一種氟聚酯fdy纖維及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種氟聚酯FDY纖維及其制備方法，包括氟聚酯熔體的制備和氟聚酯FDY纖維的制備；在氟聚酯熔體的制備工藝中采用含氟對(duì)苯二甲酸和乙二醇作為原料并加入抑制劑制備得到氟聚酯熔體，將熔體直接擠出或制成切片經(jīng)螺桿熔融擠出、冷卻、上油、拉伸和卷繞制得氟聚酯FDY纖維。本發(fā)明所得的新型含氟聚酯FDY纖維斷裂強(qiáng)度3～5cN/dex；斷裂伸長(zhǎng)率為18～45%。由于氟原子的引入，改善了聚酯FDY纖維的超疏水、憎水憎油、防污方面性能，在防水服，耐臟的工作服以及某些特殊行業(yè)的工作服制造中有巨大的前景。
【專利說(shuō)明】一種氟聚酯FDY纖維及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氟聚酯FDY纖維及其制備方法，特別是涉及一種苯環(huán)上的氫被氟取代的氟聚酯FDY纖維及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚酯(PET)是目前人類使用最為廣泛的合成高聚物之一，早在二十世紀(jì)40年代就合成出了 PET，并發(fā)現(xiàn)其具有優(yōu)異的性能，而廣泛的應(yīng)用于紡織、包裝、醫(yī)療衛(wèi)生、汽車、電子電器、安全防護(hù)、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域。在紡絲過程中引入拉伸作用，可以獲得具有高取向度和中等結(jié)晶度的卷繞絲，稱為全拉伸絲，即FDY。FDY主要用作噴水織機(jī)織物的經(jīng)紗，常規(guī)的有滌綸和錦綸的全拉伸絲，都屬于化纖長(zhǎng)絲。FDY面料手感順滑柔軟，經(jīng)常被用于織造仿真絲面料，在服裝和家紡方面有廣泛的用途。
[0003]隨著社會(huì)的進(jìn)步，人民生活水平的提高，對(duì)聚酯纖維的差別化、功能化需要越來(lái)越高。因此聚酯的改性也變得尤為的重要，聚酯改性目的除了對(duì)普通聚酯性能進(jìn)行優(yōu)化外，主要是通過改性手段賦予新型聚酯差別化的功能性特征。例如:抗靜電、阻燃、吸濕排汗、防污防臭等。目前，聚酯主要新品種有:抗靜電聚酯、高強(qiáng)耐磨聚酯、仿棉超軟聚酯、超疏水性聚酯、抗污聚酯等。
[0004]目前，通過在聚合物中引入氟原子，從而改善材料的表面性能，如疏水疏油性及防污性等，以及賦予聚酯材料各種功能。由于含氟聚合物通常具有低表面能、低摩擦系數(shù)和不粘附性，灰塵污物難于附著等特性，因此含氟聚合物的抗污耐磨性好。而當(dāng)前含氟聚合物以氟代烯烴類聚合物為主(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、含氟聚酯等的研究則相對(duì)滯后。
[0005]許多學(xué)者對(duì)含氟化合物改性聚酯進(jìn)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過加入含氟封端劑，或者加入含氟二元醇、含氟二元酸等含氟化合物作為第三單體來(lái)改性聚酯。王忠剛等(王忠剛，李文娟，由繼業(yè).具有低表面能的含氟聚酯及其制備方法[P]:中國(guó)，CNlOl 139434A，2008.)采用含氟封端劑的加入，間苯二甲酸二甲酯和丁二醇采用酯交換法，加入含氟封端劑N?羥乙基全氟辛酰胺，制備出了含氟量低而耐沾污性能好的聚酯材料。胡娟(胡娟.含氟聚酯和光刻膠波導(dǎo)材料的分子設(shè)計(jì)與性能研究[D].碩士論文，吉林:吉林大學(xué)，2007.)利用分子設(shè)計(jì)的原理，通過添加含氟二元醇共聚的方式，將對(duì)苯二甲酰氯、六氟雙酚A和含氟辛二醇三元共聚合成出了新型高含氟量的聚酯。該聚酯具有優(yōu)異的性能而被應(yīng)用于光波導(dǎo)材料。Qingzeng Zhu等(Q Z Zhu,C C Han.Synthesis and crystalization behaviors of highly fluorinated aromaticpolyesters [J].Polymer2007 (48):3624?3631.)通過添加含氟二元酸共聚的方式改性聚酯，2，3，4，5?四氟鄰苯二甲酸改性聚鄰苯二甲酸乙二醇酯，聚酯的結(jié)晶性能得到改善。
[0006]然而，將這些含有氟元素的聚酯應(yīng)用于紡織及包裝材料中有一定的局限性，主要問題在于現(xiàn)有技術(shù)的含有氟元素的聚酯分子量低，不能滿足紡絲和成膜的要求；現(xiàn)有技術(shù)目前主要是通過織物的含氟后整理方式來(lái)賦予其防水防污功能，而這類方法最大的缺點(diǎn)在于難以解決時(shí)效性、耐久性及耐磨性等問題，并且費(fèi)時(shí)費(fèi)力。
[0007]因此，開發(fā)含氟聚酯纖維用于紡織及包裝材料的超疏水、憎水憎油、防污性能的改性，必將具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明提供一種氟聚酯FDY纖維及其制備方法，特別是提供一種苯環(huán)上的氫被氟取代的氟聚酯FDY纖維及其制備方法。本發(fā)明的一種氟聚酯FDY纖維采用含氟聚酯紡絲，所述的含氟聚酯是在聚合物的主鏈上引入氟原子，通過苯環(huán)上含氟原子的對(duì)苯二甲酸與乙二醇經(jīng)過酯化和縮聚得到的新型含氟聚酯，通過共聚法對(duì)聚酯進(jìn)行疏水防污改性，可以從根本上解決疏水防污聚酯的時(shí)效性、耐久性及耐磨性等問題，也可以很好的解決費(fèi)時(shí)費(fèi)力這類問題。
[0009]本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案:
[0010]一種氟聚酯FDY纖維，是由氟聚酯熔體直接擠出或制成切片經(jīng)螺桿熔融擠出、冷卻、上油、拉伸和卷繞制得；所述氟聚酯是指苯環(huán)上的氫被氟取代的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，其結(jié)構(gòu)通式為
[0011]
【權(quán)利要求】
1.一種氟聚酯FDY纖維，其特征是:所述氟聚酯FDY纖維是由氟聚酯熔體經(jīng)計(jì)量、擠出、冷卻、上油、拉伸和卷繞制得；所述氟聚酯是指苯環(huán)上的氫被氟取代的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，其結(jié)構(gòu)通式為

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氟聚酯FDY纖維，其特征在于，所述氟聚酯FDY纖維的斷裂強(qiáng)度3~5cN/dex ;斷裂伸長(zhǎng)率為18~45%。
3.如權(quán)利要求1所述的一種氟聚酯FDY纖維的制備方法，其特征是:由氟聚酯熔體經(jīng)計(jì)量、擠出、冷卻、上油、拉伸和卷繞步驟，制得氟聚酯FDY纖維； 所述擠出的溫度為275~290°C ； 所述冷卻的風(fēng)溫為20~30°C ; 所述上油的上油率為0.42~1.5wt% ； 所述拉伸的第一熱棍的牽伸速度為2000~2500m/min ;第二熱棍的牽伸速度為4000~6000/min，其熱定型溫度為135~155°C ； 所述卷繞的速度為3950~5950m/min ； 所述上油的油劑為含氟聚酯FDY纖維用油劑，其組分按重量份計(jì): 組分A:礦物油40-60份； 組分B:聚氧乙烯醚20-35份； 組分C:磷酸酯鉀鹽5-10份； 組分D:聚乙二醇脂肪酸酯8-16份； 組分E:烷基磺酸鈉1-5份； 組分F:全氟烷基丙烯酸酯1-5份； 油劑的制備: 將組分B、組分C、組分D、組分E和組分F常溫混合，攪拌20-30分鐘，然后再將混合物加入到組分A中，溫度控制為40-55°C，攪拌0.5~2h，即可得到含氟聚酯FDY纖維用油劑，油劑使用時(shí)加水配成含固量為8~10wt%的乳液； 所述氟聚酯熔體是指熔融后的氟聚酯，所述氟聚酯的制備方法分為酯化反應(yīng)和縮聚反應(yīng)兩步；具體步驟為: 所述酯化反應(yīng):采用含氟對(duì)苯二甲酸和乙二醇作為原料，加入抑制劑，配成均勻漿料后進(jìn)行酯化反應(yīng)，得到酯化產(chǎn)物；酯化反應(yīng)在氮?dú)夥諊屑訅?，壓力控制在常壓~0.4MPa，溫度在230~250°C，酯化水餾出量達(dá)到理論值的90%以上為酯化反應(yīng)終點(diǎn)； 所述抑制劑為氧化鎂、氧化硅、氧化鈣、氧化鋅和氧化錳中的一種； 所述縮聚反應(yīng): 包括縮聚反應(yīng)低真空階段和縮聚反應(yīng)高真空階段； 所述縮聚反應(yīng)低真空階段，在所述酯化產(chǎn)物中加入催化劑和穩(wěn)定劑，在負(fù)壓的條件下開始縮聚反應(yīng)，該階段壓力由常壓平穩(wěn)抽至絕對(duì)壓力IKPa以下，溫度控制在250~270°C，反應(yīng)時(shí)間為40~60分鐘； 所述縮聚反應(yīng)高真空階段，經(jīng)所述縮聚反應(yīng)低真空階段后，繼續(xù)抽真空，使反應(yīng)壓力降至絕對(duì)壓力小于lOOPa，反應(yīng)溫度控制在270~285°C，反應(yīng)時(shí)間I~2小時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種氟聚酯FDY纖維的制備方法，其特征在于，所述的冷卻為側(cè)吹風(fēng)或環(huán)吹風(fēng)冷卻，溫度為20°C~30°C，濕度為65%±5%，風(fēng)速為0.4~0.8m/s。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種氟聚酯的制備方法，其特征在于，所述的乙二醇與含氟對(duì)苯二甲酸的摩爾比為1.2~2.0:1。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種氟聚酯FDY纖維的制備方法，其特征在于，所述的催化劑選自三氧化二銻、乙二醇銻和醋酸銻中的一種，催化劑用量為所述含氟對(duì)苯二甲酸重量的0.01% ~0.05%。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種氟聚酯FDY纖維的制備方法，其特征在于，所述的穩(wěn)定劑選自磷酸三苯酯、磷 酸三甲酯和亞磷酸三甲酯中的一種，穩(wěn)定劑用量為所述含氟對(duì)苯二甲酸重量的0.01%~0.05%。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種氟聚酯FDY纖維的制備方法，其特征在于，所述抑制劑的加入量為所述含氟對(duì)苯二甲酸重量的0.01%~0.05%。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種氟聚酯FDY纖維的制備方法，其特征在于，所述氟聚酯熔體是由聚合直接獲得或由氟聚酯切片經(jīng)螺桿熔融得到。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種氟聚酯FDY纖維的制備方法，其特征在于，所述的礦物油為9#~17#的礦物油中的一種；所述的聚氧乙烯醚為異構(gòu)十醇聚氧乙烯醚、異構(gòu)十三醇聚氧乙烯醚、月桂醇聚氧乙烯醚、十三醇聚氧乙烯醚、十二十四醇聚氧乙烯醚、十四醇聚氧乙烯醚、十六醇聚氧乙烯醚和十八醇聚氧乙烯醚中的一種；所述的磷酸酯鉀鹽為十二烷基磷酸酯鉀鹽、異構(gòu)十三醇聚氧乙烯醚磷酸酯鉀鹽和十二十四醇磷酸酯鉀鹽中的一種；所述的聚乙二醇脂肪酸酯為聚乙二醇硬脂酸單酯、聚乙二醇硬脂酸雙酯、聚乙二醇月桂酸單酯、聚乙二醇月桂酸雙酯、聚乙二醇油酸單酯和聚乙二醇油酸雙酯中的一種；所述的烷基磺酸鈉為十二烷基橫酸納、十五烷基橫酸納和十TK烷基橫酸納中的一種；所述的全氣烷基丙稀酸酯為全氟丁基乙基丙烯酸酯、全氟己基乙基丙烯酸酯、全氟辛基乙基丙烯酸酯、全氟丁基乙基甲基丙烯酸酯、全氟己基乙基甲基丙烯酸酯和全氟辛基乙基甲基丙烯酸酯中的一種。
【文檔編號(hào)】D06M13/256GK103469350SQ201310446845
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月26日
【發(fā)明者】宋懷軍, 張 榮, 吳國(guó)旺, 丁建中, 曾曉元, 黃卓旺, 江立平 申請(qǐng)人:江蘇立新化纖科技有限公司