[发明专利]一种功能化聚酯纤维的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及功能性材料领域，具体涉及一种功能化聚酯纤维的制备方法。

背景技术

随着纤维行业的不断发展，人们对纤维的要求也不仅仅局限于以往蔽体、美观等的作用，而是更多的注重于实现纤维的功能化以及多元化运用。目前，包括聚酯纤维、聚酰胺纤维在内的多种合成纤维的功能化改性工作已取得了很大的发展，主要的功能化手段包括对纤维进行化学接枝、共混纺丝以及织物的后整理法等等，其中通过共混纺丝法实现纤维的功能化是最简便、最有效的手段，所获纤维的功能化效果也较持久。纤维功能化过程中采用的功能粉体大多为无机材料，与聚合物的相容性较差，因而在通过共混纺丝法制备功能化纤维的过程中常存在功能粉体分散性不佳的问题，这一缺陷大大的影响了纤维各项性能的提高。因此，基于提高无机功能粉体与树脂基体的相容性成为改善这一问题的关键技术。

共混纺丝法包括母粒法和改性切片法，其中母粒法制备过程简单，普适性高，是较常用的一种手段，其是通过螺杆挤出先制备出高功能粉体含量的功能母粒，然后将功能母粒添加到纺丝切片中纺成某功能化纤维。在功能母粒的制备过程中，一般采用偶联剂对无机功能粉体进行表面改性处理来提高其在树脂基体中的分散性，然而这类包覆材料只能在一定程度上改善无机颗粒在基体中的分散性，母粒中的粉体团聚现象仍比较严重，团聚现象的存在将会影响所获纤维的功能化效果，同时也对纤维的力学性能造成严重的影响。因此，制备出粉体含量高，分散性好的母粒对于功能化纤维的纺制极其重要。

CBT是不同分子量聚对苯二甲酸丁二醇酯环状低聚物的混合物，当加热到190℃时会变得像水一样，在相同条件下PBT的粘度大约是它的5000倍。若加入催化剂并在一定温度条件下，CBT会聚合成高分子量的PBT树脂。同时，CBT具有反应速度快、反应过程无热释放、并且对各种有机、无机材料均由良好润湿能力等优点。

在CN101759965A、CN101570622A及CN101570623A专利中涉及到了一种CBT原位聚合方法以制备蒙脱土纳米复合材料，由于CBT具有低粘度、高流动性的特点，可使纳米蒙脱土很好的分散在树脂基体中，在加工过程中CBT发生原位聚合，制得PBT复合材料；这三个专利申请所用的CBT树脂中均直接包含了催化剂，当到达聚合温度时就可发生聚合反应，反应初期体系的粘度极低，蒙脱土通过物理手段很好分散在聚合介质中。在CN101768258A中提供了一种化学方法将CBT催化剂接在POSS纳米材料上，并加入到CBT中，用于制备PBT/POSS新型纳米复合材料，这一方法使得POSS纳米材料成为了反应的活性中心，进一步提高了功能粉体在有机基体中的分散性，然而采用化学方法在纳米材料上接上催化基团需对材料有一定的要求，处理技术也比较复杂，这种方法的适用性比较狭窄，具有一定的局限性。因此，寻找一种简单、普适性的方法来解决这一问题具有重要的应用价值。

发明内容

本发明提供的一种功能化聚酯纤维的制备方法，是以CBT为原料，同时将催化剂担载在功能粉体的表面，并经混合后进行原位聚合，制备出表面包覆有一层PBT树脂的功能粉体，然后将该粉体添加到聚酯切片中，经共混纺丝制得功能化聚酯纤维，由于粉体表面的PBT树脂与纺丝切片具有极佳的相容性，可大大改善功能粉体在聚合物基体中的分散性问题。这一方法所获的PBT包覆的功能粉体与传统方法制得的功能母粒相比，大大的改善了功能粉体的团聚现象。本发明解决的技术关键是提供了一种功能化聚酯纤维的制备方法。

CBT树脂的结构式为：

n的值为2～7。

本发明提供的一种功能化聚酯纤维的制备方法，其特征是包括以下步骤：

（1）PBT包覆的功能粉体的制备

1）在功能粉体的表面担载上一层CBT的催化剂

a）将钛类催化剂置于乙醇中溶解，形成质量浓度为25～35%的溶液；

b）将功能粉体加到上述溶液中，并进行搅拌，催化剂会充分包覆在功能粉体的表面上；所述功能粉体与溶液中的钛类催化剂的质量比为15～25:1；

c）静置分层，取得下层沉淀，在90～100℃下进一步脱除乙醇溶剂，即得担载有催化剂的担载功能粉体；

2）混合粉末的制备

a）将CBT粉末与上述担载有催化剂的担载功能粉体混合，通过初步的机械混合作用，使得功能粉体能够较均匀地分散在CBT树脂中，所述CBT与所述功能粉体的质量比为2～4:1；

b）将混合后的粉末进行干燥，由于CBT树脂聚合过程对水分的存在相当的敏感，因此，在聚合前必须进行CBT粉末的充分干燥；