一种双亲三嗪类单体对涤纶纤维亲水改性的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种纺丝改性的亲水聚酯切片，以及涉及一种双亲三嗪类单体 (BEATs)整理改性的亲水纤维的制备方法。
【背景技术】
[0002] 聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET)的分子为高度对称芳环结构，线性好且分子链结构 立体规整，易于取向和结晶，使其具有较高的强度和良好的成纤性及成膜性，并且具有优良 的耐热性、尺寸稳定性、耐化学药品性、电绝缘性等特性，价格便宜，所以广泛用做纤维、薄 膜、聚酯瓶、工程塑料等。涤纶是聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET)纤维的商品名称，因其良好的 特性成为了合成纤维中的三大主力之一。但是由于涤纶纤维不具有亲水基团，加上其紧密 的大分子链结构，结晶度高，吸湿能力差，在标准状态下（20°C和相对湿度65%)涤纶的回潮 率仅为0. 4%，而棉在相同的温度和湿度下回潮率高达7%，导致涤纶织物穿着时排汗困难， 有闷湿感，这使其在舒适性方面要比棉等天然纤维差得多，因此限制了其在更大范围内的 应用。
[0003] 随着科学技术的发展和人们物质生活水平的提高，越来越多的消费者更加关注自 身的健康，人们对所穿着服装的功能性和舒适性要求越来越高。对于夏季穿着的服装，尤其 是运动服装，吸湿排汗性能越来越受到快节奏生活的消费者的喜爱。因此，改变涤纶纤维的 疏水性，提高其吸湿性，改善穿着舒适性，使其满足生产高品质服装的要求，这样有利于拓 宽涤纶纤维的应用领域，提高涤纶织物的应用价值，开辟新的经济增长点。
[0004] 目前对改善涤纶纤维的亲水性已进行过较多探索，从文献报导看，赋予涤纶纤维 或织物亲水性主要有两种方法：一是纺丝改性：在纤维的纺丝过程中利用纤维的合成技术 对涤纶纤维结构进行改性，使涤纶纤维本身具有亲水性能，从而改善涤纶的穿用性能；二是 整理改性：大多在纤维表面改性，利用涤纶织物后整理技术而达到改性目的。即在涤纶大分 子链上引入亲水基团，使织物表面形成亲水层，从而改变纤维表面亲水性能。
[0005] 本发明提供的是一种将纺丝改性和整理改性相结合的方法，实现涤纶纤维改性达 到"一步改性弱亲水、二步改性强亲水"的目标。第一步是纺丝改性：以HY-3525G (含有GMA 侧基的长链烷烃扩链剂）为弱亲水剂对回收PET进行熔融改性，使聚酯切片含有亲水性的 GM环氧基团和少量羟基，当聚酯切片纺成纤维后使其具有弱亲水性，HY-3525G是GM (甲 基丙烯酸缩水甘油酯）烷烃的共聚物，为杭州海一高分子材料有限公司出品的，它是一种环 氧官能化的助剂，在聚合物材料的加工中是性能优秀的加工助剂和改性助剂，基本结构是 在长链的烷烃侧链聚合了 GM官能单体；第二步是整理改性：经过第一步改性后，改性涤纶 纤维表面含有GM基团，再以我们课题组自制的双亲三嗪类单体（BEATs)为强亲水剂与改 性涤纶纤维表面的环氧官能团GM发生接枝反应，在改性涤纶大分子链上引入BEATs，从而 使涤纶纤维表面含有大量的羟基来改善其亲水性能。之所以选用BEATs作为强亲水剂是因 为其具有大量的端羟基、高溶解性、高化学反应活性、合成简单等性质，是一种理想的绿色 环保无污染的强亲水整理剂。传统工艺采用碱减量联合亲水剂工艺处理涤纶纤维使其获得 亲水性，其产生的废水极难处理，废水COD高达数万以上，生物处理困难，造成严重的环境 污染和资源浪费。本发明提供的对涤纶纤维进行"两步走"改性的新型方法，能快速、高效、 无污染地改善涤纶纤维的表面亲水性能，并且可根据涤纶织物的亲水要求进行分步亲水改 性，满足不同的应用需求，具有更大的性能优越性和市场竞争力。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种端羟基双亲三嗪类单体（BEATs) 改性涤纶纤维制备强亲水涤纶纤维的方法。主要是通过在聚酯切片中先引入反应活性基 团，在聚酯切片纺成纤维后通过双亲三嗪类单体（BEATS)进行亲水整理，使具备强亲水性 能。
[0007] 为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：所述的一种双亲三嗪类单体对 涤纶纤维亲水改性的方法，包括如下步骤： 1) 将PET和含有GM侧基的长链烷烃扩链剂干燥； 2) 将步骤1) 100质量份的干燥后的PET、1~3质量份干燥后的含有GM侧基的长链烷 烃扩链剂和〇. 1~〇. 5质量份的抗氧剂在高速混合机中混合5-10min ; 3) 将步骤2)混合均匀好的物料在双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒，制备改性亲水 聚酯粒料；其中双螺杆挤出机各段反应温度分别为170、210、230、240、250、260、260、260、 260°C，模头温度为255°C，主机转速160r/min ; 4) 将经过步骤3)改性后的亲水聚酯粒料熔融纺丝，制备出表面含有GMA基团和少 量羟基的改性涤纶纤维，改性涤纶纤维呈现弱亲水性；熔融纺丝步骤的熔融纺丝温度为 250~300°C，纺丝速度为800~3000m/min，拉伸温度为60~90°C，总拉伸倍率为3~5倍； 5) 将步骤4)纺出的改性涤纶纤维浸入DCP引发剂溶液中，在微波条件下预反应 20~30min，预反应温度为60~80°C，微波功率为300~500W ; 6) 将步骤5)预反应后的涤纶纤维放入配制好的双亲三嗪类单体反应溶液中，在微波条 件下进行接枝反应，一段时间后，取出，水洗，在烘箱中烘干至恒重，即制备得到强亲水的涤 纶纤维；所述双亲三嗪类单体溶液的质量分数为5~30%，反应温度为90~1 KTC，接枝反应时 间为60~90min，微波功率为300~500W。
[0008] 所述PET采用PET原生料或回收的PET瓶片。
[0009] 所述含有GMA侧基的长链烷烃扩链剂采用HY-3525G。
[0010] 所述DCP引发剂溶液采用浓度为0. 5 wt %~2wt%的DCP引发剂溶液。
[0011] 上述任一所述的方法制得的双亲三嗪类单体对涤纟仑纤维。
[0012] 具体地说，本发明所述的一种双亲三嗪类单体对涤纶纤维亲水改性的方法，包括 如下步骤： 1)将PET在120°C鼓风干燥箱中干燥12h，HY-3525G (含有GMA侧基的长链烷烃扩链 剂）在60°C真空干燥箱中干燥8h。
[0013] 2)将100质量份干燥后的PET、1~3质量份干燥后的HY-3525G和0. 1~0. 5质量份 抗氧剂在高速混合机中混合5-10min。
[0014] 3)将步骤2)混合均匀好的物料在双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒，制备改性的 亲水聚酯粒料；其中双螺杆挤出机各段反应温度分别为170、210、230、240、250、260、260、 260、260°C，模头温度为255°C，主机转速160r/min。
[0015] 4)将经过步骤3)改性后的亲水聚酯粒料熔融纺丝，制备出表面含有GMA基团 和少量羟基的涤纶纤维，改性涤纶纤维呈现弱亲水性；熔融纺丝步骤的熔融纺丝温度为 250~300°C，纺丝速度为800~3000m/min，拉伸温度为60~90°C，总拉伸倍率为3~5倍。
[0016] 5)将步骤4)纺出的涤纶纤维浸入0. 5~2wt%的DCP引发剂溶液中，在微波条件下 预反应20~30min，预反应温度为60~80°C，微波功率为300~500W。
[0017] 6)将步骤5)预反应后的涤纶纤维放入配制好的双亲三嗪类单体反应溶液中，在微 波条件下进行接枝反应一段时间后，取出，水洗，在烘箱中烘干至恒重，即制备得到强亲水 的涤纶纤维；所述双亲三嗪类单体溶液的质量分数为5~30%，反应温度为90~110°C，接枝反 应时间为60~90min，微波功率为300~500W。
[0018] 由于采用以上技术方案，与现有涤纶纤维亲水改性的方法比较，本发明具有以下 优点： 1)本发明采用纺丝改性和整理改性相结合的方法，可根据涤纶织物的亲水要求进行分 步亲水改性，满足不同的应用需求。
[0019] 2)本发明选用HY-3525G作为扩链剂，在提高R-P