專利名稱：一種抗紫外高強(qiáng)力聚酯工業(yè)絲及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及材料領(lǐng)域，具體為聚酯エ業(yè)絲，尤其是抗紫外高強(qiáng)力聚酯エ業(yè)絲及其制備方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)太陽(yáng)光線直射到地球表面由紫外線UV(5% )，可見(jiàn)光(50% )，紅外線(45% )所組成。紫外線由于波長(zhǎng)較短，強(qiáng)度較大的UV-B(280-315nm)和波長(zhǎng)較長(zhǎng)，低強(qiáng)度的UV-A(315-400nm)和 UV-C(200_280nm)組成?？茖W(xué)及臨床試驗(yàn)的文獻(xiàn)說(shuō)明UVB所導(dǎo)致高強(qiáng)聚酯エ業(yè)絲表面損害強(qiáng)力折損嚴(yán)重的，UVA對(duì)高強(qiáng)聚酯エ業(yè)絲的損傷降解則是長(zhǎng)期慢性的。因此對(duì)于要提高防紫外長(zhǎng)期照射， 對(duì)高強(qiáng)エ業(yè)絲篩降小，更關(guān)鍵是同時(shí)具備抵抗UVA和UVB的功能。從機(jī)械原理上分析，分為紫外線吸收劑和紫外線屏蔽劑，吸收劑是其自身對(duì)UVA區(qū)，UVB區(qū)的紫外線有較強(qiáng)的吸收性能，能夠減少或完全吸收紫外線，吸收部分的紫外線能量進(jìn)行轉(zhuǎn)換，把紫外線變成能力較低的熱能或波長(zhǎng)較短的電磁波，進(jìn)而達(dá)到防紫外輻射的目的；屏蔽劑是根據(jù)反射或散射的原理，把紫外線給擋住，就好像戴著太陽(yáng)鏡一般，肉眼可以看見(jiàn)強(qiáng)光下的風(fēng)景，但卻不被紫外線灼傷眼睛。ニ氧化鈦+炭黒+抗紫外劑+抗氧化劑本身除了阻擋紫外線同時(shí)又有吸收紫外線和反射、散射的功能(文獻(xiàn)“納米材料在防紫外纖維及其織物的應(yīng)用，高科技纖維與應(yīng)用?！?005. 30 (3)，29-21)。由于CeOz有4fI電子結(jié)構(gòu)，有豐富的電子躍遷能級(jí)，對(duì)光吸收非常敏感，而且吸收波段大都在紫外區(qū)；再者ニ氧化鈦粒子的小尺寸效應(yīng)，對(duì)紫外光有較強(qiáng)的散射和反射作用，因此小尺寸的效應(yīng)對(duì)紫外線屏蔽明顯增強(qiáng)，而對(duì)可見(jiàn)光又無(wú)吸收。目前，國(guó)內(nèi)關(guān)于抗紫外高強(qiáng)聚酯エ業(yè)絲的專利少，但專利抗紫外超細(xì)滌綸及其制備方法，公開(kāi)號(hào)為CN1896347，公開(kāi)了ー種抗紫外超細(xì)滌綸，其纖度為0. 3-0. 7dtex。超細(xì)纖維雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但其成本高，靜電現(xiàn)象嚴(yán)重，染色效果不佳，因此其應(yīng)用不如常規(guī)抗紫外纖維廣泛。另公開(kāi)號(hào)為CN101377024A之ー種抗紫外聚酯纖維及其生產(chǎn)方法，纖度也只能達(dá) 0. 7% -IOdteXo

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能有效吸收和屏蔽紫外線的高強(qiáng)聚酯エ業(yè)絲及其生產(chǎn)方法。一種高抗紫外高強(qiáng)力聚酯エ業(yè)絲，含有抗紫外ニ氧化鈦粒子、炭黑、抗紫外劑2-(2H-苯并三唑-2)-4，6-ニ(I-甲基-1-苯基こ基)苯酚(如CIBA UV234)、抗氧化劑(亞磷酸酯與受阻酚的復(fù)配物，如CIBAB-225)。這種高抗紫外高強(qiáng)カ聚酯エ業(yè)絲，含有ニ氧化鈦粒子0.2% 0.9%、炭黑
0.6% I. 7%，抗氧化劑0. 03% 0. 19%、抗紫外劑0. 01% 0. 11% ;上述均為重量百分比。
優(yōu)選為，ニ氧化鈦粒子0.8% 0.9%，炭黑I. 5% 1.7%，抗氧化劑0. 15% 0. 17%、抗紫外劑 0. 09% 0. 11%。上述高抗紫外高強(qiáng)カエ業(yè)絲斷裂強(qiáng)度為7. 0-8. Odtex/cn，纖度為5. 7-17. 2dtex,斷裂伸長(zhǎng)度為12-25%，干熱收縮率為3. 0-15%。ニ氧化鈦粒徑為5 20um，采用擠出機(jī)共混共聚方式先制得母粒，再與增粘后聚酯高粘切片共混共聚適當(dāng)比例加入。上述高抗紫外高強(qiáng)力聚酯エ業(yè)絲的制備方法，包括以下步驟(I)把ニ氧化鈦粒子(粒徑為5 20窗)、炭黑、抗紫外劑2-(211-苯并三唑-2)-4，6-ニ(I-甲基-1-苯基こ基)苯酚、抗氧化劑(亞磷酸酯與受阻酚的復(fù)配物)和高粘PET切片，在270 300°C下通過(guò)擠出共混或共聚的方式制得高抗紫外聚酯切片母粒；高抗紫外聚酯切片母粒中各原料重量含量為ニ氧化鈦粒子6% 12%，炭黑15% 22%，抗紫外劑 0.3% I. 2%，抗氧化劑1% 3%，高粘PET切片65% 75%;所述的高粘PET切片25°C下特性粘度為0. 80 0. 90dl/g ；優(yōu)選為，ニ氧化鈦粒子7% 9%，炭黑15% 17%，抗紫外劑0.9% I. 1%，抗氧化劑1% 2%，高粘PET切片72% 74% ；(2)高抗紫外聚酯切片母粒與25°C下特性粘度0. 95 I. 2dl/g的PET切片，270 300°C下共混擠出，再經(jīng)擠壓機(jī)紡絲，高倍率牽伸卷繞得到高抗紫外高強(qiáng)力聚酯エ業(yè)絲；高抗紫外聚酯切片母粒的用量為3wt% llwt%，優(yōu)選為10% 11%。本發(fā)明的高抗紫外高強(qiáng)力聚酯エ業(yè)絲中由于含有抗紫外ニ氧化鈦粒子、炭黑、抗紫外劑、抗氧化劑，具有吸收或反射紫外線的多重功能；因此等等。本發(fā)明高抗紫外高強(qiáng)力聚酯エ業(yè)絲的產(chǎn)業(yè)用編織物或繩索，吊裝帶類等可長(zhǎng)期使用于戶外；強(qiáng)カ衰解< 20%，經(jīng)氙弧燈連續(xù)照射500小時(shí)后，測(cè)得殘留強(qiáng)力保留超過(guò)80%。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I把精研成平均粒徑5 20um的顆粒ニ氧化鈦6kg、19. 25kg炭黑、I. Okg抗氧化劑CIBA B-225 (受阻酚類抗氧化劑1010，即四[P (3. 5- ニ叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯與亞磷酸酯類抗氧化劑168，即三(2，4-ニ叔丁基苯基)亞磷酸酯的復(fù)配物)、0. 3kg抗紫外劑2-(2H-苯并三唑-2)-4，6-ニ (I-甲基-1-苯基こ基)苯酚(如CIBAUV234,CAS70321-86-7)和73. 45kg PET切片(25°C下聚酯特性粘度0. 85dl/g)混合后，經(jīng)擠壓機(jī)共混或共聚制成高抗紫外聚酯母粒切片。再把制成高抗紫外高強(qiáng)力聚酯エ業(yè)絲母粒3. 5kg與增粘后25°C下特性粘度
1.00dl/g的PET切片96. 5kg混合均勻，混合均勻的物料經(jīng)除濕干燥165°C ±5°C X8小時(shí)后，注入螺桿擠出機(jī)并控制螺桿擠出各區(qū)加熱溫度從進(jìn)ロ至出口分別為275°C、280°C、285 °C、290°C、295°C、295 °C使母粒和切片逐漸軟化、熔融，使熔體均勻攪拌，使熔體溫度控制在295°C。再經(jīng)過(guò)熔體過(guò)濾，計(jì)量泵增壓，讓絲束均勻的從噴絲ロ噴出，經(jīng)側(cè)吹風(fēng)冷卻、上油、多輥主牽伸、次牽伸、熱定型后加網(wǎng)絡(luò)卷繞，卷繞速度為2980m/min。最終產(chǎn)品中二氧化鈦含量0. 21 %，炭黑0. 674 %，抗氧化劑CIBAB-225含量0. 035%，抗紫外劑含量0. 0105%。
所制成高抗紫外高強(qiáng)力聚酯工業(yè)絲斷裂強(qiáng)度為8. Ocn/dtex，斷裂伸長(zhǎng)16. 0%，纖度為5. 7 17. 2dtex ;干熱177°C，張力為O. 05cn/dtex時(shí)間2分鐘；干熱收縮率為8. 0%，此織物經(jīng)氙弧燈連續(xù)照射500小時(shí)后，測(cè)得殘留強(qiáng)力為4. 8cn/dtex(60% )。ASTM-D4335或IS0-12224試驗(yàn)規(guī)范氙弧燈照射黑體溫度65 ± 2 °C，濕度50 + 5%,輻射強(qiáng)度O. 35w/m2/nm在波長(zhǎng)340nm下連續(xù)500小時(shí)照射。實(shí)施例2把精研成平均粒徑5 15um的顆粒二氧化鈦12kg、16kg炭黑、2. 7kg抗氧化劑CIBA 8-225、0.61^抗紫外劑2-(2!1-苯并三唑-2)-4，6-二 (I-甲基-I-苯基乙基)苯酚(如 CIBA UV234, CAS 70321-86-7)和 68. 7kg PET 切片(25°C下聚酯特性粘度 O. 85dl/g)混合后，經(jīng)擠壓機(jī)共混或共聚制成高抗紫外聚酯母粒切片。本發(fā)明的一種高抗紫外高強(qiáng)力聚酯工業(yè)絲及其生產(chǎn)方法，將已制得高抗紫外聚酯·切片母粒7. Okg,再加入高粘聚酯切片粘度為I. 00dl/g 93. 0kg，將混合均勻的物料經(jīng)除濕干燥165°C ±5°C X8小時(shí)后注入螺桿擠出機(jī)并控制螺桿擠出機(jī)各區(qū)加熱溫度從進(jìn)口到出口依次分別為275 V、280 V、285 V、290 V、295 V、295 V使母粒和切片逐漸軟化，熔融使熔體均勻攪拌，使熔體溫度控制在295°C。再經(jīng)過(guò)熔體過(guò)濾，計(jì)量泵增壓，讓絲束均勻的從噴絲口噴出，經(jīng)側(cè)吹風(fēng)冷卻上油，多棍主牽伸，次牽伸，熱定型后加網(wǎng)絡(luò)卷繞，卷繞速度為2980m/min制成高抗紫外高強(qiáng)力聚酯工業(yè)絲。斷裂強(qiáng)度為7. 5cn/dteX，斷裂伸長(zhǎng)度14.0%，干熱177°C，張力為O. 05cn/dtex時(shí)間2分鐘；干熱收縮率為6. 0%。纖度為5. 7 17. 2dtex。最終產(chǎn)品中二氧化鈦含量O. 84 %，炭黑I. 12 %，抗氧化劑CIBAB-225含量
O.189 %，抗紫外劑含量O. 042 %。此織物經(jīng)氙弧燈連續(xù)照射500小時(shí)后，測(cè)得殘留強(qiáng)力5. 25cn/dtex(70% )0實(shí)施例3把精研成平均粒徑10 15um的顆粒二氧化鈦8kg、16kg炭黑、I. 5kg抗氧化劑B-225、1.0kg抗紫外劑2-(2H-苯并三唑-2)-4，6-二(I-甲基-I-苯基乙基)苯酚(如CIBAUV234, CAS 70321-86-7)和 73. 5kg PET 切片(25°C下聚酯特性粘度 O. 85dl/g)混合后，經(jīng)擠壓機(jī)共混或共聚制成高抗紫外聚酯母粒切片。將已制得高抗紫外聚酯切片母粒10. 21kg，再加入高粘聚酯切片(25°C下特性粘度為I. 00dl/g)89. 79kg，將混合均勻的物料經(jīng)除濕干燥165°C ±5°C X 8小時(shí)后注入螺桿擠出機(jī)，并控制螺桿擠出各區(qū)加熱溫度從進(jìn)口至出口集資分別為275°C、280°C、285 °C、290 °C、295 °C、295 V使母粒和切片逐漸軟化、熔融，使熔體均勻攪拌，使熔體溫度控制在295°C。再經(jīng)過(guò)過(guò)濾，計(jì)量泵增壓，讓絲束均勻的從噴絲口噴出，經(jīng)側(cè)吹風(fēng)冷卻、上油、多輥主牽伸、次牽伸、熱定型后加網(wǎng)絡(luò)卷繞，卷繞速度為2980m/min，制成高抗弓I線外高強(qiáng)酯工業(yè)絲。斷裂強(qiáng)度為7. OCN/dtex，斷裂伸長(zhǎng)12%，干熱177°C張力為O. 05CN/dtex時(shí)間2分鐘；干熱收縮率為4. 0%;纖度為5. 7 17. 2dtex。此織物經(jīng)氙弧燈連續(xù)照射500小時(shí)后，測(cè)得殘留強(qiáng)力為6. 2CN/dtex(88. 6% )。最終產(chǎn)品中二氧化鈦含量O. 817 %，炭黑I. 634 %，抗氧化劑CIBAB-225含量
O.153%，抗紫外劑含量O. 102%。
權(quán)利要求
1.一種高抗紫外高強(qiáng)力聚酯エ業(yè)絲，其特征在于，包括以下重量份原料ニ氧化鈦粒子0. 2% 0. 9%、炭黑0. 6% I. 7 %，抗氧化劑0. 03% 0. 19 %、抗紫外劑0. 01% 0. 11% ； 所述抗紫外劑為2-(2H-苯并三唑-2)-4，6-ニ(I-甲基-1-苯基こ基)苯酚；所述抗氧化劑為亞磷酸酯與受阻酚的復(fù)配物。
2.權(quán)利要求I所述高抗紫外高強(qiáng)力聚酯エ業(yè)絲，其特征在于，所述原料重量百分比為ニ氧化鈦粒子0.8% 0.9%，炭黑I. 5% 1.7%，抗氧化劑0. 15% 0. 17%、抗紫外劑0. 09% 0. 11%。
3.權(quán)利要求I或2所述高抗紫外高強(qiáng)力聚酯エ業(yè)絲，其特征在干，斷裂強(qiáng)度為7.0 8.Odtex/cn，纖度為5. 7 17. 2dtex，斷裂伸長(zhǎng)度為12% 25%，干熱收縮率為3. 0%~15%。
4.權(quán)利要求I所述高抗紫外高強(qiáng)力聚酯エ業(yè)絲，其特征在于，所述抗氧化劑為四[3 (3. 5-ニ叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯與三(2，4-ニ叔丁基苯基)亞磷酸酯的復(fù)配物。
5.權(quán)利要求I或2所述高抗紫外高強(qiáng)力聚酯エ業(yè)絲，其特征在于，所述ニ氧化鈦粒子的粒徑為5 20um。
6.權(quán)利要求I 5任ー項(xiàng)所述高抗紫外高強(qiáng)力聚酯エ業(yè)絲的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)把ニ氧化鈦粒子、炭黑、抗紫外劑、抗氧化劑和高粘PET切片，在270 300°C下通過(guò)擠出共混或共聚的方式制得高抗紫外聚酯切片母粒；高抗紫外聚酯切片母粒中各原料重量含量為ニ氧化鈦6% 12%，炭黑16% 22%，抗紫外劑0.3% 1.2%，抗氧化劑I % 3%，高粘PET切片65% 75%;所述的高粘PET切片特性粘度為0. 80 0. 90dl/g ； (2)高抗紫外聚酯切片母粒與特性粘度0.95 I. 2dl/g的PET切片，270 300°C下共混擠出，再經(jīng)擠壓機(jī)紡絲，高倍率牽伸卷繞得到高抗紫外高強(qiáng)力聚酯エ業(yè)絲；高抗紫外聚酯切片母粒的用量為3wt% llwt%。
7.權(quán)利要求6所述高抗紫外高強(qiáng)力聚酯エ業(yè)絲的制備方法，其特征在于，步驟(I)高抗紫外聚酯切片母粒中各原料重量含量為ニ氧化鈦粒子7% 9%，炭黑15% 17%，抗紫外劑0.9% I. 1%，抗氧化劑I % 2%，高粘PET切片72% 74%。
8.權(quán)利要求6所述高抗紫外高強(qiáng)力聚酯エ業(yè)絲的制備方法，其特征在于，步驟(2)高抗紫外聚酯切片母粒的用量為10% 11%。
全文摘要
本發(fā)明涉及材料領(lǐng)域，公開(kāi)了一種抗紫外高強(qiáng)力聚酯工業(yè)絲，包括以下重量份原料二氧化鈦粒子0.2％～0.9％、炭黑0.6％～1.7％，抗氧化劑0.03％～0.19％、抗紫外劑0.01％～0.11％；抗紫外劑為2-(2H-苯并三唑-2)-4，6-二(1-甲基-1-苯基乙基)苯酚，抗氧化劑為亞磷酸酯與受阻酚的復(fù)配物。本發(fā)明還公開(kāi)了其制備方法，這種工業(yè)絲具有吸收或反射紫外線的多重功能，對(duì)紫外線屏蔽效率高，兼具抗氧化，而又不影響聚酯高強(qiáng)工業(yè)絲的特殊功能，強(qiáng)度超高、伸度低、干熱低、物理性質(zhì)化纖性質(zhì)穩(wěn)定。
文檔編號(hào)D01F6/92GK102864518SQ201110191179
公開(kāi)日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2011年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月8日
發(fā)明者葉永生 申請(qǐng)人:上海溫龍化纖有限公司