一種含氟ptt-pet皮芯複合纖維及其製備方法
2023-05-27 18:13:21
一種含氟ptt-pet皮芯複合纖維及其製備方法
【專利摘要】本發明涉及一種含氟PTT-PET皮芯複合纖維及其製備方法，包括皮層材料含氟PTT的製備和皮芯複合纖維的製備。含氟PTT是採用四氟對苯二甲酸和1,3-丙二醇作為原料，加入抑制劑，在適當的條件下進行酯化反應和縮聚反應得到的。然後以含氟PTT為皮、PET為芯，採取合適的複合紡絲工藝製備得到皮芯複合纖維。本發明所得的含氟PTT具有良好的熱穩定性及可加工性，氟原子的引入，提高了其憎水憎油性能。複合紡絲製得的纖維不僅具備PET和PTT的良好力學性能，而且還有著良好的耐汙性能，同時又大大節約了成本，使其在防水服，耐髒的工作服以及某些特殊行業的工作服製造中有巨大的前景。
【專利說明】一種含氟PTT-PET皮芯複合纖維及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種含氟PTT-PET皮芯複合纖維及其製備方法，包括皮層材料含氟PTT的製備和皮芯複合纖維的製備。特別是涉及一種以聚四氟對苯二甲酸丙二醇酯為皮層含氟PTT材料，以PET為芯層材料的皮芯複合纖維及其製備方法。
【背景技術】
[0002]隨著技術的發展和進步，人們要求的不斷提升，單一材料的纖維已經不能很好的滿足人們的需求，各種各樣的複合纖維就應運而生。它們有著單一材料的纖維所不能同時具備的性能，兼具多種纖維的優點，能夠提供更好的性能，其中，皮芯複合纖維就是一種很好的複合纖維。這種纖維不僅能夠具有皮層纖維所具備的部分性能，還具有芯層纖維的部分性能，合理的性能組合就能得到性能優良的皮芯複合纖維，製備工藝簡單，同時能減少皮層材料的用量，節約成本。
[0003]聚酯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40年代就合成出了對苯二甲酸乙二醇酯(PET)，並發現其具有優異的性能，而廣泛的應用於紡織、包裝、醫療衛生、汽車、電子電器、安全防護、環境保護等領域。聚對苯二甲酸丙二醇酯(PTT)是繼聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)及對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)之後新研發的一種極具發展前途的新型聚酯高分子材料，1998年被美國評為六大石化新產品之一。與PET、PBT相比，PTT具有更好的彈性、尺寸穩定性和染色性等。同時具有抗紫外線、抗內應力、低吸水性、低靜電以及良好的生物降解性、可循環利用等多種優良特性，因此廣泛應用於地毯工業、服裝材料、工程塑料等領域。隨著社會的進步，人民生活水平的提高，對聚酯纖維的差別化、功能化需要越來越高。因此聚酯的改性也變得尤為的重要，聚酯改性目的除了對普通聚酯性能進行優化外，主要是通過改性手段賦予新型聚酯差別化的功能性特徵。例如:抗靜電、阻燃、吸溼排汗、防汙防臭等。目前，聚酯主要新品種有:抗靜電聚酯、高強耐磨聚酯、仿棉超軟聚酯、超疏水性聚酯、抗汙聚酯等。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，如疏水疏油性及防汙性等，以及賦予聚酯材料各種功能。由於含氟聚合物通常具有低表面能、低摩擦係數和不粘附性，灰塵汙物難於附著等特性，因此含氟聚合物的抗汙耐磨性好。而當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滯後。許多學者對含氟化合物改性聚酯進行了研究，並取得了一定的成果。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改性聚酯。中國專利CN101139434A中採用含氟封端劑的加入，間苯二甲酸二甲酯和丁二醇採用酯交換法，加入含氟封端劑N-羥乙基全氟辛醯胺，製備出了含氟量低而耐沾汙性能好的聚酯材料。胡娟(胡娟.含氟聚酯和光刻膠波導材料的分子設計與性能研究[D].碩士論文，吉林:吉林大學，2007.)利用分子設計的原理，通過添加含氟二元醇共聚的方式，將對苯二甲醯氯、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。該聚酯具有優異的性能而被應用於光波導材料。然而，將這些含有氟元素的聚酯應用於紡織及包裝材料中有一定的局限性，主要問題在於現有技術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；現有技術目前主要是通過織物的含氟後整理方式來賦予其防水防汙功能，而這類方法最大的缺點在於難以解決時效性、耐久性及耐磨性等問題，並且費時費力。
[0004]因此，開發含氟聚酯皮芯複合纖維用於紡織及包裝材料的超疏水、憎水憎油、防汙性能的改性，必將具有重要的理論意義和應用價值。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種含氟PTT-PET皮芯複合纖維及其製備方法，包括皮層材料含氟PTT的製備和皮芯複合纖維的製備。其中含氟PTT是指聚四氟對苯二甲酸丙二醇酯。本發明所述的含氟PTT在聚合物的主鏈上引入了氟原子，並且製備出的含氟PTT切片可以直接用於紡絲，能夠賦予含氟PTT纖維永久的憎水憎油性能，解決傳統PTT纖維憎水憎油改性費時費力的問題。同時，採用複合紡絲法製備出以含氟PTT為皮層材料、PET為芯層材料的皮芯複合纖維，不僅賦予了皮芯複合纖維良好的力學性能和憎水憎油性能，還大大的節省了成本。
[0006]本發明的一種含氟PTT-PET皮芯複合纖維，皮層材料為含氟PTT，芯層材料為PET ；所述含氟PTT為聚四氟對苯二甲酸丙二醇酯，其結構通式為
[0007]
【權利要求】
1.一種含氟PTT-PET皮芯複合纖維，其特徵是:所述含氟PTT-PET皮芯複合纖維的皮層材料為含氟PTT，芯層材料為PET ;所述含氟PTT為聚四氟對苯二甲酸丙二醇酯，其結構通式為
2.根據權利要求1所述的一種含氟PTT-PET皮芯複合纖維，其特徵在於，所述含氟PTT-PET皮芯複合纖維的皮層和芯層的截面積之比為2~5: 5。
3.根據權利要求1所述的一種含氟PTT-PET皮芯複合纖維，其特徵在於，所述含氟PTT-PET皮芯複合纖維的單絲纖度為I~15dtex。
4.如權利要求1所述的一種含氟PTT-PET皮芯複合纖維的製備方法，其特徵是，包括含氟PTT的製備方法和皮芯複合纖維的製備方法，具體步驟為: 1)所述含氟PTT的製備方法分為酯化反應和縮聚反應兩步； 所述酯化反應: 採用四氟對苯二甲酸和1，3-丙二醇作為原料，加入抑制劑，配成均勻漿料後進行酯化反應，得到酯化產物；酯化反應在氮氣氛圍中加壓，壓力控制在常壓~0.3MPa，溫度在，250~260°C，酯化水餾出量達到理論值的90%以上為酯化反應終點； 所述抑制劑為氧化鎂、氧化矽、氧化鈣、氧化鋅和氧化錳中的一種； 所述縮聚反應: 包括縮聚反應低真空階段和縮聚反應高真空階段: 所述縮聚反應低真空階段，在酯化產物中加入催化劑和穩定劑，在負壓的條件下開始縮聚反應，該階段壓力由常壓平穩抽至絕對壓力500Pa以下，溫度控制在260~270°C，反應時間為30~50分鐘； 所述縮聚反應高真空階段，經所述縮聚反應低真空階段後，繼續抽真空，使反應壓力降至絕對壓力小於lOOPa，反應溫度控制在260~275°C，反應時間3~4小時； 製得含氟PTT ； 2)所述皮芯複合纖維的製備方法為:將所述含氟PTT作為皮層材料，PET作為芯層材料，進行皮芯複合紡絲，紡絲溫度為275-290°C，卷繞速度控制在2700~3200m/min。
5.根據權利要求4所述的一種含氟PTT-PET皮芯複合纖維的製備方法，其特徵在於，所述抑制劑的加入量為所述四氟對苯二甲酸重量的0.01%~0.05%。
6.根據權利要求4所述的一種含氟PTT-PET皮芯複合纖維的製備方法,其特徵在於,所述的1，3-丙二醇與四氟對苯二甲酸的摩爾比為1.3~2.0: I。
7.根據權利要求4所述的一種含氟PTT-PET皮芯複合纖維的製備方法,其特徵在於，所述的催化劑選自鈦酸四丁酯一醋酸鎂、鈦酸四異丙脂一醋酸鎂、鈦酸四乙酯一醋酸鎂、醋酸亞錫、二醋酸二丁基錫中的一種，催化劑用量為所述四氟對苯二甲酸重量的0.01%~，0.05%。
8.根據權利要求4所述的一種含氟PTT-PET皮芯複合纖維的製備方法,其特徵在於,所述的穩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，穩定劑用量為所述四氟對苯二甲酸重 量的0.01%~0.05%。
【文檔編號】D01F1/10GK103469359SQ201310447201
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月26日 優先權日:2013年9月26日
【發明者】黃卓旺, 江立平, 宋懷軍, 張 榮, 吳國旺, 丁建中, 曾曉元 申請人:江蘇立新化纖科技有限公司