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一种阳离子可染抗静电涤纶毛条及其制备方法与流程

时间:2022-02-18 阅读: 作者:专利查询

一种阳离子可染抗静电涤纶毛条及其制备方法与流程

1.本发明属于聚酯制备领域,具体涉及一种阳离子可染抗静电涤纶毛条及其制备方法。


背景技术:

2.涤纶毛条主要应用于毛纺行业,用于和羊毛毛条混纺生产呢绒等织物面料。目前毛纺产品中,使用量较大化纤品种是涤纶毛条,但是直接制条生产的常规涤纶毛条存在染色困难,手感欠佳等缺点,其应用受到了限制。常压阳离子可染高收缩改性涤纶毛条具有染色性好,色泽艳丽,在沸水中即可收缩近似羊毛性能,可与天然或其他化学纤维高比例混纺,通过后处理达到收缩,织物更具有毛感、凹凸感和立体感,成为新一代高仿真毛纺原料;同时可替代腈纶,具有高附加值,在化纤市场具有较强的竞争力;在混纺纱线、皱形织物、家纺产品、地毯等方面应用前景广阔。
3.合成纤维工业,2013,36(6):55,常压阳离子可染高收缩涤纶毛条生产工艺的探讨,采用含五单体的改性聚酯(pet)切片纺丝,使用现有的涤纶毛条生产设备,通过调整生产工艺,探讨了生产常压阳离子可染高收缩涤纶毛条的最佳工艺条件。
4.中国发明专利cn202010172294.1公开了再生涤纶毛条的制备方法,其步骤包括:1)回收的聚酯瓶片经清洗、分检、破碎后,进行醇解,对醇解产物进行过滤,获得bhet,在bhet中加入改性单体,进行聚合,获得功能性再生pet;2)回收的聚酯瓶片经分拣、破碎、清理后,与功能性再生pet混合、干燥,然后熔融成熔体;3)熔体输送入纺丝箱中挤出纺丝,制成再生涤纶毛条。本发明采用了三单体改性技术,使易染基因接枝到聚酯大分子链上,以及酯肪酸二元酸柔性基因的加入使毛条纤维的染色性和吸湿性能明显提高,从而使纱线织物柔顺细润、丰满、舒适,柔肤性能明显增强,色泽鲜艳,抗毛抗起球性能极强。
5.可以从以上公开的技术资料中总结出现有阳离子可染涤纶毛条主要是通过聚酯合成阶段引入多种改性组分进行共聚或者将废旧聚酯进行化学醇解后得到醇解产物,再引入间苯二甲酸-5-磺酸钠等改性组分进行共聚制备得到共聚酯,熔融纺丝得到最终的产品。但是从实际应用来看:1)间苯二甲酸-5-磺酸钠等改性组分进行共聚,制备出的共聚酯经预结晶与干燥后纺丝成形,但是当下游客户需要调整产品性能时必须又要从聚合开始优化,过程长、不灵活;
6.2)为了实现再生涤纶毛条阳离子可染先将聚酯醇解再与磺酸盐组分进行共聚,整个过程工艺及其复杂,同时醇解与再聚合过程中极易发生诸多副反应,尤其是醇解过程中需要二元醇大量过量易发生自缩聚形成副产物。
7.针对以上问题,聚酯纤维行业一直关注研发具有阳离子可染共聚型聚酯母粒,通过母粒的方式与常规聚酯进行共混纺丝制备出涤纶毛条,极大减少了工艺的复杂性,同时产品可以根据下游客户通过添加母粒的多少进行灵活调节。


技术实现要素:

8.本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种阳离子可染抗静电涤纶毛条及其制备方法,本阳离子可染抗静电涤纶毛条及其制备方法设计了有机无机协同改性的功能聚酯母粒,将有机无机协同改性的功能聚酯母粒与常规聚酯进行共混纺丝制备出涤纶毛条,极大减少了工艺的复杂性,还可以直接通过有机无机协同改性的功能聚酯母粒添加量来调节最终制备出来的阳离子可染抗静电涤纶毛条阳离子可染的效果,便于差异性的产品开发需求,制备方式更加灵活,工艺更加简单。
9.为实现上述技术目的,本发明采取的技术方案为:
10.一种阳离子可染抗静电涤纶毛条的制备方法,包括:
11.将常规聚酯与有机无机协同改性的功能聚酯母粒经熔融共混后输送到纺丝位进行熔融挤出、环吹冷却、上油、卷绕牵引喂入、牵伸、卷曲、干燥以及打包,形成阳离子可染抗静电涤纶毛条。
12.作为本发明进一步改进的技术方案,具体包括以下步骤:
13.(1)有机无机协同改性的功能聚酯母粒:
14.将二元醇和二元酸进行酯化反应;
15.将酯化反应得到的酯化产物、纳米无机成核剂和改性共聚组分混合后进行缩聚反应,得到有机无机协同改性的功能聚酯母粒;
16.其中改性共聚组分包括间苯二甲酸双羟乙酯磺酸钠和长碳链聚乙二醇,间苯二甲酸双羟乙酯磺酸钠为第三单体,长碳链聚乙二醇为第四单体;
17.(2)常规聚酯与有机无机协同改性的功能聚酯母粒预结晶并干燥:
18.将常规聚酯与有机无机协同改性的功能聚酯母粒分别进行预结晶并干燥,其中有机无机协同改性的功能聚酯母粒添加量为常规聚酯质量分数的5%~15%;
19.(3)熔融共混:
20.将完成预结晶和干燥后的常规聚酯与有机无机协同改性的功能聚酯母粒经双螺杆熔融共混后再输送到纺丝位;
21.(4)熔融纺丝成形:
22.将步骤(3)的共混料在纺丝位进行熔融挤出、环吹冷却、上油、卷绕牵引喂入、牵伸、卷曲、干燥和打包。
23.作为本发明进一步改进的技术方案,所述的常规聚酯特性粘度为0.60~0.80dl/g,所述的常规聚酯由石油基原料或者生物基原料制备得到。
24.作为本发明进一步改进的技术方案,所述的有机无机协同改性的功能聚酯母粒中改性共聚组分的质量分数为30%~60%,游离未反应的改性共聚组分的质量分数含量小于0.5%,有机无机协同改性的功能聚酯母粒冷却结晶温度为100~200℃,半结晶时间为t
1/2
=2~10min,结晶度为10%~40%。
25.作为本发明进一步改进的技术方案,所述的有机无机协同改性的功能聚酯母粒的数均分子量为10000~40000g/mol,特性粘度为0.45~0.85dl/g,熔融指数为5~30g/10min。
26.作为本发明进一步改进的技术方案,所述的步骤(1)中,二元酸与二元醇的摩尔比为1:1.1~2.0,改性共聚组分与酯化产物的质量比为3:7~6:4;
27.所述步骤(1)中将二元醇和二元酸进行酯化反应具体为:
28.将二元醇和二元酸混合后加入钛系复合催化剂、热稳定剂和抗氧化剂,之后进行酯化反应;其中钛系复合催化剂的加入量为二元酸质量的20~200ppm,钛系复合催化剂包括钛系催化剂、硅系催化剂和钴系催化剂,钛系催化剂、硅系催化剂和钴系催化剂的摩尔比为1:0.1~10:0.1~10,热稳定剂的加入量为二元酸质量的0.001%~0.02%,抗氧化剂的加入量为二元酸质量的0.001%~0.03%。
29.作为本发明进一步改进的技术方案,钛系催化剂为钛酸四丁酯或偏钛酸,硅系催化剂为二氧化硅,钴系催化剂为醋酸钴,热稳定剂为磷酸三甲酯、烷基磷酸二酯和三壬苯基亚磷酸酯中的一种以上,抗氧化剂为抗氧化剂1010、抗氧化剂168和抗氧化剂616中的一种以上。
30.作为本发明进一步改进的技术方案,所述的步骤(1)中,酯化反应的温度为200~260℃,压力为20~80kpa,时间为2~4h,搅拌速率为5~20rpm;酯化产物的特性粘度为0.10~0.25dl/g;
31.所述的步骤(1)中,缩聚反应包括预缩聚反应和终缩聚反应;
32.其中预缩聚反应的温度为220~270℃,压力为0.5~1.0kpa,时间为0.5~2.5h,搅拌速率为5~15rpm;
33.其中终缩聚反应的温度为220~270℃,压力为0~200pa,时间为1.0~3.0h,搅拌速率为5~10rpm;
34.所述的步骤(1)中,纳米无机成核剂的尺寸为50~200nm,添加量为改性共聚组分质量分数的0.01%~0.1%,纳米无机成核剂采用无机成核剂粉体,包括氧化锌。
35.作为本发明进一步改进的技术方案,所述的步骤(2)中,常规聚酯的预结晶温度为130~150℃,预结晶时间为2~5h;常规聚酯真空转鼓干燥,干燥温度为140~180℃,干燥时间为10~24h,干燥后的常规聚酯含水量小于50ppm;
36.所述的步骤(2)中,有机无机协同改性的功能聚酯母粒的预结晶温度为80~120℃,预结晶时间为4~8h;有机无机协同改性的功能聚酯母粒真空转鼓干燥,干燥温度为110~140℃,干燥时间为12~36h,干燥后的有机无机协同改性的功能聚酯母粒的含水量小于40ppm;
37.所述的步骤(3)中,熔融共混采用的是双螺杆挤出机,温度为180~280℃,压力为200~1000pa。
38.作为本发明进一步改进的技术方案,所述的纺丝位采用熔纺纺丝机,熔纺纺丝机的纺丝螺杆一区温度为270℃、二区温度为275℃、三区温度为280℃、四区温度为285℃、五区温度为280℃、六区温度为280℃、箱体温度为280℃,冷却距离为2~3cm,冷却风温为20~30℃、风速为1~2m/s,纺丝速度为1200~1400m/min,拉伸倍数为3.0~3.5倍,牵伸温度为60~80℃。
39.本发明的机理:
40.本发明开发出的阳离子可染抗静电涤纶毛条,路线短,操作灵活。所设计的有机无机协同改性的功能聚酯母粒解决了两个方面的问题,一是解决了高比例改性组分共聚难的问题,本发明中基于酯交换反应的原理,是由二元醇、二元酸完成酯化反应后引入间苯二甲酸双羟乙酯磺酸钠为第三单体,长碳链聚乙二醇为第四单体进行缩聚而成。同时在酯化完
成阶段还引入无机成核剂粉体,无机成核剂具有酯交换反应催化活性,可以促进第三、第四单体与聚酯酯化物高比例共聚;二是高比例三单体、四单体的引入到聚酯中形成共聚酯会导致聚酯结晶性下降显著,本发明中所引入的无机成核剂,一方面对三单体、四单体共聚起到了催化作用,同时在母粒干燥中起到异相成核的作用,促进母粒的结晶性,这样可以保证母粒粒子之间不发生粘结且充分的除湿。
41.本发明的有益效果为:
42.(1)本发明的阳离子可染抗静电涤纶毛条的制备方法,是将制备出的有机无机协同改性的功能聚酯母粒与常规聚酯进行共混纺丝,制备阳离子可染抗静电涤纶毛条,制备方法灵活且可以根据产品应用需求快速调整工艺简单。可以直接通过有机无机协同改性的功能聚酯母粒添加量来调节最终制备出来的阳离子可染抗静电涤纶毛条阳离子可染的效果,便于差异性的产品开发需求。
43.(2)本发明的有机无机协同改性的功能聚酯母粒在与常规聚酯共混过程中形成微相分离,期中有机无机协同改性的功能聚酯母粒相比较常规聚酯流动性更高,易在剪切过程中向纤维表面迁移,所制备出的阳离子可染抗静电涤纶毛条呈现出“皮芯结构”,其中有机无机协同改性的功能聚酯母粒为皮层,常规聚酯为芯层。皮层的厚度为2~10μm,芯层厚度为10~30μm。这种微相分离结构的纤维实现了改性组分分布在纤维的表面,实现了同样的染色效果下比现有公开资料中的改性组分用量下降15%~40%。
44.(3)本发明的阳离子可染抗静电涤纶毛条功能组分分布在纤维的表面,皮层中含有吸湿改性组分与氧化锌,吸湿改性组分聚乙二醇具有优异的吸湿性能利于电荷逸散,氧化锌作为金属氧化物具有良好的电荷逸散作用,在皮层中形成连续的导电通路。两种改性组分共同作用,起到抗静电效果。
45.(4)本发明的制备方法,工艺简单,实现了同样的染色效果下比现有公开资料中的改性组分用量下降15%~40%。制备出的阳离子可染涤纶毛条颜色鲜艳,阳离子染料上染率≥95%,色牢度高,染色均匀性≥4.0级,体积比电阻为108~10
10
ω
·
cm,回潮率为1.2%~2.0%,沸水收缩率为40%~60%,品质优异,应用前景好。
具体实施方式
46.下面对本发明的具体实施方式作出进一步说明:
47.实施例1:
48.一种阳离子可染抗静电涤纶毛条的制备方法,包括以下步骤:
49.步骤(1)、有机无机协同改性的功能聚酯母粒:
50.将二元醇和二元酸混合后加入钛系复合催化剂、热稳定剂和抗氧化剂,之后进行酯化反应。将酯化反应得到的酯化产物、纳米无机成核剂和改性共聚组分混合后进行缩聚反应,得到有机无机协同改性的功能聚酯母粒。
51.其中改性共聚组分包括间苯二甲酸双羟乙酯磺酸钠和长碳链聚乙二醇,间苯二甲酸双羟乙酯磺酸钠为第三单体,长碳链聚乙二醇为第四单体。在酯化完成阶段引入的纳米无机成核剂具有酯交换反应催化活性,可以促进第三、第四单体与聚酯酯化物高比例共聚。
52.其中二元酸与二元醇的摩尔比为1:1.1,二元酸与二元醇酯化反应形成酯化产物,改性共聚组分与酯化产物的质量比为3:7。钛系复合催化剂的加入量为二元酸质量的
20ppm,钛系复合催化剂包括钛系催化剂、硅系催化剂和钴系催化剂,钛系催化剂、硅系催化剂和钴系催化剂的摩尔比为1:0.1:0.1,热稳定剂的加入量为二元酸质量的0.001%,抗氧化剂的加入量为二元酸质量的0.001%。
53.其中钛系催化剂为钛酸四丁酯或偏钛酸,硅系催化剂为二氧化硅,钴系催化剂为醋酸钴,热稳定剂为磷酸三甲酯、烷基磷酸二酯和三壬苯基亚磷酸酯中的一种以上,抗氧化剂为抗氧化剂1010、抗氧化剂168和抗氧化剂616中的一种以上。
54.步骤(2)、常规聚酯与有机无机协同改性的功能聚酯母粒预结晶并干燥:
55.将常规聚酯与有机无机协同改性的功能聚酯母粒分别进行预结晶并干燥,其中有机无机协同改性的功能聚酯母粒添加量为常规聚酯质量分数的5%。
56.步骤(3)、熔融共混:
57.将完成预结晶和干燥后的常规聚酯与有机无机协同改性的功能聚酯母粒经双螺杆熔融共混后再输送到纺丝位。
58.步骤(4)、熔融纺丝成形:
59.将步骤(3)的共混料在纺丝位进行熔融挤出、环吹冷却、上油、卷绕牵引喂入、牵伸、卷曲、干燥和打包,得到阳离子可染抗静电涤纶毛条。
60.常规聚酯特性粘度为0.60dl/g,常规聚酯来源包括石油基原料或者生物基原料以及循环再利用制备得到,聚酯有效质量分数有效含量为≥95%。
61.所述的有机无机协同改性的功能聚酯母粒中改性共聚组分的质量分数为30%,游离未反应的改性共聚组分的质量分数含量小于0.5%,有机无机协同改性的功能聚酯母粒冷却结晶温度为100℃,半结晶时间为t
1/2
=2min,结晶度为10%。
62.所述的有机无机协同改性的功能聚酯母粒的数均分子量为10000g/mol,特性粘度为0.45dl/g,熔融指数为5g/10min。
63.所述的步骤(1)中,酯化反应的温度为200℃,压力为20kpa,时间为2h,搅拌速率为5rpm。酯化产物的特性粘度为0.10dl/g。所述的步骤(1)中,缩聚反应包括预缩聚反应和终缩聚反应。其中预缩聚反应的温度为220℃,压力为1.0kpa,时间为0.5h,搅拌速率为5rpm。其中终缩聚反应的温度为220℃,压力为200pa,时间为1.0h,搅拌速率为5rpm。所述的步骤(1)中,纳米无机成核剂的尺寸为50nm,添加量为改性共聚组分质量分数的0.01%,纳米无机成核剂采用无机成核剂粉体,包括氧化锌等。
64.所述的步骤(2)中,常规聚酯的预结晶温度为130℃,预结晶时间为5h。常规聚酯真空转鼓干燥,干燥温度为140℃,干燥时间为24h,干燥后的常规聚酯含水量小于50ppm。所述的步骤(2)中,有机无机协同改性的功能聚酯母粒的预结晶温度为80℃,预结晶时间为8h。有机无机协同改性的功能聚酯母粒真空转鼓干燥,干燥温度为110℃,干燥时间为36h,干燥后的有机无机协同改性的功能聚酯母粒的含水量小于40ppm。
65.所述的步骤(3)中,熔融共混采用的是双螺杆挤出机,温度为180℃,压力为1000pa。
66.所述的纺丝位采用熔纺纺丝机,熔纺纺丝机的纺丝螺杆一区温度为270℃、二区温度为275℃、三区温度为280℃、四区温度为285℃、五区温度为280℃、六区温度为280℃、箱体温度为280℃,冷却距离为2cm,冷却风温为20℃、风速为1m/s,纺丝速度为1200m/min,拉伸倍数为3.0倍,牵伸温度为60℃。
67.有机无机协同改性的功能聚酯母粒在与常规聚酯共混过程中形成微相分离,其中有机无机协同改性的功能聚酯母粒相比较常规聚酯流动性更高,易在剪切过程中向纤维表面迁移,所制备出的阳离子可染抗静电涤纶毛条呈现出“皮芯结构”,其中有机无机协同改性的功能聚酯母粒为皮层,常规聚酯为芯层。皮层的厚度为2~10μm,芯层厚度为10~30μm。
68.步骤(4)制备的阳离子可染抗静电涤纶毛条阳离子染料上染率≥95%,色牢度高,染色均匀性≥4.0级,体积比电阻为108~10
10
ω
·
cm,回潮率为1.2%~2.0%,沸水收缩率为40%~60%。
69.实施例2:
70.一种阳离子可染抗静电涤纶毛条的制备方法,包括以下步骤:
71.步骤(1)、有机无机协同改性的功能聚酯母粒:
72.将二元醇和二元酸混合后加入钛系复合催化剂、热稳定剂和抗氧化剂,之后进行酯化反应。将酯化反应得到的酯化产物、纳米无机成核剂和改性共聚组分混合后进行缩聚反应,得到有机无机协同改性的功能聚酯母粒。
73.其中改性共聚组分包括间苯二甲酸双羟乙酯磺酸钠和长碳链聚乙二醇,间苯二甲酸双羟乙酯磺酸钠为第三单体,长碳链聚乙二醇为第四单体。在酯化完成阶段引入的纳米无机成核剂具有酯交换反应催化活性,可以促进第三、第四单体与聚酯酯化物高比例共聚。
74.其中二元酸与二元醇的摩尔比为1:1.5,二元酸与二元醇酯化反应形成酯化产物,改性共聚组分与酯化产物的质量比为9:11。钛系复合催化剂的加入量为二元酸质量的110ppm,钛系复合催化剂包括钛系催化剂、硅系催化剂和钴系催化剂,钛系催化剂、硅系催化剂和钴系催化剂的摩尔比为1:5:5,热稳定剂的加入量为二元酸质量的0.01%,抗氧化剂的加入量为二元酸质量的0.02%。
75.其中钛系催化剂为钛酸四丁酯或偏钛酸,硅系催化剂为二氧化硅,钴系催化剂为醋酸钴,热稳定剂为磷酸三甲酯、烷基磷酸二酯和三壬苯基亚磷酸酯中的一种以上,抗氧化剂为抗氧化剂1010、抗氧化剂168和抗氧化剂616中的一种以上。
76.步骤(2)、常规聚酯与有机无机协同改性的功能聚酯母粒预结晶并干燥:
77.将常规聚酯与有机无机协同改性的功能聚酯母粒分别进行预结晶并干燥,其中有机无机协同改性的功能聚酯母粒添加量为常规聚酯质量分数的10%。
78.步骤(3)、熔融共混:
79.将完成预结晶和干燥后的常规聚酯与有机无机协同改性的功能聚酯母粒经双螺杆熔融共混后再输送到纺丝位。
80.步骤(4)、熔融纺丝成形:
81.将步骤(3)的共混料在纺丝位进行熔融挤出、环吹冷却、上油、卷绕牵引喂入、牵伸、卷曲、干燥和打包。
82.所述的常规聚酯特性粘度为0.70dl/g,常规聚酯来源包括石油基原料或者生物基原料以及循环再利用制备得到,聚酯有效质量分数有效含量为≥95%。
83.所述的有机无机协同改性的功能聚酯母粒中改性共聚组分的质量分数为45%,游离未反应的改性共聚组分的质量分数含量小于0.5%,有机无机协同改性的功能聚酯母粒冷却结晶温度为150℃,半结晶时间为t
1/2
=6min,结晶度为25%。
84.所述的有机无机协同改性的功能聚酯母粒的数均分子量为25000g/mol,特性粘度
为0.65dl/g,熔融指数为18g/10min。
85.所述的步骤(1)中,酯化反应的温度为230℃,压力为50kpa,时间为3h,搅拌速率为14rpm。酯化产物的特性粘度为0.17dl/g。所述的步骤(1)中,缩聚反应包括预缩聚反应和终缩聚反应。其中预缩聚反应的温度为245℃,压力为0.75kpa,时间为1.5h,搅拌速率为10rpm。其中终缩聚反应的温度为245℃,压力为100pa,时间为2.0h,搅拌速率为7rpm。所述的步骤(1)中,纳米无机成核剂的尺寸为125nm,添加量为改性共聚组分质量分数的0.05%,纳米无机成核剂采用无机成核剂粉体,包括氧化锌。
86.所述的步骤(2)中,常规聚酯的预结晶温度为140℃,预结晶时间为3h。常规聚酯真空转鼓干燥,干燥温度为160℃,干燥时间为16h,干燥后的常规聚酯含水量小于50ppm。所述的步骤(2)中,有机无机协同改性的功能聚酯母粒的预结晶温度为100℃,预结晶时间为6h。有机无机协同改性的功能聚酯母粒真空转鼓干燥,干燥温度为125℃,干燥时间为24h,干燥后的有机无机协同改性的功能聚酯母粒的含水量小于40ppm。
87.所述的步骤(3)中,熔融共混采用的是双螺杆挤出机,温度为230℃,压力为600pa。
88.所述的纺丝位采用熔纺纺丝机,熔纺纺丝机的纺丝螺杆一区温度为270℃、二区温度为275℃、三区温度为280℃、四区温度为285℃、五区温度为280℃、六区温度为280℃、箱体温度为280℃,冷却距离为2cm,冷却风温为25℃、风速为1m/s,纺丝速度为1300m/min,拉伸倍数为3.2倍,牵伸温度为70℃。
89.有机无机协同改性的功能聚酯母粒在与常规聚酯共混过程中形成微相分离,其中有机无机协同改性的功能聚酯母粒相比较常规聚酯流动性更高,易在剪切过程中向纤维表面迁移,所制备出的阳离子可染抗静电涤纶毛条呈现出“皮芯结构”,其中有机无机协同改性的功能聚酯母粒为皮层,常规聚酯为芯层。皮层的厚度为2~10μm,芯层厚度为10~30μm。
90.步骤(4)制备的阳离子可染抗静电涤纶毛条阳离子染料上染率≥95%,色牢度高,染色均匀性≥4.0级,体积比电阻为108~10
10
ω
·
cm,回潮率为1.2%~2.0%,沸水收缩率为40%~60%。
91.实施例3:
92.一种阳离子可染抗静电涤纶毛条的制备方法,包括以下步骤:
93.步骤(1)、有机无机协同改性的功能聚酯母粒:
94.将二元醇和二元酸混合后加入钛系复合催化剂、热稳定剂和抗氧化剂,之后进行酯化反应。将酯化反应得到的酯化产物、纳米无机成核剂和改性共聚组分混合后进行缩聚反应,得到有机无机协同改性的功能聚酯母粒。
95.其中改性共聚组分包括间苯二甲酸双羟乙酯磺酸钠和长碳链聚乙二醇,间苯二甲酸双羟乙酯磺酸钠为第三单体,长碳链聚乙二醇为第四单体。在酯化完成阶段引入的纳米无机成核剂具有酯交换反应催化活性,可以促进第三、第四单体与聚酯酯化物高比例共聚。
96.其中二元酸与二元醇的摩尔比为1:2.0,二元酸与二元醇酯化反应形成酯化产物,改性共聚组分与酯化产物的质量比为6:4。钛系复合催化剂的加入量为二元酸质量的200ppm,钛系复合催化剂包括钛系催化剂、硅系催化剂和钴系催化剂,钛系催化剂、硅系催化剂和钴系催化剂的摩尔比为1:10:10,热稳定剂的加入量为二元酸质量的0.02%,抗氧化剂的加入量为二元酸质量的0.03%。
97.其中钛系催化剂为钛酸四丁酯或偏钛酸,硅系催化剂为二氧化硅,钴系催化剂为
醋酸钴,热稳定剂为磷酸三甲酯、烷基磷酸二酯和三壬苯基亚磷酸酯中的一种以上,抗氧化剂为抗氧化剂1010、抗氧化剂168和抗氧化剂616中的一种以上。
98.步骤(2)、常规聚酯与有机无机协同改性的功能聚酯母粒预结晶并干燥:
99.将常规聚酯与有机无机协同改性的功能聚酯母粒分别进行预结晶并干燥,其中有机无机协同改性的功能聚酯母粒添加量为常规聚酯质量分数的15%。
100.步骤(3)、熔融共混:
101.将完成预结晶和干燥后的常规聚酯与有机无机协同改性的功能聚酯母粒经双螺杆熔融共混后再输送到纺丝位。
102.步骤(4)、熔融纺丝成形:
103.将步骤(3)的共混料在纺丝位进行熔融挤出、环吹冷却、上油、卷绕牵引喂入、牵伸、卷曲、干燥和打包。
104.所述的常规聚酯特性粘度为0.80dl/g,常规聚酯来源包括石油基原料或者生物基原料以及循环再利用制备得到,聚酯有效质量分数有效含量为≥95%。
105.所述的有机无机协同改性的功能聚酯母粒中改性共聚组分的质量分数为60%,游离未反应的改性共聚组分的质量分数含量小于0.5%,有机无机协同改性的功能聚酯母粒冷却结晶温度为200℃,半结晶时间为t
1/2
=10min,结晶度为40%。
106.所述的有机无机协同改性的功能聚酯母粒的数均分子量为40000g/mol,特性粘度为0.85dl/g,熔融指数为30g/10min。
107.所述的步骤(1)中,酯化反应的温度为260℃,压力为80kpa,时间为4h,搅拌速率为20rpm;酯化产物的特性粘度为0.25dl/g。所述的步骤(1)中,缩聚反应包括预缩聚反应和终缩聚反应;其中预缩聚反应的温度为270℃,压力为0.5kpa,时间为2.5h,搅拌速率为15rpm;其中终缩聚反应的温度为270℃,压力为0pa,时间为3.0h,搅拌速率为10rpm。所述的步骤(1)中,纳米无机成核剂的尺寸为200nm,添加量为改性共聚组分质量分数的0.1%,纳米无机成核剂采用无机成核剂粉体,包括氧化锌。
108.所述的步骤(2)中,常规聚酯的预结晶温度为150℃,预结晶时间为2h;常规聚酯真空转鼓干燥,干燥温度为180℃,干燥时间为10h,干燥后的常规聚酯含水量小于50ppm。所述的步骤(2)中,有机无机协同改性的功能聚酯母粒的预结晶温度为120℃,预结晶时间为4h;有机无机协同改性的功能聚酯母粒真空转鼓干燥,干燥温度为140℃,干燥时间为12h,干燥后的有机无机协同改性的功能聚酯母粒的含水量小于40ppm。
109.所述的步骤(3)中,熔融共混采用的是双螺杆挤出机,温度为280℃,压力为200pa。
110.所述的纺丝位采用熔纺纺丝机,熔纺纺丝机的纺丝螺杆一区温度为270℃、二区温度为275℃、三区温度为280℃、四区温度为285℃、五区温度为280℃、六区温度为280℃、箱体温度为280℃,冷却距离为3cm,冷却风温为30℃、风速为2m/s,纺丝速度为1400m/min,拉伸倍数为3.5倍,牵伸温度为80℃。
111.有机无机协同改性的功能聚酯母粒在与常规聚酯共混过程中形成微相分离,其中有机无机协同改性的功能聚酯母粒相比较常规聚酯流动性更高,易在剪切过程中向纤维表面迁移,所制备出的阳离子可染抗静电涤纶毛条呈现出“皮芯结构”,其中有机无机协同改性的功能聚酯母粒为皮层,常规聚酯为芯层。皮层的厚度为2~10μm,芯层厚度为10~30μm。
112.步骤(4)制备的阳离子可染抗静电涤纶毛条阳离子染料上染率≥95%,色牢度高,
染色均匀性≥4.0级,体积比电阻为108~10
10
ω
·
cm,回潮率为1.2%~2.0%,沸水收缩率为40%~60%。
113.下表1为实施例1-3与四个对比例进行比对分析表:
114.[0115][0116][0117]
由表1可知,本发明所设计的有机无机协同改性的功能聚酯母粒解决了两个方面的问题,一是解决了高比例改性组分共聚难的问题,本发明中基于酯交换反应的原理,是由
二元醇、二元酸完成酯化反应后引入间苯二甲酸双羟乙酯磺酸钠为第三单体,长碳链聚乙二醇为第四单体进行缩聚而成。同时在酯化完成阶段还引入无机成核剂粉体,无机成核剂具有酯交换反应催化活性,可以促进第三、第四单体与聚酯酯化物高比例共聚;二是高比例三单体、四单体的引入到聚酯中形成共聚酯会导致聚酯结晶性下降显著,本发明中所引入的纳米无机成核剂,一方面对三单体、四单体共聚起到了催化作用,同时在母粒干燥中起到异相成核的作用,促进母粒的结晶性,这样可以保证母粒粒子之间不发生粘结且充分的除湿。本发明开发出的阳离子可染抗静电涤纶毛条,路线短,操作灵活。
[0118]
本发明的保护范围包括但不限于以上实施方式,本发明的保护范围以权利要求书为准,任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本发明的保护范围。