專利名稱：一種功能化聚酯纖維的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及功能性材料領(lǐng)域，具體涉及一種功能化聚酯纖維的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著纖維行業(yè)的不斷發(fā)展，人們對纖維的要求也不僅僅局限于以往蔽體、美觀等的作用，而是更多的注重于實現(xiàn)纖維的功能化以及多元化運用。目前，包括聚酯纖維、聚酰胺纖維在內(nèi)的多種合成纖維的功能化改性工作已取得了很大的發(fā)展，主要的功能化手段包括對纖維進(jìn)行化學(xué)接枝、共混紡絲以及織物的后整理法等等，其中通過共混紡絲法實現(xiàn)纖維的功能化是最簡便、最有效的手段，所獲纖維的功能化效果也較持久。纖維功能化過程中、采用的功能粉體大多為無機材料，與聚合物的相容性較差，因而在通過共混紡絲法制備功能化纖維的過程中常存在功能粉體分散性不佳的問題，這一缺陷大大的影響了纖維各項性能的提高。因此，基于提高無機功能粉體與樹脂基體的相容性成為改善這一問題的關(guān)鍵技術(shù)。共混紡絲法包括母粒法和改性切片法，其中母粒法制備過程簡單，普適性高，是較常用的一種手段，其是通過螺桿擠出先制備出高功能粉體含量的功能母粒，然后將功能母粒添加到紡絲切片中紡成某功能化纖維。在功能母粒的制備過程中，一般采用偶聯(lián)劑對無機功能粉體進(jìn)行表面改性處理來提高其在樹脂基體中的分散性，然而這類包覆材料只能在一定程度上改善無機顆粒在基體中的分散性，母粒中的粉體團(tuán)聚現(xiàn)象仍比較嚴(yán)重，團(tuán)聚現(xiàn)象的存在將會影響所獲纖維的功能化效果，同時也對纖維的力學(xué)性能造成嚴(yán)重的影響。因此，制備出粉體含量高，分散性好的母粒對于功能化纖維的紡制極其重要。CBT是不同分子量聚對苯二甲酸丁二醇酯環(huán)狀低聚物的混合物，當(dāng)加熱到190°C時會變得像水一樣，在相同條件下PBT的粘度大約是它的5000倍。若加入催化劑并在一定溫度條件下，CBT會聚合成高分子量的PBT樹脂。同時，CBT具有反應(yīng)速度快、反應(yīng)過程無熱釋放、并且對各種有機、無機材料均由良好潤濕能力等優(yōu)點。在CN101759965A、CN101570622A 及 CN101570623A 專利中涉及到了一種 CBT 原
位聚合方法以制備蒙脫土納米復(fù)合材料，由于CBT具有低粘度、高流動性的特點，可使納米蒙脫土很好的分散在樹脂基體中，在加工過程中CBT發(fā)生原位聚合，制得PBT復(fù)合材料；這三個專利申請所用的CBT樹脂中均直接包含了催化劑，當(dāng)?shù)竭_(dá)聚合溫度時就可發(fā)生聚合反應(yīng)，反應(yīng)初期體系的粘度極低，蒙脫土通過物理手段很好分散在聚合介質(zhì)中。在CN101768258A中提供了一種化學(xué)方法將CBT催化劑接在POSS納米材料上，并加入到CBT中，用于制備PBT/P0SS新型納米復(fù)合材料，這一方法使得POSS納米材料成為了反應(yīng)的活性中心，進(jìn)一步提高了功能粉體在有機基體中的分散性，然而采用化學(xué)方法在納米材料上接上催化基團(tuán)需對材料有一定的要求，處理技術(shù)也比較復(fù)雜，這種方法的適用性比較狹窄，具有一定的局限性。因此，尋找一種簡單、普適性的方法來解決這一問題具有重要的應(yīng)用價值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供的一種功能化聚酯纖維的制備方法，是以CBT為原料，同時將催化劑擔(dān)載在功能粉體的表面，并經(jīng)混合后進(jìn)行原位聚合，制備出表面包覆有一層PBT樹脂的功能粉體，然后將該粉體添加到聚酯切片中，經(jīng)共混紡絲制得功能化聚酯纖維，由于粉體表面的PBT樹脂與紡絲切片具有極佳的相容性，可大大改善功能粉體在聚合物基體中的分散性問題。這一方法所獲的PBT包覆的功能粉體與傳統(tǒng)方法制得的功能母粒相比，大大的改善了功能粉體的團(tuán)聚現(xiàn)象。本發(fā)明解決的技術(shù)關(guān)鍵是提供了一種功能化聚酯纖維的制備方法。CBT樹脂的結(jié)構(gòu)式為
權(quán)利要求
1.一種功能化聚酯纖維的制備方法，其特征是包括以下步驟 (1)PBT包覆的功能粉體的制備 1)在功能粉體的表面擔(dān)載上一層CBT的催化劑 a)將鈦類催化劑置于乙醇中溶解，形成質(zhì)量濃度為25 35%的溶液； b)將功能粉體加到上述溶液中，并進(jìn)行攪拌；所述功能粉體與溶液中的鈦類催化劑的質(zhì)量比為15 25 I ； c)靜置分層，取得下層沉淀，在90 100°C下進(jìn)一步脫除乙醇溶劑，即得擔(dān)載有催化劑 的擔(dān)載功能粉體； 2)混合粉末的制備 a)將CBT粉末與上述擔(dān)載有催化劑的擔(dān)載功能粉體混合，所述CBT與所述功能粉體的質(zhì)量比為2 4 I ； b)將混合后的粉末進(jìn)行干燥； 3)原位聚合 將干燥后的混合粉末進(jìn)行原位聚合和噴霧粉化，即得PBT包覆的功能粉體； (2)聚酯切片與PBT包覆的功能粉體的共混紡絲 1)將上述PBT包覆的功能粉體加入到聚酯切片中進(jìn)行共混紡絲，獲得功能化聚酯纖維的初生絲，所述的聚酯切片與所述的PBT包覆的功能粉體的質(zhì)量比為10 20 I ； 2)對上述功能化聚酯纖維的初生絲進(jìn)行拉伸，拉伸后卷繞所得纖維即為功能化聚酯纖維。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種功能化聚酯纖維的制備方法，其特征在于，所述的鈦類催化劑為鈦酸乙酯、鈦酸異丙酯或鈦酸2-乙基己基酯。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種功能化聚酯纖維的制備方法，其特征在于，所述的功能粉體為碳納米管、納米二氧化鈦、電氣石粉體、納米銀系抗菌劑、納米氧化硅及熒光粉中的一種或幾種，所述功能粉體的粒徑為20 80nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種功能化聚酯纖維的制備方法，其特征在于，所述的混合包括 a)將CBT放入高速粉碎機中，制成CBT粉末，該過程采用間歇形式進(jìn)行粉碎操作，即采用粉碎2 3分鐘停止5 10分鐘再粉碎的重復(fù)操作，以獲得粒徑為100 200目的CBT粉末； b)將所獲CBT粉末與擔(dān)載有催化劑的擔(dān)載功能粉體在混合機中混合，即得CBT與擔(dān)載有催化劑的擔(dān)載功能粉體的混合粉末，其中混合時間為5 lOmin，轉(zhuǎn)速為400 450rpm/min0
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種功能化聚酯纖維的制備方法，其特征在于，所述的原位聚合和噴霧粉化的具體步驟為 a)干燥后的混合粉末經(jīng)雙螺桿擠出機實現(xiàn)CBT的熔融、聚合以及材料的共混過程，操作溫度控制在200 245°C，螺桿轉(zhuǎn)速控制在100 200r/min ； b)共混后含有功能粉體的熔融液體與熱壓縮空氣經(jīng)二流體噴嘴并向上高速噴出，噴霧塔上部通冷風(fēng)，迅速冷卻固化噴出的懸浮液滴；其中熱壓縮空氣的溫度為220 240°C，氣液比為2 3 I (體積比)，在噴霧塔中進(jìn)行霧化冷卻造粒獲得PBT包覆的功能粉體，所述PBT包覆的功能粉體的粒徑為20 30 μ m。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種功能化聚酯纖維的制備方法，其特征在于，所述的聚酯切片為PBT、PET或PTT切片中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種功能化聚酯纖維的制備方法，其特征在于，進(jìn)一步地，所述的PBT包覆的功能粉體采用氣流粉碎工藝粉碎，所用氣流為經(jīng)冷凍干燥后的氮氣，氣體壓力為O. 7 O. 8Mpa，所得PBT包覆的功能粉體的粒徑為3 5 μ m。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種功能化聚酯纖維的制備方法，其特征在于，所述的干燥是指所述CBT與功能粉體混合物在80 100°C條件下真空干燥40 48h。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種功能化聚酯纖維的制備方法，其特征在于，所述的共混紡絲具體包括紡絲原料的干燥、熔體輸送、熔體的過濾、噴絲板小孔噴絲、冷卻固化以及、卷繞，其中，紡絲原料的干燥溫度為100 150°C,干燥時間為12 15h ;過濾網(wǎng)的規(guī)格為100 200目，噴絲板的孔徑為O. 3 O. 5mm,紡絲溫度為255 295°C，紡絲速度為600 1500m/mino
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種功能化聚酯纖維的制備方法，其特征在于，所述的拉伸的工藝參數(shù)為熱盤溫度為50 80°C，熱板溫度為110 165°C，拉伸倍數(shù)為I. 5 2. 8倍。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種功能化聚酯纖維的制備方法，所述功能化聚酯纖維是由聚酯切片與PBT包覆的功能粉體經(jīng)共混紡絲制備而成，其中PBT包覆的功能粉體的制備方法是所述功能粉體表面擔(dān)載了一層鈦類催化劑，在上述催化劑的作用下，添加的聚對苯二甲酸丁二醇酯環(huán)狀低聚物(CBT)在功能粉體表面發(fā)生聚合生成PBT樹脂，經(jīng)噴霧粉化即得PBT包覆的功能粉體。所述CBT聚合的催化劑通過擔(dān)載技術(shù)載于功能粉體的表面，所述的PBT樹脂與功能粉體的質(zhì)量比為2～4:1。所述的聚酯切片與所述的PBT包覆的功能粉體的質(zhì)量比為10～15:1。該種方法所用的PBT包覆的功能粉體與聚酯相容性佳，所獲功能化聚酯纖維的功能化效果突出。
文檔編號D01F6/92GK102719931SQ20121021966
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月28日
發(fā)明者李莉, 王華平, 王彪 申請人:東華大學(xué)