一種耐熱性聚酯抗芯吸工業(yè)絲及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬聚酯工業(yè)絲制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種耐熱性聚酯抗芯吸工業(yè)絲及其制備方法，特別是一種含不飽和雙鍵以及縮聚催化劑采用乙二醇鎂和乙二醇銻的混合物的聚酯以及耐熱性聚酯抗芯吸工業(yè)絲及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)是一種性能優(yōu)良的聚合物，PET以其模量高、強(qiáng)度高、挺括、保形性好、純凈衛(wèi)生、阻隔性能好等，被廣泛應(yīng)用于纖維、瓶包裝、薄膜和片材等領(lǐng)域，產(chǎn)量逐年遞增，行業(yè)地位顯著提升。
[0003]PET屬于對(duì)稱性的直鏈大分子，分子鏈不含有側(cè)鏈基團(tuán)，規(guī)整性非常好，它的主鏈含有剛性的苯環(huán)和柔性的烴基，而直接與苯環(huán)相連接的酯基與苯環(huán)又構(gòu)成了剛性的共軛體系，使聚酯具有較高的熔點(diǎn)，一般聚酯的熔點(diǎn)在260°C左右。隨著生產(chǎn)應(yīng)用的進(jìn)行一步拓展，對(duì)聚酯的耐熱性提出了更高的要求。在聚酯中引入不飽和雙鍵，并在纖維紡制過(guò)程中完成交聯(lián)反應(yīng)，使纖維在耐熱性方面有了較大幅度的提高。在聚酯纖維引入不飽和雙鍵，并有效、安全地控制其交聯(lián)，將對(duì)聚酯纖維的力學(xué)性能、耐熱性能、耐化學(xué)性能、阻燃性能有較幅度的提高，如何運(yùn)用好不飽和雙鍵是聚酯纖維生產(chǎn)工藝中十分重要的課題。
[0004]近年來(lái)，隨著高檔燈箱廣告布、泳池布和遮陽(yáng)布等領(lǐng)域的發(fā)展，抗芯吸型聚酯工業(yè)絲的市場(chǎng)需求和應(yīng)用前景越來(lái)越廣闊。抗芯吸型聚酯工業(yè)絲是指在纖維表面引入-CF2基團(tuán)，降低纖維的表面張力，使纖維表面難以浸潤(rùn)，從而賦予滌綸優(yōu)越的防水性和防油性，使纖維表面具有良好的低吸濕性能。
[0005]本發(fā)明在聚酯中引入不飽和雙鍵，并在纖維紡制過(guò)程中完成交聯(lián)反應(yīng)，使纖維在耐熱性方面有了較大幅度的提高，同時(shí)通過(guò)在聚酯工業(yè)絲表面形成樹(shù)脂狀的抗芯吸涂層，在纖維表面形成膜，疏水性的氟烷基分布在纖維表面，使織物具有優(yōu)良的拒水和拒油性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種耐熱性聚酯抗芯吸工業(yè)絲及其制備方法，是一種含不飽和雙鍵以及縮聚催化劑采用乙二醇鎂和乙二醇銻的混合物的聚酯以及耐熱性聚酯抗芯吸工業(yè)絲及其制備方法。本發(fā)明采用乙二醇鎂和乙二醇銻的混合物為縮聚催化劑，主要的是熱降解系數(shù)很小，將熱降解減少到最低，減少端羧基、齊聚物、二甘醇含量對(duì)聚酯紡絲加工的影響，同時(shí)也保證了聚酯生產(chǎn)過(guò)程中不飽和雙鍵的穩(wěn)定性。
[0007]本發(fā)明的一種耐熱性聚酯抗芯吸工業(yè)絲，所述耐熱性聚酯抗芯吸工業(yè)絲是指表面包覆抗芯吸劑涂層的聚酯工業(yè)絲，由含不飽和雙鍵聚酯固相增粘后紡絲并經(jīng)紫外光照射而得;所述耐熱性聚酯抗芯吸工業(yè)絲的凝膠含量大于10%，其熔融溫度大于275°C;所述耐熱性聚酯抗芯吸工業(yè)絲在溫度為177°C X 10minX0.05cN/dtex的測(cè)試條件下，纖維的干熱收縮率2.5 ±0.5 %，芯吸高度< 0.6mm。含不飽和雙鍵聚酯為對(duì)苯二甲酸、不飽和二元酸和乙二醇經(jīng)酯化和在乙二醇鎂和乙二醇銻的混合物催化作用下縮聚制得，再經(jīng)切粒得到聚酯切片;抗芯吸型聚酯工業(yè)絲是指在纖維表面引入-CF2基團(tuán)，降低纖維的表面張力，使纖維表面難以浸潤(rùn)，從而賦予滌綸優(yōu)越的防水性和防油性，使纖維表面具有良好的低吸濕性能。
[0008]所述含不飽和雙鍵聚酯切片中，端羧基含量小于20mol/t，齊聚物質(zhì)量百分比含量小于1.0%，二甘醇的質(zhì)量百分比含量小于1.0%;所述含不飽和雙鍵聚酯一個(gè)大分子鏈中平均含有I?6個(gè)由不飽和二元酸分子所提供的不飽和雙鍵。
[0009 ] 所述乙二醇鎂的分子式為Mg (OCH2CH2OH) 2。
[0010]抗芯吸劑的有效成分是碳氟化合物。碳氟化合物是一種具有兩親基團(tuán)的表面活性劑，分別含有疏水的含氟基團(tuán)和親水的非氟基團(tuán)。纖維經(jīng)熱處理后，隨著抗芯吸劑中水分的蒸發(fā)和高溫作用，原本伸向外部的親水集團(tuán)逐漸縮回到分子內(nèi)部，在纖維表面形成膜，疏水性的氟烷基分布在纖維表面，使織物具有優(yōu)良的拒水和拒油性。
[0011 ]所述的抗芯吸劑為含有平滑劑、乳化劑、抗靜電劑和交聯(lián)劑的滌綸長(zhǎng)絲油劑，含有全氟烷基(甲基)丙烯酸酯、非氟化烷基(甲基)丙烯酸酯和含抗紫外基團(tuán)的三元嵌段共聚物，具有拒水拒油和抗紫外老化的功能。
[0012]不飽和聚酯是相對(duì)于飽和聚酯而言的，其分子結(jié)構(gòu)中含有非芳香族的不飽和鍵，不飽和聚酯分子一般為長(zhǎng)鏈型分子結(jié)構(gòu)。不飽和聚酯的長(zhǎng)鏈分子之間可發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)形成結(jié)構(gòu)復(fù)雜的龐大的網(wǎng)狀分子。網(wǎng)狀分子的結(jié)構(gòu)大概分為三類:均勻的連續(xù)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu);不均勻的連續(xù)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，即由密度較小的鏈型分子將密度較大的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)互相連接起來(lái);不連續(xù)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，高密度的連續(xù)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)分散在未鍵合的組分中間。通常的不飽和聚酯發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)后，以生成不均勻的連續(xù)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)為主。不飽和聚酯交聯(lián)后其力學(xué)性能、耐熱性能、耐化學(xué)性能、阻燃性能將有較幅度的提高。選擇交聯(lián)是在纖維制備完成后，通過(guò)紫外光引發(fā)的方式進(jìn)行，保證了聚酯的雙鍵在加工過(guò)程的穩(wěn)定。
[0013]聚酯中端羧基的產(chǎn)生主要在酯化和縮聚階段，在縮聚反應(yīng)過(guò)程中的主要副反應(yīng)是熱降解，隨反應(yīng)強(qiáng)度增加，熱降解加速，降解導(dǎo)致聚酯粘度下降，端羧基值升高。端羧基含量高，聚酯樹(shù)脂的熱穩(wěn)定性差，端羧基會(huì)對(duì)酯基進(jìn)行酸解反應(yīng)，會(huì)加速酯基的水解反應(yīng)，同時(shí)能使聚酯的體積電阻等電絕緣性能降低。聚酯與羧酸鹽反應(yīng)生成的聚酯大分子鏈的羧酸鹽，其構(gòu)成為晶核，使聚酯加速異相成核。二甘醇(DEG)直接影響到聚酯切片的熔點(diǎn)，聚酯切片的熔點(diǎn)會(huì)隨其中DEG的含量的增加急劇下降，所以它不僅反映了生產(chǎn)狀況的好壞，也直接影響到后加工一紡絲工藝和絲的質(zhì)量。二甘醇是非常容易氧化的醚鍵，受熱時(shí)容易產(chǎn)生降解。在聚酯的合成與加工過(guò)程中，齊聚物的產(chǎn)生主要與PET熱降解和熱氧化降解息息相關(guān)，齊聚物主要涉及到異相成核、紡絲加工等，對(duì)聚酯的性能及后道加工造成一定的不良影響。
[0014]如上所述的一種耐熱性聚酯抗芯吸工業(yè)絲，所述耐熱性聚酯抗芯吸工業(yè)絲的線線密度偏差率<1.5%，斷裂強(qiáng)度之7.0cN/dtex，斷裂強(qiáng)度CV值< 2.5 %，斷裂伸長(zhǎng)為12.0 土1.5%，斷裂伸長(zhǎng)CV值<7.0%。
[0015]如上所述的一種耐熱性聚酯抗芯吸工業(yè)絲，所述乙二醇鎂和乙二醇銻的混合物中，乙二醇鎂與乙二醇銻質(zhì)量比為2?3:1。
[0016]本發(fā)明還提供了一種耐熱性聚酯抗芯吸工業(yè)絲的制備方法，為對(duì)苯二甲酸、不飽和二元酸和乙二醇經(jīng)酯化和在乙二醇鎂和乙二醇銻的混合物催化作用下縮聚制得聚酯，再經(jīng)切粒得到聚酯切片。然后通過(guò)固相縮聚增粘;再經(jīng)計(jì)量、擠出、冷卻、上油、拉伸、熱定型、抗芯吸油劑上油、卷繞、紫外光照射和暖房處理步驟，制得耐熱性聚酯抗芯吸工業(yè)絲。
[0017]如上所述的一種耐熱性聚酯抗芯吸工業(yè)絲的制備方法，主要工藝為:
[0018](I)催化劑乙二醇鎂的制備:
[0019]在單室電解槽內(nèi)加乙二醇，支持電解質(zhì)為氯化鎂，金屬鎂塊為陽(yáng)極，陰極為石墨；通直流電，起始電壓6?10V，陰極電流密度為150?200mA，50?60°C時(shí)電解10?12小時(shí)，電解結(jié)束后取出電極，得白色懸濁液;減壓過(guò)濾，白色固體用無(wú)水乙醇洗滌，干燥后得到乙二醇儀；
[0020](2)聚酯的制備，包括酯化反應(yīng)和縮聚反應(yīng):
[0021]所述酯化反應(yīng):
[0022]采用對(duì)苯二甲酸、不飽和二元酸和乙二醇作為原料，配成均勻漿料后進(jìn)行酯化反應(yīng)，得到酯化產(chǎn)物；酯化反應(yīng)在氮?dú)夥諊屑訅?，壓力控制在常?0.3MPa，溫度在250?260°C，酯化水餾出量達(dá)到理論值的90%以上為酯化反應(yīng)終點(diǎn)；
[0023]所述縮聚反應(yīng):
[0024]包括縮聚反應(yīng)低真空階段和縮聚反應(yīng)高真空階段:
[0025]所述縮聚反應(yīng)低真空階段，在酯化產(chǎn)物中加入催化劑、穩(wěn)定劑和紫外光引發(fā)劑，在負(fù)壓的條件下開(kāi)始縮聚反應(yīng)，該階段壓力由常壓平穩(wěn)抽至絕對(duì)壓力500Pa以下，溫度控制在260?270°C，反應(yīng)時(shí)間為30?50分鐘;所述催化劑為乙二醇鎂和乙二醇銻的混合物；
[0026]所述縮聚反應(yīng)高真空階段，經(jīng)所述縮聚反應(yīng)低真空階段后，繼續(xù)抽真空，使反應(yīng)壓力降至絕對(duì)壓力小于lOOPa，反應(yīng)溫度控制在275?280°C，反應(yīng)時(shí)間50?90分鐘；
[0027](3)固相縮聚:
[0028]所述聚酯切片通過(guò)固相縮聚增粘，使聚酯切片的特性粘度提高到0.9?1.2dL/g，即為含不飽和雙鍵聚酯高粘切片；
[0029](4)紡絲主要工藝參數(shù):
[0030]所述擠出的溫度為290?320Γ;
[0031 ] 所述冷卻的風(fēng)溫為20?30°C ；
[0032]所述卷繞的速度為4000?4600m/min;
[0033]所述抗芯吸油劑上油的上油率為0.1?0.3wt% ；
[0034]所述暖房處理的條件為:溫度70?80°C，放置時(shí)間為20?30h;
[0035]如上所述的一種耐熱性聚酯抗芯吸工業(yè)絲的制備方法，所述乙二醇與所述對(duì)苯二甲酸的摩爾比為1.2?2.0:1。
[0036]如上所述的一種耐熱性聚酯抗芯吸工業(yè)絲的制備方法，所述乙二醇鎂和乙二醇銻的混合物中，乙二醇鎂與乙二醇銻質(zhì)量比為2?3:1;所述催化劑用量為所述對(duì)苯二甲酸質(zhì)量的0.01 %?0.05 %。采