CN103183815A

CN103183815A - 一种抗紫外亲水聚酯及其制备的纤维

Info

Publication number: CN103183815A
Application number: CN2011104601155A
Authority: CN
Inventors: 杨喆; 钟淑芳; 陈伟; 李志勇
Original assignee: China Textile Academy
Current assignee: China Textile Academy
Priority date: 2011-12-31
Filing date: 2011-12-31
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2031-12-31
Also published as: CN103183815B

Abstract

本发明公布了一种抗紫外亲水共聚酯及其制备的纤维。本发明所述聚酯由如下成分制备而成：二元醇、二元酸、吸湿反应单元和抗紫外添加剂。将经过有机化改性的抗紫外添加剂与第三反应单体和低聚物共聚合得到复合共聚酯。该复合共聚酯树脂具有优异的流动性能和纺丝性能，可进行高速纺丝，生产单丝纤度为0.5-10D的各种规格纤维满足不同的应用需求。该聚酯生产的纤维具有长效抗紫外和亲水性能。

Description

一种抗紫外亲水聚酯及其制备的纤维

技术领域

一般地说本发明涉及合成纤维及其织物，更确切地说，本发明涉及一种制备具有长效亲水抗紫外性能的聚酯及其纤维的方法。

背景技术

随着大气环境的变化，环境的污染，地球的臭氧层正在急剧的受到破坏。又有研究者最近发现，近几年太阳黑子活动频繁，且有加剧趋势，因此人类正面临着日益增强的紫外线辐射，人类的健康正日益受到威胁。过度的紫外线辐射是造成皮肤病、红斑癌、皮肤癌、角膜炎、白内障等威胁人类健康疾病的环境因素。据科学家预测到2050年大气平流层臭氧量将会减少约20％左右，到那时紫外线将会给人类健康带来更大的危害。因此，人们开发了大量各种技术的具有防紫外线功能的纤维及其纺织品。

赋予织物或面料防紫外效果，可通过不同途径实现，现多采用织物表面涂覆抗紫外剂，但经此法处理的抗紫外织物，其耐久性差，抗紫外剂容易在长期使用后脱落，如专利200910081977提到的方法。

对织物进行有机抗紫外剂处理也是纺织面料常用的赋予织物抗紫外性能的方法，但有机抗紫外剂存在一定的毒性和刺激性，容易造成皮肤化学性过敏，并且耐久性差。

专利CN 1552765A，专利CN 1800465A，专利CN 101701367是在聚合过程中添加无机抗紫外粉的方法，经纺丝、织造，生产出抗紫外面料具有长效抗紫外性能。但这种方法通常抗紫外剂的添加量不能高，无机粉体材料的加入会使大分子链段的运动受到抑制，聚合物熔体动力粘度增加，添加量越大，熔体动力粘度越大，直接导致可纺性降低。这样必须在抗紫外性能与可纺性上找到一个最佳点，通常通过降低无机抗紫外剂的添加量来达到可纺性的要求，纤维虽然具有一定的抗紫外性能，但效果一般。

中国专利CN101864067A为进一步提高聚酯的抗紫外性能，在添加无机抗紫外剂的同时添加有机抗紫外剂，生产的聚酯纤维的抗紫外性能达到优良，但有机抗紫外剂通常耐热性差，易于对人体产生副作用，由此限制了其产业化生产。

为了进一步提高这种抗紫外聚酯的性能，特提出本发明。

发明内容

本发明第一目的在于提供一种抗紫外亲水聚酯，所述聚酯性能稳定，色性好，可纺性好，具有更好抗紫外效果；

本发明第二目的在于提供所述抗紫外亲水聚酯制备的纤维，所述纤维抗紫外和亲水性能良好；

为了实现上述发明目的，本发明特提供如下技术方案：

一种抗紫外亲水聚酯，所述聚酯由如下成分制备而成：二元醇、二元酸、吸湿反应单元和抗紫外添加剂。

本发明所述的亲水聚酯由二元醇和二元酸形成的高分子量聚酯为主体分子结构，与一定量吸湿反应单元共聚，抗紫外添加剂在聚合过程中加入体系，形成含有抗紫外添加剂的复合共聚酯。

本发明所述的二元醇为乙二醇、丁二醇、丙二醇、异戊二醇、己二醇中的至少一种或几种组合，优选为乙二醇或丙二醇。

本发明所述的二元酸为对苯二甲酸、己二酸、丁二酸、间苯二甲酸中的至少一种或几种组合，优选为对苯二甲酸。

本发明的聚合反应条件可以参照现有技术任何普通的聚酯反应条件，而无需本领域技术人员付出任何的创造性劳动即可获知并实现发明目的。

本发明所述的吸湿反应单元为一缩二乙二醇和聚醚；

所述聚醚优选为聚乙二醇醚、聚丙二醇醚、聚丁二醇醚或其共聚醚中的至少一种或几种组合，更优选为聚乙二醇醚。

本发明所述的亲水单元中的一缩二乙二醇的添加量为聚合物重量的0.01-3％，优选0.5-1％；

聚醚在聚合物中的重量为2-20％，优选5-10％；

聚醚分子量为200-5000，优选为600-2000，更优选为1000-2000；

随着抗紫外剂填充量的加大，聚合物熔体粘度增加，不利于纺丝。本发明通过加入具有反应性和亲水效果的一缩二乙二醇以及聚醚破坏大分子的规整性，流动性有所改善。

其中一缩二乙二醇对破坏分子的结构规整性的效果好，聚醚具有显著改善流动性和提高结晶速度的特点，结晶速度快不利于纺丝。本发明意外发现，二者具有协同效果，在通过聚醚改善流动性的同时，又通过添加一缩二乙二醇可以控制结晶速度，使共聚酯达到纺丝的要求，特别是纺制纤度在0.8-1.33dex的细旦纤维，可纺性和服用性能优于现有技术生产的抗紫外纤维。

添加一缩二乙二醇和聚醚后，由于醚键易氧化，因此共聚酯树脂的色相差，纤维的日晒牢度有所降低。通常通过在聚合过程添加抗氧剂如磷酸酯类或受阻酚类抗氧剂可改善聚合物热氧化性能，但对含醚类的共聚酯效果有限。本发明发现通过在聚合过程添加受阻酚类抗氧剂和紫外线吸收剂可以有效改善切片的色相和提高纤维日晒牢度的。本发明所选用的抗氧剂优选1010，紫外线吸收剂优选CHISORB234。二者具有对阻止热氧化和光氧化有很好的协同效果。

本发明制备的聚酯组合物的B值在6以下，具有好的可纺性，纤维亲水效果好，抗紫外性能优异，耐日晒牢度4级以上。

本发明所述的抗紫外添加剂是无机粉体二氧化钛、二氧化硅、二氧化锌中的任意一种或者是它们的复合物。粉体粒径小于5微米。优选二氧化硅和二氧化锌中的一种或二种复合，添加量为聚合物重量的0.5-5％，优选1-3％。

聚酯生产中使用的抗紫外添加剂二氧化钛，其分散处理技术已经是众所周知的技术，当填充量达到较高比例时具有很好的抗紫外效果。

本发明中应用的二氧化钛是用常规的半消光聚酯用的经过分散处理的二氧化钛。本发明提到的氧化锌和二氧化硅具有较二氧化钛更好的抗紫外性能，本发明对氧化锌和二氧化硅粉体经过分散处理后与聚合物体系的相容性和分散性得到根本改善，可提高添加量，获得更好的抗紫外效果，分散剂是添加水溶的无机化合物，如多磷酸钠等，达到氧化锌和二氧化硅在乙二醇体系中均匀分散，阻止团聚的效果。

本发明的制备工艺按照常规聚酯生产工艺进行，其中抗紫外添加剂可根据工艺过程从打浆釜或酯化后加入体系。可以在工业化半连续装置和连续化聚酯装置上生产。

本发明所述的复合共聚酯，吸湿单元可根据工艺过程从打浆釜或酯化后加入体系。可以在工业化半连续装置和连续化聚酯装置上生产，生产工艺过程和控制与生产常规聚酯相当，其反应条件本领域技术人员无需为此再付出更多的创造性劳动，本发明目的的实现不受反应条件的影响。

本发明所述的聚酯可用常规纺丝装置进行纤维加工，所用喷丝板可以是普通常规喷丝板、异截面喷丝板或中空型喷丝板；异截面喷丝板可以是工字型、十字型、W型截面；可以加工成POY、DTY、FDY和短纤维等各种纤维结构和规格，纺丝温度可以比常规聚酯低5-10度。

本发明所述的抗紫外纤维可以纯纺或混纺及其交织加工成各种纺织品，如针织物、机织物、无纺布等。

本发明所提供的聚酯具有如下优势：

(1)所提供的聚酯流动性好、粘度适中，更加适于纤维的加工制备；

(2)所提供的聚酯具有更好的抗紫外效果。

(3)生产的共聚酯色相好，纤维耐日晒牢度好。

具体实施方式

以下用实施例对本发明的技术方案作进一步的说明，将有助于对本发明的技术方案的优点，效果有更进一步的了解，实施例不限定本发明的保护范围，本发明的保护范围由权利要求来决定。

实施例1

将乙二醇、对苯二甲酸进行酯化。酯化结束后将抗氧剂1010、622、二氧化锌和分子量为1000的聚乙二醇醚和一缩二乙二醇加入体系进行预缩聚、终缩聚反应，得到复合共聚酯树脂，特性粘度为0.7，其中二氧化锌占聚合物重量的1％，聚醚占聚合物重量的3％，一缩二乙二醇占聚合物重量0.5％，1010添加量为0.2％，紫外线吸收剂chisorb234添加量为0.1％。复合共聚酯经熔融纺丝制备出75D/72F的DTY。其针织物的滴水吸收时间为2s，干燥速率为0.2g/h，UPF值为60，切片的B值为6，纤维的日晒牢度为4。

实施例2

将乙二醇、对苯二甲酸进行酯化。酯化结束后将抗氧剂、二氧化硅和分子量为2000的聚乙二醇醚和一缩二乙二醇加入体系进行预缩聚、终缩聚反应，得到复合共聚酯树脂，特性粘度为0.7，其中二氧化硅占聚合物重量的2％，聚醚占聚合物重量的6％，一缩二乙二醇占聚合物重量的1％，抗氧剂1010添加量为0.2％，紫外线吸收剂chisorb234的添加量为0.1％。复合共聚酯经熔融纺丝制备出75D/72F的DTY。其针织物的滴水吸收时间为1s，干燥速率为0.2g/h，UPF值为120，切片B值为5，纤维日晒牢度为5。

实施例3

将乙二醇、对苯二甲酸进行酯化。酯化结束后将抗氧剂、二氧化钛和分子量为1000的聚乙二醇醚和一缩一缩二乙二醇加入体系进行预缩聚、终缩聚反应，得到复合共聚酯树脂，特性粘度为0.7，其中二氧化钛占聚合物重量的2％，聚醚占聚合物重量的5％，一缩一缩二乙二醇占聚合物重量的1％，抗氧剂1010添加量为0.2％，紫外线吸收剂chisorb234的添加量为0.1％。复合共聚酯经熔融纺丝制备出75D/72F的DTY。其针织物的滴水吸收时间为1s，干燥速率为0.2g/h，UPF值为80，切片B值为5，纤维日晒牢度为5。

实施例4

将乙二醇、对苯二甲酸进行酯化。酯化结束后将抗氧剂、二氧化锌、二氧化钛复合抗紫外剂和分子量为2000的聚乙二醇醚和一缩一缩二乙二醇加入体系进行预缩聚、终缩聚反应，得到复合共聚酯树脂，特性粘度为0.7，其中二氧化锌占聚合物重量的1％，二氧化钛占聚合物重量的1％，聚醚占聚合物重量的6％，抗氧剂1010添加量为0.2％，紫外线吸收剂chisorb234的添加量为0.1％。复合共聚酯经熔融纺丝制备出100D/72F的DTY。其针织物的滴水吸收时间为1s，干燥速率为0.21g/h，UPF值为80，切片B值为5，纤维日晒牢度为5。

实施例5

将乙二醇、对苯二甲酸进行酯化。酯化结束后将抗氧剂、二氧化硅、二氧化钛复合抗紫外剂和分子量为2000的聚乙二醇醚和一缩一缩二乙二醇加入体系进行预缩聚、终缩聚反应，得到复合共聚酯树脂，特性粘度为0.75，其中二氧化硅占聚合物重量的0.5％，二氧化钛占聚合物重量的0.5％，聚醚占聚合物重量的6％，一缩一缩二乙二醇占聚合物重量的0.8％，抗氧剂1010添加量为0.2％，紫外线吸收剂chisorb234的添加量为0.1％。复合共聚酯经熔融纺丝制备出规格为1.56dtex×38mm的短纤维。其纯纺针织物的滴水吸收时间为1s，干燥速率为0.21g/h，UPF值为59，切片B值为5，纤维日晒牢度为5。

实施例6

将丙二醇、对苯二甲酸进行酯化。酯化结束后将抗氧剂、二氧化硅和分子量为2000的聚乙二醇醚和一缩一缩二乙二醇加入体系进行预缩聚、终缩聚反应，得到复合共聚酯树脂，特性粘度为0.7，其中二氧化硅占聚合物重量的2％，聚醚占聚合物重量的4％，一缩一缩二乙二醇占聚合物重量的1％，抗氧剂1010添加量为0.2％，紫外线吸收剂chisorb234的添加量为0.1％。复合共聚酯经熔融纺丝制备出75D/72F的DTY。其针织物的滴水吸收时间为2s，干燥速率为0.2g/h，UPF值为50，切片B值为5，纤维日晒牢度为5。

实施例7

将丁二醇、对苯二甲酸进行酯化。酯化结束后将抗氧剂二氧化硅和分子量为2000的聚乙二醇醚和一缩一缩二乙二醇加入体系进行预缩聚、终缩聚反应，得到复合共聚酯树脂，特性粘度为0.7，其中二氧化硅占聚合物重量的1％，聚醚占聚合物重量的8％，一缩一缩二乙二醇占聚合物重量的0.6％，抗氧剂1010添加量为0.2％，紫外线吸收剂chisorb234的添加量为0.1％。复合共聚酯经熔融纺丝制备出75D/72F的DTY。其针织物的滴水吸收时间为2s，干燥速率为0.2g/h，UPF值为50，切片B值为5，纤维日晒牢度为5。

实施例8

将乙二醇、对苯二甲酸进行酯化。酯化结束后将抗氧剂、二氧化硅和分子量为2000的聚丙二醇醚和一缩一缩二乙二醇加入体系进行预缩聚、终缩聚反应，得到复合共聚酯树脂，特性粘度为0.7，其中二氧化硅占聚合物重量的1％，聚醚占聚合物重量的7％，一缩一缩二乙二醇占聚合物重量的1％，抗氧剂1010添加量为0.2％，紫外线吸收剂chisorb234的添加量为0.1％。复合共聚酯经熔融纺丝制备出75D/72F的DTY。其针织物的滴水吸收时间为1s，干燥速率为0.2g/h，UPF值为50，切片B值为5，纤维日晒牢度为5。

实施例9

将乙二醇、对苯二甲酸进行酯化。酯化结束后将抗氧剂、二氧化硅和分子量为2000的聚四氢呋喃和一缩一缩二乙二醇加入体系进行预缩聚、终缩聚反应，得到复合共聚酯树脂，特性粘度为0.7，其中二氧化硅占聚合物重量的1％，聚醚占聚合物重量的6％，一缩一缩二乙二醇占聚合物重量的0.02％，抗氧剂1010添加量为0.2％，紫外线吸收剂chisorb234的添加量为0.1％。复合共聚酯经熔融纺丝制备出75D/72F的DTY。其针织物的滴水吸收时间为2s，干燥速率为0.2g/h，UPF值为50，切片B值为5，纤维日晒牢度为5。

Claims

1.一种抗紫外亲水聚酯，其特征在于，所述聚酯由如下成分制备而成：二元醇、二元酸、吸湿反应单元和抗紫外添加剂。

2.根据权利要求1所述的抗紫外亲水聚酯，其特征在于，所述二元醇为乙二醇、丁二醇、丙二醇、异戊二醇、己二醇中的至少一种或几种组合，优选为乙二醇或丙二醇；所述二元酸为对苯二甲酸、己二酸、丁二酸、间苯二甲酸中的至少一种或几种组合，优选为对苯二甲酸。

3.根据权利要求1所述的抗紫外亲水聚酯，其特征在于，所述的吸湿反应单元为一缩二乙二醇和聚醚；聚醚优选为聚乙二醇醚、聚丙二醇醚、聚丁二醇醚或其共聚醚中的至少一种或几种组合，更优选为聚乙二醇醚。

4.根据权利要求3所述的抗紫外亲水聚酯，其特征在于，所述一缩二乙二醇的添加量为聚合物重量的0.01-3％，优选0.5-1％；所述聚醚的添加量为聚合物重量的2-20％，优选为5-10％。

5.根据权利要求3所述的抗紫外亲水聚酯，其特征在于，所述聚醚分子量为200-5000，优选为600-2000，更优选为1000-2000。

6.根据权利要求1或所述的抗紫外亲水聚酯，其特征在于，所述的抗紫外添加剂为二氧化钛、二氧化硅、二氧化锌中的任意一种或者几种的复合物，优选为二氧化硅和二氧化锌中的一种或二种复合。

7.根据权利要求1所述的抗紫外亲水聚酯，其特征在于，所述抗紫外添加剂用量为聚合物重量的0.5-5％，优选1-3％。

8.根据权利要求7所述的抗紫外亲水聚酯，其特征在于，所述的抗紫外添加剂经过分散处理。

9.一种权利要求1～8任意一项所述抗紫外亲水聚酯制备的纤维。