專利名稱：含電氣石聚酯纖維的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及含有固體超細(xì)顆粒的聚酯纖維的制造方法，特別涉及含有電氣石超細(xì)粉末的聚酯纖維的制造方法。
背景技術(shù)：
空氣中的負(fù)離子有利于人體健康，這在醫(yī)學(xué)上已經(jīng)通過(guò)大量的研究和臨床實(shí)驗(yàn)得到了證明。人們還發(fā)現(xiàn)電氣石因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)而具有熱電性和壓電性，即使發(fā)生微小的溫度和壓力變化，也能引起電氣石晶體之間產(chǎn)生電位差，并誘使空氣中的水分子或氧分子發(fā)生電離而生成相應(yīng)的負(fù)離子。近年來(lái)，一些能誘使空氣產(chǎn)生負(fù)離子的織物發(fā)展很快，其中大部分便是利用了電氣石的這一特性。它主要是通過(guò)浸漬、噴涂等方法將電氣石粘結(jié)附著于織物上，這些織物用來(lái)制作窗簾、床罩、帳子或其它布藝裝飾物，能明顯地提高居室內(nèi)空氣中的負(fù)離子含量。但是，通過(guò)浸漬、噴涂等方法得到的含電氣石織物耐洗滌的性能較差，因?yàn)榭椢镌谙礈斓倪^(guò)程同時(shí)會(huì)將附著的電氣石洗去。而用于制造織物的纖維內(nèi)含有電氣石便能克服這一缺陷，現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)有不少這類(lèi)纖維推出，其中比較理想的多為通過(guò)濕法紡絲得到，因?yàn)闈穹徑z過(guò)程中可將電氣石粉末均勻地混合于紡絲原液，從而使制得的纖維中均勻地含有電氣石粉末。以熔融紡絲方法得到的纖維，特別是很適宜制作窗簾、床罩、帳子或其它布藝裝飾物的聚酯纖維卻少見(jiàn)報(bào)道。申請(qǐng)?zhí)枮?1105203的中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N用母粒法來(lái)制造含有電氣石的聚酯纖維的制造方法，它將天然電氣石以及另外一些具有其它功能的固體粉末與固體分散劑混合，再與聚酯切片共混造粒獲得母粒，然后將母粒與聚酯切片混料，再按常規(guī)進(jìn)行熔融紡絲來(lái)制得所需的聚酯纖維。但是由于聚酯的熱分解溫度較低，共混熔融造粒過(guò)程將導(dǎo)致聚酯降解，從而有可能最終影響纖維的強(qiáng)度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種含電氣石聚酯纖維的制造方法，它首先制得均勻地含有電氣石粉末的聚酯切片，然后直接采用常規(guī)的熔融紡絲工藝制造聚酯纖維，所要解決的技術(shù)問(wèn)題是聚酯切片在制造的過(guò)程中避免因再次熔融造粒而造成聚酯受熱降解。
以下是本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案一種含電氣石聚酯纖維的制造方法，該方法包括以下過(guò)程1)將平均粒徑≤1μm的電氣石超細(xì)粉末用偶聯(lián)劑進(jìn)行表面處理后與乙二醇配制成漿液備用，漿液中電氣石超細(xì)粉末的含量為30～70wt％；2)對(duì)苯二甲酸和乙二醇在175～215℃下進(jìn)行酯化反應(yīng)，生成中間體對(duì)苯二甲酸雙羥乙酯，反應(yīng)過(guò)程中從體系中移走生成的水；3)將過(guò)程1得到的電氣石超細(xì)粉末漿液加入酯化反應(yīng)生成物體系，體系施以攪拌，在催化劑和穩(wěn)定劑的存在下進(jìn)行縮聚反應(yīng)，反應(yīng)溫度為250℃～290℃，反應(yīng)壓力小于130Pa，反應(yīng)過(guò)程中從體系中移走乙二醇，至反應(yīng)物料的特性粘度為0.60～0.75dl/g時(shí)出料，經(jīng)鑄帶和切粒得到聚酯切片產(chǎn)品，通過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)前電氣石超細(xì)粉末漿液的加入量，控制聚酯切片中電氣石超細(xì)粉末的含量為2～6wt％；4)將以上制得的聚酯切片采用熔融紡絲制得長(zhǎng)絲或短纖維。
上述用于對(duì)電氣石超細(xì)粉末進(jìn)行表面處理的偶聯(lián)劑為γ-氨基酸三乙氧基硅烷、乙丙基二油酸酰氧基二辛基磷酸酰胺基鈦酸酯、乙丙基二辛基焦磷酸酰氧基鈦酸酯或乙丙基三辛基焦磷酸酰氧基鈦酸酯中的一種化合物或兩種以上化合物的混合物。
其實(shí)酯化過(guò)程和縮聚過(guò)程完全采用常規(guī)的工藝，用于縮聚過(guò)程的催化劑可以是通常采用的三醋酸銻、三氧化二銻、醋酸鈷、醋酸納、醋酸鈣、醋酸錳或醋酸鋅中的一種化合物或兩種以上化合物的混合物，穩(wěn)定劑一般可采用磷酸鹽或磷酸酯。酯化反應(yīng)的原料投料摩爾比通常為對(duì)苯二甲酸∶乙二醇＝1∶1.1～1.5。
由于電氣石超細(xì)粉末具有很高的表面自由能，這些粉末顆粒在加工過(guò)程中易結(jié)團(tuán)形成凝聚粒子，實(shí)驗(yàn)表明，阻塞過(guò)濾組件的物質(zhì)并不是單個(gè)的大顆粒的電氣石微粒，而是小顆粒的聚集體。因此電氣石超細(xì)粉末進(jìn)行表面處理過(guò)程是非常必要的，這種表面改性有利于改善電氣石粉體與聚酯的相容性。現(xiàn)有技術(shù)中，作為降低電氣石超細(xì)粉末表面自由能的處理劑，上述硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑是經(jīng)常被采用的，而本發(fā)明所述的處理過(guò)程也可與現(xiàn)有的方法相同。
電氣石超細(xì)粉末的平均粒徑要求小于1μm，否則對(duì)原料可紡性及纖維性能會(huì)產(chǎn)生影響，必要時(shí)可以對(duì)表面處理后的粉末進(jìn)行研磨。
紡絲過(guò)程完全采用常規(guī)的熔融紡絲工藝，可以制造各種長(zhǎng)絲和短纖維，這些紡絲過(guò)程以及相應(yīng)的工藝對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)講是非常熟悉的，本發(fā)明不再對(duì)此進(jìn)行詳細(xì)的描述。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是在聚酯切片的制造過(guò)程避免了因再次熔融造粒而造成聚酯受熱降解，且電氣石粉末在切片中以及最后在纖維中的分布也非常均勻，制得的含電氣石聚酯纖維各主要物性指標(biāo)都非常優(yōu)良。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1～5(電氣石粉末漿液的配制)在一帶冷凝器的50升密閉攪拌釜中加入30公斤平均粒徑≤1μm的電氣石超細(xì)粉末，然后加入含有0.12公斤γ-氨基酸三乙氧基硅烷的甲醇溶液，電氣石超細(xì)粉末須浸沒(méi)于甲醇溶液中。邊攪拌邊加熱至80℃，維持該溫度直至甲醇完全蒸發(fā)，甲醇冷凝回收，電氣石超細(xì)粉末取出后加以干燥。
將上述經(jīng)表面處理的電氣石粉末與乙二醇在一攪拌釜中充分混合，配制成漿液備用，各實(shí)施例漿液中電氣石粉末的含量列于表1。實(shí)施例6～10(聚酯切片的制備)在一帶有攪拌的30升酯化釜中加入16公斤對(duì)苯二甲酸和7.5公斤乙二醇，以及適量的催化劑三醋酸銻和穩(wěn)定劑磷酸三苯酯，施以攪拌，在175～215℃下進(jìn)行酯化反應(yīng)，生成中間體對(duì)苯二甲酸雙羥乙酯，反應(yīng)過(guò)程中生成的水冷凝取出。當(dāng)出水量達(dá)到3600毫升時(shí)標(biāo)志酯化反應(yīng)結(jié)束。將由實(shí)施例1～5得到的電氣石粉末漿液按所需量加入到酯化釜中，加以攪拌使電氣石粉末與反應(yīng)生成物料充分混合，各實(shí)施例采用的電氣石超細(xì)粉末漿液及其加入量列于表2。將上述反應(yīng)生成物料(含有催化劑及穩(wěn)定劑)移入一帶有攪拌的30升縮聚釜釜中，并將系統(tǒng)壓力降至負(fù)壓，并維持在130Pa以下，反應(yīng)溫度升至250℃～290℃，反應(yīng)過(guò)程中系統(tǒng)蒸發(fā)的乙二醇冷凝回收。至反應(yīng)物料的特性粘度為0.60～0.75dl/g時(shí)出料，經(jīng)鑄帶和切粒得到聚酯切片產(chǎn)品，各實(shí)施例得到的聚酯切片的主要物性指標(biāo)見(jiàn)表3。實(shí)施例11(牽伸絲的制備)將實(shí)施例6得到的聚酯切片干燥后在280～295℃下經(jīng)螺桿擠出機(jī)熔融擠出，經(jīng)吹風(fēng)冷卻、上油、在2800～3200m/min下卷繞制得預(yù)取向絲。然后進(jìn)一步牽伸加工成滌綸牽伸絲，牽伸倍數(shù)為1.72，熱盤(pán)溫度與熱板溫度分別為92℃和197℃，加工速度為650m/min。實(shí)施例12(彈力絲的制備)采用實(shí)施例7制得的聚酯切片，按實(shí)施例11所述的方法制備預(yù)取向絲，然后進(jìn)一步牽伸加捻制得滌綸彈力絲，牽伸倍數(shù)為170，D/Y比(摩擦盤(pán)線速度與喂絲速度之比)為1.84，第一熱箱溫度與第二熱箱溫度分別為和180℃和140℃，加工速度為400m/min。實(shí)施例13(短纖維的制備)
將實(shí)施例8得到的聚酯切片干燥后在280～295℃下經(jīng)螺桿擠出機(jī)中熔融擠出，經(jīng)吹風(fēng)冷卻、上油、在800m/min下卷繞制得低取向絲，進(jìn)一步牽伸、卷曲、定型、切斷后制得滌綸短纖維，總牽伸倍數(shù)為4.15，第一牽伸溫度為85℃，第二牽伸溫度為160℃，卷曲溫度為110℃，定型溫度為125℃。實(shí)施例14(全牽伸絲的制備)將實(shí)施例9得到的聚酯切片干燥后在280～295℃下經(jīng)螺桿擠出機(jī)中熔融擠出，經(jīng)吹風(fēng)冷卻、熱管加熱拉伸、上油后卷繞制得滌綸全牽伸絲，熱管溫度為175℃，熱管位置為1100mm，輥1和輥2的速度分別為4655m/min和4645m/min，卷繞速度為4600m/min。實(shí)施例15(高取向絲的制備)將實(shí)施例10得到的聚酯切片干燥后在280～295℃下經(jīng)螺桿擠出機(jī)中熔融擠出，經(jīng)緩冷器、吹風(fēng)冷卻、上油、網(wǎng)絡(luò)后卷繞制得高取向絲，緩冷器溫度為220～300℃，網(wǎng)絡(luò)壓力為3～6Kg，卷繞速度為6400m/min。
實(shí)施例11～15制得的纖維的主要物性指標(biāo)列于表4。表1.

表2

表3

表4

權(quán)利要求
1.一種含電氣石聚酯纖維的制造方法，該方法包括以下過(guò)程1)將平均粒徑≤1μm的電氣石超細(xì)粉末用偶聯(lián)劑進(jìn)行表面處理后與乙二醇配制成漿液備用，漿液中電氣石超細(xì)粉末的含量為30～70wt％；2)對(duì)苯二甲酸和乙二醇在175～215℃下進(jìn)行酯化反應(yīng)，生成中間體對(duì)苯二甲酸雙羥乙酯，反應(yīng)過(guò)程中從體系中移走生成的水；3)將過(guò)程1得到的電氣石超細(xì)粉末漿液加入酯化反應(yīng)生成物體系，體系施以攪拌，在催化劑和穩(wěn)定劑的存在下進(jìn)行縮聚反應(yīng)，反應(yīng)溫度為250℃～290℃，反應(yīng)壓力小于130Pa，反應(yīng)過(guò)程中從體系中移走乙二醇，至反應(yīng)物料的特性粘度為0.60～0.75dl/g時(shí)出料，經(jīng)鑄帶和切粒得到聚酯切片，通過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)前電氣石超細(xì)粉末漿液的加入量，控制聚酯切片中電氣石超細(xì)粉末的含量為2～6wt％；4)將以上制得的聚酯切片采用熔融紡絲制得長(zhǎng)絲或短纖維。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的聚酯纖維的制造方法，其特征在于所述的用于對(duì)電氣石超細(xì)粉末進(jìn)行表面處理的偶聯(lián)劑為γ-氨基酸三乙氧基硅烷、乙丙基二油酸酰氧基二辛基磷酸酰胺基鈦酸酯、乙丙基二辛基焦磷酸酰氧基鈦酸酯或乙丙基三辛基焦磷酸酰氧基鈦酸酯中的一種化合物或兩種以上化合物的混合物。
3.據(jù)權(quán)利要求1所述的聚酯纖維的制造方法，其特征在于所述的用于縮聚過(guò)程的催化劑為三醋酸銻、三氧化二銻、醋酸鈷、醋酸納、醋酸鈣、醋酸錳或醋酸鋅中的一種化合物或兩種以上化合物的混合物。
4.據(jù)權(quán)利要求1所述的聚酯纖維的制造方法，其特征在于所述的用于縮聚過(guò)程的穩(wěn)定劑為磷酸鹽或磷酸酯。
5.據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的聚酯纖維的制造方法，其特征在于所述的酯化反應(yīng)原料投料摩爾比為對(duì)苯二甲酸∶乙二醇＝1∶1.1～1.5。
全文摘要
一種含電氣石聚酯纖維的制造方法，先將平均粒徑≤1μm的電氣石超細(xì)粉末進(jìn)行表面處理后與乙二醇配制成漿液備用，漿液中電氣石超細(xì)粉末的含量為30～70wt％。然后對(duì)苯二甲酸和乙二醇進(jìn)行酯化反應(yīng)，酯化結(jié)束后加入電氣石超細(xì)粉末漿液加以攪拌使之充分混合。隨后在催化劑和穩(wěn)定劑的存在下進(jìn)行縮聚反應(yīng)，再經(jīng)鑄帶和切粒得到聚酯切片，控制聚酯切片中電氣石超細(xì)粉末的含量為2～6wt％，制得的聚酯切片采用常規(guī)的熔融紡絲工藝制得長(zhǎng)絲或短纖維。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于電氣石粉末不是通過(guò)再次熔融造粒加入到聚酯切片中的，避免了聚酯因受熱而產(chǎn)生降解，電氣石粉末在切片中以及最后在纖維中的分布也非常均勻，制得的含電氣石聚酯纖維各主要物性指標(biāo)都非常優(yōu)良。
文檔編號(hào)C08G63/68GK1482155SQ0213695
公開(kāi)日2004年3月17日 申請(qǐng)日期2002年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月12日
發(fā)明者段菊蘭, 陳克權(quán), 郭永林, 徐曉辰, 嚴(yán)國(guó)良, 蔣燕華, 顧曉紅 申請(qǐng)人:中國(guó)石化上海石油化工股份有限公司