一種吸濕性聚酯纖維及其制備方法
【專利摘要】一種吸濕性聚酯纖維的制備方法，其特征是：在長(zhǎng)徑比L/D為40以上的二軸擠出機(jī)上，將聚酯和K值為15～90的聚乙烯吡咯烷酮在真空條件下進(jìn)行低溫共混，其中聚乙烯吡咯烷酮的添加量以其在聚酯纖維中占聚酯重量的2～20％計(jì)，得到聚乙烯吡咯烷酮的平均分散徑在200nm以下的聚酯和聚乙烯吡咯烷酮組合物，將該組合物通過(guò)熔融紡絲進(jìn)行制絲，得到初生纖維，將該初生纖維進(jìn)一步進(jìn)行拉伸，得到延伸絲。
【專利說(shuō)明】一種吸濕性聚酯纖維及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種吸濕性聚酯纖維及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚酯是典型的熱可塑性合成纖維，自發(fā)明以來(lái)，由于其優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度、耐藥品性、耐熱性等，在衣料及產(chǎn)業(yè)用途等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。
[0003]但是，聚酯纖維的吸濕性極低，當(dāng)用于直接接觸皮膚或貼近皮膚穿著的內(nèi)衣、運(yùn)動(dòng)衣料等時(shí)，由于皮膚出汗不能及時(shí)排出，會(huì)產(chǎn)生發(fā)粘的感覺(jué)，在穿著舒適性上比天然纖維差，因此限制了聚酯纖維在衣料用途方面的發(fā)展。
[0004]為了改善聚酯的吸濕性，最常用的方法是在聚酯中共聚吸濕成分或添加具有吸濕性的化合物。公知的共聚吸濕成分有側(cè)鏈上含有羥基亞烷基的二醇、含有磺酸金屬鹽的二羧酸等。但是，在聚酯主鏈上引入上述吸濕成分，會(huì)導(dǎo)致聚酯的強(qiáng)度及耐候性下降。
[0005]另外還可以通過(guò)化學(xué)方法使吸濕性化合物附著在聚酯纖維上以提高纖維的吸濕性。例如在聚酯纖維上接枝丙烯酸或甲基丙烯酸，再利用堿金屬取代其中的羧基以提高聚酯纖維的吸濕性。但是由于吸濕性化合物附著在纖維表面上，所以存在強(qiáng)度隨時(shí)間變化而低下，手感、耐光性不良等問(wèn)題。
[0006]特開(kāi)平2-99612號(hào)公報(bào)公開(kāi)了將吸濕率為10%以上的吸濕性樹(shù)脂作為芯部，鞘部用聚酯被覆的芯鞘型復(fù)合纖維?？墒沁@個(gè)方法在精煉或染色等熱處理時(shí)，由于芯部分的吸濕性樹(shù)脂易吸水而膨脹，從而在纖維表面形成裂紋，由于吸濕性樹(shù)脂對(duì)水的溶解性高而向外流出，吸濕性消失。
[0007]日本專利特開(kāi)2000-8226公開(kāi)了一種吸濕聚酯系復(fù)合纖維，該纖維是以聚乙二醇共聚酯與聚乙烯吡咯烷酮的組成物作為芯成分，普通聚酯作為鞘成分，通過(guò)復(fù)合紡絲法制得。這個(gè)方法雖然解決了芯部吸濕膨脹導(dǎo)致鞘部開(kāi)裂的問(wèn)題，但其存在吸濕性不足以及吸濕耐久性差的缺點(diǎn)。
[0008]以上所述的方法，在一定程度上能提高聚酯纖維的吸濕性，但是在應(yīng)用上還存在著各種各樣的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于提供一種吸濕性聚酯纖維及其制備方法，使用所述方法制備得到的聚酯纖維在獲得優(yōu)良的吸濕性的同時(shí)依然能夠維持聚酯纖維本身的優(yōu)良特性。
[0010]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
[0011]一種吸濕性聚酯纖維，主要由聚酯構(gòu)成，所述聚酯纖維由接枝化合物和聚酯熔融紡絲而成，并含有相對(duì)于聚酯重量為I?25%的吸濕成分聚乙烯吡咯烷酮，且所述聚乙烯吡咯烷酮的平均分散徑為200nm以下。
[0012]該含量?jī)?yōu)選5?15wt%,更優(yōu)選8?12wt%。
[0013]所述聚酯由芳香族二元羧酸或芳香族二元羧酸酯和脂肪族二元醇聚合而成，具體的可以是聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯或聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯。
[0014]所述接枝化合物為甲酸、乙酸、醋酸乙烯酯、丙烯酸、丙烯酸酯類、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸酯類、丙烯酰胺、馬來(lái)酸或馬來(lái)酸衍生物。本發(fā)明所述聚酯纖維中的吸濕成分為聚乙烯吡咯烷酮，為了獲得所希望的吸濕特性，纖維中含有相對(duì)于聚酯重量為2?20%的聚乙烯吡咯
[0015]烷酮。相對(duì)于聚酯重量，聚酯纖維中聚乙烯吡咯烷酮的含量小于2wt%時(shí)，所得到的聚酯纖維不具有吸濕性；大于20wt%時(shí)，所得到的聚酯可紡性變差，纖維物性下降、接觸有粘感，無(wú)法達(dá)到穿著舒適性的要求。
[0016]所述的聚乙烯吡咯烷酮在該纖維中的平均分散徑為200nm以下，優(yōu)選150nm以下。平均分散徑在200nm以下可以使得聚乙烯吡咯烷酮與聚酯很好的絡(luò)合，從而抑制混合后聚乙烯吡咯烷酮的溶出，防止纖維在使用過(guò)程中吸濕性變差。
[0017]上述聚乙烯吡咯烷酮的K值優(yōu)選15?90，更優(yōu)選20?70。如果聚乙烯吡咯烷酮的K值過(guò)低，則聚乙烯吡咯烷酮即使與聚酯的絡(luò)合能力不強(qiáng)，在擠出后水冷過(guò)程中容易溶出，致使纖維得不到很好的吸濕性。而如果其K值過(guò)高，則聚酯體系的粘度大大增加，混煉吐出不良，很難造粒，導(dǎo)致生產(chǎn)效率低下。
[0018]所述纖維的吸濕率差Λ MR為0.5?4%，該聚酯纖維經(jīng)過(guò)130°C熱水30分鐘處理后，其中聚乙烯吡咯烷酮的溶出率為3%以下，更優(yōu)選2%以下。聚乙烯吡咯烷酮的水溶性極好，因此本發(fā)明通過(guò)在長(zhǎng)徑比L/D為40以上的二軸擠出機(jī)上，在真空條件下進(jìn)行低溫共混，使得聚乙烯吡咯烷酮的分散徑在200nm以下，從而提高其與聚酯的絡(luò)合能力，從而降低纖維中聚乙烯吡咯烷酮的溶出率，提高纖維的吸濕性耐久性。
[0019]本發(fā)明的吸濕性聚酯纖維具有一般聚酯纖維同等水平的機(jī)械特性，纖維的強(qiáng)伸度積優(yōu)選18.0以上，更優(yōu)選20.0以上。由于聚乙烯吡咯烷酮與聚酯不相容，其作為吸濕成分加入聚酯中對(duì)聚酯的可紡性以及纖維的物性影響很大。本發(fā)明通過(guò)紡絲時(shí)提高口金部加熱筒的環(huán)境溫度來(lái)改善絲條的冷卻條件，從而使纖維的強(qiáng)伸度積得到大幅度提高，達(dá)到一般衣料用途的使用要求。
[0020]聚乙烯吡咯烷酮在高溫下的耐熱性較差，與聚酯共混后由于聚乙烯吡咯烷酮的受熱分解使所得到的組合物色調(diào)變黃。因此，本發(fā)明通過(guò)在低溫混煉及低溫紡絲，得到的吸濕性聚酯纖維的色調(diào)b值為5.0以下。
[0021]所述吸濕性聚酯纖維的具體生產(chǎn)方法如下:
[0022]在長(zhǎng)徑比L/D為40以上的二軸擠出機(jī)上，將聚酯和K值為15?90的聚乙烯吡咯烷酮在真空條件下進(jìn)行低溫共混，其中聚乙烯吡咯烷酮的添加量以其在聚酯纖維中占聚酯重量的2?20%計(jì)，得到聚乙烯吡咯烷酮的平均分散徑在200nm以下的聚酯和聚乙烯吡咯烷酮組合物，將該組合物通過(guò)熔融紡絲進(jìn)行制絲，得到初生纖維，將該初生纖維進(jìn)一步進(jìn)行拉伸，得到延伸絲。
[0023]對(duì)于聚乙烯吡咯烷酮的混煉而言，一般的混煉方法下，由于聚乙烯吡咯烷酮的凝集，無(wú)法達(dá)到很好的分散性，因此本發(fā)明采用在長(zhǎng)徑比L/D為40以上的二軸擠出機(jī)上進(jìn)行低溫混煉達(dá)到平均分散徑在200nm以下的聚酯和聚乙烯吡咯烷酮組合物。所述的低溫混煉是指在混煉時(shí)，控制熔融部溫度為聚酯熔點(diǎn)以上10?20°C，混煉部溫度為180?230°C。另夕卜，由于聚乙烯吡咯烷酮在空氣中極易吸水發(fā)粘，容易在喂料口受熱造成堵料，因此通過(guò)在擠出機(jī)喂料口添加水冷裝置，把喂料部溫度控制在80°C以下，優(yōu)選60°C以下，從而使喂料順利進(jìn)行。
[0024]熔融紡絲時(shí)口金部加熱筒溫度比紡絲溫度高20-50°C。
[0025]通過(guò)上述方法得到的本發(fā)明所述的吸濕性聚酯纖維，具有良好耐久的吸濕性，吸濕率差為0.5-4%，通過(guò)使用一定長(zhǎng)徑比的二軸擠出機(jī)，并控制各部溫度使得聚乙烯吡咯烷酮的分散徑在200nm以下，從而得到的聚酯纖維的強(qiáng)伸度積為18.0以上、色調(diào)b值為5.0以下，且該纖維經(jīng)過(guò)130°C熱水30分鐘處理后，其中聚乙烯吡咯烷酮的溶出率為3%以下。
[0026]評(píng)價(jià)方法:
[0027]1.混煉安定性確認(rèn):
[0028]通過(guò)擠出機(jī)出口處聚合物的擠出脹大，下記〇和厶判定為合格。
[0029]O:擠出脹大無(wú)
[0030]Δ:輕微擠出脹大
[0031]X:嚴(yán)重?cái)D出脹大
[0032]2.紡絲性:
[0033]紡絲2小時(shí)內(nèi)的紡絲情況通過(guò)下列方法進(jìn)行評(píng)價(jià)，〇和厶判定為合格。
[0034]O:無(wú)斷絲
[0035]Δ:有少量斷絲(I-3回)
[0036]X:斷絲頻繁
[0037]3.聚乙烯吡咯烷酮的溶出率:
[0038]纖維未處理時(shí)60°C干燥2小時(shí)后重量為W1，經(jīng)過(guò)加壓130°C處理30分鐘后60°C干燥2小時(shí)后重量為W2，聚乙烯吡咯烷酮的溶出率由下式算出:
[0039]溶出率=(W1-W2)/W1X100
[0040]4.聚乙烯吡咯烷酮的平均分散徑:
[0041]通過(guò)掃描電鏡SEM或透射電鏡TEM對(duì)切片以及纖維的表面和斷面進(jìn)行觀察，得到電子圖像，再通過(guò)winrof軟件處理得到聚乙烯吡咯烷酮的的平均分散徑。
[0042]5.聚乙烯吡咯烷酮的K值測(cè)定方法
[0043]將聚乙烯卩比咯燒酮制成濃度I %的水溶液，測(cè)定其相對(duì)粘度，再用fikentscher求得。
[0044]1gZ = C [75K2/ (1+1.5KC) +K]
[0045]其中K:K值X 103、C:水溶液濃度(W/V% )、Z:濃度為C的水溶液的相對(duì)粘度。
[0046]6.纖維的強(qiáng)伸度積:
[0047]強(qiáng)度為纖維應(yīng)力為應(yīng)變拉伸時(shí)最大破斷點(diǎn)強(qiáng)度(cN/dtex)，伸度為纖維最大破斷點(diǎn)的應(yīng)變(% ),
[0048]強(qiáng)伸度積=強(qiáng)度X (伸度)0.5
[0049]7.吸放濕性參數(shù)Λ MR:
[0050](I)選取約Ig重量的織物樣本3份，將其放置于已知質(zhì)量的稱量瓶中，放入60°C的干燥機(jī)中，拿下瓶蓋，預(yù)備干燥30分鐘后，蓋上瓶蓋將稱量瓶取出；
[0051](2)將稱量瓶放入20°C X65% RH環(huán)境的恒溫恒濕機(jī)中，拿下瓶蓋，平衡24小時(shí)后，蓋上瓶蓋，取出稱量瓶，使用精密天平稱重，稱得的質(zhì)量減去稱量瓶的質(zhì)量即為樣本重量Wl ；
[0052](3)將稱量瓶放入30°C X90% RH環(huán)境的恒溫恒濕機(jī)中，拿下瓶蓋，平衡24小時(shí)后，蓋上瓶蓋，取出稱量瓶，使用同臺(tái)精密天平稱重，稱得的質(zhì)量減去稱量瓶的質(zhì)量即為樣本重量W2 ；
[0053](4)將稱量瓶放在105°C的干燥機(jī)中，拿下瓶蓋,干燥2小時(shí)后，蓋上瓶蓋取出，并在干燥皿中常溫冷卻后，使用同臺(tái)精密天平稱重，稱得的質(zhì)量減去稱量瓶的質(zhì)量即為樣本重量W3 ；
[0054](5)計(jì)算:
[0055]MRl = (ffl-W3)/W3
[0056]MR2 = (W2-W3) /W3
[0057]吸濕率差A(yù)MR(% ) = MR2-MR1，結(jié)果取3個(gè)樣本的平均值。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0058]圖1是聚酯與聚乙烯吡咯烷酮組合物切片經(jīng)濃度為I %的Na2C03水溶液在50°C下處理20分鐘后的斷面SEM圖像。
[0059]圖2是吸濕性聚酯纖維的縱截面TEM圖像。
【具體實(shí)施方式】
[0060]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0061]實(shí)施例1
[0062]將一定量的聚酯原料對(duì)苯二甲酸二甲酯和乙二醇、催化劑、助劑加入第一反應(yīng)槽，進(jìn)行4?6小時(shí)的反應(yīng)，得到聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯。
[0063]將K值為30的聚乙烯吡咯烷酮(下稱PVP)，與聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，使用二軸擠出機(jī)(v44mm、L/D:45)，溫度設(shè)定為熔融部260°C、混煉部200°C、喂料部控制在80°C，進(jìn)行擠出。PVP的添加量以最終聚酯纖維中PVP占聚酯重量的5%計(jì)，擠出狀況良好。所得組合物中PVP的平均分散徑為80nm。將該組合物進(jìn)行紡絲實(shí)驗(yàn)，紡絲溫度為270°C，口金部加熱筒溫度設(shè)定為290°C，紡絲速度為1000m/min，得到初生纖維。再通過(guò)4.4倍延伸加工，得到強(qiáng)伸度積為20.0的延伸絲。經(jīng)測(cè)試，該延伸絲的吸濕率差Λ MR為1.1 %，纖維色調(diào)b值為3.0, PVP的溶出率為0.8%。
[0064]實(shí)施例2?4
[0065]改變PVP的添加量，使得最終聚酯纖維中PVP分別占聚酯重量的5%、15%、20%，其他同實(shí)施例1?；鞜挵捕ㄐ约凹徑z均沒(méi)有出現(xiàn)問(wèn)題，
[0066]具體的結(jié)果見(jiàn)表I。
[0067]比較例1、2
[0068]改變PVP的添加量，使得最終聚酯纖維中PVP分別占聚酯重量的I %、25%，其他同實(shí)施例1。當(dāng)添加PVP使得聚酯纖維中PVP分別占聚酯重量的1%時(shí)，雖然混煉紡絲沒(méi)有問(wèn)題，但是纖維吸濕性不好；當(dāng)添加PVP使得聚酯纖維中PVP分別占聚酯重量的25%時(shí)，混煉時(shí)擠出脹大，造粒困難。具體的結(jié)果見(jiàn)表I。
[0069]表I
【權(quán)利要求】
1.一種吸濕性聚酯纖維，其特征是:所述纖維主要由聚酯構(gòu)成，所述聚酯纖維由接枝化合物和聚酯熔融紡絲而成，并含有相對(duì)于聚酯重量為I?25%的吸濕成分聚乙烯吡咯烷酮，且所述聚乙烯吡咯烷酮的平均分散徑為200nm以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸濕性聚酯纖維，其特征是:所述聚乙烯吡咯烷酮的K值為15 ?90。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸濕性聚酯纖維，其特征是:所述聚酯由芳香族二元羧酸或芳香族二元羧酸酯和脂肪族二元醇聚合而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的吸濕性聚酯纖維，其特征是:所述纖維經(jīng)過(guò)130°C熱水30分鐘處理后，其中聚乙烯吡咯烷酮的溶出率為3%以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的吸濕性聚酯纖維，其特征是:所述纖維的強(qiáng)伸度積為18.0以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的吸濕性聚酯纖維，其特征是:所述纖維色調(diào)b值為5.0以下。
7.—種權(quán)利要求1所述吸濕性聚酯纖維的制備方法，其特征是:在長(zhǎng)徑比L/D為40以上的二軸擠出機(jī)上，將聚酯和K值為15?90的聚乙烯吡咯烷酮在真空條件下進(jìn)行低溫共混，其中聚乙烯吡咯烷酮的添加量以其在聚酯纖維中占聚酯重量的2?20%計(jì)，得到聚乙烯吡咯烷酮的平均分散徑在200nm以下的聚酯和聚乙烯吡咯烷酮組合物，將該組合物通過(guò)熔融紡絲進(jìn)行制絲，得到初生纖維，將該初生纖維進(jìn)一步進(jìn)行拉伸，得到延伸絲。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述吸濕性聚酯纖維的制備方法，其特征是:所述低溫共混是指共混時(shí)，擠出機(jī)喂料部溫度為80°C以下，熔融部溫度為聚酯熔點(diǎn)以上10?20°C，混煉部溫度為 180 ?230°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述吸濕性聚酯纖維的制備方法，其特征是:熔融紡絲時(shí)口金部加熱筒溫度比紡絲溫度高20?50°C。
【文檔編號(hào)】D01F8/14GK103451767SQ201310355913
【公開(kāi)日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2013年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月15日
【發(fā)明者】徐醒我, 關(guān)樂(lè), 趙滿才 申請(qǐng)人:蘇州龍杰特種纖維股份有限公司