CN108383985A - 一种改性pta、改性聚酯及其制备的抗菌保健聚酯纤维 - Google Patents
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Abstract
本发明属于改性聚酯生产技术领域,具体涉及一种改性PTA,并进一步公开其制备方法,以及其制备的改性聚酯和抗菌保健聚酯纤维。本发明所述改性PTA在合成的聚酯及纤维中体现为释放负氧离子量≥1200个/cm3,远红外线法向发射率≥0.85和抗菌防臭等保健功能,有效调节和改善或保护人的机体功能,具有较好的抗菌保健功效。
Description
技术领域
本发明属于改性聚酯生产技术领域,具体涉及一种改性PTA,并进一步公开其制备方法,以及其制备的改性聚酯和抗菌保健聚酯纤维。
背景技术
涤纶,即聚酯纤维,作为纺织原料的一种,是当前合成纤维的第一大品种。涤纶因纤维大分子链的刚性较大、弹性模量高、且纤维不易变形,故其织物强度好,具有洗后不皱、可以免熨烫、坚牢挺刮、易洗易干的优势,是一种比较理想的服用纺织原料。涤纶可用于制作特种材料如防弹衣、安全带、轮胎帘子线,渔网、绳索、滤布及绝缘材料等等。现有技术中,涤纶主要是以聚酯为原料经纺丝制成。
近年来,人们在追求吃出健康的同时,也把“穿出健康”、“睡出健康”作为提高生活质量的时尚来追求。因而,作为具有高科技、高附加值的保健功能纺织品产业也越来越受到重视,而作为我国纺织行业未来发展的主力军,保健功能纺织品行业将来发展的空间较大。预计到2020年,保健功能纺织品行业的产值有望达到5000亿元规模。
保健功能纺织品通常是指具有发射远红外线功能、抗紫外线功能、释放负氧离子功能、产生磁场功能、抗菌防臭功能和/或美容、营养等保健功能的一类纺织品,旨在调节和改善或保护人的机体功能。一般说来,时尚已经成为对纺织品的重要要求。可以说,保健功能纺织品是最时尚的时尚服饰,也是最功能的功能纺织品。
目前,保健功能纺织品主要有以下两种生产方式:其一是通过在纤维中添加具有保健功能的添加剂制得,如添加保健功能材料与PTA和乙二进行直接共缩聚制成保健功能聚酯然后纺丝,或纺丝熔体中添加保健功能材料共混直接纺丝,赋予其保健功能;此方式工艺简便,是目前的主流工艺和技术手段;但是上述方法中由于PTA和乙二醇直接聚合成聚酯,添加剂与聚酯的相互作用时间较短,某些不良反应来不及释放,相互融合较差,协同效应不够充分,因此不能充分发挥添加剂的功效,并且还会产生很多副反应,影响聚酯及纤维的力学等整体功能和品质效果;第二种方法即是后处理方式,即在面料印染中、面料印染后或做成产品后,对其表面涂层和浸渍保健功能材料,赋予其保健功能;该方法简单易行、工艺成熟、成本较低且效果明显,但缺点是纤维面料经风吹日晒容易脱落,不耐洗,不耐磨,持久性差,不适宜于服用面料。
聚酯纤维通常由聚酯合成制备,聚酯是以精对苯二甲酸(PTA)或对苯二甲酸二甲酯(DMT)和乙二醇(EG)为原料,经酯化或酯交换后再经缩聚反应而制得的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。精对苯二甲酸(Pure terephthalic acid,PTA)是合成聚酯的主要原料,世界上90%以上的PTA用于生产聚酯。而国内市场中,有75%的聚酯则用于生产聚酯纤维(即涤纶),可见,PTA的性能对聚酯纤维的合成及其性能具有重要的影响。
改性聚酯及其产品的关键和核心是改性PTA,现有制备PTA通常以PX为原料,以醋酸为溶剂,在催化剂的作用下,液相氧化生成粗对苯二甲酸(CTA),再经加氢精制成PTA。对于PTA产品,现有PTA的制备主要是从纯化工艺予以考虑,即减少对羧基苯甲醛等杂质的含量,以降低在PTA后续的缩聚反应中杂质对反应的影响,几乎没有考虑通过开发一些新的PTA品种或改性PTA应用于一些特殊材料,如制备具有特殊功能的改性材料等。所以一直以来PTA产品单一,且几乎一成不变,一直没有细化产品和专用产品的研究开发。因此开发用于合成具有抗菌保健性能聚酯纤维的专用PTA具有重要的意义。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种改性PTA、改性聚酯及其制备的抗菌保健聚酯纤维的方法。
无机材料具有阻燃,阻隔,抗老化,抗菌,抗静电,保健,增强等功能;老祖宗早已用得熟门熟路,如砖瓦、陶瓷、石头、玉石、玻璃、水泥、泥巴等。砖瓦、泥墙任凭日晒雨淋风吹光照,可数百年不朽;陶瓷的阻隔性是现代阻隔材料无法比,陶瓷罐装黄酒数十年仍醇香浓郁;玉石可抗菌保健久负盛名,久用不衰。但人们对无机材料如何应用、改性有机材料,尤其是高分子材料,赋予高分子材料具有某些功能,一般都是无机功能材料简单添加共混改性,单一的功能应用,功能效果不充分,尤其是有机基体功能效果不充分,基体的品质难于保证。为了克服现有技术的不足,本发明经全面分析,综合优化组方,应用现代技术手段深度理化前处理,然后无机材料均匀分散融合到有机材料,在后续产品中无机材料的原始功能深度融合进有机高分子材料,随着时间的推移,无机体与有机基体两相界面逐渐形成界面相,随着时间的推移界面相不断地蔓延扩展,无机体的功能随同蔓延扩展进有机体。赋予其1+1>2的功能效果,并提升有机高分子材料的综合物理性能。
为此,本发明所要解决的技术问题在于提供一种改性PTA,并进一步公开了以所述改性PTA制备的改性聚酯及抗菌保健聚酯纤维,所述改性聚酯及抗菌保健聚酯纤维具有较好的保健性能。
为解决上述技术问题,本发明所述的一种改性PTA的制备方法,包括如下步骤:
(1)取堇青石10-15重量份、氧化铬6-12重量份、氧化镁8-12重量份、纳米二硅化钛粉体8-15重量份,以及质量浓度为15-30wt%的月桂胺聚氧乙烯醚的无水乙醇溶液150-300重量份,混合并经超声波分散,离心脱液后真空喷雾干燥制得所需改性添加剂;
(2)取纳米级导电云母粉2-3重量份、桂阳石2-4重量份、二氧化钛晶须4-6重量份、碳化硅1-2重量份、步骤(1)制得的改性添加剂6-10重量份、质量浓度为6-10wt%的草酸水溶液60-90重量份、以及质量浓度为15-20wt%的水杨酸水溶液15-25重量份,经混合、研磨后进行水热反应,经过滤,干燥,煅烧,等离子体处理,有机硅改性,制得改性粉体;
(3)取醋酸10-20重量份和水4-10重量份混合,并加质量分数为4-6%的六偏磷酸钠水溶液3-6重量份,以及步骤(2)制得的所述改性粉体4-8重量份,纳米砭石粉体1.5-3.0重量份,生物质石墨烯0.15-0.3重量份混匀,打浆并经超声分散,制得复合改性剂;
(4)将步骤(3)制得的复合改性剂与粗对苯二甲酸浆料融合,经结晶,固液分离,洗涤,干燥,打浆,再固液分离后加氢精制,制得改性PTA。
所述步骤(1)中,各原料组分包括:堇青石12重量份、氧化铬9重量份、氧化镁10重量份、纳米二硅化钛粉体12重量份,以及质量浓度为22wt%的月桂胺聚氧乙烯醚的无水乙醇溶液225重量份;
所述步骤(2)中,各原料组分包括:纳米级导电云母粉2.5重量份、桂阳石3重量份、二氧化钛晶须5重量份、碳化硅1.5重量份、步骤(1)制得的改性添加剂8重量份、质量浓度为8wt%的草酸水溶液75重量份、以及质量浓度为18wt%的水杨酸水溶液20重量份;
所述步骤(3)中,各原料组分包括:醋酸15重量份、水7重量份、质量分数为5%的六偏磷酸钠水溶液4.5重量份,以及步骤(2)制得的所述改性粉体6重量份,纳米砭石粉体2.2重量份,生物质石墨烯0.22重量份。
所述步骤(4)中,所述粗对苯二甲酸浆料的质量分数为25-35%,优选为28-30%。
所述步骤(1)中,所述喷雾干燥步骤为在100-150℃下进行真空喷雾干燥;
所述步骤(2)中:
所述研磨步骤为用高能球磨机在液相50-65℃下研磨3-6h;
所述水热合成步骤为在100-150℃,2-4MPa下处理5-8小时;
所述干燥步骤为雾化干燥;
所述煅烧步骤为在400-450℃下煅烧3-5h;
所述等离子处理步骤为在等离子体反应器中,以氮气为载气,在40-60Pa、30-80W功率下进行射频等离子体处理0.5-1.5h;
所述有机硅改性步骤为将等离子处理后的产物与质量浓度为28-32%的有机硅乙醇溶液混合,在60-70℃下超声分散1-2h,用无水乙醇充分洗涤,并加热干燥;
所述步骤(3)中,所述超声分散步骤为在40-50℃下超声分散2-3h;
所述步骤(4)中,所述结晶步骤为:在185-190℃、1-1.1MPa和富氧空气中进行二次氧化并结晶,停留时间20-30min;然后在155-160℃、0.2-0.4MPa下继续结晶,停留时间20-30min;再在90-95℃、(-0.06)~(-0.04)MPa下进一步结晶,停留时间25-35min。
本发明还公开了由所述方法制备得到的改性PTA。
本发明还公开了所述的改性PTA用于制备改性聚酯的用途。
本发明还公开了一种制备改性聚酯的方法,包括取3-8重量份所述改性PTA、9-12重量份乙二醇、16-22重量份PTA混匀的步骤,将所述混合物打浆并升温至60-80℃进行真空脱水处理,当含水量小于1%时于240-260℃、压力0.1-0.2MPa进行酯化反应,并于酯化反应后期,升温至265-275℃反应40-60min,再加热至280-290℃,抽真空度至100Pa以下进行共缩聚反应,即得所需改性共聚酯。
本发明还公开了由所述的方法制备得到的改性聚酯。
本发明还公开了所述的改性聚酯用于制备抗菌保健聚酯纤维的用途。
本发明还公开了一种制备抗菌保健聚酯纤维的方法,包括以所述的该性聚酯为原料,经熔融纺丝,按异形纤维纺丝工艺制成所需抗菌保健聚酯纤维的步骤。
优选的,所述熔融纺丝步骤采用三叶形、中空形、一字形、十字形、H形、Y形、W形、T形中的至少一种高异形结构喷丝孔进行;
所述抗菌保健聚酯纤维包括POY、FDY、DTY、BCF、BSY,短纤,无纺布纤维、非异形纤维或复合纤维。
本发明还公开了由所述的方法制备得到的抗菌保健聚酯纤维。
本发明的无机材料在经过步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)的组合式深度物化处理后,一方面,能够大幅提高其在有机基体中的分散性和相容性。另一方面,对上述无机物进行物理、化学表面处理后,表面被刻蚀和有机化改性,将其与有机基体复合后,随着时间的推移,有机基体和无机体两相界面的分子、原子更容易相互渗透、侵入、扩散、迁移,无机体与有机基体两相界面逐渐形成一个与无机体和有机基体都不同的新相——界面相(未经过上述处理的无机物则很难或需要更长时间才会形成界面相)。在后续产品中,随着时间的推移界面相不断地蔓延扩展,无机体的功能随同蔓延扩展。在此过程中,无机体会逐渐***(犹如钢筋长时间在混凝土中,由于混凝土的逐渐渗透钢筋也会***,即钢筋***生成界面相),这一界面相由于无机材料改性剂与有机基体的充分融合,因而相比于普通的保健、抗菌剂少则数月,多则1-2年的有效持续期,具有更为持久的功能期,功能效果也会更好。但是形成上述界面相需要一定的时间,如果只是在制得合成材料后添加无机材料通过熔融共混,那么制得产品后无法在短时间内形成界面相,而本发明在前期就添加无机材料,获得足够的时效性,在制得后续产品后能较快形成保健、抗菌功能的界面相。
本发明所述改性PTA,通过在制备PTA的反应中添加由导电云母粉、桂阳石、二氧化钛晶须、碳化硅、砭石粉,氧化石墨烯、堇青石、氧化镁等复合改性而成,进行精细化融合而成,添加的功能材料参与CTA的氧化、结晶,以及加氢精制的过程,各组分具有相互促进的协同效果,这些无机改性剂与PTA组合在一起,在后续制备聚酯及聚酯纤维时会产生新的协同效果,又因为改性剂不含活性基团,因此在PTA的制备过程中始终会与PTA融合在一起,而且也不用增加新的纯化或分离工艺,改性剂与基体相互作用时间长,相互融合好,协同效应充分,从而达到改性PTA对提升下游产品整体功能和品质效果的目的。这种协同效果在合成的聚酯及纤维中体现为释放负氧离子量≥1200个/cm3,远红外线法向发射率≥0.85和抗菌防臭等保健功能,有效调节和改善或保护人的机体功能。
由本发明所述改性PTA制备而成的改性聚酯,由于选用的含纳米级晶须的高分子聚合物,所用的晶须具有较大的长径比,有助流作用,其协同效果体现为聚酯熔体在晶须的导流作用下,合成聚酯材料热流变性能提高,有利于熔融纺丝成型和纤维热取向拉伸,可增强纤维的强度、韧性等力学性能及纤维表面光洁度,纤维的综合性能都会大幅度的提高,提高使用价值。
由本发明所述抗菌保健聚酯纤维由所述改性聚酯制备,所述改性PTA因为改性剂与基体相互作用时间长,相互融合好,协同效应充分,能显著提升合成材料的整体功能和品质效果,同时节约成本,不需要特别增加额外的加工工艺过程来提高相容性和分散性。所得聚酯纤维材料,经测定其负氧离子释放量、远红外线、抑菌率均达到调节和改善人体的保健功能的指标,具有较好的保健功效。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解,下面根据本发明的具体实施例并结合附图,对本发明作进一步详细的说明,其中,
图1为本发明制备所述改性PTA***的结构示意图;
图中附图标记表示为:0-反应原料,1-氧化鼓泡塔,2、3-计量泵,4-,5-溶剂蒸发回收管,6-搅拌动态混合器,7-富氧空气注入管,8-喷气孔管,9-圆盘形二次氧化结晶釜,10-浆料连接管,11-第一圆台结晶釜、12-连接管,13-第二圆台结晶釜,14-溶剂蒸发回收管,15-两层搅拌叶,16第一打浆釜、17-第二打浆釜,18-第一离心机,19-第二离心机,20-第三离心机,21-回收***,22-乙酸,23、26-乙酸回收反应器,24、27-回收***,25-螺旋输送机,28-干燥机。
具体实施方式
如图1所示的结构,即为本发明制备所述改性PTA的***结构图,所述反应***包括依次串联的氧化鼓泡塔1、计量泵2、搅拌动态混合器6、圆盘形二次氧化结晶釜9、第一圆台结晶釜11、第二圆台结晶釜13、第一离心机18、第一打浆釜16、第二离心机19、第二打浆釜17、第三离心机20、螺旋输送器25和蒸汽干燥机28;所述二次氧化并结晶在圆盘形二次氧化结晶釜中进行,继续结晶和进一步结晶在圆台结晶釜中进行。
所述圆盘形二次氧化结晶釜和圆台结晶釜的直径大于高度,使CTA浆料在双层搅拌下,更易获得向上翻腾的悬浮状而充分氧化和结晶,促进氧化晶体成长,实现快速结晶、充分结晶和均匀结晶的效果;与传统工艺相比并不需要特别增加额外工艺过程,这种工艺因改性剂与基体的相互作用时间长,相互融合好。
优选地,圆盘形二次氧化结晶釜的直径与高度比为2:1-1.5,结晶效果更好。圆盘形二次氧化结晶釜底部设有注入富氧空气注入管7和喷气孔管8,底部最低点设有改性CTA浆料输出连接管10,顶部设有溶剂蒸发回收管5,二次氧化结晶釜中心设有两层搅拌叶。
优选地,圆台结晶釜的上台直径:台高:底台直径为2.5:1.8-2.2:1-1.2,结晶效果更好,底部最低点设有改性CTA浆料输出浆料连接管10,顶部设有溶剂蒸发回收管14,圆台结晶釜中心设有两层搅拌叶15。
如图1所示的***工艺流程过程,具体过程为:在氧化鼓泡塔1与圆盘形二次氧化结晶釜9连接管路上设有计量泵2、搅拌动态混合器6,在搅拌动态混合器6前设一导入所述改性剂的支管及计量泵3,来自氧化鼓泡塔1的反应原料0(CTA浆料)按比例经计量泵2计量与经计量泵3计量导入的所述改性剂通过搅拌动态混合器6混合成为改性CTA浆料,注入到圆盘形二次氧化结晶釜9,进行二次氧化并结晶;富氧空气经富氧空气注入管7上设有的喷气孔管8注入圆盘形二次氧化结晶釜9,结晶过程中的溶剂经溶剂蒸发回收管4回收,也可以通过溶剂蒸发回收管5经回收***21回收溶剂;随后,将改性CTA浆料通过浆料连接管10输入到第一圆台结晶釜11中继续结晶,两层搅拌叶15带动浆料搅拌,在结晶过程中的溶剂通过溶剂蒸发回收管14经回收***21回收溶剂;随后,再将改性CTA浆料通过连接管12输入到第二圆台结晶釜13中进一步结晶;然后将已完成结晶的改性CTA浆料依次经第一离心机18离心脱液并加入乙酸22洗涤,第一打浆釜16打浆搅拌,第二离心机19继续离心脱液并加入乙酸22洗涤,第二打浆釜17打浆搅拌,再经第三离心机20离心脱液,脱除的乙酸经乙酸回收反应器23回收,得到改性CTA滤料经螺旋输送机25混合,所述螺旋输送机25连接有回收***24,所述改性CTA浆料输送至蒸汽干燥机28进行干燥,再经加氢精制工艺,制得复合PTA。所述第一打浆釜16和第二打浆釜17分别连接有乙酸回收反应器26及回收***27,进行乙酸的回收。
优选地,所述计量泵3计量注入的改性剂为计量泵2计量注入CTA氧化浆料质量份数的5-12%。
实施例1
本实施例所述改性PTA的制备方法,包括如下步骤:
(1)取堇青石10kg、氧化铬12kg、氧化镁8kg、纳米二硅化钛粉体15kg,以及质量浓度为30wt%的月桂胺聚氧乙烯醚的无水乙醇溶液150kg,混合搅拌0.5h,以超声波分散3h,离心脱液后于100℃进行真空喷雾干燥,制得所需改性添加剂;
(2)取纳米级导电云母粉2kg、桂阳石4kg、二氧化钛晶须4kg、碳化硅2kg、步骤(1)制得的改性添加剂6kg、质量浓度为6wt%的草酸水溶液90kg、以及质量浓度为20wt%的水杨酸水溶液15kg混合,用高能球磨机在液相50℃下研磨6h,然后移到内衬为钛的水热反应釜中,在150℃,2MPa下处理8小时,再雾化干燥,在400℃下煅烧5h,用球磨机研磨4h,移到搅拌式等离子体反应器中,以氮气为载气,在40Pa、80W功率下进行射频等离子体处理0.5h,然后加入到35kg质量分数为32%的对乙氧基硅烷-乙醇溶液中,在60℃下超声分散2h,随后用无水乙醇充分洗涤,再加热干燥后,并经250-350目过筛,制得改性粉体;
(3)在连续搅拌下,将醋酸10kg、去离子水10kg混合,并加质量分数为6%的六偏磷酸钠水溶液3kg,以及步骤(2)制得的所述改性粉体8kg,纳米砭石粉体1.5kg,生物质石墨烯0.3kg混匀,并打浆处理,然后在40℃下超声分散3h,制得复合改性剂;
(4)参照如图1所示的工艺***,在氧化鼓泡塔1与圆盘形二次氧化结晶釜9连接管路上设有CTA计量泵2、搅拌动态混合器6,在搅拌动态混合器6前设一注入所制得改性剂支管及改性剂计量泵3,来自氧化鼓泡塔1质量分数28%的CTA浆料按比例经计量泵2计量与经计量泵3计量注入的改性剂(所述计量泵3计量注入的复合改性剂为计量泵2计量注入CTA氧化浆料质量份数的5%)通过搅拌动态混合器6混合后的改性CTA浆料注入到圆盘形二次氧化结晶釜9,在185-190℃,1-1.1MPa和富氧空气中经搅拌进行二次氧化并结晶,停留时间20-30min;将改性CTA浆料通过连接管10输入到圆台结晶釜11中,在155-160℃,0.2-0.4MPa下继续结晶,停留时间20-30min;再将改性CTA浆料通过连接管12输入到圆台结晶釜13中,在90-95℃,(-0.06)~(-0.04)MPa下进一步结晶,停留时间25-35min;然后将已完成结晶的改性CTA浆料依次经离心机1离心脱液并洗涤,打浆釜1打浆搅拌,离心机2继续离心脱液洗涤,打浆釜2打浆搅拌,再经离心机3离心脱液,得到含湿量为10%的改性CTA滤料经螺旋输送机混合,输送至蒸汽干燥机进行干燥,再经常规加氢精制工艺,制得改性PTA。
实施例2
本实施例所述改性PTA的制备方法,包括如下步骤:
(1)取堇青石15kg、氧化铬6kg、氧化镁12kg、纳米二硅化钛粉体8kg,以及质量浓度为15wt%的月桂胺聚氧乙烯醚的无水乙醇溶液300kg,混合搅拌1.5h,以超声波分散1.5h,离心脱液后于150℃进行真空喷雾干燥,制得所需改性添加剂;
(2)取纳米级导电云母粉3kg、桂阳石2kg、二氧化钛晶须6kg、碳化硅1kg、步骤(1)制得的改性添加剂10kg、质量浓度为10wt%的草酸水溶液60kg、以及质量浓度为15wt%的水杨酸水溶液25kg混合,用高能球磨机在液相65℃下研磨3h,然后移到内衬为钛的水热反应釜中,在100℃,4MPa下处理5小时,再雾化干燥,在450℃下煅烧3h,用球磨机研磨2h,移到搅拌式等离子体反应器中,以氮气为载气,在60Pa、30W功率下进行射频等离子体处理1h,然后加入到50kg质量分数为28%的对乙氧基硅烷-乙醇溶液中,在70℃下超声分散1h,随后用无水乙醇充分洗涤,再加热干燥后,并经250-350目过筛,制得改性粉体;
(3)在连续搅拌下,将醋酸20kg、去离子水4kg混合,并加质量分数为4%的六偏磷酸钠水溶液6kg,以及步骤(2)制得的所述改性粉体4kg,纳米砭石粉体3.0kg,生物质石墨烯0.15kg混匀,并打浆处理,然后在50℃下超声分散2h,制得复合改性剂;
(4)参照如图1所示的工艺***,在氧化鼓泡塔1与圆盘形二次氧化结晶釜9连接管路上设有CTA计量泵2、搅拌动态混合器6,在搅拌动态混合器6前设一注入所制得改性剂支管及改性剂计量泵3,来自氧化鼓泡塔1质量分数28%的CTA浆料按比例经计量泵2计量与经计量泵3计量注入的改性剂(所述计量泵3计量注入的复合改性剂为计量泵2计量注入CTA氧化浆料质量份数的12%)通过搅拌动态混合器6混合后的改性CTA浆料注入到圆盘形二次氧化结晶釜9,在185-190℃,1-1.1MPa和富氧空气中经搅拌进行二次氧化并结晶,停留时间20-30min;将改性CTA浆料通过连接管10输入到圆台结晶釜11中,在155-160℃,0.2-0.4MPa下继续结晶,停留时间20-30min;再将改性CTA浆料通过连接管12输入到圆台结晶釜13中,在90-95℃,(-0.06)~(-0.04)MPa下进一步结晶,停留时间25-35min;然后将已完成结晶的改性CTA浆料依次经离心机1离心脱液并洗涤,打浆釜1打浆搅拌,离心机2继续离心脱液洗涤,打浆釜2打浆搅拌,再经离心机3离心脱液,得到含湿量为10%的改性CTA滤料经螺旋输送机混合,输送至蒸汽干燥机进行干燥,再经常规加氢精制工艺,制得改性PTA。
实施例3
本实施例所述改性PTA的制备方法,包括如下步骤:
(1)取堇青石12kg、氧化铬9kg、氧化镁10kg、纳米二硅化钛粉体12kg,以及质量浓度为22wt%的月桂胺聚氧乙烯醚的无水乙醇溶液225kg,混合搅拌1h,以超声波分散2.5h,离心脱液后于125℃进行真空喷雾干燥,制得所需改性添加剂;
(2)取纳米级导电云母粉2.5kg、桂阳石3kg、二氧化钛晶须5kg、碳化硅1.5kg、步骤(1)制得的改性添加剂8kg、质量浓度为8wt%的草酸水溶液75kg、以及质量浓度为18wt%的水杨酸水溶液20kg混合,用高能球磨机在液相58℃下研磨5h,然后移到内衬为钛的水热反应釜中,在125℃,3MPa下处理6.5小时,再雾化干燥,在425℃下煅烧4h,用球磨机研磨3h,移到搅拌式等离子体反应器中,以氮气为载气,在50Pa、55W功率下进行射频等离子体处理1h,然后加入到42kg质量分数为30%的对乙氧基硅烷-乙醇溶液中,在65℃下超声分散1.5h,随后用无水乙醇充分洗涤,再加热干燥后,并经250-350目过筛,制得改性粉体;
(3)在连续搅拌下,将醋酸15kg、去离子水7kg混合,并加质量分数为5%的六偏磷酸钠水溶液4.5kg,以及步骤(2)制得的所述改性粉体6kg,纳米砭石粉体2.2kg,生物质石墨烯0.22kg混匀,并打浆处理,然后在45℃下超声分散2.5h,制得复合改性剂;
(4)参照如图1所示的工艺***,在氧化鼓泡塔1与圆盘形二次氧化结晶釜9连接管路上设有CTA计量泵2、搅拌动态混合器6,在搅拌动态混合器6前设一注入所制得改性剂支管及改性剂计量泵3,来自氧化鼓泡塔1质量分数28%的CTA浆料按比例经计量泵2计量与经计量泵3计量注入的改性剂(所述计量泵3计量注入的复合改性剂为计量泵2计量注入CTA氧化浆料质量份数的9%)通过搅拌动态混合器6混合后的改性CTA浆料注入到圆盘形二次氧化结晶釜9,在185-190℃,1-1.1MPa和富氧空气中经搅拌进行二次氧化并结晶,停留时间20-30min;将改性CTA浆料通过连接管10输入到圆台结晶釜11中,在155-160℃,0.2-0.4MPa下继续结晶,停留时间20-30min;再将改性CTA浆料通过连接管12输入到圆台结晶釜13中,在90-95℃,(-0.06)~(-0.04)MPa下进一步结晶,停留时间25-35min;然后将已完成结晶的改性CTA浆料依次经离心机1离心脱液并洗涤,打浆釜1打浆搅拌,离心机2继续离心脱液洗涤,打浆釜2打浆搅拌,再经离心机3离心脱液,得到含湿量为10%的改性CTA滤料经螺旋输送机混合,输送至蒸汽干燥机进行干燥,再经常规加氢精制工艺,制得改性PTA。
实施例4
本实施例中所述改性聚酯的制备,包括如下步骤:取3kg实施例1中制备的改性PTA、12kg乙二醇以及16kg常规PTA共混,并打浆,随后升温至60℃进行真空脱水,当含水量小于1%时加入到聚合装置并升温至240℃、压力0.1MPa进行酯化反应,酯化反应后期,加热至265℃反应60min,再加热至280℃,抽真空度至100Pa以下进行共缩聚反应,直至制成改性共聚酯。
实施例5
本实施例中所述改性聚酯的制备,包括如下步骤:取8kg实施例2中制备的改性PTA、9kg乙二醇以及22kg常规PTA共混,并打浆,随后升温至80℃进行真空脱水,当含水量小于1%时加入到聚合装置并升温至260℃、压力0.2MPa进行酯化反应,酯化反应后期,加热至275℃反应40min,再加热至290℃,抽真空度至100Pa以下进行共缩聚反应,直至制成改性共聚酯。
实施例6
本实施例中所述改性聚酯的制备,包括如下步骤:取5.5kg实施例3中制备的改性PTA、10.5kg乙二醇以及19kg常规PTA共混,并打浆,随后升温至70℃进行真空脱水,当含水量小于1%时加入到聚合装置并升温至250℃、压力0.15MPa进行酯化反应,酯化反应后期,加热至270℃反应50min,再加热至285℃,抽真空度至100Pa以下进行共缩聚反应,直至制成差别化共聚酯。
对比例1
本对比例中所述聚酯的制备,与实施例6相同,其区别仅在于,以24.5kg常规PTA和10.5kg乙二醇为原料进行反应,其他反应条件与实施例6相同。
实施例7
本实施例所述抗菌保健聚酯纤维的制备方法,包括如下步骤:以十字形高异形结构喷丝孔,将步骤实施例4制得的所述改性共聚酯为原料进行熔融纺丝,按异形纤维纺丝工艺制成具有抗菌功效且可释放负离子和远红外线的保健异形纤维。
按照GB/T14344-2008标准,测定本实施例制得聚酯纤维的远红外线法向发射率为0.83(标准值≥0.80)。
按照GB/T30128-2013标准,测定本实施例制得聚酯纤维的负离子发生量1160个/cm3(评价:>1000个/cm3为负离子发生量较高)。
按照GB/T20944.3-2008标准,测定本实施例制得聚酯纤维具有抗菌效果;其中,金黄色葡萄球菌抑菌率(ATCC6538)81%(标准值≥70%),大肠杆菌抑菌率(8099)76%(标准值≥70%),白色念珠菌抑菌率(ATCC10231)73%(标准值≥60%)。
结果表明所测负氧离子、远红外线、抑菌率均达到调节和改善人体的保健功能的指标。而以对比例1中制得聚酯采用相同工艺制备的聚酯纤维,并不具有远红外线放射、负离子释放即抗菌的功能,不具有保健功效。
实施例8
本实施例所述抗菌保健聚酯纤维的制备方法,包括如下步骤:以中空形高异形结构喷丝孔,将步骤实施例5制得的所述改性共聚酯为原料进行熔融纺丝,按异形纤维纺丝工艺制成具有抗菌功效且可释放负离子和远红外线的保健异形纤维。
按照GB/T14344-2008标准,测定本实施例制得聚酯纤维的远红外线法向发射率为0.84(标准值≥0.80)。
按照GB/T30128-2013标准,测定本实施例制得聚酯纤维的负离子发生量1170个/cm3(评价:>1000个/cm3为负离子发生量较高)。
按照GB/T20944.3-2008标准,测定本实施例制得聚酯纤维具有抗菌效果;其中,金黄色葡萄球菌抑菌率(ATCC6538)82%(标准值≥70%),大肠杆菌抑菌率(8099)76%(标准值≥70%),白色念珠菌抑菌率(ATCC10231)74%(标准值≥60%)。
结果表明所测负氧离子、远红外线、抑菌率均达到调节和改善人体的保健功能的指标。
实施例9
本实施例所述抗菌保健聚酯纤维的制备方法,包括如下步骤:以三叶形高异形结构喷丝孔,将步骤实施例6制得的所述改性共聚酯为原料进行熔融纺丝,按异形纤维纺丝工艺制成具有抗菌功效且可释放负离子和远红外线的保健异形纤维。
按照GB/T14344-2008标准,测定本实施例制得聚酯纤维的远红外线法向发射率为0.86(标准值≥0.80)。
按照GB/T30128-2013标准,测定本实施例制得聚酯纤维的负离子发生量1180个/cm3(评价:>1000个/cm3为负离子发生量较高)。
按照GB/T20944.3-2008标准,测定本实施例制得聚酯纤维具有抗菌效果;其中,金黄色葡萄球菌抑菌率(ATCC6538)82%(标准值≥70%),大肠杆菌抑菌率(8099)78%(标准值≥70%),白色念珠菌抑菌率(ATCC10231)75%(标准值≥60%)。
结果表明所测负氧离子、远红外线、抑菌率均达到调节和改善人体的保健功能的指标。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种改性PTA的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)取堇青石10-15重量份、氧化铬6-12重量份、氧化镁8-12重量份、纳米二硅化钛粉体8-15重量份,以及质量浓度为15-30wt%的月桂胺聚氧乙烯醚的无水乙醇溶液150-300重量份,混合并经超声波分散,离心脱液后真空喷雾干燥制得所需改性添加剂;
(2)取纳米级导电云母粉2-3重量份、桂阳石2-4重量份、二氧化钛晶须4-6重量份、碳化硅1-2重量份、步骤(1)制得的改性添加剂6-10重量份、质量浓度为6-10wt%的草酸水溶液60-90重量份、以及质量浓度为15-20wt%的水杨酸水溶液15-25重量份,经混合、研磨后进行水热反应,经过滤,干燥,煅烧,等离子体处理,有机硅改性,制得改性粉体;
(3)取醋酸10-20重量份和水4-10重量份混合,并加质量分数为4-6%的六偏磷酸钠水溶液3-6重量份,以及步骤(2)制得的所述改性粉体4-8重量份,纳米砭石粉体1.5-3.0重量份,生物质石墨烯0.15-0.3重量份混匀,打浆并经超声分散,制得复合改性剂;
(4)将步骤(3)制得的复合改性剂与粗对苯二甲酸浆料融合,经结晶,固液分离,洗涤,干燥,打浆,再固液分离后加氢精制,制得改性PTA。
2.根据权利要求1所述的改性PTA的制备方法,其特征在于:
所述步骤(1)中,各原料组分包括:堇青石12重量份、氧化铬9重量份、氧化镁10重量份、纳米二硅化钛粉体12重量份,以及质量浓度为22wt%的月桂胺聚氧乙烯醚的无水乙醇溶液225重量份;
所述步骤(2)中,各原料组分包括:纳米级导电云母粉2.5重量份、桂阳石3重量份、二氧化钛晶须5重量份、碳化硅1.5重量份、步骤(1)制得的改性添加剂8重量份、质量浓度为8wt%的草酸水溶液75重量份、以及质量浓度为18wt%的水杨酸水溶液20重量份;
所述步骤(3)中,各原料组分包括:醋酸15重量份、水7重量份、质量分数为5%的六偏磷酸钠水溶液4.5重量份,以及步骤(2)制得的所述改性粉体6重量份,纳米砭石粉体2.2重量份,生物质石墨烯0.22重量份。
3.根据权利要求1或2所述的改性PTA的制备方法,其特征在于:
所述步骤(1)中,所述喷雾干燥步骤为在100-150℃下进行真空喷雾干燥;
所述步骤(2)中:
所述研磨步骤为用高能球磨机在液相50-65℃下研磨3-6h;
所述水热合成步骤为在100-150℃,2-4MPa下处理5-8小时;
所述干燥步骤为雾化干燥;
所述煅烧步骤为在400-450℃下煅烧3-5h;
所述等离子处理步骤为在等离子体反应器中,以氮气为载气,在40-60Pa、30-80W功率下进行射频等离子体处理0.5-1.5h;
所述有机硅改性步骤为将等离子处理后的产物与质量浓度为28-32%的有机硅乙醇溶液混合,在60-70℃下超声分散1-2h,用无水乙醇充分洗涤,并加热干燥;
所述步骤(3)中,所述超声分散步骤为在40-50℃下超声分散2-3h;
所述步骤(4)中,所述结晶步骤为:在185-190℃、1-1.1MPa和富氧空气中进行二次氧化并结晶,停留时间20-30min;然后在155-160℃、0.2-0.4MPa下继续结晶,停留时间20-30min;再在90-95℃、(-0.06)~(-0.04)MPa下进一步结晶,停留时间25-35min。
4.由权利要求1-3任一项方法制备得到的改性PTA。
5.权利要求4所述的改性PTA用于制备改性聚酯的用途。
6.一种制备改性聚酯的方法,其特征在于,包括取3-8重量份权利要求4所述改性PTA、9-12重量份乙二醇、16-22重量份PTA混匀的步骤,将所述混合物打浆并升温至60-80℃进行真空脱水处理,当含水量小于1%时于240-260℃、压力0.1-0.2MPa进行酯化反应,并于酯化反应后期,升温至265-275℃反应40-60min,再加热至280-290℃,抽真空度至100Pa以下进行共缩聚反应,即得所需改性共聚酯。
7.由权利要求6所述的方法制备得到的改性聚酯。
8.权利要求7所述的改性聚酯用于制备抗菌保健聚酯纤维的用途。
9.一种制备抗菌保健聚酯纤维的方法,其特征在于,包括以权利要求7所述的改性聚酯为原料,经熔融纺丝,按异形纤维纺丝工艺制成所需抗菌保健聚酯纤维的步骤。
10.由权利要求9所述的方法制备得到的抗菌保健聚酯纤维。
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180810 |
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