医用织物用纤维及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种医用织物用纤维及其制备方法，制备方法为：按FDY工艺由阳离子聚酯制得阳离子聚酯FDY丝，即得医用织物用纤维；阳离子聚酯中分散有纳米银沸石粉体和经过400～700℃高温焙烧的SiO2‑Al2O3和/或SiO2‑MgO粉体，阳离子聚酯的分子链包括对苯二甲酸链段、乙二醇链段和间苯磺酸钠链段。制得的医用织物用纤维在温度为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10～15％。本发明专利技术的制备方法，工艺简单，成本低廉；制得的产品，自然降解速率快，应用前景好。

Fibers for medical fabrics and their preparation methods

The present invention relates to a kind of fibre for medical fabrics and its preparation method. The preparation method is as follows: cationic polyester FDY filament is made from cationic polyester according to FDY process, and the fibre for medical fabrics is obtained; the cationic polyester is dispersed with nano silver zeolite powder and SiO 2 Al2O3 and/or SiO 2 MgO powder calcined at 400-700 C, and the molecular chain of cationic polyester includes terephthalic acid chain segment. Ethylene glycol segment and sodium m-benzene sulfonate segment. The intrinsic viscosity of the fibers for medical fabrics decreased by 10-15% after 60 months of storage at 25 C and 65% relative humidity. The preparation method of the invention has the advantages of simple process and low cost, fast natural degradation rate and good application prospect.

【技术实现步骤摘要】
医用织物用纤维及其制备方法
本专利技术属于医用纤维
，涉及一种医用织物用纤维及其制备方法。
技术介绍
涤纶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)，再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，服装及装饰等领域对纤维的品质提出了更高的要求。为适应人们不断提高的需求，开发具有高附加值的差异化产品刻不容缓。目前PET纤维的应用非常广泛，虽然PET不会直接对环境造成危害，但使用PET带来的废品的量巨大，同时PET对大气和微生物的抵抗性即抗分解性能较强(PET的分解周期为16～48年)，由此可以看出，PET废弃物给环境带来了巨大的压力，其已经成为一种全球性的环境污染物。目前PET废弃物的主要处理办法有：填埋、焚烧及回收利用。虽然填埋和焚烧简单快捷，但其会给环境造成一定的污染。对PET废弃物进行降解后回收利用是处理PET废弃物最为科学的途径，但目前回收利用的比例仍然很小，以占比最大的美国市场为例，其平均回收率也仅仅达到了13％。虽然我国近年来聚酯回收的比例有了较大的增幅，但其增长主要是聚酯瓶回收率的大幅提高带来的，使用PET纤维较多的服装的回收率仍然很低(小于10％)，这是由于服装多为棉涤或毛涤混纺，一方面需要较大人力成本将聚酯纤维分离出来，另一方面，PET结构致密、结晶度高，其自然降解时间较长，耗时耗力。目前主流的PET降解方法有水解、醇解、氨解、胺解和热解等，但由于PET特殊的结构，其处理效率较低，无法实现PET的快速降解，这极大地限制了PET的回收利用。随着现代医学对纤维材料和制品的依赖及需求的逐步上升，医用纤维正在发展成为一个新兴产业。由于医用聚酯纤维制品需与人体密切接触，因此其必须具有一定的功能性、优良的力学性能，同时其要能够进行高温消毒。由于医用的特殊性，相比于正常的服用纤维，其使用周期更短，产生的废弃物的量更大。大量的医用织物废弃物会给环境带来巨大的压力，因此提高PET纤维的自然降解速率进而提高其回收利用率是目前亟待解决的问题。因此，开发一种降解速率快的医用织物用纤维极具现实意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的聚酯纤维降解速率慢的缺陷，提供一种降解速率快的医用织物用纤维及其制备方法。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：医用织物用纤维，为阳离子聚酯FDY丝；阳离子聚酯的分子链包括对苯二甲酸链段、乙二醇链段和间苯磺酸钠链段，阳离子聚酯中分散有0.05～0.10wt％的纳米银沸石粉体和0.03～0.05wt％的经过高温焙烧的多相固体酸碱粉体；高温焙烧的温度为400～700℃，多相固体酸碱为SiO2-Al2O3和/或SiO2-MgO。本专利技术通过在阳离子聚酯中引入多相固体酸碱显著提高了阳离子聚酯的降解速率，一方面，固体碱能够与水分子结合产生亲核离子OH-，OH-相对于H2O具有更强的亲核能力，解决了由于H2O对酯羰基RCOOR`的C原子进攻能力较弱，不易发生亲核加成反应，很难形成四面体的中间体，导致阳离子聚酯降解速率较慢的问题；另一方面，固体酸能够离解产生H+离子，H+离子能够进攻羧基负离子生成带正离子的四面体的中间体，使得羰基的氧质子化，氧上带正电荷，从而吸引羰基碳上的电子，使羰基碳具有正电性，从而更容易被碱性较弱的亲核试剂(比如H2O)进攻，解决了由于阳离子聚酯中的羰基碳原子的周围都是给电子基团，缺少吸电子基团，造成阳离子聚酯中的羰基碳原子接受亲核试剂进攻的能力低的问题。此外，多相固体酸碱中的固体酸和固体碱能够产生酸碱协同效应(有机化合物在亲电试剂-酸与亲核试剂-碱的作用下发生的催化反应，反应物和多相固体酸碱之间通过质子或电子对的授受作用，形成活泼的正离子或负离子，进一步生成产物，其中酸和碱可以实现循环使用，即实现了酸碱协同效应)，阳离子聚酯大分子与多相固体酸碱进行选择性配位，然后在活性中按酸碱催化机理实现C＝O双键的形成与断裂，多相固体酸碱的存在加速了阳离子聚酯的水解。SiO2-Al2O3或SiO2-MgO的具体制备方法如下：配制SiO2含量为10～15wt％的硅酸钠溶液，加入为硅酸钠溶液重量3～5％的溶液分散剂聚乙二醇6000，在40～50℃的条件下搅拌至溶解，匀速滴加浓度为10～15wt％的硫酸溶液至溶液pH值为10，陈化0.5～1.0h后继续逐滴滴加硫酸溶液至pH值为8，升温至90～95℃后陈化2h；用水洗去SO42-抽滤，用无水乙醇多次洗涤，置于80～85℃的干燥箱中烘干，研磨得到产品二氧化硅粉体。称取1重量份二氧化硅粉体加入50～60重量份水，搅拌分散，逐滴加入质量分数4～5％的硫酸铝或硫酸镁溶液2～3重量份，用浓度为0.5～1.0mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值至中性，再用质量分数为8～10％的硫酸调节pH至8，陈化1～2h后，洗涤至无SO42-抽滤，滤饼用无水乙醇多次洗涤，置于100℃的干燥箱中烘干，最后在400℃～700℃下煅烧2～4h，得到固体杂多酸SiO2-Al2O3或SiO2-MgO。本专利技术高温焙烧的目的是除去不需要的成分如上述制备过程中的硫酸根、硝酸根等，在一定气氛和温度下使多相固体酸碱中间体分解和活化，从而其从中间体的盐转化为金属氧化物，高温焙烧的温度能够满足多相固体酸碱中间体分解和活化条件即可。对于多相固体酸碱SiO2-Al2O3和/或SiO2-MgO，高温焙烧的温度过高部分SiO2会气化，温度过低达不到多相固体酸碱中间体分解和活化的要求。作为优选的技术方案：如上所述的医用织物用纤维，医用织物用纤维的单丝纤度为1.5～1.8dtex，断裂强度≥3.5cN/dtex，断裂伸长率为35.0±3.0％，线密度偏差率≤0.8％，断裂强度CV值≤4.0％，断裂伸长CV值≤8.0％，沸水收缩率为9.0±0.8％，本专利技术含多相固体酸碱的纤维的品质和质量相比于现有技术未降低，含多相固体酸碱的医用织物用纤维仍具有良好的力学性能和可纺性等。如上所述的医用织物用纤维，医用织物用纤维在温度为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10～15％。普通阳离子聚酯纤维在温度为25℃且相对湿度为65％的条件下放置60个月后，其特性粘度降小于5％，对比可以发现，本专利技术的医用织物用纤维的自然降解速率相比于普通阳离子聚酯纤维有了极大地提升，通过对降解条件进行调整还可进一步加快其降解速率，进而方便纤维的回收利用。如上所述的医用织物用纤维，高温焙烧的时间为2～4h；SiO2-Al2O3和SiO2-MgO中SiO2的含量为20～60wt％，SiO2的含量优选该范围的目的是使多相固体酸碱的酸碱两性都能有一定体现，有利于产生酸碱协同效应，进一步加速阳离子聚酯的水解；多相固体酸碱在高温焙烧后进行粉碎得到平均粒径小于0.5微米的粉体；纳米银沸石粉体的平均粒径小于0.3微米。如上所述的医用织物用纤维，阳离子聚酯的数均分子量为25000～30000，分子量分布指数为1.8～2.2。本专利技术还提供一种制备如上所述的医用织物用纤维的方法，按FDY工艺由阳离子聚酯制得阳离子聚酯FDY丝，即得医用织物用纤维；阳离子聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.医用织物用纤维，其特征是：为阳离子聚酯FDY丝；阳离子聚酯的分子链包括对苯二甲酸链段、乙二醇链段和间苯磺酸钠链段，阳离子聚酯中分散有0.05～0.10wt％的纳米银沸石粉体和0.03～0.05wt％的经过高温焙烧的多相固体酸碱粉体；高温焙烧的温度为400～700℃，多相固体酸碱为SiO2‑Al2O3和/或SiO2‑MgO。

【技术特征摘要】
1.医用织物用纤维，其特征是：为阳离子聚酯FDY丝；阳离子聚酯的分子链包括对苯二甲酸链段、乙二醇链段和间苯磺酸钠链段，阳离子聚酯中分散有0.05～0.10wt％的纳米银沸石粉体和0.03～0.05wt％的经过高温焙烧的多相固体酸碱粉体；高温焙烧的温度为400～700℃，多相固体酸碱为SiO2-Al2O3和/或SiO2-MgO。2.根据权利要求1所述的医用织物用纤维，其特征在于，医用织物用纤维的单丝纤度为1.5～1.8dtex，断裂强度≥3.5cN/dtex，断裂伸长率为35.0±3.0％，线密度偏差率≤0.8％，断裂强度CV值≤4.0％，断裂伸长CV值≤8.0％，沸水收缩率为9.0±0.8％。3.根据权利要求1所述的医用织物用纤维，其特征在于，医用织物用纤维在温度为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10～15％。4.根据权利要求1所述的医用织物用纤维，其特征在于，高温焙烧的时间为2～4h；SiO2-Al2O3和SiO2-MgO中SiO2的含量为20～60wt％；多相固体酸碱在高温焙烧后进行粉碎得到平均粒径小于0.5微米的粉体；纳米银沸石粉体的平均粒径小于0.3微米。5.根据权利要求1所述的医用织物用纤维，其特征在于，阳离子聚酯的数均分子量为25000～30000，分子量分布指数为1.8～2.2。6.制备如权利要求1～5任一项所述的医用织物用纤维的方法，其特征是：按FDY工艺由阳离子聚酯制得阳离子聚酯FDY丝，即得医用织物用纤维；阳离子聚酯中分散有纳米银沸石粉体和所述经过高温焙烧的多相固体酸碱粉体。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述阳离子聚酯的制备步骤如下：(1)酯化反应；将对苯二甲酸、乙二醇和间苯磺酸钠配成浆料，加入纳米银沸石粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：范红卫，汤方明，王山水，
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