一种消光PET纤维及其切片纺制备方法技术

本发明专利技术涉及一种消光PET纤维及其切片纺制备方法，方法为：将PET切片与包覆二氧化钛纳米颗粒的中空多孔微球熔融共混制备功能母粒，其中中空多孔微球主要由二氧化钛纳米颗粒以及通过共价键与之连接的包覆在二氧化钛纳米颗粒表面的交联球组成，交联球内部中空，表面多孔且具有交联结构，交联结构由含苯乙烯和双官能度二甲基丙烯酸酯类单体结构单元的共聚物分子链之间相互交联形成，再将功能母粒与PET切片混合均匀后熔融纺丝制得消光PET纤维。制得的纤维中均匀分散有中空多孔微球，且纤维达到全消光效果时二氧化钛的含量为0.6～2.0wt％。本发明专利技术方法工艺简便，制得的纤维具有消光效果好、二氧化钛添加量小和分散均匀等优点。

A preparation method of PET fiber and its slice spinning

The invention relates to a method for preparing a light PET fiber and its slicing method. The method is to melt and blend the PET slice with hollow porous microspheres coated with titanium dioxide nanoparticles and prepare the functional masterbatch, in which the hollow porous microspheres are mainly coated with titanium dioxide nanoparticles and the covalent bonds are coated with titanium dioxide nanoparticles. The crosslinking ball on the surface of the particle is hollow, the surface is porous and has cross-linked structure. The cross-linking structure is formed by the cross linking of the copolymer chain of the copolymer containing styrene and difunctional two methacrylate monomers, and then the functional masterbatch and the PET slice are mixed evenly and then melt spinning to make the extinction PET Fiber. Hollow porous microspheres were uniformly dispersed in the fibers prepared, and the TiO2 content reached 0.6 ~ 2.0wt% when the fibers reached the full extinction effect. The method has the advantages of simple process, good fiber extinction effect, small addition amount of titanium dioxide and even dispersion.

【技术实现步骤摘要】
一种消光PET纤维及其切片纺制备方法
本专利技术属于纤维制备领域，具体涉及一种消光PET纤维及其切片纺制备方法。
技术介绍
消光纤维又称无光纤维，是指表面无光泽的化学纤维。制备消光纤维的方法通常是在纺丝前将消光剂加入纺丝溶液或熔体中，经纺丝成形，制得的消光纤维能够散射光线而消除光泽以降低透明度，增加白度。近年来，全消光涤纶纤维以其独特的外在表观特性越来越被织造业所接受。同时，随着国内消光纤维制备技术的突破，全消光纤维的应用领域不断拓展，尤其是在春亚纺和仿毛面料上得到了广泛的应用。二氧化钛的着色力、遮盖力和消光能力突出，是目前世界上性能最好的一种白色颜料，可广泛应用于涂料、塑料、油墨和造纸等工业领域，需求量较大，有着极好的应用前景。全消光纤维一般是通过二氧化钛的添加从而达到消光效果。采用该方法的缺点是消光物质在涤纶树脂中很难达到良好的分散，分散不匀的粉体材料在纺丝的时候会增加纺丝压力，堵塞喷丝板，影响纤维的可纺性。同时由于二氧化钛与聚合物的相容性较差，导致二氧化钛作为添加剂制备消光纤维时，在添加量较小的情况下，消光纤维的消光效果较差。二氧化钛可以通过Al或Si等元素进行无机包覆在一定程度上改善其分散性能。高压静电喷雾法是一种利用电流体动力学技术将聚合物溶液或熔体制备成高分子微粒的方法。相对于其他制备高分子微粒的方法如沉淀法、反相悬浮交联法、喷雾干燥法等，静电喷雾法制备微球材料工艺简单、可控性强、绿色环保且无需使用大量乳化剂，采用静电喷雾法容易制得单分散性微粒且最终得到的微粒可具有多种形貌，如中空多孔等，例如已有文献(静电纺丝法制备聚苯乙烯功能材料[D].吉林大学,2010.)报道，聚苯乙烯溶液可以通过静电喷雾成型制备多孔中空微球，制得的聚苯乙烯(PS)中空微球在常温下化学性质稳定，具有较好的可加工性，但是由于聚苯乙烯(PS)的玻璃化转变温度只有100℃，在高温条件下三维结构会发生破坏，因而无法应用于熔融加工。这很大程度上影响了PS中空微球的应用。此外，二氧化钛还可以通过对二氧化钛进行表面改性，从而解决二氧化钛易团聚在有机基体中分散性差的问题。常见的表面改性手法是偶联剂改性，但偶联剂只是以化学键的形式接在纳米颗粒表面，对消光性能本身并无提升，且硅烷偶联剂的相对分子质量小，在高温下易分解，不利于熔融纺丝制备高性能纤维。因此，研究一种消光效果好、二氧化钛添加量小且分散均匀的消光纤维的制备方法具有十分重要的作用。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服上述现有技术中存在的问题，提供了一种消光效果好、二氧化钛添加量小且分散均匀的消光PET纤维及其切片纺制备方法。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种消光PET纤维，消光PET纤维中均匀分散有包覆二氧化钛纳米颗粒的中空多孔微球；所述包覆二氧化钛纳米颗粒的中空多孔微球主要由二氧化钛纳米颗粒及包覆在二氧化钛纳米颗粒表面的交联球组成；所述交联球内部中空，表面多孔且具有交联结构，所述交联结构由含苯乙烯和双官能度二甲基丙烯酸酯类单体结构单元的共聚物分子链之间相互交联形成；所述二氧化钛纳米颗粒与交联球之间通过共价键连接；所述消光PET纤维达到全消光效果时二氧化钛的含量为0.6～2.0wt％，普通全消光纤维中二氧化钛的含量为2.2～2.5wt％，由于多孔微球的增强效应，本专利技术的二氧化钛含量为0.6～2.0wt％，即可达到全消光。作为优选的技术方案：如上所述的一种消光PET纤维，所述消光PET纤维的纤度为3.2～4.0dtex，断裂强度为2.82～3.38cN/dtex，断裂伸长率为13.2～27.4％。如上所述的一种消光PET纤维，所述包覆二氧化钛纳米颗粒的中空多孔微球的熔融温度>530℃，热分解温度>380℃；消光PET纤维的加工温度小于中空多孔微球的熔融温度，因而制备消光PET纤维时，中空多孔微球能够保持较好的三维结构不受破坏，有利于充分发挥其功效；所述交联球的直径为500～1500nm，所述交联球的壁厚为50～100nm；所述二氧化钛纳米颗粒的直径为300～400nm；所述交联球内部二氧化钛纳米颗粒的数量为1～4个。如上所述的一种消光PET纤维，当交联球内部二氧化钛纳米颗粒的数量≤2时，所述交联球的表面小孔的分布密度为1～60个/1000nm2，小孔的孔径为10～30nm；当交联球内部二氧化钛纳米颗粒的数量>2时，所述交联球的表面小孔的分布密度为1～20个/1000nm2，小孔的孔径为10～80nm。如上所述的一种消光PET纤维，所述包覆二氧化钛纳米颗粒的中空多孔微球的制备方法为：将苯乙烯、双官能度二甲基丙烯酸酯类有机单体和光引发剂溶解在溶剂中得到电喷溶液，再将表面含双键的改性二氧化钛加入到电喷溶液中以200～500rpm的转速机械搅拌1h分散均匀，在可见光条件下进行静电喷雾制得包覆二氧化钛纳米颗粒的中空多孔微球，最后用甲醇或乙醇洗涤并干燥；洗涤并干燥的作用是去除静电喷雾过程中微球表面的杂质，例如多余的聚合单体和光引发剂等；在此过程中，表面含双键的改性二氧化钛由于表面带有有机官能团，在溶剂中能够均匀分散，有利于制备均匀的静电喷雾体系；所述双官能度二甲基丙烯酸酯类有机单体为Bis-GMA、EBPADMA、UDMA、TEGDMA和D3MA中的一种以上；所述双官能度二甲基丙烯酸酯类有机单体的具体结构式如下所示：所述光引发剂为DMPOH(N,N-二甲氨基苯乙醇)和/或CQ(1,7,7-三甲基二环(2,2,1)-2,3庚二酮)；所述可见光的波长为400～500nm；所述溶剂为DMF、三氯甲烷、二氯甲烷和四氢呋喃中的一种以上；所述电喷溶液中双官能度二甲基丙烯酸酯类有机单体占苯乙烯和双官能度二甲基丙烯酸酯类有机单体总量的5～25wt％；电喷溶液中双官能度二甲基丙烯酸酯类有机单体占苯乙烯和双官能度二甲基丙烯酸酯类有机单体总量的比例与微球表面交联结构的交联度成正比，交联度越高，交联网孔越大，交换速度越快，但是会在一定程度上降低交联结构的强度，反之，交联度越低，交联网孔越小，交联强度越高，但对水的溶胀性较差；电喷溶液中双官能度二甲基丙烯酸酯类有机单体的浓度过低交联度低，无法应用于熔融加工，过高影响复合体系的粘度，无法形成微球；溶剂占苯乙烯和双官能度二甲基丙烯酸酯类有机单体总量的50～80wt％，光引发剂占苯乙烯和双官能度二甲基丙烯酸酯类有机单体总量的0.5～1.2wt％；电喷溶液中光引发剂的浓度过低引发效率太低无法引发单体聚合；所述改性二氧化钛的加入量为电喷溶液质量的15～40％；所述静电喷雾的参数为：高压电源的输出电压10～15kV，喷雾口与凝固浴池的距离7～13cm，温度25～50℃，推进泵的推进速度1～4mL/h，推进器的直径5～15mm，推进器的体积3～10mL。如上所述的一种消光PET纤维，所述改性二氧化钛的制备步骤如下：(1)将二氧化钛分散在无水乙醇中超声搅拌后逐滴加入钛酸正丁酯得到混合分散液；所述混合分散液中二氧化钛、无水乙醇和钛酸正丁酯的质量比为4～6:150～250:1；(2)向混合分散液中滴加乙醇水混合液，在60～70℃下反应4～5h，室温陈化10～12h得到陈化液；所述乙醇水混合液中乙醇与水的质量比为2～5:1，所述乙本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种消光PET纤维，其特征是：消光PET纤维中均匀分散有包覆二氧化钛纳米颗粒的中空多孔微球；所述包覆二氧化钛纳米颗粒的中空多孔微球主要由二氧化钛纳米颗粒及包覆在二氧化钛纳米颗粒表面的交联球组成；所述交联球内部中空，表面多孔且具有交联结构，所述交联结构由含苯乙烯和双官能度二甲基丙烯酸酯类单体结构单元的共聚物分子链之间相互交联形成；所述二氧化钛纳米颗粒与交联球之间通过共价键连接；所述消光PET纤维达到全消光效果时二氧化钛的含量为0.6～2.0wt％。

【技术特征摘要】
1.一种消光PET纤维，其特征是：消光PET纤维中均匀分散有包覆二氧化钛纳米颗粒的中空多孔微球；所述包覆二氧化钛纳米颗粒的中空多孔微球主要由二氧化钛纳米颗粒及包覆在二氧化钛纳米颗粒表面的交联球组成；所述交联球内部中空，表面多孔且具有交联结构，所述交联结构由含苯乙烯和双官能度二甲基丙烯酸酯类单体结构单元的共聚物分子链之间相互交联形成；所述二氧化钛纳米颗粒与交联球之间通过共价键连接；所述消光PET纤维达到全消光效果时二氧化钛的含量为0.6～2.0wt％。2.根据权利要求1所述的一种消光PET纤维，其特征在于，所述消光PET纤维的纤度为3.2～4.0dtex，断裂强度为2.82～3.38cN/dtex，断裂伸长率为13.2～27.4％。3.根据权利要求1所述的一种消光PET纤维，其特征在于，所述包覆二氧化钛纳米颗粒的中空多孔微球的熔融温度>530℃，热分解温度>380℃；所述交联球的直径为500～1500nm，所述交联球的壁厚为50～100nm；所述二氧化钛纳米颗粒的直径为300～400nm；所述交联球内部二氧化钛纳米颗粒的数量为1～4个。4.根据权利要求3所述的一种消光PET纤维，其特征在于，当交联球内部二氧化钛纳米颗粒的数量≤2时，所述交联球的表面小孔的分布密度为1～60个/1000nm2，小孔的孔径为10～30nm；当交联球内部二氧化钛纳米颗粒的数量>2时，所述交联球的表面小孔的分布密度为1～20个/1000nm2，小孔的孔径为10～80nm。5.根据权利要求1～4任一项所述的一种消光PET纤维，其特征在于，所述包覆二氧化钛纳米颗粒的中空多孔微球的制备方法为：将苯乙烯、双官能度二甲基丙烯酸酯类有机单体和光引发剂溶解在溶剂中得到电喷溶液，再将表面含双键的改性二氧化钛加入到电喷溶液中以200～500rpm的转速机械搅拌1h分散均匀，在可见光条件下进行静电喷雾制得包覆二氧化钛纳米颗粒的中空多孔微球，最后用甲醇或乙醇洗涤并干燥；所述双官能度二甲基丙烯酸酯类有机单体为Bis-GMA、EBPADMA、UDMA、TEGDMA和D3MA中的一种以上；所述光引发剂为DMPOH和/或CQ；所述可见光的波长为400～500nm；所述溶剂为DMF、三氯甲烷、二氯甲烷和四氢呋喃中的一种以上；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹伟东，孙宾，肖露露，翟丽鹏，孙小国，陈珈，
申请(专利权)人：浙江东太新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33