一種含氟ptt-pbt共聚酯poy纖維及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種含氟PTT-PBT共聚酯POY纖維及其制備方法，包括含氟PTT-PBT共聚酯熔體的制備和含氟PTT-PBT共聚酯POY纖維的制備；在含氟PTT-PBT共聚酯熔體的制備工藝中采用四氟對苯二甲酸、對苯二甲酸、1,3-丙二醇和1,4-丁二醇作為主要原料，并加入抑制劑制備得到含氟PTT-PBT共聚酯熔體，將熔體直接擠出或制成切片經(jīng)螺桿熔融擠出、冷卻、上油和卷繞制得含氟PTT-PBT共聚酯POY纖維。本發(fā)明所得的含氟PTT-PBT共聚酯POY纖維單絲纖度為0.5～3.0dtex；斷裂強(qiáng)度為1.6～2.5cN/dtex；斷裂伸長率為110～150%。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】—種含氟PTT-PBT共聚酯POY纖維及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種含氟PTT-PBT共聚酯POY纖維及其制備方法，特別是涉及一種主鏈上由含氟PTT與PBT結(jié)構(gòu)組成的共聚酯及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚酯(PET)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(jì)40年代就合成出了 PET，并發(fā)現(xiàn)其具有優(yōu)異的性能，而廣泛的應(yīng)用于紡織、包裝、醫(yī)療衛(wèi)生、汽車、電子電器、安全防護(hù)、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域。預(yù)取向絲Ρ0Υ，是指未經(jīng)拉伸但可直接進(jìn)行拉伸變形加工的原絲，要求POY絲能夠長時(shí)間存放，并具有一定的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和可加工性。POY絲在加工過程中一般不會(huì)出現(xiàn)生頭困難、成品絲毛絲、強(qiáng)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(yùn)輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)；并且紡絲過程中存放穩(wěn)定性好，適宜DTY加工。
[0003]聚對苯二甲酸丙二醇酯(PTT)是近年來新問世的又一芳香族聚酯。由于其優(yōu)良的回彈性、染色性，良好的抗污性和抗靜電性，被譽(yù)為“21世紀(jì)最具競爭力”、“最為流行的一種纖維”。聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)纖維同樣也因具有很多誘人的性能，如優(yōu)良的彈性及回復(fù)性，柔軟的手感并可在常壓狀態(tài)下用分散染料染色等被應(yīng)用在很多領(lǐng)域。為了綜合PTT及PBT聚酯各自的優(yōu)點(diǎn)，PTT-PBT共聚酯及復(fù)合纖維等應(yīng)運(yùn)而生。PTT-PBT共聚酯兼顧兩者的優(yōu)點(diǎn)，在服裝、地毯及工程塑料等行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用前景
[0004]隨著社會(huì)的進(jìn)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(jìn)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(qiáng)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(shù)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(dāng)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(xué)者對含氟化合物改性聚酯進(jìn)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。王忠剛等(王忠剛，李文娟，由繼業(yè).具有低表面能的含氟聚酯及其制備方法[P]:中國，CN101139434A，2008.)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(dǎo)材料的分子設(shè)計(jì)與性能研究[D].碩士論文，吉林:吉林大學(xué)，2007.)利用分子設(shè)計(jì)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(yīng)用于光波導(dǎo)材料。
[0007]然而，將這些含有氟元素的聚酯應(yīng)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(shù)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(shù)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(diǎn)在于難以解決時(shí)效性、耐久性及耐磨性等問題，并且費(fèi)時(shí)費(fèi)力。
[0008]因此，開發(fā)新型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(yīng)用價(jià)值。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。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明提供一種含氟PTT-PBT共聚酯POY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PTT-PBT共聚酯POY纖維及其制備方法。本發(fā)明所述的含氟PTT-PBT共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(fèi)時(shí)費(fèi)力這類問題。本發(fā)明中所述的含氟PTT-PBT共聚酯POY纖維采用含氟PTT-PBT共聚酯紡絲，所述含氟PTT-PBT共聚酯是通過四氟對苯二甲酸丙二醇酯和對苯二甲酸丁二醇酯經(jīng)共聚得到的共聚酯。通過共聚法對聚酯進(jìn)行疏水防污改性，可以從根本上解決疏水防污聚酯的時(shí)效性、耐久性及耐磨性等問題。
[0010]本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案:
[0011]一種含氟PTT-PBT共聚酯POY纖維，是由含氟PTT-PBT共聚酯熔體直接擠出或制成切片經(jīng)螺桿熔融擠出、冷卻、上油和卷繞制得；所述含氟PTT-PBT共聚酯是指含氟對苯二甲酸丙二醇酯與對苯二甲酸丁二醇酯的共聚酯，其結(jié)構(gòu)通式為:
[0012]
【權(quán)利要求】
1.一種含氟PTT-PBT共聚酯POY纖維，其特征是:所述含氟PTT-PBT共聚酯POY纖維是由含氟PTT-PBT共聚酯熔體經(jīng)計(jì)量、擠出、冷卻、上油和卷繞制得；所述含氟PTT-PBT共聚酯是指主鏈上由含氟PTT與PBT結(jié)構(gòu)組成的共聚酯，其結(jié)構(gòu)通式為:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含氟PTT-PBT共聚酯POY纖維，其特征在于，所述含氟PTT-PBT共聚酯POY纖維的單絲纖度為0.5~3.0dtex ;斷裂強(qiáng)度為1.6~2.5cN/dtex ;斷裂伸長率為110~150%ο
3.如權(quán)利要求1所述的一種含氟PTT-PBT共聚酯POY纖維的制備方法，其特征是:由含氟PTT-PBT共聚酯熔體經(jīng)計(jì)量、擠出、冷卻、上油和卷繞步驟，制得含氟PTT-PBT共聚酯POY纖維； 所述擠出的溫度為285~295°C ； 所述的冷卻的溫度為20~30°C ； 所述上油的上油率為0.42~1.5wt% ； 所述卷繞的速度為2700~3200m/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(jì): 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(gè)小時(shí)，即得到含氟聚酯POY纖維用油劑，油劑使用時(shí)加水配成含固量為8~10wt%的乳液； 所述含氟PTT-PBT共聚酯熔體是指熔融后的含氟PTT-PBT共聚酯，所述含氟PTT-PBT共聚酯的制備方法分為酯化反應(yīng)階段、預(yù)縮聚反應(yīng)階段和終縮聚反應(yīng)階段；具體步驟為:步驟I):采用四氟對苯二甲酸和1，3-丙二醇作為原料，并加入抑制劑，配成均勻漿料后進(jìn)行酯化反應(yīng)；酯化反應(yīng)在氮?dú)夥諊屑訅海瑝毫刂圃诔簙0.3MPa，溫度在250~260°C，酯化水餾出量達(dá)到理論值的90%以上為酯化反應(yīng)終點(diǎn)；加入催化劑，繼續(xù)抽真空，由常壓平穩(wěn)抽至絕對壓力500Pa以下，溫度控制在260~270°C，進(jìn)行預(yù)縮聚反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間I~2小時(shí)，當(dāng)體系特性粘數(shù)達(dá)到0.4dL/g~0.5dL/g時(shí)為預(yù)縮聚反應(yīng)終點(diǎn)； 步驟2):采用對苯二甲酸和1，4- 丁二醇作為原料，配成均勻漿料后在進(jìn)行酯化反應(yīng)；酯化反應(yīng)在負(fù)壓條件下進(jìn)行，壓力控制在小于絕對壓力lKPa，溫度在180~220°C，酯化水餾出量達(dá)到理論值的90%以上為酯化反應(yīng)終點(diǎn)；加入催化劑，繼續(xù)抽真空，壓力控制在絕對壓力500Pa以下，溫度控制在260~270°C，進(jìn)行預(yù)縮聚反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間2~3小時(shí)，當(dāng)體系特性粘數(shù)達(dá)到0.5dL/g~0.6dL/g時(shí)為預(yù)縮聚反應(yīng)終點(diǎn)； 步驟3):將步驟I)中制得的預(yù)縮聚產(chǎn)物、步驟2)中制得的預(yù)縮聚產(chǎn)物、催化劑和穩(wěn)定劑加入反應(yīng)裝置中，攪拌均勻，然后在270~280°C溫度條件下，體系壓力控制在IOOPa以下進(jìn)行終縮聚反應(yīng)，反應(yīng)2~6小時(shí)，以反應(yīng)釜攪拌電機(jī)功率或在線粘度計(jì)讀數(shù)為準(zhǔn)判斷終縮聚反應(yīng)終點(diǎn)； 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。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種含氟PTT-PBT共聚酯POY纖維的制備方法，其特征在于，所述的冷卻為側(cè)吹風(fēng)或環(huán)吹風(fēng)冷卻，溫度為20°C~30°C，相對濕度為65%±5%，風(fēng)速為0.4 ~0.8m/S。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種含氟PTT-PBT共聚酯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%。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種含氟PTT-PBT共聚酯POY纖維的制備方法，其特征在于，所述的四氟對苯二甲酸與1，3-丙二醇摩爾比為1: 1.4~2.0 ;所述的對苯二甲酸與1，4-丁二醇摩爾比為1: 1.4~2.0 ;所述步驟3)中加入的步驟I)制得的預(yù)縮聚產(chǎn)物和步驟2)制得的預(yù)縮聚產(chǎn)物，其重量比 為0.1~0.9:0.9~0.1。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種含氟PTT-PBT共聚酯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、鈦酸四異丙脂和鈦酸四乙酯中的一種；所述步驟I)中催化劑用量為所述四氟對苯二甲酸重量的0.01%~0.03% ;所述步驟2)中的催化劑用量為所述對苯二甲酸重量的0.01%~0.03% ;所述步驟3)中的催化劑用量為步驟3)中所加預(yù)縮聚產(chǎn)物總重量的0.01%~0.05%。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種含氟PTT-PBT共聚酯POY纖維的制備方法，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)定劑用量為步驟3)中所加預(yù)縮聚產(chǎn)物總重量的0.01%~0.05%。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種含氟PTT-PBT共聚酯POY纖維的制備方法，其特征在于，所述含氟PTT-PBT共聚酯熔體是由聚合直接獲得或由含氟PTT-PBT共聚酯切片經(jīng)螺桿熔融得到。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種含氟PTT-PBT共聚酯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(gòu)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(gòu)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(hào)】D06M13/292GK103469344SQ201310444958
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月26日
【發(fā)明者】丁建中, 曾曉元, 黃卓旺, 江立平, 宋懷軍, 張 榮, 吳國旺 申請人:江蘇立新化纖科技有限公司