一种抗静电聚酯纤维的制作方法

专利名称：：一种抗静电聚酯纤维的制作方法一种抗静电聚酯纤维技术领城本发明涉及一种抗静电聚酯纤维。
背景技术：
：众所周知，涤纶是疏水性的高聚物，它结构规整，既不能电离，又没有自由电子，因此十分容易积聚静电，造成种种后果，严重影响使用价值。目前，消除涤纶静电的方法主要有两种，一是表面处理，即在纤维及其织物的表面涂复抗静电剂；二是基础改性，即添加抗静电剂在纤维内部以赋予其抗静电性能。显然，前者由于在加工、染整、洗涤和使用过程中，修饰在纤维表面的抗静电剂容易失掉，故抗静电效果往往不能持久。因此，趋向于采用后者以制取持久性的抗静电涤纶纤维得到越来越多的关注。抗静电剂按照使用方法可分为外部抗静电剂(暂时型抗静电剂)和内部抗静电剂(混炼型抗静电剂/永久型抗静电剂)两大类。外用抗静电剂是由小分子的表面活性剂组成，含亲水基团和亲油基团。由于抗静电剂和材料本身并不完全相容，因此会由材料内部迁移到树脂表面。在一定湿度条件下，亲水基团增加树脂表面水分，使静电荷得以散逸，从而达到降低其表面电阻率的目的。传统抗静电剂在不断消耗，有一定使用时间限制。内用抗静电剂可以通过混炼成型加工，在材料中添加足量的抗静电剂，在表面形成一层稠密的排列，表面浓度高于内部，亲水基团朝向空气成为导电层，构成一个具导电能力的渗透网络。相比外用抗静电剂，内用抗静电剂可用时间长，故称"永久型抗静电剂"。单一型抗静电剂的内添加如日本专利JP47-36459系采用脂肪醇聚氧乙烯磷酸酯内添加在涤纶树脂中所制得的纤维，其抗静电虽具有持久性，但效果不好。而在申请(专利)号为CN85107888中提到的采用聚醚类化合物和烷基磺酸盐类化合物进行复合的抗静电剂复配技术的涤纶纤维，此发明虽克服了采用单一型内添加抗静电剂的不足，也提供了一种能制造出抗静电效率高而耐久的涤纶纤维，但加工过程复杂。发明概述本发明的目的是为了克服采用单一型内添加抗静电剂的不足，从而实现了一种抗静电聚酯纤维，其加工过程简单，且具有优良的耐久性抗静电功能。一种抗静电聚酯纤维，其特征是由90%99.5/。重量的聚酯A和一种0.5%10%重量的抗静电剂B组成；抗静电剂B由阴离子型抗静电剂C和聚醚酯嵌段共聚物组成，其中聚醚酯嵌段共聚物是由亲水性化合物D及热塑性树脂E构成，并且E与A是两种结构不完全相同的聚酯。聚酯A与热塑性树脂E为聚对苯二甲酸乙二醇酯与聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯与聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯与聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯与聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯与聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚对苯二甲酸丙二醇酯与聚对苯二甲酸乙二醇酯。聚酯(A)还可以是其本身的改性共聚酯，使其具有水溶性的共聚酯、高收縮性的共聚酯等。例如阳离子可染PET共聚酯即是在PET的聚合过程中添加5-磺酸钠间苯二甲酸乙二酯SIPE共同进行化学反应，生成一种新的聚酯。抗静电剂B中，阴离子型抗静电剂C是一种烷基磺酸盐(如十五烷基磺酸钠，十八垸基磺酸钠等)或烷基苯磺酸盐(如十二烷基苯磺酸钠，十六烷基苯磺酸钠等)，占抗静电剂8总重的1%10%，其中烷基链长为C4C2C。金属离子可以是碱金属或碱土金属离子，如(K，Mg等)。例十二烷基苯磺酸钾，十八烷基磺酸钾等。抗静电剂B中，亲水性化合物D是一种聚醚，为数均分子量为20050，000的二元醇聚醚，该二元醇聚醚是聚乙二醇、聚丙二醇或聚丁二醇。优选分子量100010，000的聚乙二醇。抗静电剂B中，D占抗静电剂B总重的10%60%，并且D+E占抗静电剂B总重的90%99%。抗静电聚酯纤维，按重量百分比计算，包括下列方面90%99.5%的聚脂(A)，和0.5%10%的一种抗静电剂(B)组成。-该抗静电剂(B)中B-C+D+EO(1%10%)D=(10%60%)VE-(30%89%所述抗静电剂(B)的制备方法可以通过酯化反应或酯交换反应。本发明优选酯化法，即使用对苯二甲酸、二元醇(有乙二醇、丙二醇、丁二醇中的任意一种)、聚乙二醇、催化剂、助剂进行酯化。阴离子型抗静电剂十二垸基苯磺酸钠(DBS)优选在酯化后聚合前加入体系中，其添加量为1%10%，聚合反应完毕即制得抗静电剂(B)。本发明优选采用的阴离子型抗静电剂十二烷基苯磺酸钠(DBS)，呈白色或淡黄色粉末或颗粒状，含量^90%。其分子结构式为上述抗静电剂先配成抗静电剂的二元醇(如丁二醇)调制液，其抗静电剂含量为530%(重量百分比，后同)。阴离子型抗静电剂调制液的制备按含量530%的比例加入抗静剂十二烷基苯磺酸钠(DBS)，搅拌，调制液均相后过滤备用。然后，进行酯化、聚合。具体操作如下:将二元醇(选自丁二醇、乙二醇、丙二醇)、对苯二甲酸(PTA)按摩尔比为1.151.5的比例，聚乙二醇(PEG)加入到打浆釜打浆，待打浆均匀后连续进入酯化釜，加入催化剂、助剂，在22026(TC温度下酯化，实际出水量按理论出水量95%以上判断酯化结束。上述酯化产物倾出冷却后，取一定量的酯化物加入聚合釜，升温待其熔融后，按阴离子抗静电剂在切片中的含量为1%10%的比例加入上述备好的抗静电剂溶液，搅拌均匀，再加入聚合催化剂及稳定剂，在25028(TC温度下聚合，聚合结束后出料、切粒得抗静电剂(B)。酯化和縮聚反应中所添加的催化剂可以是含钛化合物(如钛酸四丁酯，钛酸四烯丙酯等)、锰化合物(如二氧化锰，醋酸锰等)、锡化合物(如正丁基锡酸，氧化亚锡等)、锗化合物(如氧化锗Ge02等)、钴化合物(如氧化钴，醋酸钴等)、铝化合物(如氧化铝，醋酸铝等)等中的一种或几种并用。其中聚合阶段还需添加一种磷稳定剂(如磷酸，亚磷酸等)。本发明中酯化阶段催化剂优选钛酸四丁酯和正丁基锡酸，其添加量分别为450PPm和420PPm。聚合阶段催化剂优选钛酸四丁酯，其添加量为450PPm，磷稳定剂优选磷酸，其添加量为l卯PPm。所述一种抗静电聚酯纤维，抗静电剂(B)添加量可在0.5%10%的范围内，最多不超过10%。工艺过程则需经干燥、混合、钫丝、拉伸等工艺。其中纺丝温度为255295。C，巻绕速度为2500400Qm/min，得到的POY丝再进行拉伸，延伸倍率为1.61.8，巻绕速度为400600m/min,进而得到FDY丝。可纺长、短纤维，用作机织物、针织物或非织造布。本发明具有良好的耐久性抗静电功能。具体实施例方式下面将通过实施例进一步对本发明进行描述，显然本发明不仅仅局限于下述实施例。原材料及其厂家对苯二甲酸(TPA):中国扬子石化生产，聚合级；乙二醇(EG):中国扬子石化生产；丁二醇(BDO):上海凌锋化学试剂有限公司，化学纯CP;PEG2000:江苏省海安石油化工厂；PEG20000:上海蓝季科技发展有限公司；十二烷基苯磺酸钠(DBS):国药集团化学试剂有限公司，分析纯AR;钛酸四丁酯(TBT):江苏强盛化工有限公司，分析纯AR;正丁基锡酸(MBO):南通虹鼎化工有限公司；磷酸(PA):上海化学试剂有限公司，分析纯AR。实施例l:取170克丁二醇加入调制罐，在搅拌下加入30克阴离子型抗静电剂十二烷基苯磺酸钠(DBS)，升温至ll(TC得15e/。DBS的丁二醇调制液(配制方法，后同)。以聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和聚乙二醇(PEG2000)的共聚来说明，按酯化阶段目标产物为1000克计算，聚乙二醇(PEG2000)的重量含量为20%。称取对苯二甲酸597.6克、丁二醇486克和聚乙二醇(PEG2000)200克，打浆均匀后加入酯化釜，加热，待温度超过100。C后，添加入酯化阶段催化剂，逐渐升温至22023(TC，反应结束生成BHT，即得到聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和聚乙二醇(PEG2000)的低级共聚物。按聚合阶段目标产物为100克计算，冷却后称106克BHT移入聚合釜中，待完全熔融后，再加入占目标产物质量分数为2%的十二烷基苯磺酸钠(DBS)，即为13.3克的上述调制液。待混合均匀后，加入聚合阶段催化剂，边升温至25(TC,边缓慢抽真空。最终压力表读数在300Pa以下即可。待反应结束后，吐出、切粒，即得到抗静电剂(B)。按100份重量份计算，由5%的抗静电剂(B)与95%的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)进行纺丝。所得FDY纤维长丝放置标准环境(常温20。C，空气湿度为40%)24小时后测得比电阻为3.60xl08欧姆，厘米。纤维经延伸后，延伸丝的筒编织物经20次标准洗涤后，自然晾干，同以上条件测得比电阻为3.87xl()8欧姆厘米。实施例2:以聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚乙二醇(PEG2000)的共聚来说明，按酯化阶段目标产物为1000克计算，聚乙二醇(PEG2000)的重量含量为40%。称取对苯二甲酸448.2克，乙二醇251.1克和聚乙二醇(PEG2000)400克。聚合阶段，加入占目标产物质量分数为4%的十二烷基苯磺酸钠(DBS)。同实施例l方法制得抗静电剂(B)。按100份重量份计算，由3%的抗静电剂(B)与97%的聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)进行纺丝。所得FDY纤维长丝放置标准环境(常温20。C，空气湿度为40%)24小时后测得比电阻为6.78xl09欧姆，厘米。纤维经延伸后，延伸丝的筒编织物经20次标准洗涤后，自然晾干，同以上条件测得比电阻为7.12xl(f欧姆厘米。实施例3:以聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚乙二醇(PEG2000)的共聚来说明，按酯化阶段目标产物为iooo克计算，聚乙二醇(PEG2000)的重量含量为60%。称取对苯二甲酸298.8克，乙二醇167.4克和聚乙二醇(PEG2000)600克。聚合阶段，加入占目标产物质量分数为6%的十二垸基苯磺酸钠(DBS)。同实施例l方法制得抗静电剂(B)。按100份重量份计算，由1%的抗静电剂(B)与99%的聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)进行纺丝。所得FDY纤维长丝放置标准环境(常温20。C，空气湿度为40%)24小时后测得比电阻为7.10xl09欧姆《厘米。纤维经延伸后，延伸丝的筒编织物经20次标准洗涤后，自然晾干，同以上条件测得比电阻为8.21xl(f欧姆厘米。实施例4:以聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和聚乙二醇(PEG20000)的共聚来说明，按酯化阶段目标产物为1000克计算，聚乙二醇(PEG20000)的重量含量为40%。称取对苯二甲酸448.2克，丁二醇364.5克和聚乙二醇(PEG2000)400克。聚合阶段，加入占目标产物质量分数为6%的十二烷基苯磺酸钠(DBS)。同实施例l方法制得抗静电剂(B)。按100份重量份计算，由5%的抗静电剂(B)与95%的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)进行纺丝。所得FDY纤维长丝放置标准环境(常温20。C，空气湿度为40%)24小时后测得比电阻为1.57xl08欧姆.厘米。纤维经延伸后，延伸丝的筒编织物经20次标准洗涤后，自然晾干，同以上条件测得比电阻为1.69xl()8欧姆厘米对比例l:按100份重量份计算，将由94%的聚乙二醇2000和6%的十二烷基苯磺酸钠组成的复配抗静电剂，按1比99的重量比直接与PBT进行纺丝。所得FDY纤维长丝放置标准环境(常温20。C，空气湿度为40%)24小时后测得比电阻为1.54xl(^欧姆厘米。纤维经延伸后，延伸丝的筒编织物经20次标准洗涤后，自然晾干，同以上条件测得比电阻为3.68xl0"欧姆厘米。对比例2:按100份重量份计算，将由97%的聚乙二醇2000和3%的十二垸基苯磺酸钠组成的复配抗静电剂按1比99的重量比直接与PET进行纺丝。所得FDY纤维长丝放置标准环境(常温20。C，空气湿度为40%)24小时后测得比电阻为3.12xl()8欧姆厘米。纤维经延伸后，延伸丝的筒编织物经20次标准洗涤后，自然晾干，同以上条件测得比电阻为4.87xl012欧姆厘米。对比例3:按100份重量份计算，直接将由十二烷基苯磺酸钠与PET按3比97的重量比直接进行纺丝。所得FDY纤维长丝放置标准环境(常温20°C，空气湿度为40%)24小时后测得比电阻为2.33xl0"欧姆-厘米。纤维经延伸后，延伸丝的筒编织物经20次标准洗涤后，自然晾干，同以上条件测得比电阻为7.75xl0"欧姆厘米。实施例与对比例的实施如下表<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>各性能参数测定方法体积比电阻采用ADVANTEST株式会社7K/《〉亍X卜生产的f-夕/b超高抵抗/微少电流计进行测定。比电阻测试环境为常温20。C，空气湿度40%。纤维长丝或织物放置该环境下24小时后再测试其比电阻，测试电压为500V。纤维长丝织物抗静电永久性测定按照JISC9606标准洗涤法洗涤20次，JISC9606标准洗涤法如下按JISK3371规定采用中性皂粉，皂液浓度为l克/升，浴比为30比l，开始水温为40。C，洗涤5分钟，脱水；再按同样的浴比，水温为30。C，洗涤2分钟，脱水，共重复两次；再换成清水，水温为40。C，漂洗2次，每次10分钟。权利要求1、一种抗静电聚酯纤维，其特征是由90％～99.5％重量的聚酯A和一种0.5％～10％重量的抗静电剂B组成；抗静电剂B由阴离子型抗静电剂C和聚醚酯嵌段共聚物组成，其中聚醚酯嵌段共聚物是由亲水性化合物D及热塑性树脂E构成，并且E与A是两种结构不完全相同的聚酯。2、根据权利要求l所述的一种抗静电聚酯纤维，其特征是:聚酯A与热塑性树脂E为聚对苯二甲酸乙二醇酯与聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯与聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯与聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯与聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯与聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚对苯二甲酸丙二醇酯与聚对苯二甲酸乙二醇酯。3、根据权利要求1或2所述一种抗静电聚酯纤维，其特征是--抗静电剂B中，阴离子型抗静电剂C是一种垸基磺酸盐或烷基苯磺酸盐，占抗静电剂8总重的1%10%，其中垸基链长为C4C20。4、根据权利要求1或2所述一种抗静电聚酯纤维，其特征是-.抗静电剂B中，亲水性化合物D是一种聚醚，为数均分子量为20050,000的二元醇聚醚，该二元醇聚醚是聚乙二醇、聚丙二醇或聚丁—醇。5、根据权利要求1或2所述一种抗静电聚酯纤维，其特征是抗静电剂B中，D占抗静电剂B总重的10%60%,并且D+E占抗静电剂B总重的90%99%。全文摘要本发明公开了一种抗静电聚酯纤维，由90％～99.5％重量的聚酯A和一种0.5％～10％重量的抗静电剂B组成；抗静电剂B由阴离子型抗静电剂C和聚醚酯嵌段共聚物组成，其中聚醚酯嵌段共聚物是由亲水性化合物D及热塑性树脂E构成，并且E与A是两种结构不完全相同的聚酯。所得纤维的体积比电阻为10⁷～10¹¹欧姆·厘米，可纺成长、短纤维，用作机织物、针织物或非织造布，并具有耐久性的抗静电性能，其织物经20次标准洗涤后比电阻值基本不变。文档编号D01F1/02GK101555636SQ200810023618公开日2009年10月14日申请日期2008年4月9日优先权日2008年4月9日发明者健吴,本田圭介,旭李申请人:东丽纤维研究所(中国)有限公司