专利名称：具有优异吸湿性能的聚对苯二甲酸丙二醇树脂及生产方法
技术领域：
本发明涉及一种聚对苯二甲酸丙二醇树脂及生产方法。
背景技术：
聚酯纤维以其悬垂性好、强度高等优良的物理和化学性能而被广泛应用于服装面料、家纺等领域。但由于聚酯大分子链规整，不含有亲水基团，纤维表面光滑，导致其吸湿透气性差，它的疏水特性使其在吸水性或吸湿性要求较高的服饰领域中的应用受到了限制。
为了解决这些问题，提出的方法是在聚酯中共聚合和添加具有吸湿性的化合物。例如公开的方法有使在侧链上具有羟基亚烷基二醇的二醇共聚、使含有磺酸金属盐的二羧酸共聚。但是，在共聚合这样的吸湿成分的方法中，存在强度及耐候性低下的问题。
另外在改性上述聚酯的方法之外，还提出使聚酯纤维附着吸湿性化合物的方法。例如公开的方法有在聚酯纤维上接枝聚合丙烯酸或甲基丙烯酸，利用碱金属取代其中的羧基，提高吸湿性。但是由于吸湿性化合物附着在纤维表面上，所以存在产生光滑以及随时间强度低下，而且耐光性低下的问题。
为了解决所述的问题，在纤维使用方面提出，将具有高吸湿性的吸湿性树脂做成芯部，利用聚酯的外皮包覆的芯鞘型复合纤维。但是这些芯鞘型复合纤维的情况，在进行精炼以及染色等热水处理时，芯部的吸水性树脂由于含水而溶胀，存在的问题有纤维表面发生裂痕(鞘裂)向吸湿性树脂的外部流出、染色稳定性不够、布匹质量降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种良好的力学性能和吸湿性能的具有优异吸湿性能的聚对苯二甲酸丙二醇树脂及生产方法。
本发明的技术解决方案是一种具有优异吸湿性能的聚对苯二甲酸丙二醇树脂，其特征是在聚对苯二甲酸丙二醇树脂中含有聚对苯二甲酸丙二醇树脂合成过程中加入的纳米吸湿功能粉体5～15wt％。
纳米吸湿功能粉体是SiO2粉体，粒径0.05～0.5微米。纳米吸湿功能粉体是多孔质SiO2粉体。
一种具有优异吸湿性能的聚对苯二甲酸丙二醇树脂的生产方法，包括对苯二甲酸与丙二醇进行酯化、缩聚反应，其特征是在反应体系中加入纳米吸湿功能粉体的丙二醇分散液。
纳米吸湿功能粉体的丙二醇分散液中纳米吸湿功能粉体的浓度为5～40％，纳米吸湿功能粉体的丙二醇分散液的添加量以最终产品聚对苯二甲酸丙二醇树脂重量比计算，使纳米吸湿功能粉体的含量为5～15wt％。纳米吸湿功能粉体的丙二醇分散液是在酯化反应步骤或缩聚反应步骤中加入反应体系。本发明优选在酯化反应结束后，缩聚反应前加入到反应体系中，效果更好。
所述的纳米吸湿功能粉体的丙二醇分散液，是将吸湿粒子加入丙二醇配置成5-40％的溶液。此溶液经均质机高速分散后得到，分散液分散均匀，稳定性好，放置72小时无沉降。
本发明所采用的其他反应条件可以采用常规生产聚对苯二甲酸丙二醇树脂的反应条件，例酯化反应催化剂一般可以采用钛酸四丁酯、钛酸四异丙脂、钛酸四乙酯、硫酸钛水解物或有机锡类催化剂；缩聚催化剂是常规锑系列催化剂；稳定剂为含磷化合物，如磷酸三甲酯、磷酸三苯酯、PEP36等。抗氧剂为常用IR1010等。
由于纳米吸湿功能粉体(纳米SiO2)是一种新型的无毒、无味、无污染的无机改性填料，其表面存在不饱和残键以及不同键合状态的羟基及欠氧键，表现出极强的活性，很容易与氧等起键合作用，具有一定的亲水性。本发明充分利用SiO2的这些性质。本发明制备方法简单，所得聚酯材料力学性能优异，具有良好的吸湿效果。
下面结合实施例对本发明作进一步说明
具体实施例方式实施例1吸湿分散溶液的调制将35重量的份的多孔质SiO2粒子(Silysia640，由日本Fuji silysia化学公司生产)加入到100重量份的丙二醇中，SiO2粒子粒径为0.05～0.5微米(优选0.06～0.3微米，效果更好)，用均质机高速分散15分钟-30分钟，后待用。
酯化反应，将对苯二甲酸二甲酸(PTA)200份和1，3-丙二醇(PDO)150份经过打浆后放入酯化反应装置中，加入0.08份的钛酸四丁酯作催化剂，常压140～260℃下进行酯化反应，当水量流出与理论接近时，酯化反应结束。将浆料移行入缩聚釜，加入70重量份的SiO2的丙二醇分散液，然后加入稳定剂0.03份磷酸三苯酯、0.06份的三氧化二锑催化剂，常压缩聚20分钟，并将温度逐渐升到260℃，由常压逐渐抽真空至200Pa以下，进行缩聚反应，达到目标黏度后，结束反应将缩聚产物铸带、切粒，即得具有优异吸湿性能的聚酯材料，最终吸湿粒子含量7％，用普通纺丝机进行常规纺丝和牵伸工艺得到聚对苯二甲酸丙二醇树脂(PTT)纤维。
实施例2实验步骤同实施例1，只是将40份的多孔质SiO2(Silysia 640)分散到160份的PDO中进行均质机高速分散10分钟，分散液在缩聚釜内的添加量为130份，最终吸湿粒子在聚酯的含量为10％。
实施例3实验步骤同实施例2，只是将40份的多孔质SiO2(Silysia 640)分散在60份的PDO中，进行均质机高速分散20分钟，并且在酯化反应前添加到酯化反应装置中，添加量为45.5重量份。最终吸湿粒子在聚酯的含量为7％。
实施例4实验步骤同实施例2，只是将40份的多孔质SiO2(Silysia 640)分散在60份的PDO中，进行均质机高速分散20分钟，并且在酯化反应前添加到酯化反应装置中，添加量为91重量份。最终吸湿粒子在聚酯的含量为14％。
实施例5实验步骤同实施例2，只是将5份的多孔质SiO2(Silysia 640)分散在95份的PDO中，进行均质机高速分散20分钟，并且在酯化反应前添加到酯化反应装置中，添加量为91重量份。
对比例1将40份的SiO2粒子(Silysia 640)用常规搅拌机分散在60份的PDO中。取出45.5份的上述分散液，添加到有200份PTA，150份PDO的经打浆过的酯化反应器中，加入0.08份的钛酸四丁酯作催化剂，常压140～260℃下进行酯化反应，当水量流出与理论接近时，酯化反应结束。将浆料移行入缩聚釜，加入稳定剂0.03份磷酸三苯酯、0.06份的三氧化二锑催化剂，常压缩聚20分钟，并将温度逐渐升到270℃，由常压逐渐抽真空至200Pa以下，进行缩聚反应，达到目标黏度后，结束反应将缩聚产物铸带、切粒，即得具有优异吸湿性能的聚酯材料，最终吸湿粒子含量7％。
对比例2将10份的吸湿粒子(Silysia 640)与90份的常规PTT切片在L/D为35的双螺杆挤出机中混炼，挤出机温度设定为260度。经挤出造粒后得到吸湿粒子含量为10％的PTT功能粒子。
下表为本发明实施例与比较例的对照表。
测试方法使用吸湿参数ΔMR作为评价吸湿性的尺度，其测试方法如下这里ΔMR是从30℃，90％RH的吸湿率(MR2)减去20℃，65％RH的吸湿率(MR1)得到的差值(ΔMR(％)＝MR2-MR1)。这里ΔMR是通过将衣服穿着时的衣服内的湿气放出到外界大气，用于得到舒适性的驱动力，以30℃，90％RH代表在进行轻一中度的操作或轻一中度的运动时的衣服内温度，20℃，65％RH代表外界大气的温度，得到两者之差。ΔMR越大吸放湿能力越强，相应的穿着时的舒适性越好。上限没有特别限定，实用上大约为20％。
断裂强度测试方法按照GB/T3923.2-1998纺织品织物拉伸性能第2部分测试。
权利要求
1.一种具有优异吸湿性能的聚对苯二甲酸丙二醇树脂，其特征是在聚对苯二甲酸丙二醇树脂中含有聚对苯二甲酸丙二醇树脂合成过程中加入的纳米吸湿功能粉体5～15wt％。
2.根据权利要求1所述的具有优异吸湿性能的聚对苯二甲酸丙二醇树脂，其特征是纳米吸湿功能粉体是SiO2粉体，粒径0.05～0.5微米。
3.根据权利要求2所述的具有优异吸湿性能的聚对苯二甲酸丙二醇树脂，其特征是纳米吸湿功能粉体是多孔质SiO2粉体。
4.一种权利要求1所述的具有优异吸湿性能的聚对苯二甲酸丙二醇树脂的生产方法，包括对苯二甲酸与丙二醇进行酯化、缩聚反应，其特征是 在反应体系中加入纳米吸湿功能粉体的丙二醇分散液。
5.根据权利要求4所述的具有优异吸湿性能的聚对苯二甲酸丙二醇树脂的生产方法，其特征是纳米吸湿功能粉体的丙二醇分散液中纳米吸湿功能粉体的浓度为5～40％，纳米吸湿功能粉体的丙二醇分散液的添加量以最终产品聚对苯二甲酸丙二醇树脂重量比计算，使纳米吸湿功能粉体的含量为5～15wt％。
6.根据权利要求4或5所述的具有优异吸湿性能的聚对苯二甲酸丙二醇树脂的生产方法，其特征是纳米吸湿功能粉体的丙二醇分散液是在酯化反应步骤或缩聚反应步骤中加入反应体系。
全文摘要
本发明公开了一种具有优异吸湿性能的聚对苯二甲酸丙二醇树脂及生产方法，在聚对苯二甲酸丙二醇树脂中含有聚对苯二甲酸丙二醇树脂合成过程中加入的纳米吸湿功能粉体5～15wt％。生产方法包括对苯二甲酸与丙二醇进行酯化、缩聚反应，在反应体系中加入纳米吸湿功能粉体的丙二醇分散液。本发明制备方法简单，所得聚酯材料力学性能优异，具有良好的吸湿效果。
文档编号C08K3/00GK101058634SQ200610039880
公开日2007年10月24日 申请日期2006年4月22日 优先权日2006年4月22日
发明者成娟, 李旭, 本田圭介 申请人:东丽纤维研究所(中国)有限公司