[发明专利]一种含有抗紫外纳米粒子的聚酯纤维及其生产方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种抗紫外聚酯纤维。

背景技术：

到达地球表面的阳光由紫外线UV(5％)、可见光(50％)、红外线(45％)组成。紫外线由波长较短，强度较大的UV—B(280—315nm)和波长较长、低强度的UV—A(315—400nm)和UV—C(200-280nm)组成。科学和临床试验的文献表明，UVB引致的皮肤损害是即时和严重的，UVA对皮肤的损伤则是长期慢性的。因此理想的防护品应该安全性高、刺激性小，更关键是同时具备抵御UVA和UVB的功能。从机理上分析，分为紫外线吸收剂和紫外线屏蔽剂，吸收剂是其自身对UVB区、UVA区的紫外线有较强的吸收性能，能够减少或完全吸收紫外线，吸收部分的紫外线能量进行转换，将紫外线变成能量较低的热能或波长较短的电磁波，从而达到防紫外辐射的目的；屏蔽剂是根据反射或散射的原理，把紫外线挡住。TiO2、ZnO、SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaCO3、PbO、高岭土、滑石粉、陶土纳米粒子本身不吸收紫外线，只有反射和散射功能(文献：“纳米材料在防紫外纤维及其织物的应用，高科技纤维与应用，2005，30(3)，29-21)。由于CeO2的4f1电子结构，有丰富的电子跃迁能级，对光吸收非常敏感，而且吸收波段大多在紫外区；再者纳米粒子的小尺寸效应，对紫外光有较强的散射和反射作用，因此小尺寸效应对紫外线屏蔽明显增强，而对可见光又无吸收和屏蔽。

目前，国内关于抗紫外聚酯纤维的专利较少，专利抗紫外超细涤纶及其制备方法，公开号为CN1896347，公开了一种抗紫外超细涤纶，其纤度为0.3-0.7dtex。超细纤维虽然有很多优点，但其成本高，静电现象严重，染色效果不佳，因此其应用不如常规抗紫外纤维广泛。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种能够有效吸收和屏蔽紫外线的抗紫外聚酯纤维及其生产方法。

一种抗紫外聚酯纤维，其特征是：将抗紫外纳米粒子与聚酯切片以重量百分比共混，抗紫外纳米粒子的含量为0.5—35wt％，优选7%～16%，纤维的纤度为0.7-10dtex。

抗紫外粒子为TiO2、ZnO、CeO2、SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaCO3、PbO、高岭土、滑石粉、陶土纳米粒子中的一种或几种。

纳米粒子的粒径为10-200nm。

粒子采用挤出机共混的方式加入。

纤维的强度为2.5-5dtex/cN，伸度为25-50％，沸水收缩率为3-10％，干收为6-15％，伸缩复原率TR为5-20％，伸缩复原率CR为20-40％。

一种抗紫外聚酯纤维的生产方法，其特征是：把抗紫外纳米粒子通过挤出共混或共聚加入聚酯中制得抗紫外聚酯切片；再经纺丝卷绕得到初生纤维，将得到的初生纤维经过假捻或拉伸得到DTY或FDY。其中优选纺丝温度为265℃～285℃，牵引倍数为3.6～4.4。

本发明的聚酯纤维中由于含有抗紫外纳米粒子，具有吸收或反射紫外线的双重功能，因此对紫外线屏蔽效率高，而又不影响聚酯纤维的一般性能，如强度高、化学性质稳定等。含有50％以上本发明抗紫外聚酯纤维的织物或编物紫外线防护系数UPF值为30+，且紫外线UVA段透过率的算术平均值T(UVA)AV<5，符合国家标准。

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式：

实施例1：

把TiO2和CeO2粒子通过共混加入聚酯中制得抗紫外聚酯切片，切片中抗紫外粒子的加入量为抗紫外聚酯切片总重量的27％，抗紫外粒子的粒径为100nm。抗紫外聚酯切片经干燥再纺丝，干燥温度为130℃。TiO2和CeO2粒子的用量(重量)比为50％:50％。

纺丝：将抗紫外聚酯切片加入到纺丝设备中，通过螺杆挤出机，挤出机各区的温度在280-295℃之间，使之成为熔融状态，流到计量泵，计量后压至组件中，最后通过喷丝板出丝经侧吹风冷却，以2500-4000m/min纺丝速度卷取成型。得到的预牵伸丝，强度≥2.2cN/dtex，伸度150～200％

DTY或FDY加工：采用3.7-3.9的延伸倍率，第一加热板温度在160-200℃之间，第二加热板可不使用，制得的纤维经加工成DTY或FDY后，强度在2.5-5dtex/cN，伸度在25-50％，沸水收缩率3-10％，干收6-15％，TR5-20％，CR20-40％。纤维的纤度为0.7-10dtex。

实施例2：