專利名稱：制備具有優異吸水性的聚酯纖維的方法
技術領域：
本發明涉及制備聚酯纖維的方法，與棉和羊毛相比，這種聚酯纖維具有優異的吸水性。
聚酯纖維通常主要由對苯二甲酸或芳香族二羧酸，如2,6-萘二羧酸，或其酯衍生物與乙二醇經縮聚而成。
聚酯纖維具有優異的機械性和耐熱性，但與天然纖維如再生纖維素相比，其吸水性差，這是因為聚酯纖維具有高結晶度的結構，在其分子中與水親合的基團如親水性基團較少。本文所用的術語“吸水性”是指纖維物質如長絲、線、織物、針織物品、無紡布等的吸水程度。當需要吸水性時，使用聚酯纖維會帶來問題。
為此，熱門的研究方向是開發既具有優異的吸水性同時又保持其物理性能的聚酯纖維。
例如，US3329557和UK956833中公開在紡絲前將聚酯與親水性的聚亞烷基二醇共混。但由此得到的聚酯纖維不僅不能達到令人滿意的吸水性，而且物理性能受到了相當大的損害。
韓國專利公開出版物93-6779公開了一種加有有機化合物的聚酯，這種化合物具有聚亞烷基或多元胺作為主鏈。在韓國專利公開出版物83-397中公開在聚酯中加上洗脫劑ROSO3M(其中R為C1-30的烷基或C7-40的烷基芳基，M為堿金屬或堿土金屬)，然后紡絲，經堿性水溶液進行洗脫處理得到多孔的纖維。這種聚酯纖維的吸水性得到了顯著的提高，但其一大缺點是成本太高。添加劑價格高，工藝增加使生產成本大大增加。
現在已知還有加入膠態的二氧化硅粒子來賦予聚酯纖維親水性。但同樣，這會增加生產成本。
因此，本發明的一個目的是克服現有技術中的上述缺點，提供一種制備既具有優異的吸水性又具有物理性能的聚酯纖維的方法。
本發明的另一目的是提供不會顯著增加生產成本的聚酯纖維的生產方法。
在本發明的一個實施方案中，提供了一種制備具有優異吸水性聚酯纖維的方法，其中從聚酯聚合至紡絲之前的階段的合適添加時間處，以纖維總重量計，加入0.01-50％重量的無機粒子。一方面，添加時間可以選自在聚酯聚合階段、在壓力下聚酯流入紡絲頭的階段和聚酯被熔融擠出成薄片的階段。另一方面，無機粒子選自氫氧化鈣顆粒、氫氧化鎂顆粒、氫氧化錳顆粒和其混合物，其大小為0.01-50μm。
聚酯通常由多羧酸和多元醇制備得到。對于本發明的聚酯纖維，可采用芳香族二元羧酸或其酯衍生物。本發明所用的芳香族二元羧酸的實例包括間苯二甲酸、對苯二甲酸、2,6-萘二羧酸，苯二甲酸，己二酸，癸二酸和其混合物。多元醇主要采用乙二醇，也可使用少量的其它醇，其代表性的例子如丙二醇、丁二醇、1,4-環己二醇和新戊二醇。
如需要，在生產聚酯纖維時，可使用添加劑如熱穩定劑、防粘劑、抗氧化劑、防靜電劑、UV吸收劑等。
根據本發明，為了賦予聚酯纖維高的親水性，在制備聚酯纖維時采用無機粒子。無機粒子選自氫氧化鈣顆粒、氫氧化鎂顆粒、氫氧化錳顆粒和其混合物。
對于無機粒子的加入時間，可以選自在聚酯纖維聚合階段、在壓力下聚酯流入紡絲頭的階段和聚酯被熔融擠出成薄片的階段。
在聚酯聚合階段，無機粒子優選剛好在酯化步驟完成之后加入或在縮聚步驟中加入。此時，所加入的無機粒子必須不能含有水分，否則會抑制反應。
經縮聚聚合后，在加壓下將聚酯轉移到紡絲頭對聚酯進行紡絲。在轉移過程中，可加入氫氧化鈣顆粒、氫氧化鎂顆粒、氫氧化錳顆粒和其混合物。在比方面，由轉移管中抽出一些聚合物，加入無機粒子，然后返回到管中的剩余聚合物中。
當將聚合的聚酯轉移到擠出機生產聚酯切片時，可直接加入無機粒子。在本發明中，可以單獨或與其它聚酯切片結合使用含有無機粒子的聚酯切片。
通常，氫氧化鈣、氫氧化鎂和氫氧化錳可由鈣、鎂和錳的碳酸鹽或硝酸鹽得到。首先，將碳酸鹽或硝酸鹽焙燒生成氧化物，然后與水反應。由于這些無機粒子易于加工，易于得到，價格低，所以這些無機粒子是有利的。另外，鈣、鎂或錳的氫氧化物具有優異的親水性，使聚酯纖維具有優異的水吸收性。
無機粒子大小優選為0.01-50μm。例如，若采用粒徑小于0.01μm的無機粒子，吸水性不會得到很大的改進。另一方面，大于50μm的無機粒子在紡絲和后處理工藝中會引起纖維斷裂。優選，以聚酯總重量計，使用0.1-50％重量的無機粒子。例如，若量小于0.1％重量，對吸水性的改進不大，而量大于50％重量時又會破壞聚酯的物理性能。
如上所述，無機粒子必須既不含有水也不含有雜質，不然的話，對可紡性和后處理工藝中帶來不利的影響。此外，由于聚酯中存在無機粒子是造成聚酯機械性能下降的直接原因，所以優選盡可能使用高純無機粒子。而且，在測定無機粒子的水含量時，必須考慮聚酯纖維的加工性能和物理性能。
從下面的實施例中可對本發明有更清楚的了解。但這些實施例只是說明性的，而不是用來限制本發明的范圍。
實施例1在反應器中加入100重量份對苯二甲酸和45重量份乙二醇，然后在攪拌的情況下加熱到140-230℃酯化4小時。每重量份乙二醇加入0.04重量份三氧化銻(antimontrioxide)和0.015重量份磷酸后，酯化的混合物在真空于230-285℃縮聚反應4小時生成聚酯Ⅰ。
聚酯Ⅰ用液氮固化，然后粉碎成粉末。之后，將80重量份的粉末與20重量份的氫氧化鈣粒子均勻混合30分鐘。所述的粒子平均大小為0.3μm。接著，接著讓均勻混合物通過雙螺桿熔融擠出機得到聚酯Ⅱ。擠出機于240-290℃在真空下操作。
將90重量份的聚酯Ⅰ和10重量份的聚酯Ⅱ混合，用熱空氣于160℃干燥6小時，熔化通過于290℃工作的熔融擠出機，經紡絲頭得到75/24的聚酯纖維。
實施例2以實施例1類似的方式制備75/24的聚酯纖維，不同的是使用95重量份的聚酯Ⅰ和5重量份的聚酯Ⅱ。
對比例Ⅰ在反應器中，加入100重量份對苯二甲酸和45重量份乙二醇，然后在攪拌的情況下加熱到140-230℃酯化4小時。每重量份乙二醇加入0.04重量份三氧化銻和0.015重量份磷酸后，酯化的混合物在真空于230-285℃縮聚反應4小時生成聚酯Ⅰ。
聚酯Ⅰ用液氮固化，然后粉碎成粉末。之后，將80重量份的粉末與20重量份的膠態二氧化硅粒子均勻混合30分鐘。所述的粒子平均大小為0.3μm。接著，讓均勻混合物通過雙螺桿熔融擠出機得到聚酯Ⅲ。所述的擠出機于240-290℃在真空下操作。
將90重量份的聚酯Ⅰ和10重量份的聚酯Ⅲ混合，用熱空氣于160℃干燥6小時，熔化通過于290℃工作的熔融擠出機，經紡絲頭得到75/24的聚酯纖維。
對比例2以對比例1類似的方式制備75/24的聚酯纖維，不同的是使用95重量份的聚酯Ⅰ和5重量份的聚酯Ⅲ。
測定實施例和對比例中所得到的聚酯的物理性能，結果如表1。
表1
從表1可見，本發明的方法提供具有優異的吸水性和與常規方法生產的聚酯纖維類似的物理性能的聚酯纖維。另外，與傳統方法相比，本發明的好處還有生產成本極大地下降，這是由于無機粒子價格低。
上面以示例的方式對本發明進行了描述。應當理解，文中所用的術語只是為了說明而不是限定本發明。根據上面的教導，還可對本發明作出許多變化。所以應當理解本發明可以在所附的權利要求范圍內實施，而不僅如上的詳細描述。
權利要求
1.一種制備具有優異吸水性聚酯纖維的方法，其中從聚酯聚合至紡絲之前的階段的合適添加時間處，以纖維總重量計，加入0.01-50％重量的無機粒子。
2.權利要求1的方法，其中添加時間選自在聚酯聚合階段、在壓力下聚酯流入紡絲頭的階段和聚酯被熔融擠出成薄片的階段。
3.權利要求1的方法，其中無機粒子選自氫氧化鈣顆粒、氫氧化鎂顆粒、氫氧化錳顆粒和其混合物，其大小為0.01-50μm。
全文摘要
提供了一種制備具有相比于天然纖維吸水性的聚酯纖維的方法。從聚酯聚合至紡絲之前的階段的合適添加時間處,以纖維總重量計,加入0.01－50%重量的親水無機粒子。無機粒子選自氫氧化鈣顆粒、氫氧化鎂顆粒、氫氧化錳顆粒和其混合物,其大小為0.01－50μm。該方法使聚酯纖維具有優良的吸水性和優良的物理性能。無機粒子的低成本有助于降低制造纖維的總成本。
文檔編號D01F1/02GK1303960SQ9912282
公開日2001年7月18日 申請日期1999年12月1日 優先權日1999年12月1日
發明者曹德載, 金演秀 申請人:世韓工業株式會社