医用织物用纤维及其制备方法与流程

文档序号:17588721发布日期:2019-05-03 21:34阅读:446来源:国知局

本发明属于医用纤维技术领域,涉及一种医用织物用纤维及其制备方法。



背景技术:

涤纶是我国聚酯纤维的商品名称,是合成纤维中的一个重要品种,是对苯二甲酸(pta)或对苯二甲酸二甲酯(dmt)和乙二醇(eg)为原料经酯化或酯交换和缩聚反应而制得的成纤高聚物—聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet),再经纺丝和后处理制成的纤维。随着人类生活水平的不断提高,服装及装饰等领域对纤维的品质提出了更高的要求。为适应人们不断提高的需求,开发具有高附加值的差异化产品刻不容缓。

目前pet纤维的应用非常广泛,虽然pet不会直接对环境造成危害,但使用pet带来的废品的量巨大,同时pet对大气和微生物的抵抗性即抗分解性能较强(pet的分解周期为16~48年),由此可以看出,pet废弃物给环境带来了巨大的压力,其已经成为一种全球性的环境污染物。目前pet废弃物的主要处理办法有:填埋、焚烧及回收利用。虽然填埋和焚烧简单快捷,但其会给环境造成一定的污染。对pet废弃物进行降解后回收利用是处理pet废弃物最为科学的途径,但目前回收利用的比例仍然很小,以占比最大的美国市场为例,其平均回收率也仅仅达到了13%。虽然我国近年来聚酯回收的比例有了较大的增幅,但其增长主要是聚酯瓶回收率的大幅提高带来的,使用pet纤维较多的服装的回收率仍然很低(小于10%),这是由于服装多为棉涤或毛涤混纺,一方面需要较大人力成本将聚酯纤维分离出来,另一方面,pet结构致密、结晶度高,其自然降解时间较长,耗时耗力。目前主流的pet降解方法有水解、醇解、氨解、胺解和热解等,但由于pet特殊的结构,其处理效率较低,无法实现pet的快速降解,这极大地限制了pet的回收利用。

随着现代医学对纤维材料和制品的依赖及需求的逐步上升,医用纤维正在发展成为一个新兴产业。由于医用聚酯纤维制品需与人体密切接触,因此其必须具有一定的功能性、优良的力学性能,同时其要能够进行高温消毒。由于医用的特殊性,相比于正常的服用纤维,其使用周期更短,产生的废弃物的量更大。大量的医用织物废弃物会给环境带来巨大的压力,因此提高pet纤维的自然降解速率进而提高其回收利用率是目前亟待解决的问题。

因此,开发一种降解速率快的医用织物用纤维极具现实意义。



技术实现要素:

本发明的目的是克服现有技术的聚酯纤维降解速率慢的缺陷,提供一种降解速率快的医用织物用纤维及其制备方法。

为达到上述目的,本发明采用的技术方案如下:

医用织物用纤维,为阳离子聚酯fdy丝;

阳离子聚酯的分子链包括对苯二甲酸链段、乙二醇链段和间苯磺酸钠链段,阳离子聚酯中分散有0.05~0.10wt%的纳米银沸石粉体和0.03~0.05wt%的经过高温焙烧的多相固体酸碱粉体;

高温焙烧的温度为400~700℃,多相固体酸碱为sio2-al2o3和/或sio2-mgo。

本发明通过在阳离子聚酯中引入多相固体酸碱显著提高了阳离子聚酯的降解速率,一方面,固体碱能够与水分子结合产生亲核离子oh-,oh-相对于h2o具有更强的亲核能力,解决了由于h2o对酯羰基rcoor`的c原子进攻能力较弱,不易发生亲核加成反应,很难形成四面体的中间体,导致阳离子聚酯降解速率较慢的问题;另一方面,固体酸能够离解产生h+离子,h+离子能够进攻羧基负离子生成带正离子的四面体的中间体,使得羰基的氧质子化,氧上带正电荷,从而吸引羰基碳上的电子,使羰基碳具有正电性,从而更容易被碱性较弱的亲核试剂(比如h2o)进攻,解决了由于阳离子聚酯中的羰基碳原子的周围都是给电子基团,缺少吸电子基团,造成阳离子聚酯中的羰基碳原子接受亲核试剂进攻的能力低的问题。此外,多相固体酸碱中的固体酸和固体碱能够产生酸碱协同效应(有机化合物在亲电试剂-酸与亲核试剂-碱的作用下发生的催化反应,反应物和多相固体酸碱之间通过质子或电子对的授受作用,形成活泼的正离子或负离子,进一步生成产物,其中酸和碱可以实现循环使用,即实现了酸碱协同效应),阳离子聚酯大分子与多相固体酸碱进行选择性配位,然后在活性中按酸碱催化机理实现c=o双键的形成与断裂,多相固体酸碱的存在加速了阳离子聚酯的水解。

sio2-al2o3或sio2-mgo的具体制备方法如下:

配制sio2含量为10~15wt%的硅酸钠溶液,加入为硅酸钠溶液重量3~5%的溶液分散剂聚乙二醇6000,在40~50℃的条件下搅拌至溶解,匀速滴加浓度为10~15wt%的硫酸溶液至溶液ph值为10,陈化0.5~1.0h后继续逐滴滴加硫酸溶液至ph值为8,升温至90~95℃后陈化2h;用水洗去so42-抽滤,用无水乙醇多次洗涤,置于80~85℃的干燥箱中烘干,研磨得到产品二氧化硅粉体。

称取1重量份二氧化硅粉体加入50~60重量份水,搅拌分散,逐滴加入质量分数4~5%的硫酸铝或硫酸镁溶液2~3重量份,用浓度为0.5~1.0mol/l的氢氧化钠溶液调节ph值至中性,再用质量分数为8~10%的硫酸调节ph至8,陈化1~2h后,洗涤至无so42-抽滤,滤饼用无水乙醇多次洗涤,置于100℃的干燥箱中烘干,最后在400℃~700℃下煅烧2~4h,得到固体杂多酸sio2-al2o3或sio2-mgo。

本发明高温焙烧的目的是除去不需要的成分如上述制备过程中的硫酸根、硝酸根等,在一定气氛和温度下使多相固体酸碱中间体分解和活化,从而其从中间体的盐转化为金属氧化物,高温焙烧的温度能够满足多相固体酸碱中间体分解和活化条件即可。对于多相固体酸碱sio2-al2o3和/或sio2-mgo,高温焙烧的温度过高部分sio2会气化,温度过低达不到多相固体酸碱中间体分解和活化的要求。

作为优选的技术方案:

如上所述的医用织物用纤维,医用织物用纤维的单丝纤度为1.5~1.8dtex,断裂强度≥3.5cn/dtex,断裂伸长率为35.0±3.0%,线密度偏差率≤0.8%,断裂强度cv值≤4.0%,断裂伸长cv值≤8.0%,沸水收缩率为9.0±0.8%,本发明含多相固体酸碱的纤维的品质和质量相比于现有技术未降低,含多相固体酸碱的医用织物用纤维仍具有良好的力学性能和可纺性等。

如上所述的医用织物用纤维,医用织物用纤维在温度为25℃且相对湿度为65%的条件下放置60个月后,其特性粘度下降10~15%。普通阳离子聚酯纤维在温度为25℃且相对湿度为65%的条件下放置60个月后,其特性粘度降小于5%,对比可以发现,本发明的医用织物用纤维的自然降解速率相比于普通阳离子聚酯纤维有了极大地提升,通过对降解条件进行调整还可进一步加快其降解速率,进而方便纤维的回收利用。

如上所述的医用织物用纤维,高温焙烧的时间为2~4h;sio2-al2o3和sio2-mgo中sio2的含量为20~60wt%,sio2的含量优选该范围的目的是使多相固体酸碱的酸碱两性都能有一定体现,有利于产生酸碱协同效应,进一步加速阳离子聚酯的水解;多相固体酸碱在高温焙烧后进行粉碎得到平均粒径小于0.5微米的粉体;纳米银沸石粉体的平均粒径小于0.3微米。

如上所述的医用织物用纤维,阳离子聚酯的数均分子量为25000~30000,分子量分布指数为1.8~2.2。

本发明还提供一种制备如上所述的医用织物用纤维的方法,按fdy工艺由阳离子聚酯制得阳离子聚酯fdy丝,即得医用织物用纤维;

阳离子聚酯中分散有纳米银沸石粉体和所述经过高温焙烧的多相固体酸碱粉体。

本发明通过在阳离子聚酯中引入多相固体酸碱显著提高了阳离子聚酯的降解速率,一方面,固体碱能够与水分子结合产生亲核离子oh-,oh-相对于h2o具有更强的亲核能力,解决了由于h2o对酯羰基rcoor`的c原子进攻能力较弱,不易发生亲核加成反应,很难形成四面体的中间体,导致阳离子聚酯降解速率较慢的问题;另一方面,固体酸能够离解产生h+离子,h+离子能够进攻羧基负离子生成带正离子的四面体的中间体,使得羰基的氧质子化,氧上带正电荷,从而吸引羰基碳上的电子,使羰基碳具有正电性,从而更容易被碱性较弱的亲核试剂(比如h2o)进攻,解决了由于阳离子聚酯中的羰基碳原子的周围都是给电子基团,缺少吸电子基团,造成阳离子聚酯中的羰基碳原子接受亲核试剂进攻的能力低的问题。此外,多相固体酸碱中的固体酸和固体碱能够产生酸碱协同效应(有机化合物在亲电试剂-酸与亲核试剂-碱的作用下发生的催化反应,反应物和多相固体酸碱之间通过质子或电子对的授受作用,形成活泼的正离子或负离子,进一步生成产物,其中酸和碱可以实现循环使用,即实现了酸碱协同效应),阳离子聚酯大分子与多相固体酸碱进行选择性配位,然后在活性中按酸碱催化机理实现c=o双键的形成与断裂,多相固体酸碱的存在加速了阳离子聚酯的水解。

作为优选的技术方案:

如上所述的方法,所述阳离子聚酯的制备步骤如下:

(1)酯化反应;

将对苯二甲酸、乙二醇和间苯磺酸钠配成浆料,加入纳米银沸石粉体、经过高温焙烧的多相固体酸碱粉体、催化剂、消光剂和稳定剂混合均匀后,在氮气氛围中加压进行酯化反应,加压压力为常压~0.3mpa,酯化反应的温度为250~260℃,当酯化反应中的水馏出量达到理论值的90%以上时为酯化反应终点;

(2)缩聚反应;

酯化反应结束后,在负压条件下开始低真空阶段的缩聚反应,该阶段压力在30~50min内由常压平稳抽至绝对压力500pa以下,反应温度为250~260℃,反应时间为30~50min,然后继续抽真空,进行高真空阶段的缩聚反应,使反应压力进一步降至绝对压力100pa以下,反应温度为270~282℃,反应时间为50~90min,制得阳离子聚酯。

如上所述的方法,所述对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比为1:1.2~2.0,所述间苯磺酸钠的加入量为对苯二甲酸加入量的2~3mol%,所述纳米银沸石粉体、经过高温焙烧的多相固体酸碱粉体、催化剂、消光剂和稳定剂的加入量分别为对苯二甲酸加入量的0.05~0.10wt%、0.03~0.05wt%、0.03~0.05wt%、0.20~0.25wt%和0.01~0.05wt%(质量百分比)。多相固体酸碱对聚酯降解的影响是一个长期过程,多相固体酸碱的添加量在此范围内能够使纤维在一定时间(3-5年)内都保持其优良的力学性能。

如上所述的方法,所述催化剂为三氧化二锑、乙二醇锑或醋酸锑,所述消光剂为二氧化钛,所述稳定剂为磷酸三苯酯、磷酸三甲酯或亚磷酸三甲酯。

如上所述的方法,所述fdy工艺的流程为:计量、喷丝板挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕;

所述fdy工艺的参数为:纺丝温度285~300℃,冷却温度19~25℃,网络压力0.20~0.30mpa,一辊速度2200~2600m/min,一辊温度75~90℃,二辊速度3500~3800m/min,二辊温度115~130℃,卷绕速度3480~3750m/min。本发明的fdy工艺的具体参数并不仅限于此,此处仅给出一可行的工艺参数。

发明机理:

本发明先将二氧化硅粉体、水、氢氧化钠溶液以及硫酸铝或硫酸镁混合然后通过在400~700℃的温度下高温焙烧等手段制得多相固体酸碱sio2-al2o3或sio2-mgo,高温焙烧的目的是除去不需要的成分如硫酸根等,在一定气氛和温度下使多相固体酸碱中间体分解和活化,从而其从中间体的盐转化为金属氧化物,高温焙烧的温度能够满足多相固体酸碱中间体分解和活化条件即可。对于多相固体酸碱sio2-al2o3和/或sio2-mgo,高温焙烧的温度过高部分sio2会气化,温度过低达不到多相固体酸碱中间体分解和活化的要求。

阳离子聚酯的水解反应是酯化反应的逆反应,其实质是酯键中酰氧键的断裂过程,即亲核试剂在羰基上发生亲核加成,形成四面体中间体后消除负离子完成水解。普通阳离子聚酯水解速率较慢的重要原因之一是亲核试剂主要为h2o,h2o对酯羰基rcoor`的c原子进攻能力较弱,不易发生亲核加成反应,很难形成四面体的中间体,因此阳离子聚酯的降解速率较慢;原因之二是酯中的羰基碳原子接受亲核试剂进攻的能力低,这是因为阳离子聚酯中的羰基碳原子的周围都是给电子基团,缺少吸电子基团,造成阳离子聚酯中的羰基碳原子接受亲核试剂进攻的能力低,往往需要较强的亲核基团才能与阳离子聚酯中的羰基碳原子发生亲核反应。

本发明通过在阳离子聚酯中引入多相固体酸碱显著提高了阳离子聚酯的降解速率,一方面,固体碱能够与水分子结合产生亲核离子oh-,oh-相对于h2o具有更强的亲核能力,解决了由于h2o对酯羰基rcoor`的c原子进攻能力较弱,不易发生亲核加成反应,很难形成四面体的中间体,导致阳离子聚酯降解速率较慢的问题;另一方面,固体酸能够离解产生h+离子,h+离子能够进攻羧基负离子生成带正离子的四面体的中间体,使得羰基的氧质子化,氧上带正电荷,从而吸引羰基碳上的电子,使羰基碳具有正电性,从而更容易被碱性较弱的亲核试剂(比如h2o)进攻,解决了由于阳离子聚酯中的羰基碳原子的周围都是给电子基团,缺少吸电子基团,造成阳离子聚酯中的羰基碳原子接受亲核试剂进攻的能力低的问题。此外,多相固体酸碱中的固体酸和固体碱能够产生酸碱协同效应(有机化合物在亲电试剂-酸与亲核试剂-碱的作用下发生的催化反应,反应物和多相固体酸碱之间通过质子或电子对的授受作用,形成活泼的正离子或负离子,进一步生成产物,其中酸和碱可以实现循环使用,即实现了酸碱协同效应),阳离子聚酯大分子与多相固体酸碱进行选择性配位,然后在活性中按酸碱催化机理实现c=o双键的形成与断裂,多相固体酸碱的存在加速了阳离子聚酯的水解。

阳离子聚酯体系中的端羧基是阳离子聚酯水解最先发生的位置,羧基中的羟基氧原子上的未共用电子对与羰基的π电子共扼,发生电子的离域作用,离域的结果是氢氧键作用力减弱,使羧酸离解成负离子和质子,离解后生成的羧基负离子也由于电子的离域使羧基的负电荷平均分配于两个氧原子上,增加了羧基负离子的稳定性,有利于羧酸离解成离子,在阳离子聚酯中引入多相固体酸碱后,固体酸使得羰基碳更容易被碱性较弱的亲核试剂(比如h2o)进攻,固体碱增强了亲核试剂的进攻能力,因而亲核加成反应变得非常容易,亲核试剂进攻后,四面体的中间体的酰氧基发生断裂,分解成酸和醇,如此循环,羰基不断被破坏,大分子链不断断裂,端羧基含量不断增加,进一步促进了阳离子聚酯水解,提高了水解速率,进而克服了现有技术阳离子聚酯纤维由于pet结构(h2o对酯羰基rcoor`的c原子进攻能力弱及阳离子聚酯中的羰基碳原子接受亲核试剂进攻的能力低)造成的自然降解速率过慢的问题。

有益效果:

(1)本发明的医用织物用纤维的制备方法,工艺简单,通过在阳离子聚酯中引入改性组分—多相固体酸碱,显著提高了医用织物用纤维的自然降解速率;

(2)本发明的医用织物用纤维的制备方法,成本低廉,极具应用前景;

(3)本发明的医用织物用纤维,自然降解速率快,机械性能优良,应用前景好。

具体实施方式

下面结合具体实施方式,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

一种医用织物用纤维的制备方法,步骤如下:

(1)制备多相固体酸碱sio2-al2o3;

配制sio2含量为12wt%的硅酸钠溶液,加入为硅酸钠溶液重量4%的溶液分散剂聚乙二醇6000,在45℃的条件下搅拌至溶解,匀速滴加浓度为12wt%的硫酸溶液至溶液ph值为10,陈化1.0h后继续逐滴滴加硫酸溶液至ph值为8,升温至95℃后陈化2h;用水洗去so42-抽滤,用无水乙醇多次洗涤,置于80℃的干燥箱中烘干,研磨得到产品二氧化硅粉体;

称取1重量份二氧化硅粉体加入55重量份水,搅拌分散,逐滴加入质量分数4.5%的硫酸铝溶液2重量份,用浓度为0.5mol/l的氢氧化钠溶液调节ph值至中性,再用质量分数为8%的硫酸调节ph至8,陈化2h后,洗涤至无so42-抽滤,滤饼用无水乙醇多次洗涤,置于100℃的干燥箱中烘干,最后在500℃下煅烧3h后进行粉碎得到平均粒径为0.4微米的多相固体酸碱sio2-al2o3粉体,sio2-al2o3中sio2的含量为40wt%;

(2)酯化反应;

将对苯二甲酸、乙二醇和间苯磺酸钠配成浆料,加入平均粒径为0.25的纳米银沸石粉体、多相固体酸碱sio2-al2o3粉体、三氧化二锑、二氧化钛和磷酸三苯酯混合均匀后,在氮气氛围中加压进行酯化反应,加压压力0.2mpa,酯化反应的温度为260℃,当酯化反应中的水馏出量达到理论值的95%时为酯化反应终点,其中,对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比为1:1.6,间苯磺酸钠的加入量为对苯二甲酸加入量的2.5mol%,纳米银沸石粉体、多相固体酸碱sio2-al2o3粉体、三氧化二锑、二氧化钛和磷酸三苯酯的加入量分别为对苯二甲酸加入量的0.05wt%、0.04wt%、0.04wt%、0.23wt%和0.03wt%;

(3)缩聚反应;

酯化反应结束后,在负压条件下开始低真空阶段的缩聚反应,该阶段压力在40min内由常压平稳抽至绝对压力490pa,反应温度为260℃,反应时间为50min,然后继续抽真空,进行高真空阶段的缩聚反应,使反应压力进一步降至绝对压力90pa,最后在反应温度为282℃的条件下反应90min后得到阳离子聚酯,阳离子聚酯的数均分子量为30000,分子量分布指数为2.2;

(4)阳离子聚酯经计量、喷丝板挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕后制得阳离子聚酯fdy丝,即得医用织物用纤维,其中,fdy工艺的参数为:纺丝温度290℃,冷却温度22℃,网络压力0.25mpa,一辊速度2400m/min,一辊温度80℃,二辊速度3700m/min,二辊温度120℃,卷绕速度3650m/min。

最终制得的医用织物用纤维的单丝纤度为1.7dtex,断裂强度为3.5cn/dtex,断裂伸长率为35.0%,线密度偏差率为0.75%,断裂强度cv值为3.8%,断裂伸长cv值为7.5%,沸水收缩率为9.0%;

医用织物用纤维在温度为25℃且相对湿度为65%的条件下放置60个月后,其特性粘度下降15%。

对比例1

一种医用纤维的制备方法,制备步骤与实施例1基本相同,不同之处在于,步骤(2)酯化反应过程中不添加多相固体酸碱sio2-al2o3,制得的医用纤维的单丝纤度为1.7dtex,断裂强度为3.5cn/dtex,断裂伸长率为34.5%,线密度偏差率为0.73%,断裂强度cv值为3.7%,断裂伸长cv值为7.4%,沸水收缩率为8.9%,医用纤维在温度为25℃且相对湿度为65%的条件下放置60个月后,其特性粘度降为5%,将实施例1与对比例1相对比可以发现,正是由于添加了多相固体酸碱sio2-al2o3,本发明的医用织物用纤维的自然降解速率相比于普通阳离子聚酯纤维有了极大地提升,通过对降解条件进行调整还可进一步加快其降解速率,进而方便纤维的回收利用,同时多相固体酸碱sio2-al2o3的添加对纤维其他性能影响较小,并不影响其加工性能及机械性能。

实施例2

一种医用织物用纤维的制备方法,步骤如下:

(1)制备多相固体酸碱sio2-mgo;

配制sio2含量为10wt%的硅酸钠溶液,加入为硅酸钠溶液重量3%的溶液分散剂聚乙二醇6000,在40℃的条件下搅拌至溶解,匀速滴加浓度为10wt%的硫酸溶液至溶液ph值为10,陈化0.5h后继续逐滴滴加硫酸溶液至ph值为8,升温至90℃后陈化2h;用水洗去so42-抽滤,用无水乙醇多次洗涤,置于80℃的干燥箱中烘干,研磨得到产品二氧化硅粉体;

称取1重量份二氧化硅粉体加入50重量份水,搅拌分散,逐滴加入质量分数4%的硫酸镁溶液3重量份,用浓度为0.5mol/l的氢氧化钠溶液调节ph值至中性,再用质量分数为8%的硫酸调节ph至8,陈化1h后,洗涤至无so42-抽滤,滤饼用无水乙醇多次洗涤,置于100℃的干燥箱中烘干,最后在400℃下煅烧4h后进行粉碎得到平均粒径为0.4微米的多相固体酸碱sio2-mgo粉体,sio2-mgo中sio2的含量为20wt%;

(2)酯化反应;

将对苯二甲酸、乙二醇和间苯磺酸钠配成浆料,加入平均粒径为0.28的纳米银沸石粉体、多相固体酸碱sio2-mgo粉体、乙二醇锑、二氧化钛和磷酸三甲酯混合均匀后,在氮气氛围中加压进行酯化反应,加压压力为常压,酯化反应的温度为250℃,当酯化反应中的水馏出量达到理论值的94%时为酯化反应终点,其中,对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比为1:1.2,间苯磺酸钠的加入量为对苯二甲酸加入量的2%,纳米银沸石粉体、多相固体酸碱sio2-mgo粉体、乙二醇锑、二氧化钛和磷酸三甲酯的加入量分别为对苯二甲酸加入量的0.06wt%、0.03wt%、0.03wt%、0.20wt%和0.01wt%;

(3)缩聚反应;

酯化反应结束后,在负压条件下开始低真空阶段的缩聚反应,该阶段压力在50min内由常压平稳抽至绝对压力490pa,反应温度为250℃,反应时间为30min,然后继续抽真空,进行高真空阶段的缩聚反应,使反应压力进一步降至绝对压力90pa,最后在反应温度为270℃的条件下反应50min后得到阳离子聚酯,阳离子聚酯的数均分子量为25000,分子量分布指数为1.8;

(4)阳离子聚酯经计量、喷丝板挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕后制得阳离子聚酯fdy丝,即得医用织物用纤维,其中,fdy工艺的参数为:纺丝温度285℃,冷却温度25℃,网络压力0.20mpa,一辊速度2200m/min,一辊温度75℃,二辊速度3500m/min,二辊温度115℃,卷绕速度3480m/min。

最终制得的医用织物用纤维的单丝纤度为1.5dtex,断裂强度为4.1cn/dtex,断裂伸长率为38%,线密度偏差率为0.72%,断裂强度cv值为3.5%,断裂伸长cv值为7.4%,沸水收缩率为8.2%;

医用织物用纤维在温度为25℃且相对湿度为65%的条件下放置60个月后,其特性粘度下降10%。

实施例3

一种医用织物用纤维的制备方法,步骤如下:

(1)制备多相固体酸碱sio2-al2o3;

配制sio2含量为10wt%的硅酸钠溶液,加入为硅酸钠溶液重量3%的溶液分散剂聚乙二醇6000,在40℃的条件下搅拌至溶解,匀速滴加浓度为10wt%的硫酸溶液至溶液ph值为10,陈化0.5h后继续逐滴滴加硫酸溶液至ph值为8,升温至90℃后陈化2h;用水洗去so42-抽滤,用无水乙醇多次洗涤,置于85℃的干燥箱中烘干,研磨得到产品二氧化硅粉体;

称取1重量份二氧化硅粉体加入60重量份水,搅拌分散,逐滴加入质量分数4%的硫酸铝溶液2重量份,用浓度为1.0mol/l的氢氧化钠溶液调节ph值至中性,再用质量分数为10%的硫酸调节ph至8,陈化2h后,洗涤至无so42-抽滤,滤饼用无水乙醇多次洗涤,置于100℃的干燥箱中烘干,最后在700℃下煅烧2h后进行粉碎得到平均粒径为0.4微米的多相固体酸碱sio2-al2o3粉体,sio2-al2o3中sio2的含量为60wt%;

(2)酯化反应;

将对苯二甲酸、乙二醇和间苯磺酸钠配成浆料,加入平均粒径为0.27的纳米银沸石粉体、多相固体酸碱sio2-al2o3粉体、醋酸锑、二氧化钛和亚磷酸三甲酯混合均匀后,在氮气氛围中加压进行酯化反应,加压压力为0.3mpa,酯化反应的温度为260℃,当酯化反应中的水馏出量达到理论值的97%时为酯化反应终点,其中,对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比为1:2.0,间苯磺酸钠的加入量为对苯二甲酸加入量的3mol%,纳米银沸石粉体、多相固体酸碱sio2-al2o3粉体、醋酸锑、二氧化钛和亚磷酸三甲酯的加入量分别为对苯二甲酸加入量的0.07wt%、0.035wt%、0.05wt%、0.25wt%和0.05wt%;

(3)缩聚反应;

酯化反应结束后,在负压条件下开始低真空阶段的缩聚反应,该阶段压力在50min内由常压平稳抽至绝对压力495pa,反应温度为260℃,反应时间为35min,然后继续抽真空,进行高真空阶段的缩聚反应,使反应压力进一步降至绝对压力90pa,最后在反应温度为270℃的条件下反应90min后得到阳离子聚酯,阳离子聚酯的数均分子量为26000,分子量分布指数为1.9;

(4)阳离子聚酯经计量、喷丝板挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕后制得阳离子5酯fdy丝,即得医用织物用纤维,其中,fdy工艺的参数为:纺丝温度300℃,冷却温度19℃,网络压力0.30mpa,一辊速度2600m/min,一辊温度90℃,二辊速度3800m/min,二辊温度130℃,卷绕速度3750m/min。

最终制得的医用织物用纤维的单丝纤度为1.8dtex,断裂强度为4.0cn/dtex,断裂伸长率为38%,线密度偏差率为75%,断裂强度cv值为3.8%,断裂伸长cv值为8.0%,沸水收缩率为9.7%;

医用织物用纤维在温度为25℃且相对湿度为65%的条件下放置60个月后,其特性粘度下降11%。

实施例4

一种医用织物用纤维的制备方法,步骤如下:

(1)制备多相固体酸碱sio2-mgo;

配制sio2含量为14wt%的硅酸钠溶液,加入为硅酸钠溶液重量4%的溶液分散剂聚乙二醇6000,在45℃的条件下搅拌至溶解,匀速滴加浓度为13wt%的硫酸溶液至溶液ph值为10,陈化1.0h后继续逐滴滴加硫酸溶液至ph值为8,升温至95℃后陈化2h;用水洗去so42-抽滤,用无水乙醇多次洗涤,置于85℃的干燥箱中烘干,研磨得到产品二氧化硅粉体;

称取1重量份二氧化硅粉体加入57重量份水,搅拌分散,逐滴加入质量分数4%的硫酸镁溶液2重量份,用浓度为0.8mol/l的氢氧化钠溶液调节ph值至中性,再用质量分数为9%的硫酸调节ph至8,陈化1.5h后,洗涤至无so42-抽滤,滤饼用无水乙醇多次洗涤,置于100℃的干燥箱中烘干,最后在600℃下煅烧3h后进行粉碎得到平均粒径为0.4微米的多相固体酸碱sio2-mgo粉体,sio2-mgo中sio2的含量为45wt%;

(2)酯化反应;

将对苯二甲酸、乙二醇和间苯磺酸钠配成浆料,加入平均粒径为0.21的纳米银沸石粉体、多相固体酸碱sio2-mgo粉体、醋酸锑、二氧化钛和磷酸三苯酯混合均匀后,在氮气氛围中加压进行酯化反应,加压压力为0.2mpa,酯化反应的温度为255℃,当酯化反应中的水馏出量达到理论值的94%时为酯化反应终点,其中,对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比为1:1.5,间苯磺酸钠的加入量为对苯二甲酸加入量的2.3%,纳米银沸石粉体、多相固体酸碱sio2-mgo粉体、醋酸锑、二氧化钛和磷酸三苯酯的加入量分别为对苯二甲酸加入量的0.08wt%、0.035wt%、0.035wt%、0.21wt%和0.03wt%;

(3)缩聚反应;

酯化反应结束后,在负压条件下开始低真空阶段的缩聚反应,该阶段压力在35min内由常压平稳抽至绝对压力495pa,反应温度为255℃,反应时间为35min,然后继续抽真空,进行高真空阶段的缩聚反应,使反应压力进一步降至绝对压力90pa,最后在反应温度为275℃的条件下反应60min后得到阳离子聚酯,阳离子聚酯的数均分子量为27000,分子量分布指数为2.0;

(4)阳离子聚酯经计量、喷丝板挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕后制得阳离子聚酯fdy丝,即得医用织物用纤维,其中,fdy工艺的参数为:纺丝温度290℃,冷却温度20℃,网络压力0.25mpa,一辊速度2300m/min,一辊温度80℃,二辊速度3600m/min,二辊温度120℃,卷绕速度3600m/min。

最终制得的医用织物用纤维的单丝纤度为1.6dtex,断裂强度为4.0cn/dtex,断裂伸长率为34%,线密度偏差率为7.4%,断裂强度cv值为3.3%,断裂伸长cv值为7.6%,沸水收缩率为9.2%;

医用织物用纤维在温度为25℃且相对湿度为65%的条件下放置60个月后,其特性粘度下降11.5%。

实施例5

一种医用织物用纤维的制备方法,步骤如下:

(1)制备多相固体酸碱sio2-mgo;

配制sio2含量为15wt%的硅酸钠溶液,加入为硅酸钠溶液重量5%的溶液分散剂聚乙二醇6000,在45℃的条件下搅拌至溶解,匀速滴加浓度为10wt%的硫酸溶液至溶液ph值为10,陈化1.0h后继续逐滴滴加硫酸溶液至ph值为8,升温至95℃后陈化2h;用水洗去so42-抽滤,用无水乙醇多次洗涤,置于80℃的干燥箱中烘干,研磨得到产品二氧化硅粉体;

称取1重量份二氧化硅粉体加入59重量份水,搅拌分散,逐滴加入质量分数4%的硫酸镁溶液2重量份,用浓度为0.7mol/l的氢氧化钠溶液调节ph值至中性,再用质量分数为10%的硫酸调节ph至8,陈化2h后,洗涤至无so42-抽滤,滤饼用无水乙醇多次洗涤,置于100℃的干燥箱中烘干,最后在650℃下煅烧3.5h后进行粉碎得到平均粒径为0.45微米的多相固体酸碱sio2-mgo粉体,sio2-mgo中sio2的含量为51wt%;

(2)酯化反应;

将对苯二甲酸、乙二醇和间苯磺酸钠配成浆料,加入平均粒径为0.21的纳米银沸石粉体、多相固体酸碱sio2-mgo粉体、醋酸锑、二氧化钛和磷酸三甲酯混合均匀后,在氮气氛围中加压进行酯化反应,加压压力为0.3mpa,酯化反应的温度为260℃,当酯化反应中的水馏出量达到理论值的94%时为酯化反应终点,其中,对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比为1:1.7,间苯磺酸钠的加入量为对苯二甲酸加入量的2.5mol%,纳米银沸石粉体、多相固体酸碱sio2-mgo粉体、醋酸锑、二氧化钛和磷酸三甲酯的加入量分别为对苯二甲酸加入量的0.09wt%、0.04wt%、0.04wt%、0.23wt%和0.03wt%;

(3)缩聚反应;

酯化反应结束后,在负压条件下开始低真空阶段的缩聚反应,该阶段压力在40min内由常压平稳抽至绝对压力490pa,反应温度为257℃,反应时间为40min,然后继续抽真空,进行高真空阶段的缩聚反应,使反应压力进一步降至绝对压力95pa,最后在反应温度为275℃的条件下反应70min后得到阳离子聚酯,阳离子聚酯的数均分子量为28000,分子量分布指数为2.0;

(4)阳离子聚酯经计量、喷丝板挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕后制得阳离子聚酯fdy丝,即得医用织物用纤维,其中,fdy工艺的参数为:纺丝温度295℃,冷却温度21℃,网络压力0.25mpa,一辊速度2500m/min,一辊温度85℃,二辊速度3700m/min,二辊温度120℃,卷绕速度3650m/min。

最终制得的医用织物用纤维的单丝纤度为1.7dtex,断裂强度为3.55cn/dtex,断裂伸长率为35%,线密度偏差率为0.74%,断裂强度cv值为3.9%,断裂伸长cv值为7.6%,沸水收缩率为8.8%;

医用织物用纤维在温度为25℃且相对湿度为65%的条件下放置60个月后,其特性粘度下降13%。

实施例6

一种医用织物用纤维的制备方法,步骤如下:

(1)制备多相固体酸碱;

sio2-al2o3的制备方法与实施例3相同,sio2-mgo的制备方法与实施例4相同,将sio2-al2o3和sio2-mgo按质量比1:1混合得到多相固体酸碱;

(2)酯化反应;

将对苯二甲酸、乙二醇和间苯磺酸钠配成浆料,加入平均粒径为0.22的纳米银沸石粉体、经过高温焙烧的多相固体酸碱粉体、醋酸锑、二氧化钛和磷酸三苯酯混合均匀后,在氮气氛围中加压进行酯化反应,加压压力为0.2mpa,酯化反应的温度为255℃,当酯化反应中的水馏出量达到理论值的94%时为酯化反应终点,其中,对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比为1:1.8,间苯磺酸钠的加入量为对苯二甲酸加入量的2.7mol%,纳米银沸石粉体、经过高温焙烧的多相固体酸碱粉体、醋酸锑、二氧化钛和磷酸三苯酯的加入量分别为对苯二甲酸加入量的0.10wt%、0.045wt%、0.04wt%、0.24wt%和0.05wt%;

(3)缩聚反应;

酯化反应结束后,在负压条件下开始低真空阶段的缩聚反应,该阶段压力在45min内由常压平稳抽至绝对压力490pa,反应温度为250℃,反应时间为50min,然后继续抽真空,进行高真空阶段的缩聚反应,使反应压力进一步降至绝对压力90pa,最后在反应温度为280℃的条件下反应80min后得到阳离子聚酯,阳离子聚酯的数均分子量为29000,分子量分布指数为2.1;

(4)阳离子聚酯经计量、喷丝板挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕后制得阳离子聚酯fdy丝,即得医用织物用纤维,其中,fdy工艺的参数为:纺丝温度300℃,冷却温度25℃,网络压力0.20mpa,一辊速度2500m/min,一辊温度90℃,二辊速度3700m/min,二辊温度125℃,卷绕速度3700m/min。

最终制得的医用织物用纤维的单丝纤度为1.7dtex,断裂强度为3.55cn/dtex,断裂伸长率为37%,线密度偏差率为0.8%,断裂强度cv值为3.7%,断裂伸长cv值为7.8%,沸水收缩率为8.2%;

医用织物用纤维在温度为25℃且相对湿度为65%的条件下放置60个月后,其特性粘度下降14%。

实施例7

一种医用织物用纤维的制备方法,步骤如下:

(1)制备多相固体酸碱;

sio2-al2o3的制备方法与实施例3相同,sio2-mgo的制备方法与实施例4相同,将sio2-al2o3和sio2-mgo按质量比1:1混合得到多相固体酸碱;

(2)酯化反应;

将对苯二甲酸、乙二醇和间苯磺酸钠配成浆料,加入平均粒径为0.20的纳米银沸石粉体、经过高温焙烧的多相固体酸碱粉体、醋酸锑、二氧化钛和磷酸三甲酯混合均匀后,在氮气氛围中加压进行酯化反应,加压压力为0.3mpa,酯化反应的温度为260℃,当酯化反应中的水馏出量达到理论值的96%时为酯化反应终点,其中,对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比为1:1.2,间苯磺酸钠的加入量为对苯二甲酸加入量的2.9mol%,纳米银沸石粉体、经过高温焙烧的多相固体酸碱粉体、醋酸锑、二氧化钛和磷酸三甲酯的加入量分别为对苯二甲酸加入量的0.10wt%、0.05wt%、0.03wt%、0.25wt%和0.04wt%;

(3)缩聚反应;

酯化反应结束后,在负压条件下开始低真空阶段的缩聚反应,该阶段压力在50min内由常压平稳抽至绝对压力495pa,反应温度为255℃,反应时间为50min,然后继续抽真空,进行高真空阶段的缩聚反应,使反应压力进一步降至绝对压力90pa,最后在反应温度为280℃的条件下反应85min后得到阳离子聚酯,阳离子聚酯的数均分子量为29000,分子量分布指数为2.2;

(4)阳离子聚酯经计量、喷丝板挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕后制得阳离子聚酯fdy丝,即得医用织物用纤维,其中,fdy工艺的参数为:纺丝温度300℃,冷却温度22℃,网络压力0.20mpa,一辊速度2200m/min,一辊温度85℃,二辊速度3700m/min,二辊温度120℃,卷绕速度3700m/min。

最终制得的医用织物用纤维的单丝纤度为1.8dtex,断裂强度为3.5cn/dtex,断裂伸长率为37%,线密度偏差率为0.74%,断裂强度cv值为3.7%,断裂伸长cv值为7.5%,沸水收缩率为8.6%;

医用织物用纤维在温度为25℃且相对湿度为65%的条件下放置60个月后,其特性粘度下降15%。

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