[发明专利]稀土高效转光聚酯材料的制备方法

摘要

本发明涉及一种稀土高效转光聚酯材料的制备方法，首先制备转光剂四支化纳米网状结构稀土配合物，然后将稀土配合物和PET的单体进行共聚造粒，再将造得的粒料与PET基料进行皮芯复合纺丝。本发明的这种聚酯纤维除具有普通光敏产品应有特性之外，它还具有很好的结构稳定性，较高的转光效率，荧光强度强，荧光寿命长，较好的机械性能、阻隔性、透明性等优良特性。

主权项

1.一种稀土高效转光聚酯材料的制备方法，其特征在于所述方法是：首先制备转光剂四支化纳米稀土配合物，然后在合成PET过程中加入转光剂，进行共聚造粒，再将造得的粒料与PET基料进行皮芯复合纺丝，其制备过程如下：步骤一、转光剂四支化纳米稀土配合物的制备所述四支化稀土配合物，其化学式为Ln（M₁）₂M₂，其中，中心离子为一个三价稀土离子Ln，由两个M₁与一个M₂的三个配体经配合反应而获得，具体组成如下：（1）所述Ln为稀土离子，具体为铕、镧、铈、镨、铷、钐、钆、镝、钬、铽、铒、铥、镥的稀土金属离子中的任意一种；（2）所述配体M由M₁和M₂组成，M₁为四醇类化合物和脂肪族或者芳香族的双羧酸类化合物合成的单羧酸类化合物，M₂为1,10－邻菲咯啉（phen），其结构式为：式中R为碳、苯环或萘环，R′为脂肪族或者芳香族的双羧酸类化合物，制备四支化稀土配合物的方法是由配体M₁的合成、配合物制备的依次进行的二步骤组成的，具体步骤如下：一、配体M₁的合成将四支化多羟基化合物四醇类化合物和脂肪族或者芳香族的双羧酸类化合物溶解在重量百分比浓度为99％以上的N，N-二甲基甲酰胺溶剂中，同时再滴加化学纯吡啶液体进行反应，以四醇类化合物、脂肪族或者芳香族的双羧酸类化合物、99％的N，N-二甲基甲酰胺溶剂和化学纯吡啶液体的摩尔比为1：4～10：0.646～1.03：0.037～0.124，反应温度为60℃～120℃，反应时间为5～10小时，直至没有HCl放出；将反应液冷却致室温后倒入去离子水中，搅拌时间为15～20分钟，得到白色粉末；将白色粉末用去离子水反复清洗2～5次，过滤烘干即得到配体M₁，二、稀土配合物制备A、将稀土金属的氧化物溶解在盐酸或硝酸中，以稀土金属的氧化物和盐酸或硝酸的摩尔比为1：15～20，溶解温度为40～60℃，溶解时间为35～50分钟，将溶液烘干，制得LnCl₃或Ln（NO₃）₃，取5～8毫摩尔LnCl₃或Ln（NO₃）₃，加入重量百分比浓度为99％以上的乙醇溶液0.343～0.6mol中，得到溶液Ⅰ；B、将5～8毫摩尔的化学纯1,10－邻菲咯啉溶解在重量百分比浓度为99％以上的乙醇溶液0.343～0.6mol中，得到溶液Ⅱ；C、将3～5毫摩尔的配体M₁和重量百分比浓度为99％以上的配体的溶剂0.515～0.857mol混合在一起，搅拌10～20分钟直至配体M₁完全溶解，并用碱性溶液将pH值调整到6～10，得到溶液Ⅲ，所述的碱性溶液为氨水、氢氧化钠、二乙氨或三乙氨，所述的配体的溶剂R为二甲亚砜或N，N-二甲基甲酰胺；D、将溶液Ⅰ和溶液Ⅱ混合在一起，在温度为50℃～80℃搅拌15～30分钟后，将溶液Ⅲ加入其中，以溶液Ⅰ：溶液Ⅱ：溶液Ⅲ的体积比为1：1～5：2～3.5，将上述混合液搅拌后在室温下静置10～20小时得到固体粉末，将固体粉末用乙醇反复清洗1～3次，过滤并烘干得到稀土配合物，步骤二、稀土配合物与PET单体共聚造粒A、酯化精对苯二甲酸、间苯二甲酸和乙二醇在浆料混合罐按设定的密度比或摩尔比搅拌，泵入至浆料喂给罐，浆料喂给罐经浆料注射喷嘴进入酯化釜，在通过热虹吸管的循环原理或者搅拌器作用，浆料得到均匀混合反应，B、缩聚经齿轮泵将酯化后的齐聚物连同管线上的各添加剂注入预聚釜，预聚釜是上流式炮罩塔，反应温度在280~285℃，压力15~30mmHg，当物料到达预聚釜上方后流向终聚釜，终聚釜反应温度285~295℃，压力≤1mmHg，终聚后的产物经熔体过滤器过滤后，牵引至切粒机制得聚酯切片，作为转光母粒，所述酯化工艺中精对苯二甲酸、间苯二甲酸和乙二醇三者之间的投料密度比或摩尔比为：精对苯二甲酸：间苯二甲酸：乙二醇=1:0.02~0.05:1~2.2；所述缩聚工艺中的添加剂有催化剂、转光剂、分散剂和稳定剂，其中催化剂采用乙二醇锑，其添加量80~150ppm，转光剂采用四支化稀土配合物，其添加量1%~10%，分散剂采用笼型倍半硅氧烷，其添加量0.1%~0.5%，百分数为质量百分数，稳定剂采用多聚磷酸，其添加量5~20ppm，所有加入量以在聚酯切片中的含量为准，步骤三、皮芯复合纺丝纺丝设备为喷丝组件是皮芯型结构的双螺杆纺丝机，纺丝时首先将1～12％的步骤二制备的转光母粒作为皮，88～99％的PET聚酯作为芯，分别进入两个螺杆熔融挤压、计量，再进入同一皮芯组件，经过喷丝孔挤出，百分数为质量百分数，纺丝温度230～300℃，纤维通过冷却、上油后卷绕，卷绕速度500～3200m/min，卷绕内层压力3～4.5kgf/cm²，卷绕外层压力3～4.5kgf/cm²，卷绕丝经拉伸得到成品丝。