一种抗紫外PET纤维及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种抗紫外PET纤维及其制备方法，制备方法为：将PET切片与复合有机紫外吸收剂的中空多孔微球混合均匀后熔融纺丝制得抗紫外PET纤维。最终制得的产品中均匀分散有复合有机紫外吸收剂的中空多孔微球；复合有机紫外吸收剂的中空多孔微球主要由交联球和有机紫外吸收剂复合而成；交联球内部中空，表面多孔且具有由苯乙烯‑双官能度二甲基丙烯酸酯类单体共聚物分子链之间相互交联形成的交联结构；有机紫外吸收剂掺杂在交联结构中和/或附着在交联球内壁上；最终产品在波长为365nm紫外线下辐射240h后断裂强度降低率小于20.5％。本发明专利技术方法工艺简便，制备流程合理；产品抗紫外性能好，使用时间长，熔融温度和热分解温度高。

【技术实现步骤摘要】
一种抗紫外PET纤维及其制备方法
本专利技术属于化纤领域，涉及一种抗紫外PET纤维及其制备方法。
技术介绍
近年来，由于大气层遭到破坏，到达地面的紫外线辐射量增多，因过度的紫外线照射引起的疾病越来越多，普通衣料对紫外线的遮蔽率一般在50％左右。且长时间的紫外照射会引起纺织品的褪色和老化。抗紫外衣料也越来越引起人们的关注，因此对衣料进行紫外线屏蔽处理成为了切实的需要。现有的紫外屏蔽方法主要是在纤维中添加紫外屏蔽剂，包括有机的和无机的。但传统的紫外屏蔽剂大多通过物理吸附、黏结、交联剂交联或掺杂等手段固定到基材中，在使用过程中难免会存在基材结合牢度差和易流失等问题，随着使用时间的延长，材料的抗紫外能力还会逐渐减少并最终消失；另外，有机紫外吸收剂与基材的简单结合不仅会使两者之间的相容性差，也会对基材的性能产生影响，因此目前有机的抗紫外线物质在树脂中的应用有限，主要是紫外屏蔽效果差，易降解及对基材本身的性能产生影响。为解决上述问题，复合紫外线吸收剂的高分子材料成为热点研究方向。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(战乃乾.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。因此，研究一种抗紫外性能好、使用时间长、熔融温度和热分解温度高且机械性能好的抗紫外PET纤维及其制备方法具有十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术中存在的抗紫外性能差、使用时间短且熔融温度低的缺点，提供了一种抗紫外性能好、使用时间长、熔融温度和热分解温度高且机械性能好的抗紫外PET纤维及其制备方法。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种抗紫外PET纤维，抗紫外PET纤维中均匀分散有复合有机紫外吸收剂的中空多孔微球；所述复合有机紫外吸收剂的中空多孔微球主要由交联球和有机紫外吸收剂复合而成；所述交联球内部中空，表面多孔且具有交联结构，所述交联结构由苯乙烯-双官能度二甲基丙烯酸酯类单体共聚物分子链之间相互交联形成；所述有机紫外吸收剂掺杂在交联结构中和/或附着在交联球内壁上；抗紫外PET纤维在波长为365nm紫外线下辐射240h后断裂强度降低率小于20.5％。作为优选的技术方案：如上所述的一种抗紫外PET纤维，所述抗紫外PET纤维中有机紫外吸收剂的含量为0.4～2.2wt％，普通抗紫外PET纤维中有机紫外吸收剂的含量为1～3wt％，本专利技术中由于多孔微球的增强效应，有机紫外吸收剂的含量为0.4～2.2wt％即可达到较好的抗紫外效果；所述抗紫外PET纤维的纤度为3.6～4.2dtex，断裂强度为2.96～3.45cN/dtex，断裂伸长率为12～25％。如上所述的一种抗紫外PET纤维，所述复合有机紫外吸收剂的中空多孔微球的熔融温度>450℃，热分解温度>300℃，有机紫外吸收剂的负载率为4.2～16.0wt％。如上所述的一种抗紫外PET纤维，所述交联球的直径为700～1500nm，所述交联球的壁厚为70～120nm；所述交联球的表面小孔的分布密度为10～60个/1000nm2，小孔的孔径为10～35nm。如上所述的一种抗紫外PET纤维，所述复合有机紫外吸收剂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、光引发剂和有机紫外吸收剂溶解在溶剂中得到电喷溶液，在可见光条件下进行静电喷雾制得复合有机紫外吸收剂的中空多孔微球，再使用甲醇洗涤并干燥，以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；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和/或CQ；所述有机紫外吸收剂为水杨酸类、二苯甲酮类或苯并三唑类；有机紫外吸收剂吸收机理：水杨酸类：这类物质存在分子内氢键，在开始吸收的能量很低，而且吸收的波长范围极窄且小于340nm，但经紫外线照射时，发生分子内重排，转化为紫外线吸收能力更强的二苯甲酮结构，从而使吸收逐渐增强，直到最大吸收；二苯甲酮类：分子中的羰基与羟基成圣分子内氢键，构成一个螯合环，当分子受紫外线照射时吸收能量，分子热振动加剧，分子内氢键破坏，螯合环开环，将紫外光能转化成为热能释放，此外，分子中羰基还会被吸收的紫外线的能量所激发，产生异构现象，生成烯醇式结构，从而消耗一部分能量；苯并三唑类：与二苯甲酮类似，顺反异构化，使光的能量转成热能释放出来；能够满足上述吸收条件的其他物质也可作为本专利技术的有机紫外吸收剂；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5～30wt％；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；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0.5～1.5wt％；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；有机紫外吸收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5～20wt％；添加量过高会影响微球的成型，导致微球破碎，降低对入射光的散射能力，添加量过低，不能达到理想的紫外屏蔽效果；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60～100wt％；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12～18cm，温度15～30℃，推进泵的推进速度1～2mL/h，推进器的直径5～15mm，推进器的体积3～10mL。如上所述的一种抗紫外PET纤维，所述水杨酸类为苯基水杨酸酸或对叔丁基水杨酸醋，所述二苯甲酮类为2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮或2,2’-二羟基-4,4’-二甲氧基二苯甲酮，所述苯并三唑类为2-(2’-羟基-2’-叔丁基苯基)苯并三唑或2-(2’-羟基-2’-叔丁基苯-5’-甲基苯基-5-氯)苯并三唑。本专利技术还提供制备如上所述的一种抗紫外PET纤维的方法，将PET切片与复合有机紫外吸收剂的中空多孔微球熔融共混制备功能母粒，再将功能母粒与PET切片混合均匀后熔融纺丝制得抗紫外PET纤维本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗紫外PET纤维，其特征是：抗紫外PET纤维中均匀分散有复合有机紫外吸收剂的中空多孔微球；所述复合有机紫外吸收剂的中空多孔微球主要由交联球和有机紫外吸收剂复合而成；所述交联球内部中空，表面多孔且具有交联结构，所述交联结构由苯乙烯‑双官能度二甲基丙烯酸酯类单体共聚物分子链之间相互交联形成；所述有机紫外吸收剂掺杂在交联结构中和/或附着在交联球内壁上；抗紫外PET纤维在波长为365nm紫外线下辐射240h后断裂强度降低率小于20.5％。

【技术特征摘要】
1.一种抗紫外PET纤维，其特征是：抗紫外PET纤维中均匀分散有复合有机紫外吸收剂的中空多孔微球；所述复合有机紫外吸收剂的中空多孔微球主要由交联球和有机紫外吸收剂复合而成；所述交联球内部中空，表面多孔且具有交联结构，所述交联结构由苯乙烯-双官能度二甲基丙烯酸酯类单体共聚物分子链之间相互交联形成；所述有机紫外吸收剂掺杂在交联结构中和/或附着在交联球内壁上；抗紫外PET纤维在波长为365nm紫外线下辐射240h后断裂强度降低率小于20.5％。2.根据权利要求1所述的一种抗紫外PET纤维，其特征在于，所述抗紫外PET纤维中有机紫外吸收剂的含量为0.4～2.2wt％；所述抗紫外PET纤维的纤度为3.6～4.2dtex，断裂强度为2.96～3.45cN/dtex，断裂伸长率为12～25％。3.根据权利要求1所述的一种抗紫外PET纤维，其特征在于，所述复合有机紫外吸收剂的中空多孔微球的熔融温度>450℃，热分解温度>300℃，有机紫外吸收剂的负载率为4.2～16.0wt％。4.根据权利要求1所述的一种抗紫外PET纤维，其特征在于，所述交联球的直径为700～1500nm，所述交联球的壁厚为70～120nm；所述交联球的表面小孔的分布密度为10～60个/1000nm2，小孔的孔径为10～35nm。5.根据权利要求1～4任一项所述的一种抗紫外PET纤维，其特征在于，所述复合有机紫外吸收剂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、光引发剂和有机紫外吸收剂溶解在溶剂中得到电喷溶液，在可见光条件下进行静电喷雾制得复合有机紫外吸收剂的中空多孔微球，再甲醇洗涤并干燥；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；...

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