[发明专利]制备具有优异吸水性的聚酯纤维的方法

说明书

本发明涉及制备聚酯纤维的方法，与棉和羊毛相比，这种聚酯纤维具有优异的吸水性。

聚酯纤维通常主要由对苯二甲酸或芳香族二羧酸，如2,6-萘二羧酸，或其酯衍生物与乙二醇经缩聚而成。

聚酯纤维具有优异的机械性和耐热性，但与天然纤维如再生纤维素相比，其吸水性差，这是因为聚酯纤维具有高结晶度的结构，在其分子中与水亲合的基团如亲水性基团较少。本文所用的术语“吸水性”是指纤维物质如长丝、线、织物、针织物品、无纺布等的吸水程度。当需要吸水性时，使用聚酯纤维会带来问题。

为此，热门的研究方向是开发既具有优异的吸水性同时又保持其物理性能的聚酯纤维。

例如，US3329557和UK956833中公开在纺丝前将聚酯与亲水性的聚亚烷基二醇共混。但由此得到的聚酯纤维不仅不能达到令人满意的吸水性，而且物理性能受到了相当大的损害。

韩国专利公开出版物93-6779公开了一种加有有机化合物的聚酯，这种化合物具有聚亚烷基或多元胺作为主链。在韩国专利公开出版物83-397中公开在聚酯中加上洗脱剂ROSO₃M(其中R为C1-30的烷基或C7-40的烷基芳基，M为碱金属或碱土金属)，然后纺丝，经碱性水溶液进行洗脱处理得到多孔的纤维。这种聚酯纤维的吸水性得到了显著的提高，但其一大缺点是成本太高。添加剂价格高，工艺增加使生产成本大大增加。

现在已知还有加入胶态的二氧化硅粒子来赋予聚酯纤维亲水性。但同样，这会增加生产成本。

因此，本发明的一个目的是克服现有技术中的上述缺点，提供一种制备既具有优异的吸水性又具有物理性能的聚酯纤维的方法。

本发明的另一目的是提供不会显著增加生产成本的聚酯纤维的生产方法。

在本发明的一个实施方案中，提供了一种制备具有优异吸水性聚酯纤维的方法，其中从聚酯聚合至纺丝之前的阶段的合适添加时间处，以纤维总重量计，加入0.01-50％重量的无机粒子。一方面，添加时间可以选自在聚酯聚合阶段、在压力下聚酯流入纺丝头的阶段和聚酯被熔融挤出成薄片的阶段。另一方面，无机粒子选自氧化钙颗粒、氧化镁颗粒、氧化锰颗粒和其混合物，其大小为0.01-50μm。

聚酯通常由多羧酸和多元醇制备得到。对于本发明的聚酯纤维，可采用芳香族二元羧酸或其酯衍生物。本发明所用的芳香族二元羧酸的实例包括间苯二甲酸、对苯二甲酸、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-环己二醇和新戊二醇。

如需要，在生产聚酯纤维时，可使用添加剂如热稳定剂、防粘剂、抗氧化剂、防静电剂、UV吸收剂等。

根据本发明，为了赋予聚酯纤维高的亲水性，在制备聚酯纤维时采用无机粒子。无机粒子选自氧化钙颗粒、氧化镁颗粒、氧化锰颗粒和其混合物。

对于无机粒子的加入时间，可以选自在聚酯纤维聚合阶段、在压力下聚酯流入纺丝头的阶段和聚酯被熔融挤出成薄片的阶段。

在聚酯聚合阶段，无机粒子优选刚好在酯化步骤完成之后加入或在缩聚步骤中加入。此时，所加入的无机粒子必须不能含有水分，否则会抑制反应。

经缩聚聚合后，在加压下将聚酯转移到纺丝头对聚酯进行纺丝。在转移过程中，可加入氧化钙颗粒、氧化镁颗粒、氧化锰颗粒和其混合物。在此方面，由转移管中抽出一些聚合物，加入无机粒子，然后返回到管中的剩余聚合物中。

当将聚合的聚酯转移到挤出机生产聚酯切片时，可直接加入无机粒子。在本发明中，可以单独或与其它聚酯切片结合使用含有无机粒子的聚酯切片。

通常，氧化钙可由碳酸钙矿石得到。首先，将碳酸钙矿石粉碎成小块，在炉中于约1000℃焙烧生成氧化钙和二氧化碳。由于碳酸钙易于加工，易于得到，价格低，所以碳酸钙粒子是有利。遇到水，氧化钙易于转化生成氧化钙(Ca(OH)₂)。因此，氧化钙的高亲水性使聚酯纤维具有优异的吸水性。改进吸水性的这一机理，氧化镁和氧化锰相同。

无机粒子大小优选为0.01-50μm。例如，若采用粒径小于0.01μm的无机粒子，吸水性不会得到很大的改进。另一方面，大于50μm的无机粒子在纺丝和后处理工艺中会引起纤维断裂。优选，以聚酯总重量计，使用0.1-50％重量的无机粒子。例如，若量小于0.1％重量，对吸水性的改进不大，而量大于50％重量时又会破坏聚酯的物理性能。