一種含咖啡炭的親水聚酯纖維及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種含咖啡炭的親水聚酯纖維及其制備方法。所述的含咖啡炭的親水聚酯纖維，其特征在于，包含親水聚酯纖維本體以及分散在親水聚酯纖維本體中的納米級(jí)咖啡炭粉體。本發(fā)明親水性好，且可以消臭、升溫、快干，帶給消費(fèi)者一種享受清爽舒適的觸覺(jué)。
【專利說(shuō)明】一種含咖啡炭的親水聚酯纖維及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種含咖啡炭的親水聚酯纖維及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚酯以及聚酯纖維從20世紀(jì)70年代步入大規(guī)模工業(yè)化以來(lái)，發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他合成材料和合成纖維，2010年我國(guó)聚酯纖維產(chǎn)量2513萬(wàn)噸，約占我國(guó)化纖產(chǎn)量的81% ;約占世界聚酯纖維產(chǎn)量的70%。今后10年，世界聚酯以及聚酯纖維仍將保持3%以上的速度增長(zhǎng)，聚酯纖維將占世界纖維產(chǎn)品總量的60%以上。聚酯纖維的物理機(jī)械性能如強(qiáng)力、耐磨性、回彈性和尺寸穩(wěn)定性均能較好滿足各種用途的需要。但聚酯纖維是一種典型的疏水性纖維，回潮率只有0.4%，作為貼身服用材料，它的穿著舒適性很差，在高濕、高溫狀態(tài)，人們穿著合成纖維的服裝會(huì)有悶熱感，心情煩躁不安；在濕熱狀態(tài)下，人體與衣服間摩擦力增大，沉重感增加，對(duì)人的心理及生理變化產(chǎn)生不很大的影響。同時(shí)，聚酯纖維親水性很差，也給織造帶來(lái)一系列問(wèn)題。如易積聚靜電、易吸灰塵、去除油污潰難等。為此，人們?cè)诟纳凭埘ダw維親水性能方面做了大量的研究工作。發(fā)達(dá)國(guó)家從上世紀(jì)80年代開(kāi)始，聚酯纖維及其紡織品向著性能、品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)逐步趕上或超越天然纖維及紡織品的方向發(fā)展，具有高功能、高品質(zhì)、低能耗和低排放等特征的超仿真合成纖維是合成纖維及其紡織品的發(fā)展目標(biāo)。同時(shí)，提高合成纖維織物的吸濕、排汗性也是未來(lái)紡織品發(fā)展方向之一。
[0003]改變聚酯的親水性的方法是采用共聚的手段在常規(guī)聚酯上引入親水性基團(tuán)，增強(qiáng)與水的親和力。親水性基團(tuán)的種類與親水性基團(tuán)的數(shù)量是很重要的，極性基團(tuán)如羥基、氨基、酰胺基、羧基等對(duì)水分子有較強(qiáng)的親和力。目前有很多利用水溶性聚酯改善聚酯纖維的吸水性，但由于“水溶性聚酯”的制造成本較高，復(fù)合紡絲工藝不僅復(fù)雜且產(chǎn)量低，纖維價(jià)格較高，所以限制了其發(fā)展和應(yīng)用。如國(guó)內(nèi)專利用于制備高吸濕和高排濕聚酯織物的聚合物母粒及其合成方法(專利號(hào)200710118744)，一種酸性可染聚酯和該酸性可染聚酯及其纖維的制備方法(專利號(hào)200710178879)，連續(xù)生產(chǎn)吸濕性聚酯的方法和設(shè)備(專利號(hào)200610039096)，陽(yáng)離子染料常壓深染共聚酯及其制備方法(專利號(hào)200410060520.8)，吸濕性共聚聚酯及用其制造的吸濕性纖維(專利號(hào)96104374)，一種間苯二甲酸改性聚對(duì)苯二甲酸1，2-丙醇共聚酯的制備方法(專利號(hào)200910101792.0)等。
[0004]關(guān)于含山梨醇的聚酯改性研究較少，如以異山梨醇(山梨醇催化脫水后的產(chǎn)物)、乙二醇、對(duì)苯二甲酸為原料，采用PTA法制備了異山梨醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的的無(wú)規(guī)共聚酯具有良好的熱穩(wěn)定性和可紡性。但是利用山梨醇制備聚酯進(jìn)行微量改性的研究未見(jiàn)報(bào)道。本發(fā)明的方法，山梨醇和聚乙二醇的添加量少，在保證改性效果的同時(shí)對(duì)聚合和聚酯品質(zhì)影響較小。采用原位聚合的方法，避免由于親水性、柔軟性基團(tuán)團(tuán)聚引起的功能缺陷。該方法成本增加少，改性效果好，尤其適合于熔體直紡工藝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種含咖啡炭的親水聚酯纖維及其制備方法。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種含咖啡炭的親水聚酯纖維，其特征在于，包含親水聚酯纖維本體以及分散在親水聚酯纖維本體中的納米級(jí)咖啡炭粉體。
[0007]優(yōu)選地，所述的納米級(jí)咖啡炭粉體的含量為0.5?5wt%
[0008]本發(fā)明還提供了上述含咖啡炭的親水聚酯纖維的制備方法，其特征在于，其具體步驟為:
[0009]第一步:將對(duì)苯二甲酸與乙二醇按照1: 1.05?2.0的摩爾比進(jìn)行混合，配制漿料；將配制好的漿料加入酯化反應(yīng)釜進(jìn)行第一酯化反應(yīng)，在副產(chǎn)物收集量達(dá)到理論值的82?95%時(shí)，加入山梨醇和聚乙二醇，進(jìn)行第二酯化反應(yīng)，完成酯化反應(yīng)后，將酯化物進(jìn)行縮聚反應(yīng)，制成親水性聚酯切片；
[0010]第二步:將咖啡渣干燥后，煅燒得到咖啡炭；將咖啡炭微粉化得到納米級(jí)咖啡炭粉體；
[0011]第三步:將第二步得到的納米級(jí)咖啡炭粉體和第一步得到的親水聚酯切片進(jìn)行熔融造粒，溫度為260?300°C，得到功能母粒；
[0012]第四步:將第三步得到的功能母粒和第一步得到的親水聚酯切片進(jìn)行熔融紡絲，最終含咖啡炭的親水聚酯纖維。
[0013]優(yōu)選地，所述第一步中，第一酯化反應(yīng)在225?250°C，O?0.4MPa條件下進(jìn)行，反應(yīng)時(shí)間為0.5?4h。
[0014]優(yōu)選地，所述第一步中，第二酯化反應(yīng)在240?260°C、常壓條件下進(jìn)行，反應(yīng)時(shí)間為0.5?Ih0
[0015]優(yōu)選地，所述第一步中，在將配制好的漿料加入酯化反應(yīng)釜進(jìn)行第一酯化反應(yīng)前，先將其與催化劑混合，所述的催化劑為鈦系催化劑、銻系催化劑或它們的組合物，催化劑的加入量為120?550ppm，基數(shù)為所述的對(duì)苯二甲酸的質(zhì)量。
[0016]更優(yōu)選地，所述的鈦系催化劑為鈦酸四丁酯，所述的銻系催化劑為三氧化二銻、醋酸銻或乙二醇銻。
[0017]優(yōu)選地，所述第一步中，在將配制好的漿料加入酯化反應(yīng)釜進(jìn)行第一酯化反應(yīng)前，先將其與熱穩(wěn)定劑和抗氧化劑混合，所述的熱穩(wěn)定劑的加入量為對(duì)苯二甲酸的0.001?0.02wt%，抗氧化劑的加入量為對(duì)苯二甲酸的0.001?0.03wt%。
[0018]更優(yōu)選地，所述的抗氧化劑為抗氧化劑1010、抗氧化劑168和抗氧化劑616中的一種或兩種以上的混合物；所述的熱穩(wěn)定劑為磷酸三甲酯、烷基磷酸二酯和三(壬苯基)亞磷酸酯中的一種或兩種以上的混合物。
[0019]優(yōu)選地，所述第一步中，副產(chǎn)物為水，在第一酯化反應(yīng)過(guò)程中，通過(guò)分餾塔將水分離出來(lái)進(jìn)行收集，用量筒測(cè)量收集量，根據(jù)反應(yīng)式計(jì)算出理論值。
[0020]優(yōu)選地，所述第一步中，山梨醇的加入量為對(duì)苯二甲酸摩爾數(shù)的0.1?2%。
[0021]優(yōu)選地，所述第一步中，聚乙二醇為PEG-2000、PEG-4000或者PEG-6000，聚乙二醇的加入量為對(duì)苯二甲酸摩爾數(shù)的0.05?0.2%。
[0022]優(yōu)選地，所述第一步中，縮聚反應(yīng)的溫度保持在260?290°C。
[0023]優(yōu)選地,所述第一步中,縮聚反應(yīng)包括預(yù)縮聚反應(yīng)和終縮聚反應(yīng)；預(yù)縮聚反應(yīng)時(shí)間為0.5?2h，終縮聚反應(yīng)時(shí)間為I?2h。[0024]優(yōu)選地，所述第二步中，咖啡渣的干燥溫度為150~180°C，時(shí)間為I~3小時(shí)。
[0025]優(yōu)選地，所述第二步中，咖啡渣的煅燒過(guò)程為:升溫至600~700°C煅燒0.5~2小時(shí)，再升溫至800~1000°C煅燒I~3小時(shí)。將廢棄的咖啡渣煅燒成咖啡碳，可使咖啡渣的晶體向與孔隙呈現(xiàn)最佳狀態(tài)，并除去咖啡渣孔洞內(nèi)的油與淀粉等有機(jī)物。
[0026]優(yōu)選地，所述第二步中，將咖啡炭微粉化的具體步驟為將咖啡炭采用球磨法研磨成粒徑為50~400nm的納米級(jí)咖啡炭粉體。所述的微粉化還可采用高速離心法或納米技術(shù)等
[0027]優(yōu)選地,所述第三步中，納米級(jí)咖啡炭粉體的用量為功能母粒質(zhì)量的0.5~2%。
[0028]優(yōu)選地，所述第四步中，紡絲溫度為240~300°C，紡絲速度為3000~4000m/min。
[0029]第一步所得的親水性聚酯的分子鏈中包含-C0C6H4C00CH2CH20-和
【權(quán)利要求】
1.一種含咖啡炭的親水聚酯纖維，其特征在于，包含親水聚酯纖維本體以及分散在親水聚酯纖維本體中的納米級(jí)咖啡炭粉體。
2.如權(quán)利要求1所述的含咖啡炭的親水聚酯纖維，其特征在于，所述的納米級(jí)咖啡炭粉體的含量為0.5?5wt%。
3.權(quán)利要求1所述的含咖啡炭的親水聚酯纖維的制備方法，其特征在于，其具體步驟為: 第一步:將對(duì)苯二甲酸與乙二醇按照1: 1.05?2.0的摩爾比進(jìn)行混合，配制漿料；將配制好的漿料加入酯化反應(yīng)釜進(jìn)行第一酯化反應(yīng)，在副產(chǎn)物收集量達(dá)到理論值的82?95%時(shí)，加入山梨醇和聚乙二醇，進(jìn)行第二酯化反應(yīng)，完成酯化反應(yīng)后，將酯化物進(jìn)行縮聚反應(yīng)，制成未水性聚酷切片； 第二步:將咖啡渣干燥后，煅燒得到咖啡炭；將咖啡炭微粉化得到納米級(jí)咖啡炭粉體； 第三步:將第二步得到的納米級(jí)咖啡炭粉體和第一步得到的親水聚酯切片進(jìn)行熔融造粒，溫度為260?300°C，得到功能母粒； 第四步:將第三步得到的功能母粒和第一步得到的親水聚酯切片進(jìn)行熔融紡絲，最終含咖啡炭的親水聚酯纖維。
4.如權(quán)利要求3所述的含咖啡炭的親水聚酯纖維的制備方法，其特征在于，所述第一步中，第一酯化反應(yīng)在225?250°C，0?0.4MPa條件下進(jìn)行，反應(yīng)時(shí)間為0.5?4h。
5.如權(quán)利要求3所述的含咖啡炭的親水聚酯纖維的制備方法，其特征在于，所述第一步中，第二酯化反應(yīng)在240?260°C、常壓條件下進(jìn)行，反應(yīng)時(shí)間為0.5?lh。
6.如權(quán)利要求3所述的含咖啡炭的親水聚酯纖維的制備方法，其特征在于，所述第一步中，在將配制好的漿料加入酯化反應(yīng)釜進(jìn)行第一酯化反應(yīng)前，先將其與催化劑混合，所述的催化劑為鈦系催化劑、銻系催化劑或它們的組合物，催化劑的加入量為120?550ppm，基數(shù)為所述的對(duì)苯二甲酸的質(zhì)量。
7.如權(quán)利要求3所述的含咖啡炭的親水聚酯纖維的制備方法，其特征在于，所述第一步中，在將配制好的漿料加入酯化反應(yīng)釜進(jìn)行第一酯化反應(yīng)前，先將其與熱穩(wěn)定劑和抗氧化劑混合，所述的熱穩(wěn)定劑的加入量為對(duì)苯二甲酸的0.001?0.02wt%，抗氧化劑的加入量為對(duì)苯二甲酸的0.001?0.03wt%。
8.如權(quán)利要求3所述的含咖啡炭的親水聚酯纖維的制備方法，其特征在于，所述第一步中，山梨醇的加入量為對(duì)苯二甲酸摩爾數(shù)的0.1?2%。
9.如權(quán)利要求3所述的含咖啡炭的親水聚酯纖維的制備方法，其特征在于，所述第一步中，聚乙二醇為PEG-2000、PEG-4000或者PEG-6000，聚乙二醇的加入量為對(duì)苯二甲酸摩爾數(shù)的0.05?0.2%。
10.如權(quán)利要求3所述的含咖啡炭的親水聚酯纖維的制備方法，其特征在于，所述第二步中，咖啡渣的煅燒過(guò)程為:升溫至600?700°C煅燒0.5?2小時(shí)，再升溫至800?1000°C煅燒I?3小時(shí)。
【文檔編號(hào)】C08G63/672GK103820879SQ201210465617
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2012年11月16日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月16日
【發(fā)明者】王朝生, 王華平, 張玉梅, 陳向玲, 王彪, 李建武 申請(qǐng)人:東華大學(xué)