一种具有抗菌功能的聚酯纤维的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于纺织品领域，具体涉及一种具有抗菌功能的聚酯纤维的制备方法。
【背景技术】
[0002]聚对苯二甲酸乙二酯(PET，以下简称聚酯)及其产品自问世以来，由于它具有多种优良特性，倍受人们的青睐。近10年来，由于聚酯在纤维和非纤领域的发展都较快，需求日益扩大，因此，在世界范围内，尤其是亚洲地区的聚酯生产飞速发展，同时也促进和带动聚酯上下游产业的成长，使聚酯成为合成材料中的I个大品种。
[0003]工业化大量生产的聚酯纤维是用聚对苯二甲酸乙二醇酯制成的，中国的商品名为涤纶。涤纶具有优良的耐皱性、弹性和尺寸稳定性，耐光耐磨，不霉不蛀，可以纯纺织造，也可与棉、毛、丝、麻等天然纤维和其他化学纤维以任意比例混纺交织，因此被广泛应用于纺织工业，是制造衣服、床上用品、室内装饰、地毯等织物的重要原料。但同时涤纶和天然纤维相比又存在含水率低、透气性差，易沾污的缺点，尤其是吸收人体排出的汗液后容易发出异味、滋生细菌，长期以来一直被认为是一种非健康环保的材料。随着科学技术的发展和人们生活水平的提高，对所穿用的聚酯纺织纤维进行改性，使其具有抗菌除臭功效，提升其织物的舒适性和功能性，成为纺织材料发展的一个重要课题。
[0004]目前市面上具有抗菌除臭功能的纤维织物主要是通过吸附添加型抗菌剂来实现的，如专利201110261719.7报道了一种耐久型抗菌除臭纤维织物的加工方法，该方法是将纳米级无机抗菌剂以3%-30 %重量比加入到高聚物粉中，混合均匀，通过螺杆造粒技术形成抗菌母粒。将抗菌母粒以0.3%-10%的比例与高聚物混合、纺丝，经过纺纱织造后形成织物，再经过抗菌剂后整理，使用该发明的方法加工的纤维织物具有抗菌效果好、持久性强的优点。专利201110325322.X报道了一种聚对苯二甲酸乙二醇酯抗菌性复合材料及其制备工艺，该复合材料由以下重量份数的组分构成:聚对苯二甲酸乙二醇酯62?72份，天然有机抗菌剂15?25份，无机抗菌剂5?15份，润滑剂I?3份，抗氧剂0.5?1.5份。该发明还包括所述聚对苯二甲酸乙二醇酯抗菌性复合材料的制备工艺，该发明之聚对苯二甲酸乙二醇酯抗菌性复合材料，抗菌效果好，易于加工，制造成本低，可用于制作矿泉水瓶、啤酒瓶和果汁饮料瓶等；制备工艺简单，适于工业化生产。以上专利的共同特点是将抗菌剂直接加入到聚酯树脂中。
[0005]近年来，负离子粉作为一种具有特殊功能的新型无机材料受到人们的关注，离子粉体中的成分是以含硼为特征的铝、钠、铁、锂环状结构的硅酸盐物质，具有热电性和压电性，受到环境的影响会释放出的负离子，并与空气中的氧分子结合形成氧负离子，其具有很高的活性，有很强的氧化还原作用，能破坏细菌的细胞膜或细胞原生质活性酶的活性，从而达到抗菌杀菌的目的。同时，大量的科学研宄表明负离子的存在对于人体的循环代谢、抗衰老、预防疾病有着重大的积极作用。因此，负离子粉作为健康、高效的添加剂被越来越多的应用到纺织纤维中。如专利CN200910054876.3《一种负离子技术制备全棉功能家纺纤维面料的方法及其在家纺产品中的应用》、专利CN200910054874.4《一种负离子技术制备蚕丝的方法及其在家纺产品中的应用》等。同前两个专利一样，它们只是将负离子粉填充在聚合物中，随着时间的推移和洗涤次数的增加，会逐渐减弱并最终丧失其抗菌除臭功能。只有将负离子粉有机的结合在纤维分子链中，才能制得永久具有抗菌除臭功能的纺织纤维，这其中的关键技术是如何将负离子粉有机的引入聚酯分子链中。
[0006]由于负离子矿粉表面的亲水性，造成其与聚合大分子的相容性较差，所以需要加入表面改性剂来改性负离子矿粉，以提高负离子矿粉与聚酯纤维的相容性，使其能够顺利的结合到聚酯纤维的分子结构中。在相似的专利CN200710190594.7中，江苏省吴江市盛虹集团有限公司公开了“负离子纤维的织造”，是将将负离子粉体、偶联剂、分散剂按配方量与聚酯纤维本体混合，通过双螺杆挤出、拉伸，再纺丝得到负离子改性的聚酯纤维织物，其中所用的偶联剂是硅烷偶联剂，也就是所谓的表面改性剂。该专利通过表面改性剂对负离子矿粉进行改性达到改善负离子矿粉与聚酯相容性的目的，但负离子矿粉也只是通过分子间作用力与聚合物大分子结合，并没有进入分子链中，容易从聚合物表面脱落，并会在在一定程度上影响材料的力学性能。
[0007]为了将负离子矿粉与聚酯分子形成有机的整体，保证在填充负离子矿粉时聚酯纤维的力学性能保持不变，我们利用负离子矿粉表面的羟基，使之与异氰酸酯反应，从而形成了负离子矿粉分子末端的异氰酸根，接枝上异氰酸根的负离子粉可以作为扩链剂和封端剂参与聚酯的合成反应，从而将负离子矿粉有机结合在聚酯纤维分子链中，并进一步提高聚酯纤维的弹性。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是提供一种含有负离子矿粉的聚酯纤维制备方法，本发明的技术方案所采取的技术方案如下:
1、异氰酸酯改性的负离子粉的制备
在容器中加入100份的负离子矿粉，搅拌升温至120°C维持30-60min，后在高速搅拌下加入1-5份的异氰酸酯，在100-120°C温度下继续反应30-60min后即得异氰酸酯改性的负离子粉，备用。
[0009]2、聚酯纤维的制备
在酯化反应釜中加入100份的PTA、40-60份的乙二醇、0.2-2份的复合钛系催化剂，搅拌均匀后先在酯化温度200-230°C下反应30-60min，继续升温至250-260°C压反应30-60min，然后加入1_5份的异氰酸酯改性的负离子粉在真空度30_100Pa下反应4_5h，直至酸值小于0.5mgKOH/g得聚酯树脂，再经纺丝得聚酯纤维。
[0010]本发明所述的复合钛系催化剂为耐水解的钛/硅氧化物共聚物，其中Ti/Si原子比为9: 1
[0011]本发明所述的异氰酸酯为异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)、对苯二异氰酸酯(Proi)、萘-1，5-二异氰酸酯(NDI)的一种或几种。
[0012]本发明具有的优点是:
将负离子矿粉有机结合在聚酯分子链中，使产品具有永久的抗菌功能，工艺方法简单，经济可行，市场前景广阔。
【具体实施方式】
[0013]以下是本发明的几个具体实施例，进一步说明本发明，但是本发明不仅限于此。
[0014]实施例1
1、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)改性的负离子粉的制备
在容器中加入100份的负离子矿粉，搅拌升温至120°C维持30min，后在高速搅拌下加入I份的二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)，在100°C温度下继续反应30min后即得二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)改性的负离子粉，备用。
[0015]2、聚酯纤维的制备
在酯化反应釜中加入100份的PTA、40份的乙二醇、0.2份的耐水解的钛/硅氧化物共聚物(Ti/Si (能否去掉)原子比为9: 1)，搅拌均匀后先在酯化温度200°C下反应30min，继续升温至250°C压反应30min，然后加入I份的二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)改性的负离子粉在真空度30Pa下反应4h，直至酸值小于0.5mgKOH/g得聚酯树脂，再经纺丝得聚酯纤维。
[0016]实施例2
1、苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)改性的负离子粉的制备
在容器中加入100份的负离子矿粉，搅拌升温至120°C维持50min，后在高速搅拌下加入3份的苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI )，在110°C温度下继续反应50min后即得苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)改性的负离子粉，备用。
[0017]2、聚酯纤维的制备
在酯化反应釜中加入100份的PTA、50份的乙二醇、I份的耐水解的钛/硅氧化物共聚物(Ti/Si原子比为9: 1)，搅拌均匀后先在酯化温度220°C下反应50min，继续升温至250°C压反应50min，然后加入3份的苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)改性的负离子粉在真空度70Pa下反应4h，直至酸值小于0.5mgKOH/g得聚酯树脂，再经纺丝得聚酯纤维。
[0018]实施例3
1、对苯二异氰酸酯(Proi)改性的负离子粉的制备
在容器中加入100份的负离子矿粉，搅拌升温至120°C维持60min，后在高速搅拌下加入5份的对苯二异氰酸酯(PPDI)，在120°C温度下继续反应60min后即得对苯二异氰酸酯(PPDI) I改性的负离子粉，备用。
[0019]2、聚酯纤维的制备
在酯化反应釜中加入100份的PTA、60份的乙二醇、2份的耐水解的钛/硅氧化物共聚物(Ti/Si原子比为9: 1)，搅拌均匀后先在酯化温度230°C下反应60min，继续升温至260°C压反应60min，然后加入5份的对苯二异氰酸酯(PTOI)改性的负离子粉在真空度10Pa下反应5h，直至酸值小于0.5mgKOH/g得聚酯树脂，再经纺丝得聚酯纤维。
【主权项】
1.一种具有抗菌功能的聚酯纤维的制备方法，其特征在于本发明的具体步骤是:(1)异氰酸酯改性的负离子粉的制备，在容器中加入100份的负离子矿粉，搅拌升温至120°C维持30-60min，后在高速搅拌下加入1_5份的异氰酸酯，在100-120°C温度下继续反应30-60min后即得异氰酸酯改性的负离子粉，备用，(2)聚酯纤维的制备，在酯化反应釜中加入100份的PTA、40-60份的乙二醇、0.2-2份的复合钛系催化剂，搅拌均匀后先在酯化温度200-230°C下反应30-60min，继续升温至250_260°C压反应30_60min，然后加入1-5份的异氰酸醋改性的负离子粉在真空度30-100Pa下反应4-5h,直至酸值小于0.5mgKOH/g得聚醋树脂，再经纺丝得聚酯纤维。
2.根据权利要求1所述的一种具有抗菌功能的聚酯纤维的制备方法，其特征在于所述的复合钛系催化剂为耐水解的钛/硅氧化物共聚物，其中Ti/S原子比为9: I。
3.根据权利要求1所述的一种具有抗菌功能的聚酯纤维的制备方法，其特征在于所述的异氰酸酯为异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)Ji苯二异氰酸酯(Proi)、萘-1，5-二异氰酸酯(NDI)的一种或几种。
【专利摘要】本发明提供一种具有抗菌功能的聚酯纤维的制备方法,具体步骤是：（1）异氰酸酯改性的负离子粉的制备，在容器中加入100份的负离子矿粉，搅拌升温至120℃维持30-60min，后在高速搅拌下加入1-5份的异氰酸酯，在100-120℃温度下继续反应30-60min后即得异氰酸酯改性的负离子粉，备用,（2）聚酯纤维的制备，在酯化反应釜中加入100份的PTA、40-60份的乙二醇、0.2-2份的复合钛系催化剂，搅拌均匀后先在酯化温度200-230℃下反应30-60min，继续升温至250-260℃压反应30-60min，然后加入1-5份的异氰酸酯改性的负离子粉在真空度30-100Pa下反应4-5h,直至酸值小于0.5mgKOH/g得聚酯树脂，再经纺丝得聚酯纤维,本产品具有永久的抗菌功能。
【IPC分类】C08G63-183, D01F6-62, C08G63-698
【公开号】CN104805521
【申请号】CN201510085957
【发明人】陈登龙, 白欣, 伍毓强, 杜鹏飞
【申请人】福建师范大学泉港石化研究院
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年2月23日