基于苯并三唑類紫外線吸收劑的聚酯纖維及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化纖差別化改性技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于苯并三唑類紫外線吸收劑的聚酯纖維及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚酯(PET)是由對(duì)苯二甲酸和乙二醇進(jìn)行縮合聚合所得到的具有一定分子量的高分子化合物，從21世紀(jì)起，聚酯行業(yè)產(chǎn)能急劇擴(kuò)增，每年均有上幾百萬(wàn)噸的聚酯生成裝置建成投產(chǎn)，2010年國(guó)內(nèi)聚酯的產(chǎn)量甚至已達(dá)3000萬(wàn)噸，占化纖總產(chǎn)量的80%以上，成為合成纖維的第一大品種。但同時(shí)，由于產(chǎn)能的增加，原料價(jià)格高、產(chǎn)品附加值低等諸多原因造成眾多聚酯企業(yè)虧損嚴(yán)重，很多甚至不得不關(guān)停裝置，因此開發(fā)具有高附加值的滌綸對(duì)提高企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，扭轉(zhuǎn)聚酯企業(yè)長(zhǎng)期艱難的困境具有深遠(yuǎn)的意義。
[0003]聚酯纖維特定的化學(xué)結(jié)構(gòu)決定了其具有優(yōu)異的性能，如高強(qiáng)度、低收縮、尺寸穩(wěn)定性好性好等，因而被廣泛應(yīng)用于服用和非服用領(lǐng)域。對(duì)于戶外用雨傘布、蓬蓋布、廣告燈箱布、繩索等特定場(chǎng)合使用的聚酯纖維，特別是涉及到安全級(jí)別較高的戶外應(yīng)用領(lǐng)域使用的聚酯纖維，其長(zhǎng)期暴露于太陽(yáng)光下，因此要求抗紫外性能在一定時(shí)間范圍內(nèi)必須得到保證，因此開發(fā)一種具有高效抗紫外服役性能好的聚酯纖維具有深遠(yuǎn)的意義。
[0004]目前針對(duì)抗紫外老化的聚酯纖維產(chǎn)品的研究已有許多報(bào)道。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)公開了一種在聚酯紡絲前段通過(guò)物理共混添加抗紫外試劑的方法，可以得到具有抗紫外性能的聚酯纖維，如發(fā)明專利“一種納米氮化鈦基于苯并三唑類紫外線吸收劑的聚酯纖維”(CN101003918A)、發(fā)明專利“一種超細(xì)聚酯纖維用納米抗紫外功能母粒的制備方法”(CN102643519A)、發(fā)明專利“一種防紫外老化聚酯纖維的制造方法” (CN102031580A)、“抗紫外聚酯及其生產(chǎn)方法”(CN101377024A)，通常通過(guò)物理共混的方法與聚酯制備基于苯并三唑類紫外線吸收劑的聚酯纖維，如專利“一種納米氮化鈦抗將紫外聚酯纖維”(CN101003918A)、“一種防紫外老化聚酯纖維的制造方法”(CN102031580A)、“一種具有抗紫外、抗老化、吸濕速干復(fù)合功能的聚酯纖維的制備方法”(CN102443876A)、“一種具有抗紫外、抗起球復(fù)合功能的聚酯纖維的制備方法”(CN102443877A)和“一種具有抗紫外老化、陽(yáng)離子可燃復(fù)合功能的聚酯纖維的制備方法”(CN102409428A)，上述發(fā)明專利的缺陷在于通過(guò)將抗紫外試劑制成母粒切片在熔融共混過(guò)程中添加，或在聚酯合成階段添力口，對(duì)聚酯成纖結(jié)構(gòu)會(huì)造成影響，進(jìn)一步造成聚酯纖維的力學(xué)性能下降，有機(jī)抗紫外試劑在熔融紡絲加工過(guò)程中易于降解，進(jìn)而抗紫外試劑添加量大、效果差，且前期制備工藝復(fù)雜。實(shí)用新型專利“一種抗紫外老化滌綸長(zhǎng)絲”(CN202116766U)，其通過(guò)涂覆的方法在聚酯單絲表面涂覆二氧化鈦層，但是其對(duì)于聚酯纖維的附著性能差，附著牢度不夠，易造成二氧化鈦脫落，進(jìn)而不具備長(zhǎng)期的抗紫外能力。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)中還公開了另外一種方法，其先將聚酯纖維制成織物，再通過(guò)后整理的方法，使織物附著抗紫外老化整理劑，從而達(dá)到抗紫外的效果。如發(fā)明專利“紡織品納米后整理試劑及其制備工藝及對(duì)織物的整理方法”(CN1908290A)采用Ti02/Zn0復(fù)合水溶膠紡織品納米后整理劑對(duì)織物進(jìn)行后整理，從而使織物達(dá)到抗紫外、抗菌、抗靜電的效果，論文《織物的抗紫外老化整理研究》等公開了抗紫外織物后整理的浸扎-烘干-焙烘工藝，主要針對(duì)夏季服用面料抗紫外后整理進(jìn)行了研究，通過(guò)使用粘合劑將抗紫外試劑附著于織物表面，從而達(dá)到抗紫外的效果。但是對(duì)于滌綸紡織品，由于其結(jié)構(gòu)高度取向結(jié)晶、親水性差，后整理過(guò)程中很難將大部分不亦容易水的抗紫外試劑整理到織物上，并且與織物結(jié)合能力差，進(jìn)而牢度低易洗脫，抗紫外效果差，還有使得織物的透氣性變差，因此影響織物面料在服用的應(yīng)用范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種基于苯并三唑類紫外線吸收劑的聚酯纖維及其制備方法，其制備方法簡(jiǎn)單，得到的聚酯纖維原結(jié)構(gòu)保留完整，并具有高效的抗紫外性能。
[0008]本發(fā)明提供的一種基于苯并三唑類紫外線吸收劑的聚酯纖維的制備方法，具體步驟包括熔體擠出、冷卻、集束上油、熱拉伸和熱定型；其在冷卻之后集束上油之前，還包括聚酯纖維吸附抗紫外線吸收劑乳液的步驟；所述用于集束上油的油劑中含有多羥基硅氧烷，在熱拉伸和熱定型過(guò)程中多羥基硅氧烷發(fā)生熱交聯(lián)反應(yīng)，將苯并三唑類紫外線吸收劑固定于聚酯纖維上。具體描述如下:
[0009]1.抗紫外線吸收劑乳液的配制
[0010]將苯并三唑類紫外線吸收劑、壬基酚聚氧乙烯醚與水按重量比(15?20): (5?10): (70?80)攪拌均勻配成穩(wěn)定的紫外線吸收劑乳液。
[0011]所述的苯并三唑類紫外線吸收劑采用2_(2’ -羥基-5’ -甲基苯基)苯并三唑或2-(2’ -羥基-3’ -5’ - 二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑。所述的苯并三唑類紫外線吸收劑230°C溫度以下不分解，使得在熱牽伸和熱定型過(guò)程中不至于分解。
[0012]所述壬基酚聚氧乙烯醚，其具有很好的乳化作用，保證了苯并三唑類紫外線吸收劑的乳化；所述的紫外線吸收劑乳液易被附著于聚酯纖維上。
[0013]2.聚酯纖維吸附抗紫外線吸收劑乳液
[0014]將上油導(dǎo)輥浸潰于配制好的抗紫外線吸收劑乳液中，在集束上油之前增設(shè)一套上油裝置，在所述上油裝置的油盤中注入抗紫外線吸收劑乳液，聚酯纖維通過(guò)有紫外線吸收劑乳液的上油導(dǎo)輥而進(jìn)行附著，保持導(dǎo)輥的轉(zhuǎn)速與聚酯纖維初生聚酯纖維的老化速度相一致，在線進(jìn)行抗紫外線吸收劑乳液的添加。
[0015]所述的在線添加抗紫外線吸收劑乳液，采用等速的上油導(dǎo)輥，利于抗紫外吸收劑附著于纖維表面并且利于在纖維表面涂覆均勻，并且不會(huì)對(duì)聚酯纖維表面造成張力影響。
[0016]3.集束上油:
[0017]將附著有抗紫外線吸收劑的聚酯纖維通過(guò)含有重量百分比為5?10%的多羥基硅氧烷油劑的上油輥，將多羥基硅氧烷附著于聚酯纖維上。
[0018]所述的附著有抗紫外線吸收劑的聚酯纖維，經(jīng)過(guò)上油工序，利于后續(xù)聚酯纖維的加工成型，進(jìn)一步利于抗紫外線吸收劑與聚酯纖維的相互作用，使得二者結(jié)合更加緊密，同時(shí)保證了多羥基硅氧烷附著；所述多羥基硅氧烷為二甲基二羥基硅氧烷，其易溶于一般聚酯紡絲用溶劑。
[0019]4.熱拉伸和熱定型:
[0020]經(jīng)過(guò)集束上油后的聚酯纖維在160?220°C熱拉伸和160?220°C熱定型過(guò)程中，多羥基硅氧烷進(jìn)行熱交聯(lián)，縮合脫水，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，將紫外線吸收劑固定于聚酯纖維上。
[0021]所述的熱拉伸和熱定型過(guò)程中，一方面對(duì)聚酯纖維進(jìn)行了拉伸和定性，另一方面使得多羥基硅氧烷進(jìn)行熱交聯(lián)，既保證了聚酯纖維的加工成型工藝，同時(shí)使得聚酯纖維附著有緊密結(jié)合的聚氧硅烷網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)固定的苯并三唑類抗紫外老化吸收劑；
[0022]所述的多羥基硅氧烷熱交聯(lián)后形成的網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)中，聚硅氧烷鏈端與苯并三唑類之間有協(xié)同的抗紫外老化效果，抗紫外性能進(jìn)一步提升，并且經(jīng)過(guò)熱交聯(lián)的抗紫外老化試劑不易脫落、在纖維表面附著強(qiáng)度高。
[0023]本發(fā)明中還提供一種上述制備方法制得的基于苯并三唑類紫外線吸收劑的聚酯纖維，其由網(wǎng)狀的交聯(lián)聚硅氧烷固定的苯并三唑類紫外線吸收劑和聚酯組成；所述的網(wǎng)狀的交聯(lián)聚硅氧烷固定的苯并三唑類紫外線吸收劑占基于苯并三唑類紫外線吸收劑的聚酯纖維重量的I?5%。
[0024]與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:
[0025](I)本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單實(shí)用，生產(chǎn)方法簡(jiǎn)單易行；克服了紡前添加紫外線吸收劑所造成的聚酯紡絲成形困難、紫外線吸收劑在紡絲溫度下容易分解的問(wèn)題；克服了整理所額外增加的生產(chǎn)工序，如后處理過(guò)程中的涂覆工藝或染整過(guò)程中添加抗紫外試劑等；在集束上油之前，聚酯纖維無(wú)定型區(qū)含量較高，易于吸附紫外線吸收劑。
[0026](2)本發(fā)明得到的基于苯并三唑類紫外線吸收劑的聚酯纖維具有優(yōu)異的抗紫外老化性能，其經(jīng)過(guò)100h氙燈加速老化實(shí)驗(yàn)，基于苯并三唑類紫外線吸收劑的聚酯纖維的斷裂強(qiáng)度保持率為90?95% ;所述的基于苯并三唑類紫外線吸收劑的聚酯纖維經(jīng)過(guò)20次洗滌，基于苯并三唑類紫外線吸收劑的聚酯纖維重量保持率為95?99%。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步闡明本發(fā)明。這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0028]本發(fā)明得到的基于苯并三唑類紫外線吸收劑的聚酯纖維網(wǎng)狀交聯(lián)聚硅氧烷固定的苯并三唑類紫外線吸收劑占基于苯并三唑類紫外線吸收劑的聚酯纖維重量百分比為I?5% ;所述的基于苯并三唑類紫外線吸收劑的聚酯纖維經(jīng)過(guò)100h氙燈加速老化實(shí)驗(yàn)，基于苯并三唑類紫外線吸收劑的聚酯纖維的斷裂強(qiáng)度保持率為90?95% ;所述的基于苯并三唑類紫外線吸收劑的聚酯纖維經(jīng)過(guò)20次洗滌，基于苯并三唑類紫外線吸收劑的聚酯纖維重量保持率為95?99%。
[0029]本發(fā)明中2_(2’ -羥基-5’ -甲基苯基)苯并三唑，購(gòu)自巴斯夫公司，商品名為紫外線吸收劑 UV-P，CAS N0.125304-04-3O
[0030]本發(fā)明中2-(2’ -羥基-3’ -5’ - 二叔丁基苯基)-5_氯代苯并三唑，購(gòu)自巴斯夫公司，商品名為紫外線吸收劑UV-326，CAS N0.3864-99-10
[0031]實(shí)施例1
[0032]將2-(2’_羥基-5’-甲基苯基)苯并三唑外線吸收劑、壬基酚聚氧乙烯醚與水按重量比15:5:80混合攪拌1.5h，得到穩(wěn)定的乳液。將上油導(dǎo)輥浸潰于配置好的抗紫外線吸收劑乳液中，在聚酯纖維在集束上油之前增設(shè)一套上油裝置，在上油裝置的油盤中注入已配好的抗紫外線吸收劑乳液，聚酯纖維通過(guò)有紫外線吸收劑乳液的上油導(dǎo)輥而經(jīng)行附著，保持導(dǎo)輥的轉(zhuǎn)速與聚酯纖維初生聚酯纖維的老化速度相一致，在線進(jìn)行抗紫外線吸收劑乳液的添加；然后將附著有抗