一種防污阻燃防熔滴多功能共聚酯纖維及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種防污阻燃防熔滴多功能共聚酯纖維及其制備方法。共聚酯母粒以對苯二甲酸、乙二醇、六氟環(huán)氧丙烷為原料，通過六氟環(huán)氧丙烷開環(huán)反應(yīng)后與對苯二甲酸進行低溫反應(yīng)，再進行高溫酯化反應(yīng)制備得到具有防污阻燃防熔滴功能的高含氟聚酯母粒。共聚酯母粒干燥后，采用熔體直紡在線添加的方法，控制熔體流量以及在線添加流量，經(jīng)異形噴絲板熔融紡絲成形、冷卻、牽伸以及拉伸后制備得到防污阻燃防熔滴多功能共聚酯纖維。本發(fā)明所制備的防污阻燃聚酯纖維具有疏水疏油性，制備過程不需要上油，具有優(yōu)異的阻燃、抗污以及防熔滴性能，應(yīng)用于家紡領(lǐng)域具有廣闊的前景。
【專利說明】一種防污阻燃防熔滴多功能共聚酯纖維及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種防污阻燃防熔滴多功能共聚酯纖維及其制備方法，屬于聚酯多功 能改性領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚酯纖維由有機二元酸和二元醇縮聚而成的聚酯，再經(jīng)熔融紡絲所得的合成纖 維。通常聚酯纖維指的是聚對苯二甲酸乙二醇酯紡制的纖維，中國商品名為滌綸，目前是合 成纖維的第一大品種。聚酯纖維具有高強、高模、保型性好、尺寸穩(wěn)定性高等優(yōu)異性能，被廣 泛應(yīng)用于服裝、裝飾、工農(nóng)業(yè)等各領(lǐng)域。2012年中國聚酯纖維的產(chǎn)量以達3200萬噸，但由于 產(chǎn)品的同質(zhì)化現(xiàn)象嚴(yán)重，產(chǎn)品附加值不高，許多企業(yè)都面臨著開工艱難的困境，因此開發(fā)具 有高附加值的聚酯纖維對提高企業(yè)的市場競爭力，扭轉(zhuǎn)聚酯企業(yè)目前艱難的困境具有深遠 的意義。同時隨著生活水平的提高，人們對服用纖維提出更高要求，以從傳統(tǒng)的保暖為穿著 目的發(fā)展到今天的以時尚、健康、安全等為追求。除了在服用領(lǐng)域，在汽車內(nèi)飾品、家紡領(lǐng)域 舒適安全性聚酯產(chǎn)品都具有極為廣泛的應(yīng)用。因此圍繞舒適和安全性所開發(fā)的聚酯纖維新 產(chǎn)品既是聚酯進一步發(fā)展的需要也是市場消費者日益增加的需求。
[0003] 在防污阻燃聚酯的制備研究方面，國內(nèi)外學(xué)者與結(jié)構(gòu)已經(jīng)展開了相關(guān)的研究。 McCarthy等利用等離子體聚合的方法，在聚對苯二甲酸乙二醇酯表面上制備七氟丙烯酸 酯薄膜（Chen W，F(xiàn)adeev A Y，McCarthy T J，et al. Langmuir，1999,15 :3395-3399); Young-Yeon Ji等利用等離子體聚合方法，用氦氣攜帶六甲基二甲娃氧燒（HMDSO)涂覆聚 酯纖維，獲得疏水性表面（Young-Yeon Ji，Yong-Cheol Hong，Suck-Hyun Lee，Sung-Dae Kim, Sang-SikKim. Surface&Coatings Technology. 202(2008)5663-5667)。AshrafM等通過 在聚酯織物表面涂覆氧化鋅納米棒來調(diào)控織物的親水性與疏水性。（AshrafM，Campagne C， Perwuelz A,et al. Development of superhydrophilic and superhydrophobic polyester fabric by growing Zinc Oxide nanorods[J]. Journal ofcolloid and interface Science，2013,394 :545-553)。中國專利"一種聚酯纖維用抗菌疏水復(fù)合劑的制備方 法"（申請?zhí)朇N 201310027956)首先合成了一種聚酯纖維用抗菌疏水復(fù)合劑，再將復(fù)合劑 通過共聚的手段引入到聚酯分子鏈中，從而賦予共聚酯抗菌疏水性能。"一種強疏水性聚酯 的制備方法"（申請?zhí)朇N 201010611582)涉及一種強疏水性聚酯的制備方法以及制備出的 具有類似荷葉的微納米階層復(fù)合結(jié)構(gòu)的強疏水性聚酯，采用溶解-析出法制備強疏水性聚 酯的制備方法。專利"賦予聚酯纖維物疏水性功能的方法"（申請?zhí)朇N200810208040)在分 散染料染色加工時，把聚酯纖維物浸泡于具有親水性取代基的二齒代三嗪類化合物和多元 氨基化合物以及染液的共存溶液中，經(jīng)過多次的浸漬與高溫?zé)崽幚?，最終制備疏水性的聚 酯纖維。在阻燃防熔滴聚酯研究方面，同樣國內(nèi)外學(xué)者做了大量的工作：
[0004] 在阻燃聚酯纖維研究方面，目前研究最為廣泛且已經(jīng)工業(yè)化的是利用磷系阻燃 齊U。中國專利"一種阻燃抗熔滴聚酯復(fù)合纖維的制備方法"（申請?zhí)朇N102277653 B)將芳 香族二元羧酸、二元醇和含磷阻燃劑混合，同時加入催化劑和熱穩(wěn)定劑，反應(yīng)即得阻燃共聚 酯，共聚酯與磷酸鹽玻璃共混并經(jīng)熔融紡絲即得阻燃抗熔滴聚酯復(fù)合纖維。"一種阻燃共聚 改性聚酯的制備方法"（申請?zhí)朇N102020766 A)將2-羧乙基苯基次膦酸（CEPPA)或羥甲 基苯基次磷酸（HMPPA)直接加入聚酯原料對苯二甲酸和乙二醇混合漿料中，進入聚酯生產(chǎn) 體系，經(jīng)酯化、聚合生成改性阻燃聚酯。磷系阻燃劑具有高效無毒，從研究報道中多以CEPPA 類為主，但是CEPPA分子兩端羥基與羧基的不對稱結(jié)構(gòu)，而聚合過程中游離的端羧基難以 進一步發(fā)生酯化反應(yīng)，因此添加的CEPPA嚴(yán)重影響聚酯聚合度，難以滿足高磷含量熔體直 紡聚酯纖維的生產(chǎn)要求。
[0005] 根據(jù)以上圍繞防污阻燃防熔滴功能共聚酯的制備相關(guān)文獻及專利的報道，可以歸 納成以下幾個方法：（1)在對聚酯熔融紡絲成型的纖維或織物涂覆具有防污、阻燃特性的 整理劑。這種方法通過整理劑的涂覆在聚酯織物上從而賦予織物的功能性，從實施工藝上 來看，為了提高整理劑在織物表面的負(fù)載，需要經(jīng)過多次的浸漬加熱等工藝，操作繁瑣，效 率低下。同時這種方法使纖維的風(fēng)格硬化加大，進而由于洗滌等的揉搓作用引起的物理摩 擦也容易使樹脂皮膜剝離，從而使耐久性仍然受到限制；（2)常規(guī)通過與具有防污、阻燃劑 進行共混從而實現(xiàn)聚酯的防污阻燃功能。涉及到功能母粒涉及與制備，對母粒的改性高效 性、熱穩(wěn)定性、共混相容性及成纖性等方面提出了更高的要求。（3)通過在聚合中引入阻燃 或防污改性組分以共聚合的形式制備防污阻燃防熔滴共聚酯，這類方法從聚酯分子化學(xué)水 平進行設(shè)計改性，可以賦予聚酯纖維永久性的疏水、疏油及阻燃特性。同時這種方法尤其適 合目前以熔體直紡為主的聚酯加工體系，具有效率高、成本低的特征。共聚合方法制備防污 阻燃防熔滴聚酯關(guān)鍵在于引入的改性組分制備得到的共聚酯序列結(jié)構(gòu)可控，具有良好的成 纖性。
[0006] 除此之外在這些報道中以研究防污或阻燃某一項性能為主，對制備的聚酯兼有防 污與阻燃抗熔滴特性較少，這主要歸結(jié)于多組分引入聚酯中，聚酯的成纖性受到較大的影 響；引入的改性組分間的協(xié)同效應(yīng)不明確，改性缺乏高效性，易造成改性成本大幅提高。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007] 本發(fā)明所要解決的問題是提供一種防污阻燃防熔滴多功能共聚酯纖維使聚酯具 有疏水、疏油特性，改善聚酯耐污性、阻燃性。
[0008] 為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種防污阻燃防熔滴多功能共聚酯的制備方 法，其特征在于，原料采用對苯二甲酸、乙二醇、六氟環(huán)氧丙烷，首先將六氟環(huán)氧丙烷氣體通 入乙二醇溶液中使六氟環(huán)氧丙烷先進行開環(huán)反應(yīng)，然后與對苯二甲酸對苯二甲酸混合，通 過第一步加壓條件下對苯二甲酸與乙二醇以及開環(huán)的六氟環(huán)氧丙烷進行酯化反應(yīng)，第二步 先在加溫、常壓下進行預(yù)縮聚，再在加溫、真空條件下進行后縮聚反應(yīng)，制備得到防污阻燃 放熔滴多功能共聚酯。
[0009] 優(yōu)選地，所述的六氟環(huán)氧丙烷與乙二醇反應(yīng)溫度為15?45°C，六氟環(huán)氧丙烷通入 時間控制為0. 5h?3. Oh。
[0010] 優(yōu)選地,所述對苯二甲酸與乙二醇的摩爾比為I : 1. 25?1. 67,且乙二醇與六氟 環(huán)氧丙烷的摩爾比為1 : 0.05?1 : 0.20。
[0011] 優(yōu)選地，所述第一步的酯化反應(yīng)的反應(yīng)條件為：在氮氣保護下，壓強為0.5? 0. 8MPa，反應(yīng)溫度為160?185°C，反應(yīng)時間為6?10h。
[0012] 優(yōu)選地，所述第二步的預(yù)縮聚反應(yīng)的反應(yīng)條件為：反應(yīng)溫度為260?280°C，反應(yīng) 時間為4?6h。
[0013] 優(yōu)選地，所述第二步的后縮聚反應(yīng)的反應(yīng)條件為：真空度低于60Pa，反應(yīng)溫度為 270?290°C，反應(yīng)時間為3?5h。
[0014] 本發(fā)明還提供了一種防污阻燃防熔滴多功能共聚酯纖維的制備方法，其特征在 于，采用上述防污阻燃放熔滴多功能共聚酯作為母粒，采用熔體直紡在線添加的方法，以常 規(guī)聚酯為管線熔體，將母粒添加到在線添加裝置中，控制熔體流量以及在線添加流量，熔體 再經(jīng)異形噴絲板紡絲成形、冷卻、牽伸以及1?3倍拉伸后制備得到防污阻燃聚酯纖維。
[0015] 優(yōu)選地，所述防污阻燃放熔滴多功能共聚酯在使用前須在120°c下干燥24h。
[0016] 優(yōu)選地，所述母粒與常規(guī)聚酯的質(zhì)量比為1 : 0.5?20,所述防污阻燃防熔滴多功 能共聚酯母粒的特性粘度為〇. 56?0. 65dL/g。
[0017] 優(yōu)選地，所述異型噴絲板的截面形狀為為中空、U型、十字型、8字型或一字型。
[0018] 優(yōu)選地，所述紡絲過程中的工藝參數(shù)為：熔體直紡中管道流體流量與在線添加裝 置流量比值為1 : 〇. 5?20;紡絲溫度為260?290°C;P0Y紡絲速度為3000?4000m/min; 側(cè)吹風(fēng)溫度為26?28°C ;送風(fēng)相對濕度為70?80% ;風(fēng)速為0. 4?0. 5m/s。
[0019] 上述防污阻燃防熔滴多功能共聚酯纖維，其特征在于，所述防污阻燃防熔滴多功 能共聚酯纖維表面能不大于24mJ/cm 2,極限氧指數(shù)不小于32,斷裂強度不小于2. ScN/dtex， 斷裂伸長率不小于15%。
[0020] 優(yōu)選地，所述防污阻燃聚酯纖維的橫截面為中空、U型、十字型、8字型或一字型。
[0021] 與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明的特點是：
[0022] 本發(fā)明以含氟聚酯母粒經(jīng)在線添加紡絲的方式制備防污阻燃防熔滴功能共聚酯 纖維，通過高活性六氟環(huán)氧丙烷與對苯二甲酸開發(fā)反應(yīng)制備得到高反應(yīng)活性含氟功能單 體，用于共聚改性，通過含氟功能單體與乙二醇進行縮聚，在聚酯主鏈上引入含氟疏水梳油 以及阻燃鏈段，改善聚酯疏水疏油性及阻燃性能，賦予聚酯母粒優(yōu)異的疏水疏油以及阻燃 性能；同時采用在線添加的方式把含氟聚酯母粒經(jīng)熔融共混后紡絲，由于氟碳材料本身的 難燃特性使材料具有優(yōu)異的阻燃性能，同時氟原子在聚酯鏈段中均勻分布，使制備的共聚 酯纖維具有難以熔滴以及氟材料低表面能的防污性能；同時含氟聚酯母粒分子中引入的六 氟丙烷基具有類似聚對苯二甲酸丙二醇酯結(jié)構(gòu)，分子結(jié)構(gòu)具有柔軟和可記憶性能；而采用 共聚的方法使含氟基團嫁接在聚酯主鏈上，避免了含氟樹脂與聚酯共混難以相容的問題， 所制備的含氟防污阻燃聚酯母粒阻燃性好，聚酯表面能低，性能優(yōu)異等顯著特點，應(yīng)用于家 紡、工業(yè)絲等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023] 圖1為本發(fā)明提供的防污阻燃防熔滴多功能共聚酯母粒制備時的反應(yīng)方程式；
[0024] 圖2為實施例3制備的防污阻燃防熔滴多功能共聚酯母粒的碳核磁共振圖譜。
【具體實施方式】
[0025] 為使本發(fā)明更明顯易懂，茲以優(yōu)選實施例，并配合附圖作詳細(xì)說明如下。
[0026] 實施例1-5制備的樣品的性能測試為其中表面能的測試采用視頻接觸角儀，以 水、乙二醇為表面能測試試劑，測試溫度為25°C，測試樣品為防污阻燃聚酯纖維樣品；同時 極限氧指數(shù)測試按照國標(biāo)GB/T2406-1993,把制備的樣條制成42cm長可自支撐紗線進行 測試；特性粘度測定采用質(zhì)量比為1 : 1的苯酚和四氯乙烷溶液，采用全自動粘度測定儀， 毛細(xì)管直徑為I. 2mm，對聚酯的特性粘度進行測定；采用單絲強力測試儀，按照國標(biāo)（GB/T 14344-2003)合成纖維長絲拉伸性能試驗方法對防污阻燃聚酯纖維的單絲進行強力以及伸 長率等進行測試。
[0027] 實施例1
[0028] 第一步防污阻燃防熔滴多功能共聚酯母粒的制備：將對苯二甲酸、乙二醇、六氟環(huán) 氧丙烷為原料，按對苯二甲酸與乙二醇的摩爾比為1 : 1.67,且乙二醇與六氟環(huán)氧丙烷的 摩爾比為1 : 0.20;第一步先是六氟環(huán)氧丙烷氣體與乙二醇按比例進行混合，且混合溫度 控制為25°C，控制六氟環(huán)氧丙烷氣體通入時間為2. Oh。然后按比例與對苯二甲酸混合進行 投料，在單體保護下，酯化體系壓強在〇. 8MPa，反應(yīng)溫度在185°C，反應(yīng)6h的條件下，對苯二 甲酸與乙二醇進行反應(yīng)，同時六氟環(huán)氧丙烷開環(huán)在于對苯二甲酸反應(yīng)，生產(chǎn)預(yù)聚體；再經(jīng)縮 聚反應(yīng)先在常壓下進行預(yù)縮聚，反應(yīng)溫度在280°C，保持4h ;然后在高溫、高真空條件下進 行后縮聚，真空度低于60Pa，反應(yīng)溫度在270°C，反應(yīng)時間為5h。上述反應(yīng)方程式如圖1所 示。制備得到防污阻燃防熔滴多功能共聚酯其聚酯表面能為20. lmj/cm2,極限氧指數(shù)為39， 聚酯粘度為〇. 55dL/g。
[0029] 第二步防污阻燃防熔滴多功能共聚酯纖維的制備：將制備的含氟防污阻燃聚酯母 粒在120°C真空干燥24h后，采用熔體直紡在線添加的方法，把母粒添加到在線添加裝置 中，控制熔體直紡中管道流體流量與在線添加裝置流量比值為1 : 0.5,采用熔體中空噴絲 板，再經(jīng)噴絲板截面為中空形狀的噴絲板熔融紡絲成形、冷卻、牽伸以及2. 5倍拉伸后制備 得到防污阻燃聚酯纖維；制備得到防污阻燃聚酯纖維其表面能為20. lmj/cm2,極限氧指數(shù) 為37,斷裂強度為2. 8cN/dteX，斷裂伸長率為29%。紡絲過程中的工藝參數(shù)為：
[0030] 紡絲溫度290°C ;
[0031] POY 紡絲速度 4000m/min ;
[0032] 側(cè)吹風(fēng)溫度28°C ;
[0033] 送風(fēng)相對濕度80 %;
[0034] 風(fēng)速 0· 4m/s。
[0035] 實施例2
[0036] 第一步防污阻燃防熔滴多功能共聚酯母粒的制備：對苯二甲酸、乙二醇、六氟環(huán)氧 丙烷為原料，按對苯二甲酸與乙二醇的摩爾比為1 : 1.25,且乙二醇與六氟環(huán)氧丙烷的摩 爾比為1 : 0.05;第一步先是六氟環(huán)氧丙烷氣體與乙二醇按比例進行混合，且混合溫度控 制為45°C，控制六氟環(huán)氧丙烷氣體通入時間為0. 5h。然后按比例與對苯二甲酸混合進行投 料，在單體保護下，酯化體系壓強在0. 5MPa，反應(yīng)溫度在160°C，反應(yīng)IOh的條件下，對苯二 甲酸與乙二醇進行反應(yīng)，同時六氟環(huán)氧丙烷開環(huán)在于對苯二甲酸反應(yīng)，生產(chǎn)預(yù)聚體；再經(jīng)縮 聚反應(yīng)先在常壓下進行預(yù)縮聚，反應(yīng)溫度在260°C，保持6h ;然后在高溫、高真空條件下進 行后縮聚，真空度低于60Pa，反應(yīng)溫度在290°C，反應(yīng)時間為3h。上述反應(yīng)方程式如圖1所 示。制備得到防污阻燃聚酯其聚酯表面能為24. OmJ/cm2,極限氧指數(shù)36,聚酯粘度0. 65dL/ g°
[0037] 第二步防污阻燃防熔滴多功能共聚酯纖維的制備：將制備的含氟防污阻燃聚酯母 粒在120°C真空干燥24h后，采用熔體直紡在線添加的方法，把母粒添加到在線添加裝置 中，控制熔體直紡中管道流體流量與在線添加裝置流量比值為1 : 20,采用8字型噴絲板， 再經(jīng)噴絲板熔融紡絲成形、冷卻、牽伸以及1倍拉伸后制備得到防污阻燃聚酯纖維；制備得 到防污阻燃聚酯纖維其表面能為25. OmJ/cm2,極限氧指數(shù)為33,斷裂強度為3. 5cN/dteX，斷 裂伸長率為20%。紡絲過程中的工藝參數(shù)為：
[0038] 紡絲溫度260°C ;
[0039] POY 紡絲速度 3000m/min ;
[0040] 側(cè)吹風(fēng)溫度26°C ;
[0041] 送風(fēng)相對濕度70 %;
[0042] 風(fēng)速 0· 5m/s。
[0043] 實施例3
[0044] 第一步防污阻燃防熔滴多功能共聚酯母粒的制備：將對苯二甲酸、乙二醇、六氟環(huán) 氧丙烷為原料，按對苯二甲酸與乙二醇的摩爾比為1 : 1.5,且乙二醇與六氟環(huán)氧丙烷的摩 爾比為1 : 0.10;第一步先是六氟環(huán)氧丙烷氣體與乙二醇按比例進行混合，且混合溫度控 制為45°C，控制六氟環(huán)氧丙烷氣體通入時間為I. Oh。然后按比例與對苯二甲酸混合進行投 料，在單體保護下，酯化體系壓強在0. 7MPa，反應(yīng)溫度在165°C，反應(yīng)8h的條件下，對苯二甲 酸與乙二醇進行反應(yīng)，同時六氟環(huán)氧丙烷開環(huán)在于對苯二甲酸反應(yīng)，生產(chǎn)預(yù)聚體；再經(jīng)縮聚 反應(yīng)先在常壓下進行預(yù)縮聚，反應(yīng)溫度在280°C，保持6h;然后在高溫、高真空條件下進行 后縮聚，真空度低于60Pa，反應(yīng)溫度在290°C，反應(yīng)時間為4h。上述反應(yīng)方程式如圖1所示。 制備得到防污阻燃聚酯其聚酯表面能22. OmJ/cm2,極限氧指數(shù)38,聚酯粘度0. 60dL/g。
[0045] 第二步防污阻燃防熔滴多功能共聚酯纖維的制備：將所述所制備的含氟防污阻燃 聚酯母粒在120°C真空干燥24h后，采用熔體直紡在線添加的方法，把母粒添加到在線添加 裝置中，控制熔體直紡中管道流體流量與在線添加裝置流量比值為1 : 10,采用熔體"十" 字型噴絲板，再經(jīng)噴絲板截面為"十"字形狀的噴絲板熔融紡絲成形、冷卻、牽伸以及2. 5倍 拉伸后制備得到防污阻燃聚酯纖維；制備得到防污阻燃聚酯纖維其表面能為24. lmj/cm2， 極限氧指數(shù)為34,斷裂強度為3. 2cN/dteX，斷裂伸長率為23 %。紡絲過程中的工藝參數(shù)為：
[0046] 紡絲溫度285 ? ;
[0047] POY 紡絲速度 3500m/min ;
[0048] 側(cè)吹風(fēng)溫度28°C ;
[0049] 送風(fēng)相對濕度80 %;
[0050] 風(fēng)速 0· 5m/s。
[0051] 圖2為上述制備的防污阻燃防熔滴多功能共聚酯母粒的碳核磁共振圖譜其各類 碳原子的排列如圖中所示，且圖譜中e(S =129.3ppm)、d(S =111.2ppm)以及f(S = 106. Oppm)對應(yīng)的化學(xué)位移說明六氟環(huán)氧丙烷中含氟官能團參與了共聚反應(yīng)，且聚合在聚 合物中。
[0052] 實施例4
[0053] 第一步防污阻燃防熔滴多功能共聚酯母粒的制備：將對苯二甲酸、乙二醇、六氟環(huán) 氧丙烷為原料，按對苯二甲酸與乙二醇的摩爾比為1 : 1.35,且乙二醇與六氟環(huán)氧丙烷的 摩爾比為I : 0.15;第一步先是六氟環(huán)氧丙烷氣體與乙二醇按比例進行混合，且混合溫度 控制為25°C，控制六氟環(huán)氧丙烷氣體通入時間為2. Oh。然后按比例與對苯二甲酸混合進行 投料，在單體保護下，酯化體系壓強在〇. 6MPa，反應(yīng)溫度在185°C，反應(yīng)7h的條件下，對苯二 甲酸與乙二醇進行反應(yīng)，同時六氟環(huán)氧丙烷開環(huán)在于對苯二甲酸反應(yīng)，生產(chǎn)預(yù)聚體；再經(jīng)縮 聚反應(yīng)先在常壓下進行預(yù)縮聚，反應(yīng)溫度在265°C，保持5h;然后在高溫、高真空條件下進 行后縮聚，真空度低于60Pa，反應(yīng)溫度在270°C，反應(yīng)時間為5h。上述反應(yīng)方程式如圖1所 示。制備得到防污阻燃聚酯其聚酯表面能21. 5mJ/cm2,極限氧指數(shù)38,聚酯粘度為0. 58dL/ g°
[0054] 第二步防污阻燃防熔滴多功能共聚酯纖維的制備：將所制備的含氟防污阻燃聚酯 母粒在120°C真空干燥24h后，采用熔體直紡在線添加的方法，把母粒添加到在線添加裝置 中，控制熔體直紡中管道流體流量與在線添加裝置流量比值為1 : 0.5,采用"U"字形噴絲 板，再經(jīng)噴絲板截面為"U"字形狀的噴絲板熔融紡絲成形、冷卻、牽伸以及2. 5倍拉伸后制 備得到防污阻燃聚酯纖維；制備得到防污阻燃聚酯纖維其表面能為20. lmj/cm2,極限氧指 數(shù)為37,斷裂強度為3. OcN/dtex，斷裂伸長率為28%。紡絲過程中的工藝參數(shù)為：
[0055] 紡絲溫度290°C ;
[0056] POY 紡絲速度 3800m/min ;
[0057] 側(cè)吹風(fēng)溫度28°C ;
[0058] 送風(fēng)相對濕度70 %;
[0059] 風(fēng)速 0· 5m/s。
[0060] 實施例5
[0061] 第一步防污阻燃防熔滴多功能共聚酯母粒的制備：將對苯二甲酸、乙二醇、六氟環(huán) 氧丙烷為原料，按對苯二甲酸與乙二醇的摩爾比為1 : 1.5,且乙二醇與六氟環(huán)氧丙烷的摩 爾比為1 : 0.20;第一步先是六氟環(huán)氧丙烷氣體與乙二醇按比例進行混合，且混合溫度控 制為15°C，控制六氟環(huán)氧丙烷氣體通入時間為3. Oh。然后按比例與對苯二甲酸混合進行投 料，在單體保護下，酯化體系壓強在0. 8MPa，反應(yīng)溫度在170°C，反應(yīng)9h的條件下，對苯二甲 酸與乙二醇進行反應(yīng)，同時六氟環(huán)氧丙烷開環(huán)在于對苯二甲酸反應(yīng)，生產(chǎn)預(yù)聚體；再經(jīng)縮聚 反應(yīng)先在常壓下進行預(yù)縮聚，反應(yīng)溫度在260°C，保持5. 5h ;然后在高溫、高真空條件下進 行后縮聚，真空度低于60Pa，反應(yīng)溫度在275°C，反應(yīng)時間為3.5h。上述反應(yīng)方程式如圖1 所示。制備得到防污阻燃聚酯其聚酯表面能為20. 8mJ/cm2,極限氧指數(shù)為39,聚酯粘度為 0.56dL/g〇
[0062] 第二步防污阻燃防熔滴多功能共聚酯纖維的制備：將所制備的含氟防污阻燃聚酯 母粒在120°C真空干燥24h后，采用熔體直紡在線添加的方法，把母粒添加到在線添加裝 置中，控制熔體直紡中管道流體流量與在線添加裝置流量比值為1 : 10,采用熔體"一"字 型噴絲板，再經(jīng)噴絲板熔融紡絲成形、冷卻、牽伸以及2. 0倍拉伸后制備得到防污阻燃聚酯 纖維；制備得到防污阻燃聚酯纖維其表面能為23. lmj/cm2,極限氧指數(shù)為34,斷裂強度為 3. 3cN/dtex，斷裂伸長率為25%。紡絲過程中的工藝參數(shù)：
[0063] 紡絲溫度290°C ;
[0064] POY 紡絲速度 3800m/min ;
[0065] 側(cè)吹風(fēng)溫度28°C ;
[0066] 送風(fēng)相對濕度70%;
[0067] 風(fēng)速 0· 5m/s。
[0068] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：
[0069] 本發(fā)明以共聚改性實現(xiàn)含氟共聚單體引入在聚酯鏈段上，然后再以含氟聚酯母粒 經(jīng)在線添加紡絲的方式制備防污阻燃防熔滴功能共聚酯纖維；通過具有可與二元酸反應(yīng)的 高活性六氟環(huán)氧丙烷，實現(xiàn)在聚酯鏈段中引入低表面能、阻燃作用的含氟官能團，避免了現(xiàn) 有技術(shù)中氟碳材料難以與聚酯等常規(guī)聚合物相容等問題；同時在線添加方式進行紡絲，具 有功能化、差別化易于實施；制備的多功能共聚酯纖維既改善了聚酯纖維的阻燃以及熔滴 問題，同時含氟結(jié)構(gòu)賦予共聚酯纖維具有優(yōu)異的低表面能。相對目前采用含氟單體以及樹 脂進行共混以及涂覆的方法，由于本發(fā)明含氟官能團是共聚在聚酯分子鏈段中，以含氟官 能團的共聚酯為母粒，經(jīng)在線添加熔融紡絲，實現(xiàn)了含氟聚酯與常規(guī)聚酯的相容，因此可以 紡絲，同時共聚的含氟官能團連接在聚酯鏈段中，因此在水洗后不遷移，且對織物的手感影 響少，而涂覆處理織物手感差，柔軟性差。按照紡織品水洗色牢度（GB/T3921-1997)對纖維 樣品進行處理，然后水洗20次后對樣品的阻燃和防污性能進行測試，試驗結(jié)果如表1所示。
[0070] 表1樣品水洗后性能
[0071]
【權(quán)利要求】
1. 一種防污阻燃防熔滴多功能共聚酯的制備方法，其特征在于，原料采用對苯二甲酸、 乙二醇、六氟環(huán)氧丙烷，首先將六氟環(huán)氧丙烷氣體通入乙二醇溶液中使六氟環(huán)氧丙烷先進 行開環(huán)反應(yīng)，然后與對苯二甲酸對苯二甲酸混合，通過第一步加壓條件下對苯二甲酸與乙 二醇以及開環(huán)的六氟環(huán)氧丙烷進行酯化反應(yīng)，第二步先在加溫、常壓下進行預(yù)縮聚，再在加 溫、真空條件下進行后縮聚反應(yīng)，制備得到防污阻燃放熔滴多功能共聚酯。
2. 如權(quán)利要求1所述的防污阻燃防熔滴多功能共聚酯的制備方法，其特征在于，所述 的六氟環(huán)氧丙烷與乙二醇反應(yīng)溫度為15?45°C，六氟環(huán)氧丙烷通入時間控制為0. 5h? 3. 0h〇
3. 如權(quán)利要求1所述的防污阻燃防熔滴多功能共聚酯的制備方法，其特征在于，所述 對苯二甲酸與乙二醇的摩爾比為1 : 1.25?1.67,且乙二醇與六氟環(huán)氧丙烷的摩爾比為 1 : 0. 05 ?1 : 0. 20。
4. 如權(quán)利要求1所述的防污阻燃防熔滴多功能共聚酯的制備方法，其特征在于，所述 第一步的酯化反應(yīng)的反應(yīng)條件為：在氮氣保護下，壓強為〇. 5?0. 8MPa，反應(yīng)溫度為160? 185°C，反應(yīng)時間為6?10h。
5. 如權(quán)利要求1所述的防污阻燃防熔滴多功能共聚酯的制備方法，其特征在于，所述 第二步的預(yù)縮聚反應(yīng)的反應(yīng)條件為：反應(yīng)溫度為260?280°C,反應(yīng)時間為4?6h。
6. 如權(quán)利要求1所述的防污阻燃防熔滴多功能共聚酯的制備方法，其特征在于，所述 第二步的后縮聚反應(yīng)的反應(yīng)條件為：真空度低于60Pa，反應(yīng)溫度為270?290°C，反應(yīng)時間 為3?5h。
7. -種防污阻燃防熔滴多功能共聚酯纖維的制備方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1 所述的防污阻燃放熔滴多功能共聚酯作為母粒，采用熔體直紡在線添加的方法，以常規(guī)聚 酯為管線熔體，將母粒添加到在線添加裝置中，控制熔體流量以及在線添加流量，熔體再經(jīng) 異形噴絲板紡絲成形、冷卻、牽伸以及1?3倍拉伸后制備得到防污阻燃聚酯纖維。
8. 如權(quán)利要求7所述的防污阻燃防熔滴多功能共聚酯纖維的制備方法，其特征在于， 所述防污阻燃放熔滴多功能共聚酯在使用前須在120°C下干燥24h。
9. 如權(quán)利要求7所述的防污阻燃防熔滴多功能共聚酯纖維的制備方法，其特征在于， 所述母粒與常規(guī)聚酯的質(zhì)量比為1 : 0.5?20,所述防污阻燃防熔滴多功能共聚酯母粒的 特性粘度為〇. 56?0. 65dL/g。
10. 如權(quán)利要求7所述的防污阻燃防熔滴多功能共聚酯纖維的制備方法，其特征在于， 所述異型噴絲板的截面形狀為為中空、U型、十字型、8字型或一字型。
11. 如權(quán)利要求7所述的防污阻燃防熔滴多功能共聚酯纖維的制備方法，其特征在 于，所述紡絲過程中的工藝參數(shù)為：熔體直紡中管道流體流量與在線添加裝置流量比值為 1 : 0. 5?20 ;紡絲溫度為260?290°C ;P0Y紡絲速度為3000?4000m/min ;側(cè)吹風(fēng)溫度 為26?28°C ;送風(fēng)相對濕度為70?80% ;風(fēng)速為0. 4?0. 5m/s。
12. 權(quán)利要求7所述的防污阻燃防熔滴多功能共聚酯纖維，其特征在于，所述防污阻燃 防熔滴多功能共聚酯纖維表面能不大于24mJ/cm2,極限氧指數(shù)不小于32,斷裂強度不小于 2. 8cN/dtex，斷裂伸長率不小于15%。
13. 如權(quán)利要求12所述的防污阻燃防熔滴多功能共聚酯纖維，其特征在于，所述防污 阻燃聚酯纖維的橫截面為中空、U型、十字型、8字型或一字型。
【文檔編號】C07C41/03GK104451937SQ201410767791
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月12日
【發(fā)明者】江振林, 王朝生, 王華平, 李建武, 季誠昌, 吉鵬 申請人:東華大學(xué)