專利名稱：制備具有優(yōu)異吸水性的聚酯纖維的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制備聚酯纖維的方法，與棉和羊毛相比，這種聚酯纖維具有優(yōu)異的吸水性。
聚酯纖維通常主要由對苯二甲酸或芳香族二羧酸，如2,6-萘二羧酸，或其酯衍生物與乙二醇經(jīng)縮聚而成。
聚酯纖維具有優(yōu)異的機械性和耐熱性，但與天然纖維如再生纖維素相比，其吸水性差，這是因為聚酯纖維具有高結(jié)晶度的結(jié)構(gòu)，在其分子中與水親合的基團如親水性基團較少。本文所用的術(shù)語“吸水性”是指纖維物質(zhì)如長絲、線、織物、針織物品、無紡布等的吸水程度。當(dāng)需要吸水性時，使用聚酯纖維會帶來問題。
為此，熱門的研究方向是開發(fā)既具有優(yōu)異的吸水性同時又保持其物理性能的聚酯纖維。
例如，US3329557和UK956833中公開在紡絲前將聚酯與親水性的聚亞烷基二醇共混。但由此得到的聚酯纖維不僅不能達(dá)到令人滿意的吸水性，而且物理性能受到了相當(dāng)大的損害。
韓國專利公開出版物93-6779公開了一種加有有機化合物的聚酯，這種化合物具有聚亞烷基或多元胺作為主鏈。在韓國專利公開出版物83-397中公開在聚酯中加上洗脫劑ROSO3M(其中R為C1-30的烷基或C7-40的烷基芳基，M為堿金屬或堿土金屬)，然后紡絲，經(jīng)堿性水溶液進行洗脫處理得到多孔的纖維。這種聚酯纖維的吸水性得到了顯著的提高，但其一大缺點是成本太高。添加劑價格高，工藝增加使生產(chǎn)成本大大增加。
現(xiàn)在已知還有加入膠態(tài)的二氧化硅粒子來賦予聚酯纖維親水性。但同樣，這會增加生產(chǎn)成本。
因此，本發(fā)明的一個目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺點，提供一種制備既具有優(yōu)異的吸水性又具有物理性能的聚酯纖維的方法。
本發(fā)明的另一目的是提供不會顯著增加生產(chǎn)成本的聚酯纖維的生產(chǎn)方法。
在本發(fā)明的一個實施方案中，提供了一種制備具有優(yōu)異吸水性聚酯纖維的方法，其中從聚酯聚合至紡絲之前的階段的合適添加時間處，以纖維總重量計，加入0.01-50％重量的無機粒子。一方面，添加時間可以選自在聚酯聚合階段、在壓力下聚酯流入紡絲頭的階段和聚酯被熔融擠出成薄片的階段。另一方面，無機粒子選自氧化鈣顆粒、氧化鎂顆粒、氧化錳顆粒和其混合物，其大小為0.01-50μm。
聚酯通常由多羧酸和多元醇制備得到。對于本發(fā)明的聚酯纖維，可采用芳香族二元羧酸或其酯衍生物。本發(fā)明所用的芳香族二元羧酸的實例包括間苯二甲酸、對苯二甲酸、2,6-萘二羧酸，苯二甲酸，己二酸，癸二酸和其混合物。多元醇主要采用乙二醇，也可使用少量的其它醇，其代表性的例子如丙二醇、丁二醇、1,4-環(huán)己二醇和新戊二醇。
如需要，在生產(chǎn)聚酯纖維時，可使用添加劑如熱穩(wěn)定劑、防粘劑、抗氧化劑、防靜電劑、UV吸收劑等。
根據(jù)本發(fā)明，為了賦予聚酯纖維高的親水性，在制備聚酯纖維時采用無機粒子。無機粒子選自氧化鈣顆粒、氧化鎂顆粒、氧化錳顆粒和其混合物。
對于無機粒子的加入時間，可以選自在聚酯纖維聚合階段、在壓力下聚酯流入紡絲頭的階段和聚酯被熔融擠出成薄片的階段。
在聚酯聚合階段，無機粒子優(yōu)選剛好在酯化步驟完成之后加入或在縮聚步驟中加入。此時，所加入的無機粒子必須不能含有水分，否則會抑制反應(yīng)。
經(jīng)縮聚聚合后，在加壓下將聚酯轉(zhuǎn)移到紡絲頭對聚酯進行紡絲。在轉(zhuǎn)移過程中，可加入氧化鈣顆粒、氧化鎂顆粒、氧化錳顆粒和其混合物。在此方面，由轉(zhuǎn)移管中抽出一些聚合物，加入無機粒子，然后返回到管中的剩余聚合物中。
當(dāng)將聚合的聚酯轉(zhuǎn)移到擠出機生產(chǎn)聚酯切片時，可直接加入無機粒子。在本發(fā)明中，可以單獨或與其它聚酯切片結(jié)合使用含有無機粒子的聚酯切片。
通常，氧化鈣可由碳酸鈣礦石得到。首先，將碳酸鈣礦石粉碎成小塊，在爐中于約1000℃焙燒生成氧化鈣和二氧化碳。由于碳酸鈣易于加工，易于得到，價格低，所以碳酸鈣粒子是有利。遇到水，氧化鈣易于轉(zhuǎn)化生成氧化鈣(Ca(OH)2)。因此，氧化鈣的高親水性使聚酯纖維具有優(yōu)異的吸水性。改進吸水性的這一機理，氧化鎂和氧化錳相同。
無機粒子大小優(yōu)選為0.01-50μm。例如，若采用粒徑小于0.01μm的無機粒子，吸水性不會得到很大的改進。另一方面，大于50μm的無機粒子在紡絲和后處理工藝中會引起纖維斷裂。優(yōu)選，以聚酯總重量計，使用0.1-50％重量的無機粒子。例如，若量小于0.1％重量，對吸水性的改進不大，而量大于50％重量時又會破壞聚酯的物理性能。
如上所述，無機粒子必須既不含有水也不含有雜質(zhì)，不然的話，對可紡性和后處理工藝中帶來不利的影響。此外，由于聚酯中存在無機粒子是造成聚酯機械性能下降的直接原因，所以優(yōu)選盡可能使用高純無機粒子。
從下面的實施例中可對本發(fā)明有更清楚的了解。但這些實施例只是說明性的，而不是用來限制本發(fā)明的范圍。
實施例1在反應(yīng)器中加入100重量份對苯二甲酸和45重量份乙二醇，然后在攪拌的情況下加熱到140-230℃酯化4小時。每重量份乙二醇加入0.04重量份三氧化銻(antimontrioxide)和0.015重量份磷酸后，在真空于230-285℃縮聚反應(yīng)4小時生成聚酯Ⅰ。
聚酯Ⅰ用液氮固化，然后粉碎成粉末。之后，將80重量份的粉末與20重量份的氧化鈣粒子均勻混合30分鐘。所述的粒子大小為0.01-50μm，平均大小為0.4μm。接著，讓均勻混合物通過雙螺桿熔融擠出機得到聚酯Ⅱ。擠出機于240-290℃在真空下操作。
將90重量份的聚酯Ⅰ和10重量份的聚酯Ⅱ混合，用熱空氣于160℃干燥6小時，熔化通過于290℃工作的熔融擠出機，經(jīng)紡絲頭得到75/24的聚酯纖維。
實施例2以實施例1類似的方式制備75/24的聚酯纖維，不同的是使用95重量份的聚酯Ⅰ和5重量份的聚酯Ⅱ。
對比例Ⅰ在反應(yīng)器中，加入100重量份對苯二甲酸和45重量份乙二醇，然后在攪拌的情況下加熱到140-230℃酯化4小時。每重量份乙二醇加入0.04重量份三氧化銻和0.015重量份磷酸后，在真空于230-285℃縮聚反應(yīng)4小時生成聚酯Ⅰ。
聚酯Ⅰ用液氮固化，然后粉碎成粉末。之后，將80重量份的粉末與20重量份的膠態(tài)二氧化硅粒子均勻混合30分鐘。所述的粒子平均大小為0.3μm。接著，讓均勻混合物通過雙螺桿熔融擠出機得到聚酯Ⅲ。所述的擠出機于240-290℃在真空下操作。
將90重量份的聚酯Ⅰ和10重量份的聚酯Ⅲ混合，用熱空氣于160℃干燥6小時，熔化通過于290℃工作的熔融擠出機，經(jīng)紡絲頭得到75/24的聚酯纖維。
對比例2以對比例1類似的方式制備75/24的聚酯纖維，不同的是使用95重量份的聚酯Ⅰ和5重量份的聚酯Ⅲ。
測定實施例和對比例中所得到的聚酯的物理性能，結(jié)果如表1。
表1
從表1可見，本發(fā)明的方法提供具有優(yōu)異的吸水性和與常規(guī)方法生產(chǎn)的聚酯纖維類似的物理性能的聚酯纖維。另外與傳統(tǒng)方法相比，本發(fā)明的好處還有生產(chǎn)成本極大地下降，這是由于無機粒子價格低。
上面以示例的方式對本發(fā)明進行了描述。應(yīng)當(dāng)理解，文中所用的術(shù)語只是為了說明而不是限定本發(fā)明。根據(jù)上面的教導(dǎo)，還可對本發(fā)明作出許多變化。所以應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明可以在所附的權(quán)利要求范圍內(nèi)實施，而不僅如上的詳細(xì)描述。
權(quán)利要求
1.一種制備具有優(yōu)異吸水性聚酯纖維的方法，其中從聚酯聚合至紡絲之前的階段的合適添加時間處，以纖維總重量計，加入0.01-50％重量的無機粒子。
2.權(quán)利要求1的方法，其中添加時間選自在聚酯聚合階段、在壓力下聚酯流入紡絲頭的階段和聚酯被熔融擠出成薄片的階段。
3.權(quán)利要求1的方法，其中無機粒子選自氧化鈣顆粒、氧化鎂顆粒、氧化錳顆粒和其混合物，其大小為0.01-50μm。
全文摘要
提供了一種制備具有相比于天然纖維吸水性的聚酯纖維的方法。從聚酯聚合至紡絲之前的階段的合適添加時間處,以纖維總重量計,加入0.01－50%重量的親水無機粒子。無機粒子選自氧化鈣顆粒、氧化鎂顆粒、氧化錳顆粒和其混合物,其大小為0.01－50μm。該方法使聚酯纖維具有優(yōu)良的吸水性和優(yōu)良的物理性能。無機粒子的低成本有助于降低制造纖維的總成本。
文檔編號D01F6/92GK1303961SQ9912282
公開日2001年7月18日 申請日期1999年12月1日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月1日
發(fā)明者曹德載, 金演秀 申請人:世韓工業(yè)株式會社