一种功能性并列复合弹性纤维及其制备方法技术

本发明专利技术涉及复合纤维领域，针对复合纤维高弹性、染色性、抗紫外性难以兼具的问题，提供一种功能性并列复合弹性纤维及其制备方法，所述纤维是由PTT和改性PET组成的并列双组份复合纤维，改性PET的分子链上含有聚乙二醇分子链段和磺酸盐基团，PTT和改性PET分子链上分散有二氧化硅包覆的纳米氧化锌；所述纤维的截面呈双扇叶形排列，双扇叶形表面设有沟槽。本发明专利技术的希望由PTT和改性PET组成的并列双组份复合纤维，改性PET的分子链上含有聚乙二醇分子链段、磺酸盐基团，还分散有二氧化硅包覆的纳米氧化锌；配合纤维的沟槽双扇叶形截面，具有优异的弹性、低温染色性和抗紫外性。低温染色性和抗紫外性。低温染色性和抗紫外性。

【技术实现步骤摘要】
一种功能性并列复合弹性纤维及其制备方法


[0001]本专利技术涉及复合纤维领域，尤其是涉及一种功能性并列复合弹性纤维及其制备方法。

技术介绍

[0002]21世纪以来，并列复合纤维得到了快速的发展，市场上出现了PTT/PET、PBT/PET、高粘PET/低粘PET等为代表的并列复合弹性纤维，这类纤维膨松度大，弹性和回复性好，手感优良，其中以PTT/PET为代表的并列复合弹性纤维弹性性能最佳，广泛应用于弹性内衣、游泳衣、针织品、织带、短袜。
[0003]虽然，PTT/PET并列复合弹性纤维具有非常好的保型性和卷曲弹性，但是弹性与氨纶弹性相比，仍有很大差距，实际使用时仍然需要添加少量氨纶，来提高弹性，由于纤维功能性缺乏，而往往需要跟其他纤维混纺或混织使用；另外由于PET组分的存在，需要高温高压条件下，才能使分散染料进入分子结构实现染色，不仅染色后色泽的鲜艳、色谱的宽广受到很大的限制，而且高温染色也限制了其进一步的应用。
[0004]东丽公司申请的中国专利技术专利CN108138379A公开了一种并列型复合纤维，通过提高PBT的粘度，实现PBT与阳离子聚酯并列形成一种弹性适中、弹性回复率好的双组分弹性纤维，可以实现阳离子染色效果，但是由于PBT分子结构本身特性局限，无法达到高弹效果。而且，随着纤维应用场景的延伸，对其提出了更多的功能性要求，如用于游泳衣时需要具备抗紫外性能。据此需要一种理想的解决方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术为了克服复合纤维高弹性、染色性、抗紫外性难以兼具的问题，提供一种功能性并列复合弹性纤维，由PTT和改性PET组成的并列双组份复合纤维，改性PET的分子链上含有聚乙二醇分子链段、磺酸盐基团，还分散有二氧化硅包覆的纳米氧化锌；配合纤维的沟槽双扇叶形截面，具有优异的弹性、低温染色性和抗紫外性。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种功能性并列复合弹性纤维，是由PTT和改性PET组成的并列双组份复合纤维，改性PET的分子链上含有聚乙二醇分子链段和磺酸盐基团，PTT和改性PET分子链上分散有二氧化硅包覆的纳米氧化锌；所述纤维的截面呈双扇叶形排列，双扇叶形表面设有沟槽。
[0007]作为优选，二氧化硅包覆的纳米氧化锌的制备方法为：将硝酸锌、硅酸钠与去离子水搅拌充分混合，滴加氨水，调节体系PH为8～11，反应0.5～6h，得到共沉淀产物，经洗涤、干燥、研磨、煅烧得到二氧化硅包覆的纳米氧化锌；所述干燥为真空条件下80～100℃干燥6～18h；所述煅烧为先低温300～500℃下煅烧1～3h，再高温500～800℃下煅烧0.5～4h。氧化锌具有非常优秀的抗紫外功能，结合纤维表面的凹槽能够反射紫外光。未经包覆的纳米ZnO，由于氧具有强烈的吸电子作用，使锌带有正电性，能与聚酯的中间产物BHET进行络合，表现出非常强烈的催化反应活性，使反应速度加快，分子量分布变差和颜色发黄严重，本发
明通过二氧化硅包覆抑制其活性保证了反应的正常进行。而且二氧化硅包覆的纳米氧化锌在改性PET中的分散更加均匀，不容易团聚。
[0008]作为优选，硝酸锌和硅酸钠的质量比为1:(1
‑
1.6)。
[0009]作为优选，二氧化硅包覆的纳米氧化锌的平均粒径D90为100～500nm。
[0010]作为优选，二氧化硅包覆的纳米氧化锌表面经过改性处理，步骤为：将二氧化硅包覆的纳米氧化锌分散在乙醇中，加热至40
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50℃，加入2
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氰乙基三乙氧基硅烷，二氧化硅包覆的纳米氧化锌和2
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氰乙基三乙氧基硅烷的质量比为(2
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4):1，氮气保护下回流反应3
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5h，得到改性处理的二氧化硅包覆的纳米氧化锌。二氧化硅包覆的纳米氧化锌分散在乙醇溶液中，表面带上羟基，2
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氰乙基三乙氧基硅烷和羟基反应，在其表面吸附聚集，使得二氧化硅包覆的纳米氧化锌表面带上C＝C双键，后期可以参与聚合反应，提高二氧化硅包覆的纳米氧化锌在纤维中的分散性和稳定性。
[0011]作为优选，所述改性PET的制备方法为：(1)对苯二甲酸与乙二醇以摩尔比1:(1.1
‑
1.4)混合打浆，浆料酯化得酯化物I；(2)将酯化物I、催化剂、聚乙二醇、SIPE及二氧化硅包覆的纳米氧化锌混合,进行酯交换反应得酯化物II；(3)将酯化物II依次进行预缩聚、终缩聚，得到改性PET；缩聚的温度为260～280℃，时间为3～5h，压力为200～400Pa。
[0012]其中，步骤(1)打浆的温度为50～70℃、时间为0.5～2.0h；酯化的温度为240～260℃、压力为60～65kPa、时间为0.5～2h；步骤(2)酯交换反应的温度为235～255℃、压力为10～15kPa、时间为0.5～2h；催化剂选自乙二醇锑、醋酸锑或三氧化二锑，且催化剂的加入量以锑为单位为混合物总质量的100～300ppm；聚乙二醇的重均分子量为1000～4000g/mol。
[0013]作为进一步优选，步骤(2)聚乙二醇添加量为混合物总质量的1～5％，SIPE添加量为混合物总质量的4～10％，二氧化硅包覆的纳米氧化锌添加量为混合物总质量的0.1～2％。
[0014]PTT的制备方法为：1)对苯二甲酸与丙二醇以摩尔比1:(1.05～2.5)混合打浆，浆料酯化得酯化物I；2)将酯化物I、二氧化硅包覆的纳米氧化锌及钛系催化剂混合，二氧化硅包覆的纳米氧化锌添加量为混合物总质量的0.1～2％，进行酯交换反应得酯化物II；3)将酯化物II依次进行预缩聚、终缩聚，得到改性PTT；缩聚的温度为220～250℃，时间为1.0～3.0h，压力为0～500Pa。
[0015]其中，步骤1)打浆的温度为50～70℃、时间为0.5～2.0h；酯化的温度为230～250℃、压力为40～45kPa、时间为1.0～2.5h；步骤2)酯交换反应的温度为235～255℃、压力为10～15kPa、时间为0.5～2h；催化剂选自钛酸四丁酯、钛酸异丙酯或二氧化钛水合物，且催化剂的加入量以钛为单位为混合物总质量的20～100ppm；本专利技术还提供所述功能性并列复合弹性纤维的制备方法，熔融纺丝采用双螺杆、双熔体管道、双纺丝箱体和双通道并列型纺丝组件，PTT和改性PET两组分在双箱体中实现温度的平衡；PTT和改性PET的质量比为1:(0.5
‑
1.2)。
[0016]因此，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术聚乙二醇、SIPE在改性PET中的均匀分布，PET、聚乙二醇、SIPE聚合后链段中同时存在软、硬段，可以提高纤维的弹性。聚乙二醇具有亲水性，可以降低聚合的玻璃化温度，增大的聚合物体系中的自由体积，再结合并列纤维双扇叶形截面具有大量沟槽结构(二氧化硅包覆的纳米氧化锌的存在可以在分子层面形成沟槽结构)，使小分子染料更容易进入分子内部，SIPE的磺酸盐基团通过化学键牢牢结合阳离子染料，实现低温阳离子染色功能；(2)二氧化硅包覆的纳米本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功能性并列复合弹性纤维，其特征在于，是由PTT和改性PET组成的并列双组份复合纤维，改性PET的分子链上含有聚乙二醇分子链段和磺酸盐基团，PTT和改性PET分子链上分散有二氧化硅包覆的纳米氧化锌；所述纤维的截面呈双扇叶形排列，双扇叶形表面设有沟槽。2.根据权利要求1所述的一种功能性并列复合弹性纤维，其特征在于，二氧化硅包覆的纳米氧化锌的制备方法为：将硝酸锌、硅酸钠与去离子水搅拌充分混合得到混合物，滴加氨水，调节体系PH为8～11，反应0.5～6h，得到共沉淀产物，经洗涤、干燥、研磨、煅烧得到二氧化硅包覆的纳米氧化锌；所述干燥为真空条件下80～100 ℃干燥6～18 h；所述煅烧为先低温300～500 ℃下煅烧1～3 h，再高温500～800 ℃下煅烧0.5～4 h。3.根据权利要求2所述的一种功能性并列复合弹性纤维，其特征在于，硝酸锌和硅酸钠的质量比为1:(1
‑
1.6)。4.根据权利要求2或3所述的一种功能性并列复合弹性纤维，其特征在于，二氧化硅包覆的纳米氧化锌的平均粒径D90为100～500 nm。5.根据权利要求2所述的一种功能性并列复合弹性纤维，其特征在于，二氧化硅包覆的纳米氧化锌表面经过改性处理，步骤为：将二氧化硅包覆的纳米氧化锌分散在乙醇中，加热至40
‑
50 ℃，加入2

【专利技术属性】
技术研发人员：董海良，杨新华，陈烨，徐伟成，李皓岩，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：