一种含氟二元酸改性聚酯FDY纤维及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种含氟二元酸改性聚酯FDY纤维及其制备方法，将含氟二元酸改性聚酯熔体进行纺丝制得含氟二元酸改性聚酯FDY纤维；含氟二元酸改性聚酯的制备方法为：将对苯二甲酸、乙二醇、含氟二元酸、经过高温焙烧的固体杂多酸粉体和金属氧化物掺杂改性的Sb2O3粉体混合均匀后先后进行酯化反应和缩聚反应，固体杂多酸为SiO2‑TiO2、SiO2‑ZrO2、B2O3‑Al2O3、TiO2‑ZnO和SiO2‑CaO中的一种以上，含氟二元酸改性聚酯FDY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20～26％。本发明专利技术方法工艺简单，含氟二元酸改性聚酯FDY纤维自然降解效率高且质量好。

A Fluorine-containing Dibasic Acid Modified Polyester FDY Fiber and Its Preparation Method

The invention relates to a fluorine-containing dicarboxylic acid modified polyester FDY fiber and its preparation method. The fluorine-containing dicarboxylic acid modified polyester FDY fiber is prepared by spinning the fluorine-containing dicarboxylic acid modified polyester melt. The preparation method of fluorine-containing dicarboxylic acid modified polyester FDY fiber is as follows: doping modified SB2O with phthalic acid, ethylene glycol, fluorine-containing dicarboxylic acid, solid heteropolyacid powder calcined at The solid heteropoly acid is more than one of SiO 2 Ti 2, SiO 2 ZrO 2, B2O 3 AlO 3, Ti 2 ZnO and SiO 2 CaO. The intrinsic viscosity of fluorinated dibasic acid modified polyester FDY fibers decreases by 20-26% after 60 months of storage at 25 C and 65% relative humidity. The method has the advantages of simple process, high natural degradation efficiency and good quality of fluorinated dibasic acid modified polyester FDY fiber.

【技术实现步骤摘要】
一种含氟二元酸改性聚酯FDY纤维及其制备方法
本专利技术属于改性纤维
，涉及一种含氟二元酸改性聚酯FDY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。它是以精对苯二甲酸(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一聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，经纺丝和后处理制成的纤维。聚酯纤维不但具有良好的耐热性、耐化学性、力学性能和电学性能，而且还具有透明性好、绝缘性佳、生产成本低和性价比高的优点。大量的聚酯纤维使用后都将成为废弃物，虽然聚酯(PET)不会直接对环境造成危害，但使用其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％，这主要是因为PET结构致密、结晶度高，其自然降解时间较长，耗时耗力。目前，国内外关于PET改性的研究很多，一般是通过改变聚酯的一些化学性能来改变聚酯产品的加工和使用性能，从而使所得的聚酯产品达到人们一定的期望值。通常，聚酯的改性方法有物理(共混)改性、化学(共聚)改性、无机纳米改性、反应挤出、添加和增强改性以及填充与复合改性等，而物理和化学改性是最常用的两类改性方法，然而常见的改性方法也未明显提高PET的自然降解效率，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。另外，现阶段，聚酯合成过程中常采用的催化剂为锑系催化剂，市面上常见的锑系催化剂如Sb2O3在聚酯合成过程中的添加量较大，锑系催化剂的添加量较大对环境产生的影响也较大，不利于聚酯的环保生产，同时锑系催化剂在缩聚反应中会转化为锑单质，使聚酯色泽发灰亮度降低，锑系催化剂添加量越大，对聚酯的色泽和质量等影响越大，但添加量小的锑系催化剂无法对参与聚酯合成的所有原料的反应进行催化，无法满足聚酯生产的需要。因此，亟待研究一种自然降解效率高且质量好的改性涤纶纤维及其制备方法。
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，提供一种自然降解效率高且质量好的含氟二元酸改性聚酯FDY纤维。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种含氟二元酸改性聚酯FDY纤维的制备方法，将含氟二元酸改性聚酯熔体进行计量、喷丝板挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕制得含氟二元酸改性聚酯FDY纤维；所述含氟二元酸改性聚酯的制备方法为：将对苯二甲酸、乙二醇、含氟二元酸、经过高温焙烧的固体杂多酸粉体和掺杂改性的Sb2O3粉体混合均匀后先后进行酯化反应和缩聚反应；含氟二元酸为2,2-二氟-1,3-丙二酸、2,2-二氟-1,4-丁二酸、2,2-二氟-1,5-戊二酸或2,2,3,3-四氟-1,4-丁二酸；本专利技术的含氟二元酸的特殊之处在于氟原子在α碳上，当在水解过程中引入该含氟二元酸时，由于氟原子在α碳上，吸电子能力较强，使得聚酯中C-O键上的电子云密度降低，四面体的负离子的稳定性下降，有利于亲核加成反应的进行，同时由于α碳上含氟二元酸的空间位阻小于对苯二甲酸，进一步促进了亲核加成反应的进行，因而显著提高了降解速率；固体杂多酸高温焙烧的温度为400～700℃，高温焙烧的目的是除去聚酯中的杂质，在一定气氛和温度下使催化剂中间体(催化剂的前驱体到催化剂的过程中，前驱体发生氧化、还原等反应，催化剂中间体就指该过程中物质，成分不确定，为泛指)分解和活化，温度的设定主要满足的是催化剂中间体分解和活化条件，高温焙烧的温度可在适当范围内的进行调整，但调整幅度不宜过大，高温焙烧的温度过高部分SiO2会气化，影响到设定的配比，温度过低达不到催化剂中间体分解和活化的要求；固体杂多酸为SiO2-TiO2、SiO2-ZrO2、B2O3-Al2O3、TiO2-ZnO和SiO2-CaO中的一种以上；本专利技术的上述固体杂多酸的制备过程可如下所示：固体杂多酸SiO2-TiO2具体制备过程为：按重量份计，首先，将1份二氧化硅粉体和50-60份水搅拌分散，逐滴加入2-3份浓度为4-5wt％的硫酸氧钛溶液，再用浓度为0.5-1.0mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值至中性，接着用浓度为8-10wt％的硫酸调节pH值为8，陈化1-2h后，去离子水洗涤至无SO42-后抽滤，滤饼用无水乙醇多次洗涤，再置于干燥箱中在100℃温度条件下烘干，最后将样品分别在400℃-700℃下煅烧2-4h，得到固体杂多酸SiO2-TiO2。固体杂多酸SiO2-ZrO2具体制备过程为：按重量份计，首先，将1份的二氧化硅粉体和50-60份水搅拌分散，逐滴加入2-3份浓度为4-5wt％的硫酸锆溶液，再用浓度为0.5-1.0mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值至中性，接着用浓度为8-10wt％的硫酸调节pH值为8，陈化1-2h后，去离子水洗涤至无SO42-后抽滤，滤饼用无水乙醇多次洗涤，再置于干燥箱中在100℃温度条件下烘干，最后将样品分别在400℃-700℃下煅烧2-4h，得到固体杂多酸SiO2-ZrO2。固体杂多酸B2O3-Al2O3具体制备过程为：按重量份计，首先，向1份的硼酸中逐滴加入2-3份浓度为4-5wt％硫酸铝溶液，再用浓度为0.5-1.0mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值至中性，接着用浓度为8-10wt％的硫酸调节pH值为8，陈化1-2h后，去离子水洗涤至无SO42-后抽滤，滤饼用无水乙醇多次洗涤，再置于干燥箱中在100℃温度条件下烘干，最后将样品分别在400℃-700℃下煅烧2-4h，得到固体杂多酸B2O3-Al2O3。固体杂多酸TiO2-ZnO具体制备过程为：按重量份计，首先，向1份的硫酸锌中逐滴加入2-3份浓度为4-5wt％硫酸氧钛溶液，再用浓度为0.5-1.0mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值至中性，接着用浓度为8-10wt％的硫酸调节pH值为8，陈化1-2h后，去离子水洗涤至无SO42-后抽滤，滤饼用无水乙醇多次洗涤再置于干燥箱中在100℃温度条件下烘干，最后将样品分别在400℃-700℃下煅烧2-4h，得到固体杂多酸TiO2-ZnO。固体杂多酸SiO2-CaO具体制备过程为：按重量份计，首先，将1份的二氧化硅粉体和50-60份水搅拌分散，逐滴加入2-3份浓度为4-5wt％硫酸钙溶液，再用浓度为0.5-1.0mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值至中性，接着用浓度为8-10wt％的硫酸调节pH值为8，陈化1-2h后，去离子水洗涤至无SO42-后抽滤，滤饼用无水乙醇多次洗涤再置于干燥箱中在100℃温度条件下烘干，最后将样品分别在400℃-700℃下煅烧2-4h，得到固体杂多酸SiO2-CaO。由于聚酯体系中的端羧基是聚酯水解最先发生的位置，羧基中的羟基氧原子上的未共用电子对与羰基的π电子共扼，发生电子的离域作用，离域的结果是氢氧键作用力减弱，使羧酸离解成负离子和质子，离解后生成的羧基负离子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含氟二元酸改性聚酯FDY纤维的制备方法，其特征是：将含氟二元酸改性聚酯熔体进行计量、喷丝板挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕制得含氟二元酸改性聚酯FDY纤维；所述含氟二元酸改性聚酯的制备方法为：将对苯二甲酸、乙二醇、含氟二元酸、经过高温焙烧的固体杂多酸粉体和掺杂改性的Sb2O3粉体混合均匀后先后进行酯化反应和缩聚反应；含氟二元酸为2,2‑二氟‑1,3‑丙二酸、2,2‑二氟‑1,4‑丁二酸、2,2‑二氟‑1,5‑戊二酸或2,2,3,3‑四氟‑1,4‑丁二酸；固体杂多酸高温焙烧的温度为400～700℃，固体杂多酸为SiO2‑TiO2、SiO2‑ZrO2、B2O3‑Al2O3、TiO2‑ZnO和SiO2‑CaO中的一种以上；Sb2O3掺杂改性的过程为：首先将含金属离子N

【技术特征摘要】
1.一种含氟二元酸改性聚酯FDY纤维的制备方法，其特征是：将含氟二元酸改性聚酯熔体进行计量、喷丝板挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕制得含氟二元酸改性聚酯FDY纤维；所述含氟二元酸改性聚酯的制备方法为：将对苯二甲酸、乙二醇、含氟二元酸、经过高温焙烧的固体杂多酸粉体和掺杂改性的Sb2O3粉体混合均匀后先后进行酯化反应和缩聚反应；含氟二元酸为2,2-二氟-1,3-丙二酸、2,2-二氟-1,4-丁二酸、2,2-二氟-1,5-戊二酸或2,2,3,3-四氟-1,4-丁二酸；固体杂多酸高温焙烧的温度为400～700℃，固体杂多酸为SiO2-TiO2、SiO2-ZrO2、B2O3-Al2O3、TiO2-ZnO和SiO2-CaO中的一种以上；Sb2O3掺杂改性的过程为：首先将含金属离子Ny+的溶液与含Sb3+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；金属离子Ny+为Mg2+、Ca2+、Ba2+和Zn2+中的一种以上。2.根据权利要求1所述的一种含氟二元酸改性聚酯FDY纤维的制备方法，其特征在于，高温焙烧的时间为2～4h；SiO2-TiO2、SiO2-ZrO2、B2O3-Al2O3、TiO2-ZnO和SiO2-CaO中TiO2、ZrO2、Al2O3、ZnO和CaO的含量分别为30～50wt％、30～50wt％、20～40wt％、20～40wt％和20～50wt％；固体杂多酸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；对Sb2O3进行掺杂改性时，所述含金属离子Ny+的溶液的浓度为0.5～1.0mol％，溶剂为水，溶液中的阴离子为NO3-；所述含Sb3+的溶液为浓度5～10mol％的Sb2O3的溶液，溶剂为草酸；所述沉淀剂为浓度2mol/L的氨水；沉淀开始时，混合溶液中金属离子Ny+与Sb3+的摩尔比为1～3:100；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900℃后保温1～2h，最后在空气中冷却；Sb2O3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。3.根据权利要求2所述的一种含氟二元酸改性聚酯FDY纤维的制备方法，其特征在于，所述含氟二元酸改性聚酯的制备步骤如下：(1)酯化反应；将对苯二甲酸、乙二醇和含氟二元酸配成浆料，加入经过高温焙烧的固体杂多酸粉体、掺杂改性的Sb2O3粉体、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...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙晓华，尹立新，王丽丽，
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