一种消光聚酯及低光泽度弹性复合纤维制造技术

本发明专利技术提供了一种消光聚酯及低光泽度弹性复合纤维。以质量百分比计，消光聚酯中分散有0.5％‑5.0％的二氧化钛纳米颗粒，所述二氧化钛纳米颗粒的粒径为20nm‑200nm，在45°入射光线的检测下，所述消光聚酯的光泽度＜20。二氧化钛纳米颗粒在消光聚酯中分散均匀，不发生团聚。该所述低光泽度PET/PTT弹性复合纤维中PET组分与PTT组分由消光聚酯按的质量比为40:60‑60:40复合而成，通过复合熔融纺丝组件成形，二氧化钛在复合纤维中分散均匀，无团聚现象发生，分布在纤维中的二氧化钛粒径＜10μm，复合弹性纤维强度＞3.0cN/dtex，纤维表面的光泽度＜20，弹性回复率≥90％。

A kind of extinction polyester and low gloss elastic composite fiber

【技术实现步骤摘要】
一种消光聚酯及低光泽度弹性复合纤维
本专利技术属于纤维成形加工领域，涉及一种消光聚酯及低光泽度弹性复合纤维。
技术介绍
中国是化纤大国，化纤是纺织领域重要的原材料。从化纤的产量来说，2015年中国化纤产能达到4000万吨以上，其中聚酯纤维占到了化纤总产量的70％。提升聚酯纤维差别化、功能化水平直接关系了聚酯产品升级。舒适性改性是聚酯纤维差别化、功能化的发展趋势，其中光泽舒适性是舒适性聚酯纤维产品重要组成部分。二氧化钛是常见的消光剂，目前已经广泛应用在聚酯、聚酰胺纤维等产品中，但是从实际应用来看，目前在聚酯材料中引入二氧化钛还存在以下问题：(1)现有二氧化钛引入到聚酯材料中均是以原位聚合或共混形式，但是纳米级别的二氧化钛极易集聚从而产生团聚，必须依赖设备的高剪切的作用力，因此，现有二氧化钛消光剂的引入对设备提出非常苛刻的要求；(2)目前的二氧化钛消光需要在相对较高的添加量下才能达到对光泽明显的改善，特别是全消光聚酯制备中，二氧化钛的引入量质量分数要达到2.5-3.0％才能起到全消光的效果，但这样高含量的消光剂同时对纤维的力学性能造成了较大影响；(3)二氧化钛本身具有一定的光学活性、分布在材料中具有自清洁、抗紫外的作用，含量越高效果越明显，但现有体系无法实现在3.0％以上高含量的分布。因此，寻找一种新的制备方法，实现无机消光剂在聚酯基体中的高含量均匀分散，是突破聚酯纤维发展瓶颈的重要课题。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种消光聚酯及低光泽度弹性复合纤维。该消光聚酯能实现原位生成的无机消光剂二氧化钛在聚酯基体中的高含量均匀分散；该低光泽度弹性复合纤维中的纳米二氧化钛含量高、分散均匀且不发生团聚现象。为了达到前述的专利技术目的，本专利技术提供一种消光聚酯，以质量百分比计，所述消光聚酯中分散有0.5％-5.0％的二氧化钛纳米颗粒，所述二氧化钛纳米颗粒的粒径为20nm-200nm，所述消光聚酯的光泽度＜20，该光泽度由45°入射角的光线测得。根据本专利技术的具体实施例，所述二氧化钛纳米颗粒在所述消光聚酯的基质材料合成过程中原位生成；所述二氧化钛纳米颗粒在所述消光聚酯中分散均匀，不发生团聚。根据本专利技术的具体实施例，优选地，所述消光聚酯的基质材料包括PET聚酯和/或PTT聚酯。根据本专利技术的具体实施例，优选地，所述二氧化钛纳米颗粒的粒径为20nm-80nm。根据本专利技术的具体实施例，优选地，所述消光聚酯的特性粘度为0.55-1.20dL/g。根据本专利技术的具体实施例，优选地，所述消光聚酯中还分散有抗热氧剂和/或抗氧化剂；优选地，所述抗热氧剂在所述消光聚酯中的质量分数为0.005％-0.05％；所述抗氧化剂在所述消光聚酯中的质量分数为0.001％-0.01％。优选地，所述抗热氧剂包括磷酸、亚磷酸、磷酸三甲酯、亚磷酸三甲酯和磷酸三苯酯中的一种或几种的组合；优选地，所述抗氧化剂包括抗氧剂1010、抗氧剂168和抗氧剂616中的一种或几种的组合。所述抗氧剂1010、抗氧剂168和抗氧剂616为本领域常规选择。根据本专利技术的具体实施例，消光聚酯的原料包括二氧化钛前驱体、对苯二甲酸和二元醇；所述二氧化钛前驱体为钛酸四丁酯与偏钛酸的复配物；所述二元醇包括乙二醇或1,3-丙二醇；所述复配物中，钛酸四丁酯与偏钛酸的质量比为1:1.0-5.0；所述二氧化钛的前驱体与所述对苯二甲酸质量比为1-10:100，所述对苯二甲酸与所述二元醇的摩尔比为1:1.1-2.0；优选地，所述二氧化钛的前驱体与所述对苯二甲酸质量比为5:100；所述对苯二甲酸与所述二元醇的摩尔比为1:1.25。根据本专利技术的具体实施例，所述消光聚酯的原料还包括抗热氧剂和/或抗氧化剂，以质量百分比计，所述抗热氧剂的含量为≤0.05％，所述抗氧化剂的质量分数为≤0.01％。本专利技术还提供上述消光聚酯的制备方法，其包括以下步骤：将二氧化钛前驱体与二元醇混合得到混合液；将所述混合液添加到含有对苯二甲酸和二元醇的原料浆液中，得到原料混合体系；将所述原料混合体系经酯化、预缩聚、终缩聚制得消光聚酯；所述混合液中，所述二氧化钛前驱体与所述二元醇的质量比为10-40:100；所述原料混合体系中，所述二氧化钛的前驱体与所述对苯二甲酸质量比为1-10:100，所述对苯二甲酸与所述二元醇的摩尔比为1:1.1-2.0；其中，所述二氧化钛前驱体为钛酸四丁酯与偏钛酸的复配物。上述消光聚酯的制备方法中，二氧化钛纳米颗粒在消光聚酯基质材料合成过程中原位生成。该制备方法选用钛酸四丁酯Ti(OC4H9)4和偏钛酸的复配物作为二氧化钛的前驱体，在PET、PTT聚合过程中利用聚合生成的水水解生成二氧化钛纳米颗粒，实现消光剂的原位添加。钛酸四丁酯Ti(OC4H9)4对水有非常高的化学活性，其在空气中就能迅速吸潮而分解，水解成二氧化钛；偏钛酸化学性质稳定，不溶于水，可以对化学性质非常活泼的钛酸四丁酯Ti(OC4H9)4起到表面保护作用，实现的稳定水解。采用钛酸四丁酯与偏钛酸的复配物作为二氧化钛的前驱体可以利用偏钛酸对钛酸四丁酯的水解速率进行稳定、有效地调节，在聚合高温(240-289℃)下使钛酸四丁酯的水解生成二氧化钛的速率与PET、PTT聚合过程中生成的水量速率匹配，形成高度分散的二氧化钛消光剂；从而避免水解速率过快而导致团聚发生，进而对PET、PTT聚合过程和最终的产品质量造成不利影响。根据本专利技术的具体实施例，优选地，所述二元醇包括乙二醇或1,3-丙二醇。根据本专利技术的具体实施例，优选地，所述复配物中，钛酸四丁酯与偏钛酸的质量比为1:1.0-5.0。根据本专利技术的具体实施例，优选地，所述二氧化钛的前驱体与所述对苯二甲酸质量比为5:100；所述对苯二甲酸与所述二元醇的摩尔比为1:1.25。根据本专利技术的具体实施例，优选地，所述制备方法还包括在酯化前向所述原料混合体系中添加抗热氧剂和/或抗氧化剂的步骤。根据本专利技术的具体实施例，优选地，所述酯化的反应温度为220-260℃，反应时间为2.0-4.5h，反应压力为0-100kPa；所述预缩聚的反应温度为240-270℃，反应时间为0.5-1.5h，反应压力为0-10kPa；所述终缩聚的反应温度为260-285℃，反应时间为1.5-3.5h，反应压力0-1kPa。本专利技术提供的消光聚酯的制备方法可以通过对二氧化钛前驱体复配物比例的选择及反应时间实现对二氧化钛的含量与粒径尺寸的有效调控，比如，选择钛酸四丁酯Ti(OC4H9)4与偏钛酸TiO(OH)2按质量比为1:1形成的复配物作为二氧化钛前驱体，控制反应生成时间为4.5h，可以获得粒径大小为20nm的二氧化钛纳米颗粒；选择钛酸四丁酯Ti(OC4H9)4与偏钛酸TiO(OH)2按质量比为1:4形成的复配物作为二氧化钛前驱体，控制反应生成时间为4h，可以获得粒径大小为200nm的二氧化钛纳米颗粒。且该制备方法简单，对环境无污染，且对设备性能要求低。二氧化钛是经钛酸四丁酯经过水解生成的物质，其中水是由于原料中二元醇与二元酸经过酯化所生成。钛酸四丁酯水解生成二氧化钛的过程本身是不可控的，但是由于本专利技术的制备方法是以钛酸四丁酯与偏钛酸进行复配形成前驱体生成二氧化钛，偏钛酸包覆在钛酸四丁酯表面，缓慢释放出钛酸四丁酯进行水解，根据复配物中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种消光聚酯，其特征在于：以质量百分比计，所述消光聚酯中分散有0.5％‑5.0％的二氧化钛纳米颗粒，所述二氧化钛纳米颗粒的粒径为20nm‑200nm，所述消光聚酯的光泽度＜20，该光泽度由45°入射角的光线测得。

【技术特征摘要】
1.一种消光聚酯，其特征在于：以质量百分比计，所述消光聚酯中分散有0.5％-5.0％的二氧化钛纳米颗粒，所述二氧化钛纳米颗粒的粒径为20nm-200nm，所述消光聚酯的光泽度＜20，该光泽度由45°入射角的光线测得。2.根据权利要求1所述的消光聚酯，其特征在于：所述消光聚酯的基质材料包括PET聚酯和/或PTT聚酯；优选地，所述二氧化钛纳米颗粒的粒径为20nm-80nm；优选地，所述消光聚酯的特性粘度为0.55-1.20dL/g。3.根据权利要求1所述的消光聚酯，其特征在于：所述消光聚酯中还分散有抗热氧剂和/或抗氧化剂；优选地，所述抗热氧剂在所述消光聚酯中的质量分数为0.005％-0.05％；所述抗氧化剂在所述消光聚酯中的质量分数为0.001％-0.01％；优选地，所述抗热氧剂包括磷酸、亚磷酸、磷酸三甲酯、亚磷酸三甲酯和磷酸三苯酯中的一种或几种的组合；优选地，所述抗氧化剂包括抗氧剂1010、抗氧剂168和抗氧剂616中的一种或几种的组合。4.权利要求1-3任一项所述消光聚酯的制备方法，其包括以下步骤：将二氧化钛前驱体与二元醇混合得到混合液；将所述混合液添加到含有对苯二甲酸和二元醇的原料浆液中，得到原料混合体系；将所述原料混合体系经酯化、预缩聚、终缩聚制得消光聚酯；所述混合液中，所述二氧化钛前驱体与所述二元醇的质量比为10-40:100；所述原料混合体系中，所述二氧化钛的前驱体与所述对苯二甲酸质量比为1-10:100，所述对苯二甲酸与所述二元醇的摩尔比为1:1.1-2.0；其中，所述二氧化钛前驱体为钛酸四丁酯与偏钛酸的复配物。5.根据权利要求4所述的消光聚酯的制备方法，其特征在于：所述二元醇包括乙二醇或1,3-丙二醇；优选地，所述复配物中，钛酸四丁酯与偏钛酸的质量比为1:1.0-5.0。6.根据权利要求4所述的消光聚酯的制备方法，其特征在于：所述制备方法还包括在酯化前向所述原料混合体系中添加抗热氧剂和/或抗氧化剂的步骤。7.根据权利要求4所述的消光聚酯的制备方法，其特征在于：所述酯化的反应温度为220-260℃，反应时间为2.0-4.5h，反应压力为0-100kPa；所述预缩聚的反应温度为240-270℃，反应时间为0.5-1.5h，反应压力为0-10kPa；所述终缩聚的反应温度为260-285℃，反应时间为1.5-3.5h，反应压力0-1kPa。8.一种低光泽度PET/PTT弹性复合纤维，该低光泽度PET/PTT弹性复合纤维由PET聚酯和PTT聚酯复合制得，其特征在于：所述PET聚酯和PTT聚酯中的至少一种选自权利要求1-3任一项所述的消光聚酯。9.根据权利要求8所述的低光泽度PET/PTT弹性复合纤维，其特征在于：以质量百分比计，所述低光泽度PET/PTT弹性复合纤维中分散有0.5％-5.0％的二氧化钛，所述二氧化钛的粒径＜10μm；所述低光泽度PET/PTT弹性复合纤维的光泽度＜20，该光泽度由45°入射角的光线测得；优选地，所述低光泽度PET/PTT弹性复合纤维中PET组分与PTT组分的质量比为40:60-60:40。10.根据权利要求8所述的低光泽度PET/PTT弹性复合纤维，其特征在于：所述低光泽度PET/PTT弹性复合纤维包括复合POY纤维或复合弹性DTY纤维；优选地，所述低光泽度PET/PTT弹性复合纤维的强度＞3.0cN/dtex，弹性回复率≥90％。11.一种低光泽度PET/PTT弹性复合纤维的制备方法，其包括以下步骤：消光PET的制备：将二氧化钛的前驱体与乙二醇混合打浆，形成第一混合液；将所述第一混合液添加到含有对苯二甲酸与乙二醇的原料浆液中，然后经酯化、预缩聚、终缩聚制得消光PET；所述二氧化钛的前驱体与所述对苯二甲酸质量比为1-10:1...

【专利技术属性】
技术研发人员：严建华，韩冰，吉鹏，王华平，
申请(专利权)人：张家港美景荣化学工业有限公司，无锡美景荣生物材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32