一种抗热氧降解功能型无锑聚酯纤维的制造方法技术

本发明专利技术涉及一种抗热氧降解功能型无锑聚酯纤维的制造方法，将磷酸酯改性抗热氧降解功能纳米粉体引入到无锑聚酯中制得功能无锑聚酯后，将其作为部分或全部原料进行纺丝制得抗热氧降解功能型无锑聚酯纤维；磷酸酯改性抗热氧降解功能纳米粉体为表面沉积或包覆具有抗热氧降解功能的磷酸酯类小分子的无机粉体，磷酸酯类小分子与无机粉体之间通过范德华力、氢键或共价键结合，磷酸酯类小分子为分子量在500Da以下的磷酸酯类分子；相对于对比样，功能无锑聚酯的起始分解温度提高14～15℃，最大热失重温度提高10～12℃。本发明专利技术的方法制得的功能型无锑聚酯纤维具有强度好、耐洗涤的优点，又兼有普通合成纤维优异的加工性能和使用性能，且无对人体有害的重金属锑，适用范围广。适用范围广。

【技术实现步骤摘要】
一种抗热氧降解功能型无锑聚酯纤维的制造方法


[0001]本专利技术属于功能聚酯纤维
，涉及一种抗热氧降解功能型无锑聚酯纤维的制造方法。

技术介绍

[0002]聚酯纤维是用聚对苯二甲酸乙二醇酯制成的，中国的商品名为涤纶。是当前合成纤维的第一大品种。聚酯纤维是一种比较理想的纺织原料，因纤维大分子链的刚性较大，弹性模量高，纤维不易变形，其加工的织物洗后不皱，可以不熨烫、坚牢挺刮、易洗易干。还有良好的耐热、耐晒和耐磨性，能在
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70℃至170℃内使用，在服饰、家纺和产业用方面，聚酯纤维有着广泛的用途。但在性能和功能上还不能满足人们的要求。
[0003]目前，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的工业化生产，广泛使用锑的化合物作为催化剂进行合成。锑系催化剂工艺成熟，价格低廉，但重金属锑在聚合物中有残留以及对下游印染过程会造成污染。目前钛系催化剂生产的PET工艺趋于稳定和成熟，但是纺丝工艺的加工热历程长且加工温度较高(270～295℃)，受到热和剪切作用，极易造成钛系催化剂基PET热降解和热氧化剂降解，导致PET的特性黏数和黏弹性降低，端羧基含量增加，大量低分子量醛类生成等。为了避免纺丝过程中PET的热氧降解，进一步提高PET的熔体黏弹性，改善其纺丝性能，可以在加工过程中添加抗氧剂和热稳定剂。中国专利CN101545152A报道了一种适宜于户外使用的耐老化高强度尼龙长丝及其制备方法，通过添加亚磷酸酯等作为抗热氧降解材料，但是小分子的亚磷酸酯在高温高压的高分子体系中不易稳定存在，易迁移，分散不均，影响复合材料的抗热氧性能的稳定性。
[0004]纳米材料是指分散相尺度在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围，具有优良的特殊效应，其比表面积大，与聚合物间的作用点多，并具有宏观量子隧道效应，改性效果好。在高分子纤维材料中加入少量纳米材料便能获得良好功能效果，还可获得增强又增韧。中国专利CN18004514A报道了一种抗菌PET纤维及其制备方法，通过加入纳米氧化锌的方式赋予聚酯基体抗菌功能，但只是赋予聚酯纤维一种单一的抗菌功能，而且无机材料在高分子材料中的分散性具有较大挑战；中国专利CN112281225A报道了一种抗紫外线阻燃涤纶长丝的制备方法，将纳米二氧化钛、二氧化硅和三氧化二锑通过母粒添加方式制备具有抗紫外线功能和阻燃功能复合的涤纶长丝。
[0005]因此，研究一种抗热氧性能稳定性好且功能纳米材料分散性好的无锑聚酯纤维具有十分重要的意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是解决现有技术中存在的问题，提供一种抗热氧降解功能型无锑聚酯纤维的制造方法。具体地，本专利技术利用磷酸酯类小分子的亲水端磷酸根可以与金属离子形成难溶盐，沉积或包覆于无机粉体表面的特性，将磷酸酯类小分子与无机粉体锚定在一起，实现了对无机粉体的修饰，由于与无机粉体结合因而磷酸酯类小分子不易迁移，由于与
磷酸酯类小分子结合因而无机粉体能较好的分散在高分子基体内，再以环保无锑聚酯为基体，以修饰后的无机粉体为添加剂，制备了既具有抗热氧降解又具备纳米材料功能的新一代无锑功能聚酯纤维复合材料，同时解决了两方面的难题。
[0007]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0008]一种抗热氧降解功能型无锑聚酯纤维的制造方法，将磷酸酯改性抗热氧降解功能纳米粉体引入(具体引入方式不限，只要能将磷酸酯改性抗热氧降解功能纳米粉体带入到无锑聚酯中的引入方式都可适用于本专利技术)到无锑聚酯(即不含锑元素的聚酯，本专利技术选用的是钛系催化剂基无锑聚酯，即采用钛系催化剂制得的聚酯)中制得功能无锑聚酯后，将其作为部分或全部原料(当功能无锑聚酯中磷酸酯改性抗热氧降解功能纳米粉体含量较低时，其可作为纺丝的全部原料；当功能无锑聚酯中磷酸酯改性抗热氧降解功能纳米粉体含量较高时，其可作为纺丝的部分原料，与无锑聚酯共同纺丝)进行纺丝制得抗热氧降解功能型无锑聚酯纤维；
[0009]磷酸酯改性抗热氧降解功能纳米粉体为表面沉积或包覆具有抗热氧降解功能的磷酸酯类小分子的无机粉体，磷酸酯类小分子与无机粉体之间通过范德华力、氢键或共价键结合，磷酸酯类小分子为分子量在500Da以下的磷酸酯类分子；本专利技术中由于磷酸酯类小分子相对于亚微米级的无机粉体而言体积较小，与无机粉体结合后，磷酸酯类小分子锚定在无机粉体上，在高聚物基体内磷酸酯类小分子不易发生迁移，经转矩流变仪测试发现，添加磷酸酯改性抗热氧降解功能纳米粉体后，无锑聚酯的最大转矩提高92％，说明有效抑制热氧降解。
[0010]作为优选的技术方案：
[0011]如上所述的一种抗热氧降解功能型无锑聚酯纤维的制造方法，具有抗热氧降解功能的磷酸酯类小分子为三乙基磷酸酯、磷酸、磷酸三苯酯、磷酸三甲酯和亚磷酸三苯酯中的一种以上。具有抗热氧降解功能的磷酸酯类小分子的主要作用机理为：与促进热降解的金属氧化物进行反应，生成金属磷酸酯类化合物，即抑制了金属氧化物对热氧降解的活性，另外，磷酸酯是热氧降解过程中产生的过氧化氢分解剂，磷原子与三个连着苯环的氧原子形成三个P
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O，磷原子周围的电子云严重偏向氧原子，因磷原子有一孤对电子，易与不稳定过氧化物的氧原子形成较稳定的化合物，中断过氧化物分解成活泼的自由基，从而阻止了链式反应的发生。
[0012]如上所述的一种抗热氧降解功能型无锑聚酯纤维的制造方法，无机粉体为二氧化钛、氧化锌、氧化亚铜、三氧化二铁和二氧化硅中的一种以上。添加无机粉体到纤维材料基体中可以使其具有各种功能，如二氧化钛赋予纤维抗紫外线功能，氧化锌可以赋予纤维抗菌除臭功能，氧化亚铜可以赋予纤维高性能抗菌功能，三氧化二铁可以赋予纤维吸波功能，二氧化硅可以赋予纤维增强增白功能。
[0013]如上所述的一种抗热氧降解功能型无锑聚酯纤维的制造方法，无机粉体的平均粒径为0.4～0.8μm。无机粉体的平均粒径过小，甚至比磷酸酯类小分子均方回转半径大不了几倍时，无机粉体将被磷酸酯类小分子拉动迁移，无法将磷酸酯类小分子锚定；无机粉体的平均粒径过大，则大大增加了均匀分散的难度。
[0014]如上所述的一种抗热氧降解功能型无锑聚酯纤维的制造方法，磷酸酯改性抗热氧降解功能纳米粉体的制备过程为：将无机粉体分散在溶剂(无水乙醇)中后，在55555℃的温
度条件下向其中加入具有抗热氧降解功能的磷酸酯类小分子，调节体系的pH值为455，保温冷却回流并搅拌反应35555min后冷却至室温，再进行抽滤、洗涤(用无水乙醇和去离子水分别洗涤255次)和干燥(115℃，15512h)制得磷酸酯改性抗热氧降解功能纳米粉体；体系中无机粉体的含量为155wt％，具有抗热氧降解功能的磷酸酯类小分子的含量为156wt％。
[0015]如上所述的一种抗热氧降解功能型无锑聚酯纤维的制造方法，引入前，按6515:1.552的重量份数比将磷酸酯改性抗热氧降解功能纳米粉体与聚乙烯蜡(聚乙烯蜡可以作为高分子材料共混时的防粘剂和润滑剂)在温度为65565℃的混合机中密闭搅拌反应45565min制得抗热氧降解复合纳米剂。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗热氧降解功能型无锑聚酯纤维的制造方法，其特征在于，将磷酸酯改性抗热氧降解功能纳米粉体引入到无锑聚酯中制得功能无锑聚酯后，将其作为部分或全部原料进行纺丝制得抗热氧降解功能型无锑聚酯纤维；磷酸酯改性抗热氧降解功能纳米粉体为表面沉积或包覆具有抗热氧降解功能的磷酸酯类小分子的无机粉体，磷酸酯类小分子与无机粉体之间通过范德华力、氢键或共价键结合，磷酸酯类小分子为分子量在500Da以下的磷酸酯类分子。2.根据权利要求1所述的一种抗热氧降解功能型无锑聚酯纤维的制造方法，其特征在于，具有抗热氧降解功能的磷酸酯类小分子为三乙基磷酸酯、磷酸、磷酸三苯酯、磷酸三甲酯和亚磷酸三苯酯中的一种以上。3.根据权利要求1所述的一种抗热氧降解功能型无锑聚酯纤维的制造方法，其特征在于，无机粉体为二氧化钛、氧化锌、氧化亚铜、三氧化二铁和二氧化硅中的一种以上。4.根据权利要求1所述的一种抗热氧降解功能型无锑聚酯纤维的制造方法，其特征在于，无机粉体的平均粒径为0.4～0.8μm。5.根据权利要求1～4任一项所述的一种抗热氧降解功能型无锑聚酯纤维的制造方法，其特征在于，磷酸酯改性抗热氧降解功能纳米粉体的制备过程为：将无机粉体分散在溶剂中后，在50～90℃的温度条件下向其中加入具有抗热氧降解功能的磷酸酯类小分子，调节体系的pH值为4～5，保温冷却回流并搅拌反应30～90min后冷却至室温，再进行抽滤、洗涤和干燥制得磷酸酯改性抗热氧降解功能纳米粉体；体系中无机粉体的含量为1～5wt％，具有抗热氧降解功能的磷酸酯类小分子的含量为1～6wt％。6.根据权利要求1所述的一种抗热氧降解功能型无锑聚酯...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙宾，方彦雯，于海龙，方志财，詹伟东，陈珈，曾志宏，
申请(专利权)人：和也健康科技有限公司东华大学，
类型：发明
国别省市：