一种含氟pbt-pbt皮芯复合纤维及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种含氟PBT-PBT皮芯复合纤维及其制备方法，包括皮层材料含氟PBT的制备和皮芯复合纤维的制备。含氟PBT是采用四氟对苯二甲酸和1，4-丁二醇作为原料，加入抑制剂，在适当的条件下进行酯化反应和缩聚反应得到的。然后以含氟PBT为皮、PBT为芯，采取合适的复合纺丝工艺制备得到皮芯复合纤维。本发明所得的含氟PBT具有良好的热稳定性及可加工性，氟原子的引入，提高了其憎水憎油性能。复合纺丝制得的纤维不仅具备PBT的良好力学性能，而且还有着良好的耐污性能，同时又大大节约了成本，使其在防水服，耐脏的工作服以及某些特殊行业的工作服制造中有巨大的前景。
【专利说明】一种含氟PBT-PBT皮芯复合纤维及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种含氟PBT-PBT皮芯复合纤维及其制备方法，包括皮层材料含氟PBT的制备和皮芯复合纤维的制备。特别是涉及一种以聚四氟对苯二甲酸丁二醇酯为皮层含氟PBT材料，以PBT为芯层材料的皮芯复合纤维及其制备方法。
【背景技术】
[0002]随着技术的发展和进步，人们要求的不断提升，单一材料的纤维已经不能很好的满足人们的需求，各种各样的复合纤维就应运而生。它们有着单一材料的纤维所不能同时具备的性能，兼具多种纤维的优点，能够提供更好的性能，其中，皮芯复合纤维就是一种很好的复合纤维。这种纤维不仅能够具有皮层纤维所具备的部分性能，还具有芯层纤维的部分性能，合理的性能组合就能得到性能优良的皮芯复合纤维，制备工艺简单，同时能减少皮层材料的用量，节约成本。
[0003]聚酯是目前人类使用最为广泛的合成高聚物之一，早在二十世纪40年代就合成出了对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，并发现其具有优异的性能，而广泛的应用于纺织、包装、医疗卫生、汽车、电子电器、安全防护、环境保护等领域。聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)是一种结晶性线型饱和聚酯，具有耐高温、耐湿、电绝缘性能好、耐油、耐化学腐蚀、成型快等特点。其在工业中的一些应用实例显示出其在某些方面无可替代的优越性，现它已成为继聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚甲醛(POM)和改性聚苯醚(MPPO)之后的第五大通用工程塑料，广泛应用于汽车工业、电子电器工业、食品医疗器械、包装材料、环境工程、通讯设备、运动休闲器械等。随着对PBT结构和性能的研究不断深化，不仅开发出不同级别、不同类型的工程塑料，如高冲击的、耐热的、阻燃的等，而且使它在合成纤维方面的应用越来越受重视。PBT纤维弹性优越，手感柔软，染色方便，兼有涤纶、锦纶、氨纶三者的优点。随着社会的进步，人民生活水平的提高，对聚酯纤维的差别化、功能化需要越来越高。因此聚酯的改性也变得尤为的重要，聚酯改性目的除了对普通聚酯性能进行优化外，主要是通过改性手段赋予新型聚酯差别化的功能性特征。例如:抗静电、阻燃、吸湿排汗、防污防臭等。目前，聚酯主要新品种有:抗静电聚酯、高强耐磨聚酯、仿棉超软聚酯、超疏水性聚酯、抗污聚酯等。目前，通过在聚合物中引入氟原子，从而改善材料的表面性能，如疏水疏油性及防污性等，以及赋予聚酯材料各种功能。由于含氟聚合物通常具有低表面能、低摩擦系数和不粘附性，灰尘污物难于附着等特性，因此含氟聚合物的抗污耐磨性好。而当前含氟聚合物以氟代烯烃类聚合物为主(例如:聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、全氟乙烯丙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物等)；含氟聚氨酯、含氟聚醚、含氟聚酯等的研究则相对滞后。许多学者对含氟化合物改性聚酯进行了研究，并取得了一定的成果。目前含氟化合物改性聚酯的方式主要是通过加入含氟封端剂，或者加入含氟二元醇、含氟二元酸等含氟化合物作为第三单体来改性聚酯。中国专利CN101139434A中采用含氟封端剂的加入，间苯二甲酸二甲酯和丁二醇采用酯交换法，力口入含氟封端剂N-羟乙基全氟辛酰胺，制备出了含氟量低而耐沾污性能好的聚酯材料。胡娟(胡娟.含氟聚酯和光刻胶波导材料的分子设计与性能研究[D].硕士论文，吉林:吉林大学，2007.)利用分子设计的原理，通过添加含氟二元醇共聚的方式，将对苯二甲酰氯、六氟双酚A和含氟辛二醇三元共聚合成出了新型高含氟量的聚酯。该聚酯具有优异的性能而被应用于光波导材料。然而，将这些含有氟元素的聚酯应用于纺织及包装材料中有一定的局限性，主要问题在于现有技术的含有氟元素的聚酯分子量低，不能满足纺丝和成膜的要求；现有技术目前主要是通过织物的含氟后整理方式来赋予其防水防污功能，而这类方法最大的缺点在于难以解决时效性、耐久性及耐磨性等问题，并且费时费力。
[0004]因此，开发新型含氟聚酯皮芯复合纤维用于纺织及包装材料的超疏水、憎水憎油、防污性能的改性，必将具有重要的理论意义和应用价值。在防水服，耐脏的工作服以及某些特殊行业的工作服制造中有巨大的前景。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种含氟PBT-PBT皮芯复合纤维及其制备方法，包括皮层材料含氟PBT的制备和皮芯复合纤维的制备。其中含氟PBT是指聚四氟对苯二甲酸丁二醇酯。本发明所述的含氟PBT在聚合物的主链上引入了氟原子，并且制备出的含氟PBT切片可以直接用于纺丝，能够赋予含氟PBT纤维永久的憎水憎油性能，解决传统PBT纤维憎水憎油改性费时费力的问题。同时，采用复合纺丝法制备出以含氟PBT为皮层材料、PBT为芯层材料的皮芯复合纤维，不仅赋予了皮芯复合纤维良好的憎水憎油性能，还大大的节省了成本。
[0006]本发明的一种含氟PBT-PBT皮芯复合纤维，皮层材料为含氟PBT，芯层材料为PBT ；所述含氟PBT为聚四氟对苯二甲酸丁二醇酯，其结构通式为
[0007]
【权利要求】
1.一种含氟PBT-PBT皮芯复合纤维，其特征是:所述含氟PBT-PBT皮芯复合纤维的皮层材料为含氟PBT，芯层材料为PBT ;所述含氟PBT为聚四氟对苯二甲酸丁二醇酯，其结构通式为
2.根据权利要求1所述的一种含氟PBT-PBT皮芯复合纤维，其特征在于，所述含氟PBT-PBT皮芯复合纤维的皮层和芯层的截面积之比为2~5:5。
3.根据权利要求1所述的一种含氟PBT-PBT皮芯复合纤维，其特征在于，所述含氟PBT-PBT皮芯复合纤维的 单丝纤度为I~15dtex。
4.如权利要求1所述的一种含氟PBT-PBT皮芯复合纤维的制备方法，其特征是，包括含氟PBT的制备方法和皮芯复合纤维的制备方法，具体步骤为: 1)所述含氟PBT的制备方法分为酯化反应和缩聚反应两步； 所述酯化反应: 采用四氟对苯二甲酸和1，4_ 丁二醇作为原料，加入抑制剂，配成均匀浆料后进行酯化反应，得到酯化产物；酯化反应在氮气氛围中，压力控制在小于绝对压力lKPa，温度在160~220°C，时间为2~3小时，酯化水馏出量达到理论值的90%以上为酯化反应终点； 所述抑制剂为氧化镁、氧化硅、氧化钙、氧化锌和氧化锰中的一种； 所述缩聚反应: 包括缩聚反应低真空阶段和缩聚反应高真空阶段: 所述缩聚反应低真空阶段，在酯化产物中加入催化剂和稳定剂，在负压的条件下开始缩聚反应，所述负压是指绝对压力500Pa以下，温度控制在260~270°C，反应时间为40~60分钟； 所述缩聚反应高真空阶段，经所述缩聚反应低真空阶段后，继续抽真空，使反应压力降至绝对压力小于lOOPa，反应温度控制在270~275°C，反应时间3~4小时； 制得含氟PBT ； 2)所述皮芯复合纤维的制备方法为:将所述含氟PBT作为皮层材料，PBT作为芯层材料，进行皮芯复合纺丝，纺丝温度为270-280°C，卷绕速度控制在2700~3200m/min。
5.根据权利要求4所述的一种含氟PBT-PBT皮芯复合纤维的制备方法,其特征在于,所述抑制剂的加入量为所述四氟对苯二甲酸重量的0.01%~0.05%。
6.根据权利要求4所述的一种含氟PBT-PBT皮芯复合纤维的制备方法,其特征在于,所述的1，4_ 丁二醇与四氟对苯二甲酸的摩尔比为1.4~2.0:1。
7.根据权利要求4所述的一种含氟PBT-PBT皮芯复合纤维的制备方法,其特征在于,所述的催化剂选自钛酸四丁酯、钛酸四异丙脂、钛酸四乙酯、醋酸亚锡、二醋酸二丁基锡中的一种，催化剂用量为所述四氟对苯二甲酸重量的0.01%~0.05%。
8.根据权利要求4所述的一种含氟PBT-PBT皮芯复合纤维的制备方法,其特征在于,所述的稳 定剂选自磷酸三苯酯、磷酸三甲酯和亚磷酸三甲酯中的一种，稳定剂用量为所述四氟对苯二甲酸重量的0.01%~0.05%。
【文档编号】C08G63/682GK103526335SQ201310445641
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年9月26日 优先权日:2013年9月26日
【发明者】丁建中, 曾晓元, 黄卓旺, 宋怀军, 吴国旺, 张 荣, 江立平 申请人:江苏立新化纤科技有限公司