CN1487026A - 一种抗紫外氧化锌复合聚酯及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种抗紫外氧化锌复合聚酯及其制备方法，属于高分子材料技术领域。抗紫外氧化锌复合聚酯是通过如下方法获得的：将氧化锌溶解于氨和碳酸氨的乙二醇混合溶液中，经加热生成碱式碳酸锌乙二醇的悬浮液，并除去水分，在聚对苯二甲酸乙二醇酯合成过程中加入该碱式碳酸锌乙二醇的悬浮液，在聚合反应生成聚酯的同时，碱式碳酸锌分解生成氧化锌，得到氧化锌复合聚酯，氧化锌的含量为聚酯重量的0.1％～5％。本发明通过改变氧化锌的生成过程，使其与聚酯的合成同步，从而降低抗紫外聚酯的生产成本，提高了聚酯的可纺性和抗紫外效果。该工艺过程简单，易于大规模工业化生产。

Description

一种抗紫外氧化锌复合聚酯及其制备方法

(一)技术领域

本发明涉及一种具有反射或吸收紫外线功能的聚酯纤维的制备方法，具体涉及一种氧化锌复合聚酯及其制备方法，属于高分子材料技术领域。

(二)背景技术

抗紫外聚酯是指聚酯能够用来生产具有反射或吸收紫外线功能纤维。具有抗紫外织物已得到广泛应用，如抗紫外伞、抗老化外包装、遮阳帽等。采用添加无机抗紫外剂对聚酯进行改性，获得抗紫外线涤纶，是当前应用比较广泛的一项技术。现有技术是直接采用无机抗紫外粉体来生产抗紫外聚酯，与聚酯直接共混制造母粒，或经分散后在聚酯合成过程中添加，制备工艺复杂，对生产设备依赖大，能源消耗大，会产生粉尘、噪声等环境污染，申请号ZL 98116588.5公开了一种抗紫外线聚酯的制备方法，在缩聚反应中加入一种无机遮蔽剂，经酯交换反应、缩聚反应来生产抗紫外线聚酯切片，该技术存在如下缺陷，无机粉体制造技术复杂，还会产生粉尘，污染环境，在添加之前要对粉体进行研磨分散处理，对设备要求高，工艺复杂，能耗高。

(三)发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种抗紫外氧化锌复合聚酯及其制备方法。

本发明的抗紫外氧化锌复合聚酯是通过如下方法获得的：

将氧化锌溶解于氨和碳酸氨的乙二醇混合溶液中，经加热生成碱式碳酸锌乙二醇的悬浮液，并除去水分，在聚对苯二甲酸乙二醇酯合成过程中加入该碱式碳酸锌乙二醇的悬浮液，在聚合反应生成聚酯的同时，碱式碳酸锌分解生成氧化锌，得到氧化锌复合聚酯，氧化锌的含量为聚酯重量的0.1％～5％。

所述的碱式碳酸锌乙二醇的悬浮液，是在聚对苯二甲酸乙二醇酯的合成反应过程中酯化反应结束后加入反应体系的。

本发明的抗紫外氧化锌复合聚酯的制备方法步骤如下：

(1)抗紫外剂中间体碱式碳酸锌乙二醇的悬浮液的制备

将氨水与乙二醇按比例混合，加入碳酸氨，搅拌溶解，再加入氧化锌，溶解至澄清溶液，过滤，加热滤液至140℃～160℃，除去水分，所得悬浮物即为抗紫外剂中间体碱式碳酸锌乙二醇的悬浮液，悬浮物粒度20nm～100nm。

(2)聚酯的合成

在反应釜中加入精对苯二甲酸、乙二醇、催化剂、稳定剂，升温进行酯化反应，酯化2小时～3小时，酯化温度230℃～269℃；酯化反应结束后，加入上述碱式碳酸锌乙二醇的悬浮液，低真空缩聚1小时～1.5小时，温度269～283℃，继续升温进行缩聚反应，高真空缩聚1～2小时，温度283℃～290℃，即可制得抗紫外氧化锌复合聚酯。

上述步骤(1)中的氨和碳酸氨的乙二醇混合溶液中，氨与工业级氧化锌的摩尔比为1∶1～5∶1，碳酸氨与工业级氧化锌的摩尔比为1∶1～3∶1，乙二醇与氨的质量比为1∶4～1∶12。

上述步骤(1)中碱式碳酸锌乙二醇的悬浮液中悬浮物粒度20nm～100nm。

上述聚酯合成条件未特别说明的均按现有常规技术。

本发明以乙二醇(EG)、对苯二甲酸(PTA)或对苯二甲酸二甲酯(DMT)通过添加抗紫外中间体在聚酯聚合过程中分解生成氧化锌使聚酯具有抗紫外性能。本发明将无机抗紫外剂的制备与抗紫外聚酯的合成结合起来，通过直接在乙二醇中生成抗紫外剂的中间体碱式碳酸锌，粒度为80纳米左右，可以不经过机械分离和粉碎直接加入聚酯中。该中间体颗粒在聚酯聚合过程中分解生成氧化锌，同时碱式碳酸锌颗粒发生崩解，起到了进一步细化的作用，避免了颗粒在聚酯中的大量团聚，使生成的氧化锌在聚酯中仍能够保持较小粒度。氧化锌的吸收紫外线的性能是随着它的粒度减小而相应增强，由于本发明能够保证氧化锌具有较小粒度，因此抗紫外剂加入量相对较少，对纺丝设备、过程以及纤维的优良的物理性能的几乎无影响。

本发明通过改变氧化锌的生成过程，使其与聚酯的合成同步，从而降低抗紫外聚酯的生产成本，提高了聚酯的可纺性和抗紫外效果。该工艺过程简单，易于大规模工业化生产。

(四)具体实施方式

通过以下实例对本发明进行进一步说明。

实施例1：

量取乙二醇280mL，氨水(浓度25％)180mL混合，称取碳酸氨74.8g，加入上述混合液中溶解；称取氧化锌64.4g加入上述溶液中，搅拌溶解，过滤，加热滤液至140℃，使PH值＜7.5，可得碱式碳酸锌的乙二醇悬浮液。碱式碳酸锌的粒度60nm～100nm。

量取乙二醇280mL，称取精对苯二甲酸700g，加入反应釜中；催化剂三氧化二锑加入调制好的精对苯二甲酸浆料中，加压0.36MPa，酯化2.5小时，酯化温度230～269℃；量取上述悬浊液70mL(其中含氧化锌16g)，加入酯化产物中，低真空150Pa缩聚1小时，温度269～283℃，高真空50Pa缩聚1.5小时，温度283～290℃，即可制得抗紫外氧化锌复合聚酯。

将该聚酯制成0.15mm的薄膜，利用7530分光光度计检测，对UV-A的吸收率大于94％，对UV-B的吸收率大于90％。

实施例2：

量取乙二醇280mL，氨水(浓度25％)120mL混合，称取碳酸氨37.4g，加入上述混合液中溶解；称取氧化锌32.2g加入上述溶液中，搅拌，溶解，过滤，加热滤液至140℃，使PH值＜7.5，可得碱式碳酸锌的乙二醇悬浮液。碱式碳酸锌的粒度20～50nm。

量取乙二醇210mL，称取精对苯二甲酸700g，加入反应釜中；加压0.36MPa，酯化2.5小时，酯化温度230～269℃；量取上述悬浮液(含氧化锌16g)140mL，加入酯化产物中；低真空150Pa缩聚1小时，温度269～283℃，高真空50Pa缩聚1.5小时，温度283～290℃，即可制得抗紫外氧化锌复合聚酯，将该聚酯制成0.15mm的薄膜，利用7530分光光度计检测，对UV-A的吸收率大于97％，对UV-B的吸收率大于93％。

实施例3：

量取乙二醇280mL，氨水(浓度25％)180mL混合，称取碳酸氨74.8g，加入上述混合液中溶解；称取氧化锌64.4g加入上述溶液中，搅拌，溶解，过滤，加热滤液至140℃，使PH值＜7.5，可得碱式碳酸锌的乙二醇悬浮液。碱式碳酸锌的粒度60nm～100nm。

量取乙二醇256mL，称取精对苯二甲酸700g，加入反应釜中；加压0.36MPa，酯化2.5小时，酯化温度230～269℃；量取上述悬浮液(含氧化锌24g)94mL，加入酯化产物中；低真空150Pa缩聚1小时，温度269～283℃，高真空50Pa缩聚1.5小时，温度283～290℃，即可制得抗紫外聚酯，将该聚酯制成0.15mm的薄膜，利用7530分光光度计检测，对UV-A的吸收率大于98％，对UV-B的吸收率大于94％。

本实施例制得聚酯经熔融纺丝，平牵制得涤纶DT丝；DT丝经倍捻，加工成布样后，测得该布样UPF值为50⁺。未加入抗紫外中间体的同类产品布样UPF值为20。

Claims (5)

1.一种抗紫外氧化锌复合聚酯，其特征在于是通过如下方法获得的：

将氧化锌溶解于氨和碳酸氨的乙二醇混合溶液中，经加热生成碱式碳酸锌乙二醇的悬浮液，并除去水分，在聚对苯二甲酸乙二醇酯合成过程中加入该碱式碳酸锌乙二醇的悬浮液，在聚合反应生成聚酯的同时，碱式碳酸锌分解生成氧化锌，得到氧化锌复合聚酯，氧化锌的含量为聚酯重量的0.1％～5％。

2.如权利要求1所述的抗紫外氧化锌复合聚酯，其特征在于所述的碱式碳酸锌乙二醇的悬浮液，是在聚对苯二甲酸乙二醇酯的合成反应过程中酯化反应结束后加入反应体系的。

3.一种权利要求1所述的抗紫外氧化锌复合聚酯的制备方法，其特征在于步骤如下：

(1)抗紫外剂中间体碱式碳酸锌乙二醇的悬浮液的制备

将氨水与乙二醇按比例混合，加入碳酸氨，搅拌溶解，再加入氧化锌，溶解至澄清溶液，过滤，加热滤液至140℃～160℃，除去水分，所得悬浮物即为抗紫外剂中间体碱式碳酸锌乙二醇的悬浮液；

(2)聚酯的合成

在反应釜中加入精对苯二甲酸、乙二醇、催化剂、稳定剂，升温进行酯化反应，酯化2小时～3小时，酯化温度230℃～269℃；酯化反应结束后，加入上述碱式碳酸锌乙二醇的悬浮液，低真空缩聚1小时～1.5小时，温度269℃～283℃，继续升温进行缩聚反应，高真空缩聚1小时～2小时，温度283℃～290℃，即可制得抗紫外氧化锌复合聚酯。

4.如权利要求3所述的抗紫外氧化锌复合聚酯的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的氨和碳酸氨的乙二醇混合溶液中，氨与工业级氧化锌的摩尔比为1∶1～5∶1，碳酸氨与工业级氧化锌的摩尔比为1∶1～3∶1，乙二醇与氨的质量比为1∶4～1∶12。

5.如权利要求3所述的抗紫外氧化锌复合聚酯的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中碱式碳酸锌乙二醇的悬浮液中悬浮物粒度20nm～100nm。