涤纶多孔丝及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种涤纶多孔丝及其制备方法，制备方法为：首先将含Ca

Polyester porous yarn and its preparation method

The invention relates to a polyester porous yarn and a preparation method thereof. The preparation method comprises the following steps: firstly, Ca is contained in the polyester porous yarn;

【技术实现步骤摘要】
涤纶多孔丝及其制备方法
本专利技术属于涤纶纤维
，涉及一种涤纶多孔丝及其制备方法，特别涉及一种含改性催化剂的涤纶多孔丝及其制备方法。
技术介绍
涤纶纤维是我国聚酯纤维的商品名称，是合成纤维中的一个重要品种，是以对苯二甲酸(PTA)或对苯二甲酸二甲酯(DMT)和乙二醇(EG)为原料经酯化或酯交换和缩聚反应而制得的成纤高聚物—聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)经纺丝和后处理制成的纤维。随着人类生活水平的不断提高，人们在服用、装饰等领域对涤纶纤维材料的数量与品质上的要求也在不断提高。为了适应人们在衣着、装饰等殊领域的需求，需要开发具有新性能或新附加值的差别化纤维。随着经济的发展，生活水平的提高，人们对穿着类面料提出了更高的要求，越来越重视服饰的舒适性与审美性。多孔细旦涤纶长丝由于单丝纤度小，其织物具有手感轻薄、柔软、透气性优良和悬垂性好等优点，被广泛应用于制备仿真丝或薄型起毛风格织物等高档面料领域。开发生产多孔细旦涤纶纤维具有良好的市场前景和经济效益。但随着PET产业的快速发展，虽然PET不会直接对环境造成危害，但由于其使用后的废品数目巨大且对大气和微生物试剂的抵抗性很强，涤纶纤维废弃不易处理，会给环境间接造成危害。目前涤纶纤维废弃物的处理方法主要有：填埋、焚烧及回收利用。从环境角度而言，填埋和焚烧虽然是最简单的方法，却有许多缺陷，对环境亦会造成一定的污染。化学降解回收是处理PET废弃物有效而科学的途径，主要方法包括醇解、氨解等，化学降解的产物如醇、酸、酯等还可以作为化学原料重新利用。但由于PET结构致密、结晶度高，自然降解时间很长(常规涤纶纤维的降解周期可达16～48年)，这大大限制了化学降解回收在PET废弃物处理领域的应用。因此，研究一种能够高效率降解回收处理的涤纶产品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上述现有技术中存在的问题，提供一种能够高效率降解回收处理的涤纶多孔丝及其制备方法。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：涤纶多孔丝，一束丝中含144～288根聚酯单丝，聚酯单丝中分散有掺杂改性的Bi2O3粉体(含量为0.04～0.07wt％)；掺杂改性的过程为：首先将含Ca2+的溶液与含Bi3+的溶液混合均匀，然后滴加沉淀剂至混合液的pH值为9～10，最后煅烧沉淀产物。聚酯中含氧还原催化剂时，空气中的氧气能够通过聚酯材质中的自由体积渗入聚酯内部，在氧还原催化剂表面发生氧还原反应，使聚酯的酯键断裂从而加速聚酯降解，但纯氧还原催化剂的降解效率的进一步提高仍然受到限制。本专利技术的聚酯单丝中分散有掺杂改性的Bi2O3粉体，与仅将氧化钙与三氧化二铋物理共混制得的混合物相比，氧化钙掺杂Bi2O3能够破坏Bi2O3的晶面结构，一方面，掺杂后的Bi2O3的比表面积增大，能够提高单位质量Bi2O3的氧气吸附量，另一方面，掺杂后的Bi2O3的吸附方式由单斜Bi2O3表面的端式吸附改为掺杂Bi2O3表面的侧式吸附，且吸附不受表面Bi原子的“空间位阻效应”影响，O2分子在Bi原子位的化学吸附增强，催化剂的氧还原催化效率提高，因此分散掺杂改性的Bi2O3粉体的涤纶多孔丝回收处理时的降解效率高，有利于保护环境。作为优选的技术方案：如上所述的涤纶多孔丝，涤纶多孔丝的纤度为75～150dtex，断裂强度≥3.8cN/dtex，断裂伸长率为33.0±3.0％，线密度偏差率≤0.5％，断裂强度CV值≤5.0％，断裂伸长CV值≤8.0％，条干不匀率CV值≤2.00％，沸水收缩率为7.5±0.5％，含油率为0.90±0.20wt％，本专利技术添加的掺杂改性的Bi2O3粉体量较小，其对涤纶多孔丝的加工及机械性能的影响较小，本专利技术的涤纶多孔丝的加工性能及机械性能与普通涤纶多孔丝(无掺杂改性的Bi2O3粉体)相当；涤纶多孔丝在温度为25℃且相对湿度为65％的条件下放置60个月后，其特性粘度下降10～16％，常规涤纶在相同情况下，其特性粘度下降低于5％，本专利技术的涤纶多孔丝相比于常规涤纶自然降解速率显著增加，掺杂改性的Bi2O3粉体能够显著提升涤纶纤维的自然降解速率。如上所述的涤纶多孔丝，所述含Ca2+的溶液的浓度为2～3wt％，溶剂为水，溶液中的阴离子为NO3-；所述含Bi3+的溶液为浓度20～25wt％的Bi2O3的溶液，溶剂为硝酸；所述沉淀剂为浓度2mol/L的氨水；沉淀开始时，混合液中Ca2+与Bi3+的摩尔比为5～8:100。本专利技术通过在Bi2O3中引入金属离子Ca2+(Bi2O3为主催化剂)，提高氧离子的传导速率，进而提高氧还原反应的程度，如摩尔比过大，会影响Bi2O3的性能；如摩尔比过小，对氧离子的传导速率的提高不明显。如上所述的涤纶多孔丝，所述煅烧前对沉淀产物进行洗涤和干燥，干燥的温度为105～110℃，时间为2～3h；所述煅烧的过程为：首先升温至400℃后保温2～3h，然后升温至700℃后保温1～2h，最后在空气中冷却；Bi2O3在掺杂改性后进行粉碎得到平均粒径小于0.5微米的粉体。本专利技术在煅烧过程中将钙溶入Bi2O3晶格内部，使得催化剂体相形成更多的缺陷，使其在固溶体表面呈高度分散状态，进而破坏Bi2O3的晶面结构。冷却速度过慢，固相中质点的分散速度则较慢，就会形成独立的结晶物，影响破坏Bi2O3的晶面结构，在空气中冷却，不利于形成晶体，有利于破坏Bi2O3的晶面结构。本专利技术还提供如上所述的涤纶多孔丝的方法，采用多孔喷丝板按FDY工艺由聚酯熔体制得聚酯FDY丝，即得涤纶多孔丝；聚酯熔体中分散有所述掺杂改性的Bi2O3粉体。作为优选的技术方案：如上所述的方法，所述聚酯的制备步骤如下：(1)酯化反应；将对苯二甲酸和乙二醇配成浆料，加入掺杂改性的Bi2O3粉体、催化剂、消光剂和稳定剂混合均匀后，在氮气氛围中加压进行酯化反应，加压压力为常压～0.3MPa，酯化反应的温度为250～260℃，当酯化反应中的水馏出量达到理论值的90％以上时为酯化反应终点；(2)缩聚反应；酯化反应结束后，在负压条件下开始低真空阶段的缩聚反应，该阶段压力在30～50min内由常压平稳抽至绝对压力500Pa以下，反应温度为250～260℃，反应时间为30～50min，然后继续抽真空，进行高真空阶段的缩聚反应，使反应压力进一步降至绝对压力100Pa以下，反应温度为270～275℃，反应时间为50～90min。如上所述的方法，聚酯的数均分子量为25000～30000，分子量分布指数为1.8～2.2。如上所述的方法，所述对苯二甲酸和乙二醇的摩尔比为1:1.2～2.0，所述掺杂改性的Bi2O3粉体、催化剂、消光剂和稳定剂的加入量分别为对苯二甲酸加入量的0.04～0.07wt％、0.03～0.05wt％、0.20～0.25wt％和0.01～0.05wt％(质量百分比)。掺杂改性的Bi2O3粉体的加入量可根据实际应用进行调整，但调整幅度不宜过大，加入量过大，会对纤维的性能(力学性能)产生影响，影响纤维的应用，加入量过小，对纤维的降解性能影响过小，难以显著提升纤维的自然降解速率。如上所述的方法，所述催化剂为三氧化二锑、乙二醇锑或醋酸锑，所述消光剂为二氧化钛，所述稳定剂为磷酸三苯酯、磷酸三甲酯或亚磷酸三甲酯。如上所述的方法，所述FDY工艺的流程本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.涤纶多孔丝，其特征是：一束丝中含144～288根聚酯单丝，聚酯中含有掺杂改性的Bi2O3粉体；掺杂改性的过程为：首先将含Ca

【技术特征摘要】
1.涤纶多孔丝，其特征是：一束丝中含144～288根聚酯单丝，聚酯中含有掺杂改性的Bi2O3粉体；掺杂改性的过程为：首先将含Ca2+的溶液与含Bi3+的溶液混合均匀，然后滴加沉淀剂至混合液的pH值为9～10，最后煅烧沉淀产物。2.根据权利要求1所述的涤纶多孔丝，其特征在于，涤纶多孔丝的纤度为75～150dtex，断裂强度≥3.8cN/dtex，断裂伸长率为33.0±3.0％，线密度偏差率≤0.5％，断裂强度CV值≤5.0％，断裂伸长CV值≤8.0％，条干不匀率CV值≤2.00％，沸水收缩率为7.5±0.5％，含油率为0.90±0.20wt％；涤纶多孔丝在温度为25℃且相对湿度为65％的条件下放置60个月后，其特性粘度下降10～16％。3.根据权利要求1所述的涤纶多孔丝，其特征在于，所述含Ca2+的溶液的浓度为2～3wt％，溶剂为水，溶液中的阴离子为NO3-；所述含Bi3+的溶液为浓度20～25wt％的Bi2O3的溶液，溶剂为硝酸；所述沉淀剂为浓度2mol/L的氨水；沉淀开始时，混合液中Ca2+与Bi3+的摩尔比为5～8:100。4.根据权利要求1所述的涤纶多孔丝，其特征在于，所述煅烧前对沉淀产物进行洗涤和干燥，干燥的温度为105～110℃，时间为2～3h；所述煅烧的过程为：首先升温至400℃后保温2～3h，然后升温至700℃后保温1～2h，最后在空气中冷却；Bi2O3在掺杂改性后进行粉碎得到平均粒径小于0.5微米的粉体。5.制备如权利要求1～4任一项所述的涤纶多孔丝的方法，其特征是：采用多孔喷丝板按FDY工艺由聚酯熔体制得聚酯FDY丝，即得涤纶多孔丝；聚酯熔体中分散有所述掺杂改性的Bi2O3粉体。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述聚酯的制备步骤如下：(1)酯化反应；将对苯二甲酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：王山水，汤方明，尹立新，
申请(专利权)人：江苏恒力化纤股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32