一种抗紫外粉体、母粒及PET抗紫外功能纤维的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种抗紫外粉体、母粒制备方法及抗紫外聚酯纤维的生产方法。所述抗紫外粉体按质量比，由以下组分组成：壳核结构的CePO4纳米粉体为18.4％～37.2％，TiO2纳米粉体为55.8％～74.4％，分散剂为7％～8％。将抗紫外粉体与抗氧剂、偶联剂、聚酯基体搅拌造粒后制备抗紫外母粒，所述抗紫外母粒按质量比，由下述组分组成：抗紫外粉体为15～30％，抗氧剂为0.1％～0.3％，偶联剂为0.3％～0.7％，聚酯粉体为69％～84.6％，并通过纺丝工艺制备抗紫外聚酯纤维。本发明专利技术创新点在于：采用新型无机CePO4作为抗紫外粉体材料，并能制备出涤纶功能纤维。

Preparation method of UV resistant powder, masterbatch and PET anti ultraviolet functional fiber

The invention provides a method for preparing ultraviolet resistant powder and masterbatch and a production method for resisting ultraviolet polyester fiber. According to the mass ratio, the anti UV powder consists of the following components: the CePO4 nanoscale powder of the shell structure is 18.4% ~ 37.2%, the TiO2 nanometer powder is 55.8% ~ 74.4%, and the dispersant is 7% ~ 8%. The anti UV powder is mixed with antioxidant, coupling agent and polyester matrix to prepare the anti UV masterbatch. The anti UV masterbatch is composed of the following components: the anti UV powder is 15 to 30%, the antioxidant is 0.1% to 0.3%, the coupling agent is 0.3% to 0.7%, the polyester powder is 69% to 84.6%, and the spinning machine is passed through the spinning machine. The anti UV polyester fiber is prepared by art. The innovation of the invention is that the new inorganic CePO4 is used as an anti ultraviolet powder material and a polyester functional fiber can be prepared.

【技术实现步骤摘要】
一种抗紫外粉体、母粒及PET抗紫外功能纤维的制备方法
本专利技术属于塑料抗紫外领域，涉及PET纤维，具体涉及一种抗紫外粉体、母粒及抗紫外PET功能纤维的制备方法。
技术介绍
近年来，PET纤维产量呈持续增长态势，随着产业投入加大、技术突破与规模积累，在可以预见的未来，PET纤维产业将迎来更大的发展。而人们对纺织品的质量要求逐步提高，其环保性和功能性成为人们日益重视的两大方面，传统纺织品已不能满足现代市场的需求，功能性纤维的研发已成为现代纤维的主要发展方向。近年来随着人们对健康意识的提高，由臭氧层破坏带来的紫外辐射问题得到人们的广泛关注。紫外线可根据波长不同进行分类：长波紫外线UVA(320～400nm)、中波紫外线UVB(280～320nm)和短波紫外线UVC(<280nm)。过量紫外线辐射会加速皮肤老化，甚至致癌。因此具有抗紫外防护功能的服装和原料引起广泛的关注。制造抗紫外功能纤维的技术有母粒法共混改性技术、纤维截面异形技术、复合纺丝技术、后整理涂覆法等。近几年关于制备抗紫外纤维的方法多集中于后整理涂覆法，虽然易于大规模生产，但织物手感较硬，耐久性差；而共混改性技术是在纺丝之前，将功能助剂与PET混合，通过加热熔融共混，使其均匀地分散在聚合物中，制造出功能母粒，再用熔融纺丝来制备功能纤维。母粒法共混技术制备的抗紫外线纤维工艺流程短，方法简单易操作，织物耐久耐洗性优良，可根据需要灵活改变助剂的产品种类及含量，适用于各种紫外防护等级纤维的功能需求。现有技术公开了一种超细聚酯纤维用纳米抗紫外功能母粒的制备方法，该方法中将粒径为25-100nm的纳米抗紫外粉体材料与有机紫外吸收剂苯并三唑类、三嗪类或苯酮类抗紫外粉体混合，经双螺杆挤出造粒，制备成抗紫外功能母粒。该方法中不仅采用超细纳米粉体，价格高昂，且采用有机紫外吸收剂，虽然能对紫外区各波长有较好的防护效果，但有机紫外吸收剂对人体有一定损害，且耐久性差，并不能满足现阶段人们对纺丝面料的需求。现有技术还公开了一种抗紫外线聚酯纤维母粒制备方法，该方法中采用了粒径为20-50nm的超微纳米抗紫外粉体，虽然抗紫外效果较好，但超微纳米粉体在分散处理前极易团聚，且团聚体难以二次分散，目前国内市场少有纳米粉体企业能达到此粒径级别，且超微纳米粉体使用成本较高，故此种方法并不适用于企业大规模生产。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于，提供一种抗紫外粉体、母粒及抗紫外PET纤维的制备方法，解决现有技术中的抗紫外PET纤维的抗紫外性能和弹性不足的技术问题。为了解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案予以实现：一种抗紫外粉体，以重量份数计，由以下原料组成：壳核结构的CePO4纳米粉体为18.4％～37.2％，TiO2纳米粉体为55.8％～74.4％，分散剂为7％～8％，原料的重量百分数之和为100％；所述的抗紫外粉体的制备过程为：首先，将CePO4纳米粉体经过超微胶囊化包覆处理制得壳核结构的CePO4纳米粉体；所述的超微胶囊化包覆处理过程包括：将质量浓度为15％的CePO4纳米粉体的水分散液、去离子水、异丙醇混合，用氨水调节溶液pH＝9，以45rpm搅拌速度进行搅拌，同时滴加正硅酸乙酯0.5h，正硅酸乙酯滴加完成后持续搅拌，在35℃下反应24h，将固体产物用无水乙醇洗涤至中性并烘干，得到壳核结构的CePO4抗紫外纳米粉体；其次，将壳核结构的CePO4纳米粉体与TiO2纳米粉体混合，并加入分散剂混合进行分散处理，得到抗紫外粉体。本专利技术还具有如下区别技术特征：所述的分散剂采用乙烯-丙烯酸丁酯共聚物和低分子量乙烯-丙烯酸共聚物锌盐离聚物以质量比2:1组成的混合物。所述的CePO4纳米粉体的粒径为280nm～320nm。所述的TiO2纳米粉体的粒径为200nm～250nm。一种抗紫外母粒，以重量份数计，由以下原料组成：抗紫外粉体为15～30％，抗氧剂为0.1％～0.3％，偶联剂为0.3％～0.7％，聚酯粉体为69％～84.6％，原料的重量百分数之和为100％；所述的抗紫外粉体采用如上所述的抗紫外粉体。所述聚酯粉体以重量份数计，由以下原料组成：PET为50％～70％，PBT为30％～50％，原料的重量百分数之和为100％。所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、硫代二丙酸双月桂酯或三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯。所述的偶联剂为铝酸酯偶联剂YH-210和硅烷偶联剂KH-320中的一种以上混合物。所述的抗紫外母粒的制备过程为：首选，将PET切片及PBT切片进行磨粉处理，控制粉体的目数为35～45目，得到聚酯粉体；其次，将聚酯粉体进行真空预结晶干燥处理，真空预结晶干燥处理的工艺条件为：真空度小于0.1MPa，温度为80℃，保温4h，然后每小时依次上升10℃，直至130℃；最后，将原料混合分散，经过双螺杆混炼，冷却切粒后得到抗紫外母粒。一种抗紫外PET纤维的生产方法，该方法采用如上配方，该方法包括以下步骤：步骤一，制备抗紫外粉体：首先，将CePO4纳米粉体经过超微胶囊化包覆处理制得壳核结构的CePO4纳米粉体，超微胶囊化包覆处理过程包括：将质量浓度为15％的CePO4纳米粉体的水分散液、去离子水、异丙醇加入三口瓶中混合，用氨水调节溶液pH＝9，以45rpm的转速搅拌速度进行搅拌，同时滴加正硅酸乙酯0.5h，正硅酸乙酯滴加完成后持续搅拌，在35℃下反应24h，将固体产物用无水乙醇洗涤至中性并烘干，得到壳核结构的CePO4抗紫外纳米粉体。其次，将壳核结构的CePO4纳米粉体与TiO2纳米粉体混合，并加入分散剂混合进行分散处理，分散处理的时间30min～40min，得到抗紫外粉体。步骤二，制备抗紫外母粒：首选，将PET切片及PBT切片进行磨粉处理，控制粉体的目数为35～45目，得到聚酯粉体；其次，将聚酯粉体进行真空预结晶干燥处理，真空预结晶干燥处理的工艺条件为：真空度小于0.1MPa，温度为80℃，保温4h，然后每小时依次上升10℃，直至130℃；最后，将原料混合分散，经过双螺杆混炼，冷却切粒后得到抗紫外母粒。步骤三，制备抗紫外PET纤维：将抗紫外母粒进行预结晶真空干燥处理后，按照PET熔体总质量的4％～8％配比将抗紫外母粒加入经过加入预结晶烘干后的纯PET聚酯切片中进行纺丝，制备规格为75D/72f的抗紫外功能纤维。抗紫外母粒的预结晶真空干燥处理的工艺条件为：真空度小于0.1MPa，温度为80℃，保温4h，然后每小时依次上升10℃，直至130℃。本专利技术与现有技术相比，有益的技术效果是：(Ⅰ)本专利技术是一种新型抗紫外纳米粉体，在紫外光中波波段(280nm～320nm)拥有强吸收能力。常规抗紫外纳米材料，当粒径为200nm以上时，对紫外线的阻隔是以反射、散射为主。本专利技术将新型抗紫外纳米材料(粒径280nm～320nmCePO4纳米粉体)与常规TiO2粉体(粒径200nm～250nm)进行复配，能达到反射、散射及吸收紫外线三效合一的效果，拥有高质量的紫外防护能力。(Ⅱ)本专利技术采用新型纳米粉体超微胶囊化包覆处理技术，该技术不仅可保证粉体间团聚减少，使纳米粉体分散性更优异，同时还可使耐候性增强，确保户外场所的长期紫外防护功能。(Ⅲ)本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗紫外粉体，其特征在于，以重量份数计，由以下原料组成：壳核结构的CePO4纳米粉体为18.4％～37.2％，TiO2纳米粉体为55.8％～74.4％，分散剂为7％～8％，原料的重量百分数之和为100％；所述的抗紫外粉体的制备过程为：首先，将CePO4纳米粉体经过超微胶囊化包覆处理制得壳核结构的CePO4纳米粉体；所述的超微胶囊化包覆处理过程包括：将质量浓度为15％的CePO4纳米粉体的水分散液、去离子水、异丙醇混合，用氨水调节溶液pH＝9，以45rpm搅拌速度进行搅拌，同时滴加正硅酸乙酯0.5h，正硅酸乙酯滴加完成后持续搅拌，在35℃下反应24h，将固体产物用无水乙醇洗涤至中性并烘干，得到壳核结构的CePO4抗紫外纳米粉体；其次，将壳核结构的CePO4纳米粉体与TiO2纳米粉体混合，并加入分散剂混合进行分散处理，得到抗紫外粉体。

【技术特征摘要】
1.一种抗紫外粉体，其特征在于，以重量份数计，由以下原料组成：壳核结构的CePO4纳米粉体为18.4％～37.2％，TiO2纳米粉体为55.8％～74.4％，分散剂为7％～8％，原料的重量百分数之和为100％；所述的抗紫外粉体的制备过程为：首先，将CePO4纳米粉体经过超微胶囊化包覆处理制得壳核结构的CePO4纳米粉体；所述的超微胶囊化包覆处理过程包括：将质量浓度为15％的CePO4纳米粉体的水分散液、去离子水、异丙醇混合，用氨水调节溶液pH＝9，以45rpm搅拌速度进行搅拌，同时滴加正硅酸乙酯0.5h，正硅酸乙酯滴加完成后持续搅拌，在35℃下反应24h，将固体产物用无水乙醇洗涤至中性并烘干，得到壳核结构的CePO4抗紫外纳米粉体；其次，将壳核结构的CePO4纳米粉体与TiO2纳米粉体混合，并加入分散剂混合进行分散处理，得到抗紫外粉体。2.如权利要求1所述的抗紫外粉体，其特征在于，所述的分散剂采用乙烯-丙烯酸丁酯共聚物和低分子量乙烯-丙烯酸共聚物锌盐离聚物以质量比2:1组成的混合物。3.如权利要求1所述的抗紫外粉体，其特征在于，所述的CePO4纳米粉体的粒径为280nm～320nm；所述的TiO2纳米粉体的粒径为200nm～250nm。4.一种抗紫外母粒，其特征在于，以重量份数计，由以下原料组成：抗紫外粉体为15～30％，抗氧剂为0.1％～0.3％，偶联剂为0.3％～0.7％，聚酯粉体为69％～84.6％，原料的重量百分数之和为100％；所述的抗紫外粉体采用如权利要求1至3任一权利要求所述的抗紫外粉体。5.如权利要求4所述的抗紫外母粒，其特征在于，所述聚酯粉体，以重量份数计，由以下原料组成：PET为50％～70％，PBT为30％～50％，原料的重量百分数之和为100％。6.如权利要求4所述的抗紫外母粒，其特征在于，所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、硫代二丙酸双月桂酯或三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯。7.如权利要求4所述的抗紫外母粒，其特征在于，所述的偶联剂为铝酸酯偶联剂YH-210和硅烷偶联剂KH-320中的一种以上混合物。8.如权利要求4所...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁筠，胡蝶，乔辉，薛平，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11