[发明专利]一种抗紫外型生物质聚酯纤维及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种抗紫外型生物质聚酯纤维及其制备方法，属于功能纤维技术领域。

背景技术

随着全球经济的发展，石油的需求日益增长，而石油资源日益递减，石油供需矛盾日益加剧，争夺石油的战争愈演愈烈。全球都在为利用地球上取之不尽用之不竭的生物资源努力研究、探索。利用可再生的生物质资源，发展生物基化工产业，替代石油化工产品，是解决资源和能源危机的必由之路，是可持续发展的重要途径。因此，开发可以减少或者替代石油的原材料是一个非常重要的研究方向。

聚酯涤纶纤维本身具有优异的性能和低廉的价格，是我国三大合成纤维中最具代表性、产量最大的纤维品种，而其主要原料乙二醇基本来源于石油工业产品，因此，从行业可持续发展的角度，必需寻找能替代石油基乙二醇的新材料和新工艺，使聚酯行业能有效规避石化原料持续上涨的价格风险。

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)在包装材料、薄膜、工程塑料、服装等领域都有非常广泛的应用，由于生产PET的原料都来源于石油的加工品，不仅带来环境问题，而且随着石油价格的上涨，我国化纤行业的压力越来越大。因此，开发一种代替石油的生物质原材料显得至关重要。由于生物基2，5-呋喃二酸可以通过玉米秸秆等生物质发酵后催化裂解反应制得，且生物基2，5-呋喃二酸的化学结构与对苯二甲酸的结构非常相似，因此可以将生物基2，5-呋喃二酸代替对苯二甲酸来进行聚合反应。此外，杜邦公司通过对玉米进行发酵，经过生物和化工过程，制得1，3-丙二醇，开发出了含有约36wt％来源于生物质的聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)，并成功的运用到服装、薄膜、工程塑料等领域。而目前，关于功能型生物质聚酯纤维的报道较少。

乙二醇是合成PET的重要原料，目前工业上多采用环氧乙烷直接水合法或乙烯合成法来生产。生产成本高，并且消耗大量的原材料和能源，生成很多的副产物。我国是农业大国，有丰富的生物资源。将农作物秸秆、谷壳、玉米芯等植物残体等可再生资源中的大分子多糖用化学降解或生物降解的方法转化为可发酵糖、发酵有机酸和生物多元醇等衍生物。完全以这些发酵产物为原料单体，合成的生物质高分子材料，可以最大限度地节约更多的石油资源，促进循环经济的发展。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种抗紫外型生物质聚酯纤维及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明提供了一种抗紫外型生物质聚酯纤维，其特征在于，该抗紫外型生物质聚酯纤维原料包括以质量百分比计的抗紫外型母粒1-5％及余量的生物质聚酯切片。

优选地，所述的抗紫外型母粒通过将以质量百分比计的纳米二氧化钛1-5％，纳米氮化钛1-5％及余量的生物质聚酯切片混合后，熔融造粒得到。

优选地，所述的生物质聚酯切片通过以下步骤制得：

第一步：将生物基乙二醇以及生物基1，3-丙二醇按照1∶0.1-10的质量比配制成生物基混合多元醇；

第二步：将生物基2，5-呋喃二酸与第一步得到的生物基混合多元醇按照1∶1.05-1.5的质量比配制成浆料；

第三步：将第二步得到的浆料加入酯化反应釜，进行酯化反应；

第四步：将第三步得到的混合物进行缩聚反应，制得生物质聚酯；切片后，得到生物质聚酯切片。

进一步地，所述第一步中的生物基乙二醇包括以质量百分比计的1，2-丙二醇0.4-5％，1，2-丁二醇0.2-2％，戊二醇0.1-2％，山梨醇0.1-1％及余量的乙二醇。

进一步地，所述第三步中的酯化反应的压力根据以下公式进行计算：

P＝C₁+C₂X₁；

其中：C₁＝0.3；

X₁为生物基混合多元醇中生物基乙二醇的质量分数；

C₂由以下公式得以确定：

C＝K₀+K₁ω₁+K₂ω₂+K₃ω₃+K₄ω₄；

其中：

K₀＝0.02；K₁＝0.3；K₂＝0.21；K₃＝0.17；K₄＝0.10；

ω1为1，2-丙二醇在生物基乙二醇中的质量分数；

ω2为1，2-丁二醇在生物基乙二醇中的质量分数；