤维，其特征在于：所述的抗紫外母粒为由重量百分比15~25%的抗紫外剂和重量百分比75~85%的聚对苯二甲酸乙二醇酯共混制得。
3.根据权利要求2所述的抗紫外和阻燃型涤纶纤维，其特征在于：所述的抗紫外剂为无机、有机或复合型无机和有机抗紫外剂。
4.根据权利要求3所述的抗紫外和阻燃型涤纶纤维，其特征在于：所述的复合型无机和有机抗紫外剂为由重量百分比6~12%的TiO2超细粉体、8~16 %的紫外光吸收剂与余量的聚对苯二甲酸乙二醇酯共混制得。
5.根据权利要求1所述的抗紫外和阻燃型涤纶纤维，其特征在于：所述的共聚型磷系阻燃涤纶成纤树脂的含磷量为6000~7000ppm。
6.一种制备权利要求1至5任一项所述的抗紫外和阻燃型涤纶纤维的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)取重量百分比为15~25%的抗紫外剂和重量百分比75~85%的聚对苯二甲酸乙二醇酯，共混，用螺杆挤压机挤出，切粒，制得抗紫外母粒，备用，其中共混温度为200~250℃，螺杆转速为150~250rpm；
(2)按权利要求1所述的重量份数取步骤(1)得到的抗紫外母粒和共聚型磷系阻燃涤纶成纤树脂共混，制得预取向丝，再经过加弹变形生产出低弹涤纶变形丝，其中纺丝条件为：纺丝温度250~350℃，纺丝速度2000~3500m/min。
7.根据权利要求6所述的抗紫外和阻燃型涤纶纤维的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的抗紫外剂为无机、有机或复合型无机和有机抗紫外剂。
8.权利要求1至5任一项所述的抗紫外和阻燃型涤纶纤维在制备户外抗紫外服、阻燃服、室内装饰用阻燃织物中的应用。
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