一種含氟pbt聚酯poy纖維及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種含氟PBT聚酯POY纖維及其制備方法，包括含氟PBT聚酯熔體的制備和含氟PBT聚酯POY纖維的制備；在含氟PBT聚酯熔體的制備工藝中采用四氟對苯二甲酸和1,4-丁二醇作為原料并加入抑制劑制備得到含氟PBT聚酯熔體，將熔體直接擠出或制成切片經螺桿熔融擠出、冷卻、上油和卷繞制得含氟PBT聚酯POY纖維。本發(fā)明所得的新型含氟PBT聚酯POY纖維單絲纖度為0.5～3.0dtex；斷裂強度為2.0～3.5cN/dtex；斷裂伸長率為90～130%。由于氟原子的引入，改善了聚酯POY纖維的超疏水、憎水憎油、防污方面性能，在防水服，耐臟的工作服以及某些特殊行業(yè)的工作服制造中有巨大的前景。
【專利說明】一種含氟PBT聚酯POY纖維及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種含氟PBT聚酯POY纖維及其制備方法，特別是涉及一種苯環(huán)上的氫被氟取代的含氟PBT聚酯POY纖維及其制備方法。
【背景技術】
[0002]聚酯是目前人類使用最為廣泛的合成高聚物之一，早在二十世紀40年代就合成出了苯二甲酸乙二醇酯(PET)，并發(fā)現(xiàn)其具有優(yōu)異的性能，而廣泛的應用于紡織、包裝、醫(yī)療衛(wèi)生、汽車、電子電器、安全防護、環(huán)境保護等領域。預取向絲Ρ0Υ，是指未經拉伸但可直接進行拉伸變形加工的原絲，要求POY絲能夠長時間存放，并具有一定的結構穩(wěn)定性和可加工性。POY絲在加工過程中一般不會出現(xiàn)生頭困難、成品絲毛絲、強度偏低以及染色布均勻的情況。其工藝具有紡絲繞卷速度高，繞卷筒子硬度高、重量大、便宜運輸的優(yōu)點；并且紡絲過程中存放穩(wěn)定性好，適宜DTY加工。
[0003]聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)是一種結晶性線型飽和聚酯，具有耐高溫、耐濕、電絕緣性能好、耐油、耐化學腐蝕、成型快等特點。其在工業(yè)中的一些應用實例顯示出其在某些方面無可替代的優(yōu)越性，現(xiàn)它已成為繼聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚甲醛(POM)和改性聚苯醚(MPPO)之后的第五大通用工程塑料，廣泛應用于汽車工業(yè)、電子電器工業(yè)、食品醫(yī)療器械、包裝材料、環(huán)境工程、通訊設備、運動休閑器械等。隨著對PBT結構和性能的研究不斷深化，不僅開發(fā)出不同級別、不同類型的工程塑料，如高沖擊的、耐熱的、阻燃的等，而且使它在合成纖維方面的應用越來越受重視。PBT纖維彈性優(yōu)越，手感柔軟，染色方便，兼有滌綸、錦綸、氨綸三者的優(yōu)點。
[0004]隨著社會的進步，人民生活水平的提高，對聚酯纖維的差別化、功能化需要越來越高。因此聚酯的改性也變得尤為的重要，聚酯改性目的除了對普通聚酯性能進行優(yōu)化外，主要是通過改性手段賦予新型聚酯差別化的功能性特征。例如:抗靜電、阻燃、吸濕排汗、防污防臭等。目前，聚酯主要新品種有:抗靜電聚酯、高強耐磨聚酯、仿棉超軟聚酯、超疏水性聚酯、抗污聚酯等。
[0005]目前，通過在聚合物中引入氟原子，從而改善材料的表面性能，如疏水疏油性及防污性等，以及賦予聚酯材料各種功能。由于含氟聚合物通常具有低表面能、低摩擦系數和不粘附性，灰塵污物難于附著等特性，因此含氟聚合物的抗污耐磨性好。而當前含氟聚合物以氟代烯烴類聚合物為主(例如:聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、全氟乙烯丙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物等)；含氟聚氨酯、含氟聚醚、含氟聚酯等的研究則相對滯后。
[0006]許多學者對含氟化合物改性聚酯進行了研究，并取得了一定的成果。目前含氟化合物改性聚酯的方式主要是通過加入含氟封端劑，或者加入含氟二元醇、含氟二元酸等含氟化合物作為第三單體來改性聚酯。中國專利CN 101139434A中采用含氟封端劑的加入，間苯二甲酸二甲酯和丁二醇采用酯交換法，加入含氟封端劑N-羥乙基全氟辛酰胺，制備出了含氟量低而耐沾污性能好的聚酯材料。胡娟(胡娟.含氟聚酯和光刻膠波導材料的分子設計與性能研究[D].碩士論文，吉林:吉林大學，2007.)利用分子設計的原理，通過添加含氟二元醇共聚的方式，將對苯二甲酰氯、六氟雙酚A和含氟辛二醇三元共聚合成出了新型高含氟量的聚酯。該聚酯具有優(yōu)異的性能而被應用于光波導材料。
[0007]然而，將這些含有氟元素的聚酯應用于紡織及包裝材料中有一定的局限性，主要問題在于現(xiàn)有技術的含有氟元素的聚酯分子量低，不能滿足紡絲和成膜的要求；現(xiàn)有技術目前主要是通過織物的含氟后整理方式來賦予其防水防污功能，而這類方法最大的缺點在于難以解決時效性、耐久性及耐磨性等問題，并且費時費力。
[0008]因此，開發(fā)含氟聚酯纖維用于紡織及包裝材料的超疏水、憎水憎油、防污性能的改性，必將具有重要的理論意義和應用價值。

【發(fā)明內容】

[0009]本發(fā)明提供一種含氟PBT聚酯纖維及其制備方法，特別是提供一種苯環(huán)上的氫被氟取代的含氟PBT聚酯POY纖維及其制備方法。本發(fā)明所述的含氟PBT聚酯在聚合物的主鏈上引入了氟原子，因此可以很好的解決費時費力這類問題。本發(fā)明中所述的含氟PBT聚酯是通過苯環(huán)上含氟原子的對苯二甲酸與1，4- 丁二醇，經過酯化和縮聚得到的含氟聚酯。通過共聚法對聚酯進行疏水防污改性，可以從根本上解決疏水防污聚酯的時效性、耐久性及耐磨性等問題。
[0010]本發(fā)明提供了以下技術方案:
[0011]一種含氟PBT聚酯POY纖維，是由含氟PBT聚酯熔體直接擠出或制成切片經螺桿熔融擠出、冷卻、上油和卷繞制得；所述含氟PBT聚酯，是指苯環(huán)上的氫被氟取代的聚對苯二甲酸丁二醇酯，為聚四氟對苯二甲酸丁二醇酯，其結構通式為
[0012]
【權利要求】
1.一種含氟PBT聚酯POY纖維，其特征是:所述含氟PBT聚酯POY纖維是由含氟PBT聚酯熔體經計量、擠出、冷卻、上油和卷繞制得；所述含氟PBT聚酯苯環(huán)上的氫被氟取代的聚對苯二甲酸丁二醇酯，為聚四氟對苯二甲酸丁二醇酯，其結構通式為

2.根據權利要求1所述的一種含氟PBT聚酯POY纖維，其特征在于，所述含氟PBT聚酯POY纖維的單絲纖度為0.5~3.0dtex ;斷裂強度為2.0~3.5cN/dtex ;斷裂伸長率為90 ~130%ο
3.如權利要求1所述的一種含氟PBT聚酯POY纖維的制備方法，其特征是:由含氟PBT聚酯熔體經計量、擠出、冷卻、上油和卷繞步驟，制得含氟PBT聚酯POY纖維； 所述擠出的溫度為265~285°C ； 所述的冷卻的風溫為20~25°C ； 所述上油的上油率為0.42~1.5% ； 所述卷繞的速度為3000~3500m/min ； 所述上油的油劑為含氟聚酯POY纖維用油劑，其組分按重量份計: 無規(guī)聚醚，50~60份； 聚乙二醇脂肪酸酯，20~32份； 磷酸酯鉀鹽，10~15份； 全氟烷基丙烯酸酯，2~5份； 油劑的制備方法: 將無規(guī)聚醚，加熱到40~60°C，把聚乙二醇脂肪酸酯、磷酸酯鉀鹽和全氟烷基丙烯酸酯攪拌混合均勻，然后加入到無規(guī)聚醚中，攪拌I~2個小時，即得到含氟聚酯POY纖維用油劑，油劑使用時加水配成含固量為8~10wt%的乳液； 所述含氟PBT聚酯熔體是指熔融后的含氟PBT聚酯，所述含氟PBT聚酯的制備方法分為酯化反應和縮聚反應兩步；具體步驟為: 所述酯化反應: 采用四氟對苯二甲酸和1，4- 丁二醇作為原料，加入抑制劑，配成均勻漿料后進行酯化反應，得到酯化產物；酯化反應在氮氣氛圍中，壓力控制在小于絕對壓力lKPa，溫度在160~220°C，時間為2~3小時，酯化水餾出量達到理論值的90%以上為酯化反應終點；所述抑制劑為氧化鎂、氧化硅、氧化鈣、氧化鋅和氧化錳中的一種； 所述縮聚反應: 包括縮聚反應低真空階段和縮聚反應高真空階段: 所述縮聚反應低真空階段，在酯化產物中加入催化劑和穩(wěn)定劑，在負壓的條件下開始縮聚反應，該階段壓力由常壓平穩(wěn)抽至絕對壓力500Pa以下，溫度控制在260~270°C，反應時間為40~60分鐘； 所述縮聚反應高真空階段，經所述縮聚反應低真空階段后，繼續(xù)抽真空，使反應壓力降至絕對壓力小于lOOPa，反應溫度控制在270~275°C，反應時間3~4小時。
4.根據權利要求3所述的一種含氟PBT聚酯POY纖維的制備方法，其特征在于，所述的冷卻為側吹風或環(huán)吹風冷卻，溫度為20°C~25°C，相對濕度為65%±5%，風速為0.4~0.8m/s。
5.根據權利要求3所述的一種含氟PBT聚酯POY纖維的制備方法，其特征在于，所述的1,4-丁二醇與四氟對苯二甲酸的摩爾比為1.4~2.0:1。
6.根據權利要求3所述的一種含氟PBT聚酯POY纖維的制備方法，其特征在于，所述的催化劑選自鈦酸四丁酯、鈦酸四異丙脂、鈦酸四乙酯、醋酸亞錫、二醋酸二丁基錫中的一種，催化劑用量為所述四氟對苯二甲酸重量的0.01%~0.05%。
7.根據權利要求3所述的一種含氟PBT聚酯POY纖維的制備方法，其特征在于，所述的穩(wěn)定劑選自磷酸三苯酯、磷酸三甲酯和亞磷酸三甲酯中的一種，穩(wěn)定劑用量為所述四氟對苯二甲酸重量的0.01%~0.05%。
8.根據權利要求3所述的一種含氟PBT聚酯POY纖維的制備方法，其特征在于，所述抑制劑的加入量為所述四氟對苯二甲酸重量的0.01%~0.05%。
9.根據權利要求3所述的一種含氟PBT聚酯POY纖維的制備方法，其特征在于，所述含氟PBT聚酯熔體是由聚合直接獲得或由含氟PBT聚酯切片經螺桿熔融得到。
10.根據權利要求3所述的一種含氟PBT聚酯POY纖維的制備方法，其特征在于，所述的無規(guī)聚醚為丙二醇無規(guī)聚醚、丁醇無規(guī)聚醚、月桂酸無規(guī)聚醚、十二醇無規(guī)聚醚和異構十三醇無規(guī)聚醚中的一種；所述的聚乙二醇脂肪酸酯為聚乙二醇月桂酸單酯、聚乙二醇月桂酸雙酯、聚乙二醇油酸單酯和聚乙二醇油酸雙酯中的一種；所述的磷酸酯鉀鹽為十二烷基磷酸酯鉀鹽、異構十三醇聚氧 乙烯醚磷酸酯鉀鹽和十二十四醇磷酸酯鉀鹽中的一種；所述的全氟烷基丙烯酸酯為全氟丁基乙基丙烯酸酯、全氟己基乙基丙烯酸酯、全氟辛基乙基丙烯酸酯、全氟丁基乙基甲基丙烯酸酯、全氟己基乙基甲基丙烯酸酯和全氟辛基乙基甲基丙烯酸酯中的一種。
【文檔編號】D06M15/53GK103469334SQ201310445504
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月26日 優(yōu)先權日:2013年9月26日
【發(fā)明者】丁建中, 張 榮, 吳國旺, 江立平, 宋懷軍, 曾曉元, 黃卓旺 申請人:江蘇立新化纖科技有限公司