专利名称：一种吸湿聚酯短纤维及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种聚酯短纤维，具体的，涉及一种吸湿聚酯短纤维及其制备方法。
背景技术：
常规聚酯纤维属于疏水性纤维，其标准回潮率仅为0. 4%，吸湿性差，日常穿着使人感到闷热或湿冷。天然纤维具有良好的亲水性能，如棉，标准回潮率可达7%以上，人体短暂、少量的出汗，可以被织物很快地吸收，因此日常穿着舒适；但当人体大量出汗时，棉纤维吸水膨胀，透气排汗功能丧失，湿弯曲模量低，又使织物紧贴在皮肤上，产生粘贴束缚、湿冷等不舒适感，并影响穿着美感，同时由于棉纤维干燥速率低，不舒适时间长。因此，适应高出汗状态下穿着的导湿聚酯纤维产生了，导湿聚酯纤维，有时又称吸湿速干聚酯纤维，在特殊穿着场合，如极冷或闷热气候下高强度运动，具有所有天然及再生纤维都不具备的吸湿速干性能，其面料的舒适性超过了任何天然及再生纤维面料；在专业运动服领域，吸湿速干已经是一种基本要求，在大众运动和休闲服领域也有着广泛的应用。 因此，吸湿速干聚酯纤维有着非常良好的市场发展前景。但目前，现有的导湿聚酯纤维，和通常的合成纤维一样，在日常穿着和洗涤过程中，织物表面会出现起毛起球现象，影响了服饰的外观和舒适性，原因在于该纤维的强度和韧性远高于天然纤维，毛球形成后不易脱落， 累积在织物表面。鉴于现有技术的上述不足，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种吸湿聚酯短纤维，该纤维具有好的吸湿性，同时，具有抗起球性能。本发明的另一目的提供一种吸湿聚酯短纤维的制造方法。一种吸湿改性短纤维，该吸湿聚酯短纤维是由无机粉体与聚酯单体打浆共混，通过缩聚反应、纺丝、后处理得到，所述的聚酯单体为对苯二甲酸、二元脂肪醇和聚二元脂肪醇；纤维纤度在0. 89-1. 33dtex之间。为实现本发明的目的，一种吸湿聚酯短纤维的制造方法，包括如下步骤(1)将无机粉体进行表面预处理；(2)经步骤(1)处理后的无机粉体与聚酯单体打浆共混，所述的聚酯单体为对苯二甲酸、二元脂肪醇和聚二元脂肪醇；(3)经步骤(2)共混后，进行酯化反应、缩聚反应，得到吸湿聚酯；(4)步骤(3)的聚酯经过纺丝以及后处理得到吸湿聚酯短纤维。其中，步骤(2)中，无机粉体的添加量为对苯二甲酸重量的0. 1_5%，其优选为 0. 5-2. 5%。所述无机粉体的粒度为0. l-5um,优选为0. 5_2um。所述的无机粉体包括海泡石、陶瓷粉、沸石粉、活化沸石粉和/或分子筛；其优选活化沸石粉。 更优选，所述无机粉体为多孔粉体，孔径尺寸在0. 3-1. 5nm，优选为0. 9-1. Onm。所述的聚二元脂肪醇的用量为对苯二甲酸重量的2% -10%，其优选3% -8%。所述的二元脂肪醇包括乙二醇、丙二醇或/和丁二醇；其优选乙二醇。所述的聚二元脂肪醇包括聚乙二醇、聚丙二醇或/和聚丁二醇；其优选聚乙二醇。 所述的聚乙二醇优选重均分子量为200-4000的聚乙二醇，更优选重均分子量为400-2000 的聚乙二醇。步骤(1)所述的表面预处理为将无机粉体分散到季铵盐阳离子表面活性剂水溶液中，充分接触后离心分离，去除季铵盐阳离子水溶液，分离出的无机粉体再用纯净水反复冲洗2-3次，除去无机分体中残留的季铵盐阳离子表面活性剂。所述的季铵盐阳离子表面活性剂包括烷基二甲基苄基氯化季铵盐、烷基二甲基苄基溴化季铵盐、烷基三甲基氯化季铵盐、烷基三甲基溴化季铵盐、双烷基二甲基氯化季铵盐和/或双烷基二甲基溴化季铵盐，上述的烷基为含有8-18个碳原子的烷基。季铵盐阳离子表面活性剂优选为十二烷基二甲基苄基氯化季铵盐。通常情况下，无机粉体具有高比表面积和存在大量活性基团，因而具有高吸附活性和高反应活性，在聚酯单体聚合时会严重干扰聚合，如在高分子之间加桥和对催化剂体系进行干扰，影响聚酯切片的纺丝性能。在本发明中，采用季铵盐阳离子表面活性剂对无机粉体进行预处理，就是要将无机粉体充分吸足季铵盐阳离子表面活性剂分子，季铵盐阳离子表面活性剂分子中的阳离子端与无机粉体表面和孔洞中的活性基团结合，将活性基团屏蔽，从而消除对聚酯单体聚合干扰；同时，由于季铵盐阳离子表面活性剂分子中碳氢链朝外，改变了无机粉体的亲水性， 从而提高了无机粉体与聚酯的相容性，保证了无机粉体在聚酯中分散程度和稳定性，但这里的屏蔽是暂时的，可逆的，通过后续的碱处理，恢复无机增效粉体高吸附活性和高反应活性，同时适当碱水解减量，达到抗起球功能，并通过镁盐处理进一步增加穿着舒适性。所述的季铵盐阳离子表面活性剂水溶液的质量百分比浓度为4% -20%，其优选 8% -12%。无机粉体与季铵盐阳离子表面活性剂水溶液的固液质量比为10 90 30 70， 其优选质量比为20 80。经季铵盐阳离子表面活性剂处理后的活化沸石粉暂时失去其高吸附活性，可以避免其在聚合过程中干扰正常聚合反应以及纺丝过程中影响纺丝熔体正常的流变性。步骤(4)所述的后处理包括碱处理以及镁盐处理。所述的碱处理为在温度为80_130°C、浴比在1 5_1 20的条件下，纺丝后的纤维在碱溶液中浸渍10-90min。所述的碱溶液包括氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液或氨水，其优选为氢氧化钠溶液。所述的碱溶液的浓度为l_15g/L，其优选2-10g/L。所述的碱溶液中还包括平平加0-20以及磷酸三钠。所述的平平加0-20是指脂肪醇聚氧乙烯醚，其中脂肪醇的碳原子个数为16-18， 平均EO (环氧乙烷)数为20。优选的，碱处理的浴比优选1 8-1 12。
优选的，纺丝后的纤维在碱溶液中浸渍30-60min。通过纤维纺丝成 型后的碱处理，活化沸石粉吸附的季铵盐阳离子表面活性剂被钠离子或钾离子等阳离子取代，使活化沸石粉重新恢复高吸附活性，并促进纤维适度水解而降低强度，使织物在穿着中形成的毛球容易脱落，从而获得抗起球性能。将上述碱处理后的纤维水洗至中性，之后再进行镁盐处理。所述的镁盐处理为在温度为30-60°C、浴比在1 5-1 20的条件下，纤维在镁盐溶液中浸渍0. 5-20min。所述的镁盐包括为氯化镁、硫酸镁或硝酸镁，其优选氯化镁。所述镁盐的浓度为0. 2_5g/L，其优选0. 5_2g/L。镁盐处理的温度优选为40_50°C。优选的，纤维在镁盐溶液中浸渍3-lOmin。优选的，镁盐处理的浴比1 8-1 12。随即进行的镁盐处理，使活化沸石粉吸附镁离子，进一步提高纤维的吸湿性，从而赋予纤维高吸湿性。本发明步骤(3)所述的酯化反应、缩聚反应是采用现有技术常用的酯化反应、缩聚反应的反应条件(包括催化剂、温度、对苯二甲酸与二元脂肪醇之间的投料比等)。酯化反应或缩合反应的条件对本发明所要达到的技术效果基本上没有影响，只要能够制备得到制备纤维用聚酯即可。对苯二甲酸与二元脂肪醇之间的投料的物质的量比优选为1 1.2-1.4;优选，酯化反应、缩聚反应的催化剂为乙二醇锑；优选，酯化反应温度为255士5°C ；缩聚反应温度为280士5°C ；缩聚反应时间根据聚酯切片特性粘度要求确定，本发明所述的吸湿聚酯切片特性粘度要求在0. 65 士0. 05。二元脂肪醇在投料中是过量的，最高可过量80%，由设备条件决定，实际醇和酸是以固定摩尔比11进行酯化反应。本发明所述的吸湿聚酯短纤维以一种共聚酯组合物为原料，运用细旦纺丝方法而成，纤维纤度在0. 89-1. 33dtex之间。所述共聚酯组合物包括一种无机粉体，通过无机粉体增效和共聚酯中亲水单元亲水双重作用，赋予纤维优异的吸湿性能及高反应活性，再经化学处理，使纤维具有抗起球性能。在现有技术中，制备高吸湿性改性聚酯纤维也用到了沸石，例如中国专利申请 CN200910101497. 5，将处理后的沸石、海泡石直接与聚酯高温熔体共混，高温下共混易使聚酯热降解和支化，对无机粉体含水要求苛刻，共混时间受限；另外，聚酯熔体粘度高，因此熔体共混均勻性差，纤维成品品质差，无机粉体添加量也受限，改性效果有限。本发明共混改性指将无机粉体在聚合前与单体分子混合，聚合前，体系各单体分子量小、体系粘度低，可以保证充分均勻混合，从而保证改性聚酯纤维的品质；本发明对无机粉体进行预处理是要降低无机改性粉体的高吸附活性和高反应活性，使其对纤维聚合、 纺丝影响最小，在纤维成型后再增强无机改性粉体的亲水性及其他功能。与现有技术吸湿聚酯纤维相比，本发明的吸湿改性聚酯纤维具有如下的有益效果
本发明所述的吸湿改性聚酯短纤维，是通过在聚酯聚合前，无机粉体与单体分子混合，再经过后续的聚合、纺丝等过程制备而成。一方面，单体分子粘度低，保证无机粉体与之充分均勻混合，另一方面，经季铵盐阳离子表面活性剂处理后的无机粉体与聚酯的相容性，保证了无机粉体在聚酯中分散程度和稳定性，使其对纤维聚合、纺丝影响最小。得到吸湿改性聚酯短纤维具有好的吸湿性，同时，具有抗起球性能。
具体实施例方式
以下对结合具体实施方式
对本发明的技术方案进一步详细的介绍。实施例1将对苯二甲酸、乙二醇、聚乙二醇2000 (分子量为2000)以及活化沸石打浆混合， 其中，苯二甲酸与乙二醇的物质的量比为1.3，聚乙二醇2000的用量为对苯二甲酸重量的 6%，活化沸石粉添加量为对苯二甲酸重量的2. 5%，酯化、缩聚得到吸湿聚酯；所得吸湿聚酯纺丝后得到的短纤维在6g/l的烧碱、0. 5g/l的平平加0-20、0. 5g/l 的磷酸三钠、浴比1 10的溶液中，于温度100°C的条件下浸渍45min;经碱处理后的短纤维在浓度为2g/L、浴比1 10的氯化镁溶液中，于温度50°C浸渍5min，镁盐处理后，水洗成中性；得到吸湿聚酯短纤维规格为38mmX 1. 33dtex,环锭纺纱，加工成针织物，织物规格为100%纯纺、40S、纱捻度820捻/米、针织平纹、克重155克/平方米。所得织物的性能检测起毛起球(级)4，滴水扩散时间(s) 1.3，蒸发速率(g/ h)0. 32。实施例2将对苯二甲酸、乙二醇、聚乙二醇800 (分子量800)以及活化沸石打浆混合，其中， 苯二甲酸与乙二醇的物质的量比为1.2，聚乙二醇800的用量为对苯二甲酸重量的8%，活化沸石粉添加量为对苯二甲酸重量的2%，酯化、缩聚得到吸湿聚酯；所得吸湿聚酯纺丝后得到的短纤维在8g/l的烧碱、0. 5g/l的平平加0-20、0. 5g/l 的磷酸三钠、浴比1 10的溶液中，于温度100°C的条件下浸渍45min;经碱处理后的短纤维在浓度为lg/L、浴比1 10的氯化镁溶液中，于温度50°C浸渍5min，镁盐处理后，水洗成中性；得到吸湿聚酯短纤维规格为38mmX 1. 33dtex,吸湿聚酯短纤维与棉按T/C 70/30 比例混纺，环锭纺纱，加工成机织物，织物规格为组织平纹，纱支40SX40S，经纬密度 132X106,门幅57/58英寸，克重125克/平方米。所得织物的性能检测起毛起球(级)4_5，滴水扩散时间(s) < 1，蒸发速率(g/ h)0. 28。实施例3将对苯二甲酸、乙二醇、聚乙二醇2000(分子量2000)以及活化沸石打浆混合， 其中，苯二甲酸与乙二醇的物质的量比为1.3，聚乙二醇2000的用量为对苯二甲酸重量的 6%，活化沸石粉添加量为对苯二甲酸重量的1. 5%，酯化、缩聚得到吸湿聚酯；所得吸湿聚酯纺丝后得到的短纤维在2g/l的烧碱、0. 5g/l的平平加0-20、0. 5g/ 1的磷酸三钠、浴比1 10的溶液中，于温度90°C的条件下浸渍30min;经碱处理后的短纤维在浓度为lg/L、浴比1 10的氯化镁溶液中，于温度50°C浸渍5min，镁盐处理后，水洗成中性； 得到吸湿聚酯短纤维规格为51mmX1.33dteX，吸湿聚酯短纤维与粘胶纤维按T/R85/15比例混纺，环锭纺纱，加工成机织物，织物规格为组织2/2双面斜纹，纱支 32/2 X 32/2，经纬密56X48，门幅57/58英寸，克重270克/平方米。所得织物的性能检测起毛起球(级)4_5，滴水扩散时间(s) < 1，蒸发速率(g/ h)0. 29。实施例4将对苯二甲酸、乙二醇、聚乙二醇800 (分子量800)以及活化沸石打浆混合，其中， 苯二甲酸与乙二醇的物质的量比为1.4，聚乙二醇800的用量为对苯二甲酸重量的4%，活化沸石粉添加量为对苯二甲酸重量的2. 5%，酯化、缩聚得到吸湿聚酯；所得吸湿聚酯纺丝后得到的短纤维在4g/l的烧碱、0. 5g/l的平平加0-20、0. 5g/ 1的磷酸三钠、浴比1 10的溶液中，于温度90°C的条件下浸渍30min;经碱处理后的短纤维在浓度为2g/L、浴比1 10的氯化镁溶液中，于温度50°C浸渍5min，镁盐处理后，水洗成中性；得到吸湿聚酯短纤维规格为38mmX 1. 33dtex,吸湿聚酯短纤维与棉按T/C 70/30 比例混纺，环锭纺纱，加工成针织物，织物规格为组织弹力汗布，纱支T/C30s+SP30D，上机 34" X28GX102F,门幅90cm，克重230克/平方米。所得织物的性能检测起毛起球(级)4，滴水扩散时间(S) < 1，蒸发速率(g/h) 0. 27。实施例5将对苯二甲酸、乙二醇、聚乙二醇2000 (分子量2000)以及活化沸石打浆混合， 其中，苯二甲酸与乙二醇的物质的量比为1.2，聚乙二醇2000的用量为对苯二甲酸重量的 6%，活化沸石粉添加量为对苯二甲酸重量的2. 5%，酯化、缩聚得到吸湿聚酯；所得吸湿聚酯纺丝后得到的短纤维在4g/l的烧碱、0. 5g/l的平平加0-20、0. 5g/l 的磷酸三钠、浴比1 10的溶液中，于温度100°C的条件下浸渍45min;经碱处理后的短纤维在浓度为2g/L、浴比1 10的氯化镁溶液中，于温度50°C浸渍5min，镁盐处理后，水洗成中性；得到吸湿聚酯短纤维规格为38mm X 1. 33dtex，吸湿聚酯短纤维与棉按T/C 70/30比例混纺，环锭纺纱，加工成针织物，织物规格为组织单珠网眼，纱支T/C26s，上机 34" X24GX102F,门幅122cm，克重140克/平方米。所得织物的性能检测起毛起球(级)4，滴水扩散时间(S) < 1，蒸发速率(g/ h)0. 26。实施例6将对苯二甲酸、乙二醇、聚乙二醇800 (分子量800)以及活化沸石打浆混合，其中， 苯二甲酸与乙二醇的物质的量比为1.3，聚乙二醇800的用量为对苯二甲酸重量的4%，活化沸石粉添加量为对苯二甲酸重量的2%，酯化、缩聚得到吸湿聚酯；所得吸湿聚酯纺丝后得到的短纤维在4g/l的烧碱、0. 5g/l的平平加0-20、0. 5g/ 1的磷酸三钠、浴比1 10的溶液中，于温度90°C的条件下浸渍30min;经碱处理后的短纤维在浓度为2g/L、浴比1 10的氯化镁溶液中，于温度50°C浸渍5min，镁盐处理后，水洗成中性；得到吸湿聚酯短纤维规格为38mm X 1. 33dtex，吸湿聚酯短纤维与棉按T/C 70/30比例混纺，环锭纺纱，加工成针织物，织物规格为组织单珠网眼，纱支T/C26s，上机 34" X24GX102F,门幅122cm，克重140克/平方米。所得织物的性能检测起毛起球(级)4，滴水扩散时间(S) < 1，蒸发速率(g/ h)0. 29。实施例7-10 实施例7-10除了下表的参数之外，其他参数及其工艺流程参考实施例1。
权利要求
1.一种吸湿聚酯短纤维，该吸湿聚酯短纤维是由无机粉体与聚酯单体打浆共混，通过缩聚反应、纺丝、后处理得到，所述的聚酯单体为对苯二甲酸、二元脂肪醇和聚二元脂肪醇； 纤维纤度在0. 89-1. 33dtex之间。
2.根据权利要求1所述的吸湿聚酯短纤维，其特征在于，包括如下步骤(1)将无机粉体进行表面预处理；(2)经步骤(1)处理后的无机粉体与聚酯单体打浆共混，所述的聚酯单体为对苯二甲酸、二元脂肪醇和聚二元脂肪醇；(3)经步骤⑵共混后，进行酯化反应、缩聚反应，得到吸湿聚酯；(4)步骤(3)的聚酯经过纺丝以及后处理得到吸湿聚酯短纤维；其中，步骤⑵中，无机粉体的添加量为对苯二甲酸重量的0. 1-5%，优选为 0. 5-2. 5%。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述的聚二元脂肪醇的用量为对苯二甲酸重量的2% -10%，其优选3% -8%。
4.一种吸湿聚酯短纤维的制备方法，包括如下步骤(1)将无机粉体进行表面预处理；(2)经步骤(1)处理后的无机粉体与聚酯单体打浆共混，所述的聚酯单体为对苯二甲酸、二元脂肪醇和聚二元脂肪醇；(3)经步骤⑵共混后，进行酯化反应、缩聚反应，得到吸湿聚酯；(4)步骤(3)的聚酯经过纺丝以及后处理得到吸湿聚酯短纤维；其中，步骤⑵中，无机粉体的添加量为对苯二甲酸重量的0. 1-5%,优选为 0. 5-2. 5%。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述的无机粉体包括海泡石、陶瓷粉、沸石粉、活化沸石粉和/或分子筛；其优选活化沸石粉。
6.根据权利要求4所述的制备方法，所述无机粉体的粒度为0.l_5um，优选为0. 5-2um。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述无机粉体的孔径尺寸在 0. 3-1. 5nm。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述的二元脂肪醇包括乙二醇、丙二醇或/和丁二醇，其优选乙二醇；所述的聚二元脂肪醇包括聚乙二醇、聚丙二醇或/和聚丁二醇；其优选聚乙二醇；所述的聚乙二醇优选重均分子量为200-4000的聚乙二醇，更优选重均分子量为400-2000的聚乙二醇。
9.根据权利要求4-8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述的聚二元脂肪醇的用量为对苯二甲酸重量的2% -10%，其优选3% -8%。
10.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的表面预处理为将无机粉体分散到季铵盐阳离子表面活性剂水溶液中，充分接触后离心分离，去除季铵盐阳离子水溶液，分离出的无机粉体再用纯净水反复冲洗2-3次，除去无机分体中残留的季铵盐阳离子表面活性剂。
11.根据权利要求4-9任一项所述的制备方法，其特征在于，所述的碱处理为在温度为80-130°C、浴比在1 5-1 20的条件下，纺丝后的纤维在碱溶液中处理10-90min ；所述的镁盐处理为在温度为30-60°C、浴比在1 5-1 20的条件下，纤维在镁盐溶液中处理 30s-20min。
12.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述的季铵盐阳离子表面活性剂包括烷基二甲基苄基氯化季铵盐、烷基二甲基苄基溴化季铵盐、烷基三甲基氯化季铵盐、烷基三甲基溴化季铵盐、双烷基二甲基氯化季铵盐和/或双烷基二甲基溴化季铵盐，上述的烷基为含有8-18个碳原子的烷基。季铵盐阳离子表面活性剂优选为十二烷基二甲基苄基氯化季铵盐。
全文摘要
一种吸湿聚酯短纤维及其制备方法，该吸湿聚酯短纤维是由无机粉体与聚酯单体打浆共混，通过缩聚反应、纺丝、后处理得到，所述的聚酯单体为对苯二甲酸、二元脂肪醇和聚二元脂肪醇；纤维纤度在0.89-1.33dtex之间，所得纤维具有好的吸湿性，同时，具有抗起球性能。
文档编号D01F6/92GK102220657SQ20111012452
公开日2011年10月19日 申请日期2011年5月13日 优先权日2011年5月13日
发明者李志勇, 杨喆, 钟淑芳, 陈伟 申请人:中国纺织科学研究院