一种锦纶化纤用消光剂的表面处理方法技术

本发明专利技术公开了一种锦纶化纤用消光剂的表面处理方法，其通过对TiO2原料依次进行超细粉碎处理得到粒径分布在100~400nm范围内的超细化TiO2粉体、沉淀法沉积无机膜使得TiO2表面沉积一层无定形TiO2、偶联剂法对TiO2的表面改性使得富含羟基、高比表面积的无定形TiO2能与钛酸酯偶联剂形成更多的化学键合三步，最终得到的TiO2消化剂其粒径小，消光性、耐光色牢度和耐气候色牢度好，且其在纤维中具有良好的分散性、相容性和稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及ー种表面处理方法，特别是。
技术介绍
在合成纤维生产中，在不影响纤维强度和拉伸性能的前提下，为了改善纤维的服用性能，得到与天然纤维相仿的不透明度，印染后获得艳丽的色彩，通常需要在合成纤维中按照一定的配比添加消光剂。在合成纤维中，通常选用TiO2粉体做消光剂。TiO2粉体是ー种无机化合物，其分子式为TiO2，它的优点有来源丰富、性质稳定、与化学纤维的折射率相差较大、具有优异的消光效应。目前多用锐钛矿型氧化钛作为消光剂，主要是由于与金红石型TiO2相比，锐钛矿型TiO2的硬度低，对喷丝孔和导纱器原件的磨损小。但是，锐钛矿型TiO2的缺点是它具有较高的光活性，因而采用锐钛矿型TiO2消光剂的纤维耐光色牢度和耐气候色牢度没有采用金红石型TiO2消光剂那样高。如对锦纶来说，由于TiO2粉体本身的光催化等化学活性作用于纤維，将使高分子链断裂、聚酰胺降解，从而使锦纶褪色和老化，使纤维的机械性能下降，同吋，TiO2的光催化作用还能分解给纤维染色的染料分子，使纤维的色度随光照时间延长而改变。为了改进锦纶纤维的耐光色牢度和耐气候色牢度，需对TiO2进行表面处理。同吋，因为纤维直径为十微米的数量级，聚合及纺丝过程又是在高温环境，对TiO2的粒度等性质要求较高，而且要求始终保持稳定的性质,这也是化纤消光剂加工的核心技木。因此，锦纶化纤用TiO2消光剂必须同时具有良好的遮盖力、折射率及其在高分子有机物中良好的分散性和相容性等。不少专利文献公开了对TiO2等无机超细粉体表面改性的方法，包括无机包覆和有机包覆，如1、美国专利US3324071、US3709710、US3893973中公开了ー种以Mn0、Sb203沉积在TiO2粉体表面，以降低TiO2的光催化等活性，减小了由于光照引起聚酰胺纤维力学性能变差的现象。2、中国专利CN200910052826. I中也公开了ー种以国产TiO2为原料，先在其表面湿法包覆ー层Si02、Al2O3，继而进行气流超细粉碎，使物料被粉碎至粒径兰0. 3Mm,最后用有机表面活性剂进行干法处理。上述技术在改善TiO2粉体耐候性方面都起到一定的作用，但是若将这些产品直接用于化纤エ业中，粉体的粒度及分散性尚有待提高。同时为了改善消光剂所添加的表面活性剂与消光剂之间的作用カ较弱，在高温下它很容易从无机粉体表面脱附或分解，结果减弱了消光剂与化学纤维的相容性，使消光剂很容易在化纤生产过程中偏析，有可能堵塞喷丝孔或者沉积在纺丝组件中造成生产中消光剂含量不一致、同批次纤维中其分布不均勻等问题。Li Ying等人在Polymer International. Vol. 52 (2003)PP. 98f986报道了在尼龙6中加入用硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和铝酸盐偶联剂改性的纳米SiO2合成了尼龙6/纳米SiO2复合材料。用偶联剂处理过的SiO2与尼龙6基体相容性很好，并且均匀分布在尼龙6基体中，其中用钛酸酯偶联剂和铝酸盐偶联剂改性效果更好。Zhu Meifang 等在 Macromolecular Symposia. Vol. 210 (2004) pp. 251 261 报道了首先用娃烷偶联剂KH-570对纳米TiO2进行表面改性，但是因为硅烷偶联剂的分子量不够大，有机链链长较短，不能使TiO2在PA6中产生很好的相容性及分散性。因此，在用硅烷偶联剂处理后，需通过原位聚合反应，増大TiO2表面的有机链链长，进ー步提高了纳米TiO2在PA6纤维中的分散性。因为钛酸酯偶联剂的分子量较大，有机链较长，分解温度较高，因此可作为ー种很好的表面改性有机物。但它与商用Ti02粉体又难以形成化学键合
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种锦纶纤维用消光剂的表面处理方法，该方法得到的TiO2消光剂粒径小，消光性、耐光色牢度和耐气候色牢度好，且其在纤维中具有良好的分散性、相容性和稳定性。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是 ，该方法包括以下步骤 (1)超细粉碎处理 将TiO2原料及去离子水加入到研磨机中，研磨后获得粒径分布为IOOlOOnm的超细粉体TiO2，然后经抽滤、加热干燥、干法研磨、过15(T250目筛筛分，得到超细化的TiO2粉体； (2)沉淀法沉积无机膜 室温下，称取步骤(I)所得TiO2粉体分散于无水こ醇中，加入钛醇盐并磁力搅拌3(T60min ;然后缓慢加入こ醇溶液，继续搅拌3(T60min，再超声分散3(T60min，陈化24小时后，经旋转蒸发干燥、干法研磨、过150-250目筛筛分，得到包覆有无定形TiO2的TiO2粉体； (3)偶联剂法对TiO2的表面改性 称取步骤(2 )所得TiO2粉体分散于异丙醇中，加入钛酸酯偶联剂，钛酸酯偶联剂用量为打02质量的2% 7%，室温下磁力搅拌l 3h，然后经旋转蒸发干燥、干法研磨、过150 250目筛筛分，得到在有机溶剂中分散性好的锦纶化纤用消光剂。作为上述技术方案的改进，步骤(2)中添加的钛醇盐(mol)量与TiO2粉体(g)比0. 025 0. 376 :100。作为上述技术方案的进ー步改进，所述步骤(2)和(3)中的旋转蒸发温度为50 70で，旋转速度为5(T70r/min，蒸发时间为l(T20min。进ー步，所述步骤(2)中的钛醇盐为钛酸こ酷、钛酸异丙酯和钛酸丁酯中的ー种或者多种。进ー步，所述步骤(3)中的钛酸酯偶联剂为单烷氧基型、单烷氧基焦磷酸酯型、螯合型和配位型钛酸酯偶联剂中的一种或者多种。优选地，所述步骤(I)中TiO2原料与去离子水的质量比为67 100 :100。进ー步，所述步骤(I)中的研磨，其研磨时间为广2小吋。本专利技术的有益效果是本专利技术通过机械研磨的方法来对TiO2消光剂进行超细化，其エ艺方法简单，成本低，所需生产设备简单，易于エ业化使用，而通过钛醇盐遇水水解并与经过研磨的超细TiO2反应形成无定形TiO2，无定形TiO2没有光催化能力，且不降低消光剂TiO2的其他性能，形成的无定形TiO2优先沉积到TiO2粉体表面，无定形TiO2表面含有的钛羟基多，最后利用钛酸酯偶联剂对其进行有机改性，利用钛酸酯偶联剂有机链较长的特点，増加了空间位阻效应，减小了 TiO2的团聚，同时，提高了 TiO2与化纤的相容性。经过本专利技术所述表面处理方法处理的TiO2消化剂其粒径小，消光性、耐光色牢度和耐气候色牢度好，且其在纤维中具有良好的分散性、相容性和稳定性。附图说明图I为本专利技术中TiO2与钛酸酯偶联剂的化学反应式； 图2为本专利技术中TiO2原料与经过步骤(I)研磨之后TiO2的粒径分布对比 图3为本专利技术中TiO2原料的TEM照片； 图4是图3的局部放大图； 图5为本专利技术中TiO2原料经过步骤(2)处理后包覆有无定形TiO2后的TiO2 TEM照片； 图6是图5的局部放大 图7为本专利技术中TiO2原料及包覆无定形TiO2并用钛酸酯偶联剂改性后TiO2的红外对比 图8为本专利技术中TiO2原料、只用钛酸酯偶联剂改性的TiO2及包覆无定形TiO2并用钛酸酯偶联剂改性后TiO2的热重对比图。具体实施例方式參照图f图8，本专利技术的，其包括以下步骤 (1)超细粉碎处理 将TiO2原料及去离子水加入到研磨机中，TiO2原料与去本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锦纶化纤用消光剂的表面处理方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：（1）超细粉碎处理将TiO2原料及去离子水加入到研磨机中，研磨后获得粒径分布为100~400nm的超细粉体TiO2，然后经抽滤、加热干燥、干法研磨、过150~250目筛筛分，得到超细化的TiO2粉体；（2）沉淀法沉积无机膜室温下，称取步骤（1）所得TiO2粉体分散于无水乙醇中，加入钛醇盐并磁力搅拌30~60min；然后缓慢加入乙醇溶液，继续搅拌30~60min，再超声分散30~60min，陈化24小时后，经旋转蒸发干燥、干法研磨、过150？250目筛筛分，得到包覆有无定形TiO2的TiO2粉体；（3）偶联剂法对TiO2的表面改性称取步骤（2）所得TiO2粉体分散于异丙醇中，加入钛酸酯偶联剂，钛酸酯偶联剂用量为TiO2质量的2%~7%，室温下磁力搅拌1~3h，然后经旋转蒸发干燥、干法研磨、过150~250目筛筛分，得到在有机溶剂中分散性好的锦纶化纤用消光剂。

【技术特征摘要】
1.一种锦纶化纤用消光剂的表面处理方法，其特征在于该方法包括以下步骤 (1)超细粉碎处理 将TiO2原料及去离子水加入到研磨机中，研磨后获得粒径分布为IOOlOOnm的超细粉体TiO2，然后经抽滤、加热干燥、干法研磨、过15(T250目筛筛分，得到超细化的TiO2粉体； (2)沉淀法沉积无机膜 室温下，称取步骤(I)所得TiO2粉体分散于无水乙醇中，加入钛醇盐并磁力搅拌3(T60min ;然后缓慢加入乙醇溶液，继续搅拌3(T60min，再超声分散3(T60min，陈化24小时后，经旋转蒸发干燥、干法研磨、过150-250目筛筛分，得到包覆有无定形打02的1102粉体； (3)偶联剂法对TiO2的表面改性 称取步骤(2 )所得TiO2粉体分散于异丙醇中，加入钛酸酯偶联剂，钛酸酯偶联剂用量为TiO2质量的2% 7%，室温下磁力搅拌l 3h，然后经旋转蒸发干燥、干法研磨、过150 250目筛筛分，得到在有机溶剂中分散性好的锦纶化纤用消光剂。2.根据权利要求I所述的一种锦纶化纤用...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁伟东，毛新华，闫晓慧，宋明，张青红，简锦炽，顾莉琴，陈欣，王宏志，谌继宗，吴英伟，
申请(专利权)人：广东新会美达锦纶股份有限公司，东华大学，
类型：发明
国别省市：