[发明专利]耐水解耐光老化产业用聚酯直接纺短纤维及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐水解耐光老化产业用聚酯直接纺短纤维及其制备方法，属于合成纤维技术领域。

背景技术

聚酯纤维，尤其是聚酯总类中的涤纶(PET)纤维，自上世纪70年代大规模工业化后，已经在服装领域形成了相对完善的产业链。从新世纪开始，大容量直接纺丝短纤维产业已经成为替代天然短纤维的主力，同时产业用纺织品和非织造布的需求量也在快速增长，产业用纺织品和非织造布大量用于长时间暴露在户外的建筑用材料、工程建设结构材料、遮阳材料、道路、桥梁、隧道等建筑补强材料等。

常规服装用涤纶短纤维制成的纺织品在高温、高湿气候条件下会产生缓慢的水解作用，尤其是在弱碱性环境下，表观上会显示出纺织品的拉伸强度降低，在受力条件下会进一步加速大分子降解而无法使用；常规涤纶纺织品或非织造布在日光照射下也会缓慢产生光降解，所谓光降解的主要是对聚酯大分子链上的酯键有作用的紫外线。因此，长期暴露在阳光下，并且处于高温高湿气候条件下的常规服装用涤纶耐老化性能不适合产业用领域。为了弥补常规服用涤纶耐老化性能的不足，通常采用三种方法进行改良。一是织物表面涂层，这些涂层可以是聚氨酯、环氧类的高分子物，并且添加抗紫外线化合物，由此可以阻断涤纶纤维中的酯键与空气或水的接触，有一定效果，但是织物的整体总量增加，织物的柔性大为降低，同时增加了制造工序，增加了整体成本；二是提高涤纶的大分子链长，同时提高纤维的直径和结晶度，例如采用高粘度1.0～1.2dl/g的PET聚酯进行涤纶工业长丝纺丝，单纤维纤度通常为5.55～7.77dtex，在高倍拉伸和高温热定型条件下可以得到高强和高模量的产品，在户外和相对“恶劣”环境条件下降解老化后还能够保持最低使用要求，但相对涤纶短纤维制造成本高，且以长丝形态难以用非织造布方法加工，限制了市场应用；三是在PET聚酯中添加耐光老化剂和耐水解剂，制成母粒与普通PET进行共混后纺丝，相对上述方法效果明显，但依然是短纤维制成率较低，制造成本相对较高，最终产品的综合质量(包括物理机械性能、耐老化性能等)不甚稳定，且物理机械性能相对常规更弱，因此也限制了该方法生产的纤维的大规模应用。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供了一种耐水解耐光老化产业用聚酯直接纺短纤维。

本发明采取的技术方案为：一种耐水解耐光老化产业用聚酯直接纺短纤维，其特征在于：由PET聚酯经直接纺工艺制成，在直接纺过程中添加有占聚酯重量0.02～0.03％的紫外线吸收剂、占聚酯重量0.8～1.2％的封端基耐水解离聚物、占聚酯重量0.08～0.12％的硫酸钡，PET聚酯熔体的特性粘度为0.68～0.74dl/g。

进一步的，所述紫外线吸收剂为三嗪类化合物或者双烯噁唑类化合物，其共同的特点是不参与聚合反应，在聚酯体系中具有良好的分散性，且分解温度大于聚酯PET的熔点。

进一步的，所述封端基耐水解化合物为乙烯－甲基丙烯酸钠离聚物，优选美国杜邦公司的Surlyn8920。在终缩聚釜后再添加此类化合物的方法相对简单，离聚物与PET的反应可控。

本发明还提供了上述的耐水解耐光老化产业用聚酯直接纺短纤维的制备方法，采用直接纺工艺，在聚酯合成过程中的酯化工序后的酯化齐聚物输送管线上注射添加分散在乙二醇溶液内的紫外线吸收剂，添加量为聚酯的0.02～0.03％wt；注射添加分散在乙二醇溶液内的硫酸钡，添加量为聚酯的0.08～0.12％wt；在纺丝前的熔体管线上注射添加封端基耐水解离聚物，添加量为聚酯的0.8～1.2％wt。

进一步的，在熔体管线上设有的带热交换功能的静态混合器，将熔体充分混合并使熔体温度控制在290～292℃范围内，纺丝箱体温度控制在290～294℃，骤冷风的温度与熔体温度的差值在258～268℃之间，且采用由内向外的吹风冷却方式。

进一步的，在纺丝原丝至丝束切断制造过程中，对丝束采用高倍拉伸方法，总拉伸倍率为3.99～4.55，丝束结晶处理时，热定型温度控制在200～220℃，定型时间控制在6～8秒内，成品线密度为3.33～4.44dtex，经过机械卷曲后切断并包装。

进一步的，所述紫外线吸收剂为三嗪类化合物或者双烯噁唑类化合物。优选2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)-5-己基氧基-苯酚，即UV-1577；以及2,2-(4,4-二苯乙烯基)双苯并噁唑，即OB-1。