[發明專利]一種耐水解聚酯纖維及其制備方法

有效

• 申請號: 201310144895.1
• 申請日: 2013-04-24
• 公開（公告）號: CN104120504B
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發明（設計）人: 單伯軍;李旭;望月克彥
• 申請（專利權）人: 東麗纖維研究所(中國)有限公司
• 主分類號: D01F6/84
• 分類號: D01F6/84;C08G63/695;C08G63/80
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技術領域

本發明涉及一種耐水解聚酯纖維及該纖維的制備方法。

背景技術

在潮濕的環境里，由于聚酯纖維中酯鍵與水會發生反應而造成酯鍵的斷裂，潮濕環境溫度越高，酯鍵斷裂速度越快，同時，水解反應形成的酸性體系更加促進了聚酯纖維的水解進程，導致聚酯纖維力學等各項性能急劇惡化。因此，人們對聚酯纖維的抗水解性能進行了許多研究。中國專利CN 200810019423.2公開了一種通過抗水解劑碳化二亞胺與聚酯混合再進行熔融紡絲制得的耐水解聚酯纖維。但是，在聚酯中直接混合抗水解劑會對聚酯纖維的其它性能產生不利影響，而且相對于一般工藝該方法較為復雜且成本高。另外，使用較高添加量的碳化二亞胺制造的耐水解纖維在分解過程中可能會產生更多的有害物質而嚴重污染環境。

發明內容

本發明的目的在于提供一種耐水解性能優異的聚酯纖維及其制備方法，通過一種可與芳香族二元酸或其酯化物和脂肪族二元醇進行共聚的硅化合物，可有效地降低聚酯纖維的末端羧基含量，同時促進纖維分子鏈致密化，進而使聚酯纖維獲得相當優異的耐水解性能。

本發明的技術解決方案是：

一種耐水解聚酯纖維，其中含有如式1所示的含硅化合物，其含量以硅元素計相對于纖維中由芳香族二元酸或其酯化物形成的結構單元的0.01～0.5mol%，

式1

其中，R₁、R₂、R₃分別為聚酯分子鏈或碳原子數1～6的烷基，R₁、R₂和R₃中至少有一個為聚酯分子鏈；R₄為碳原子數0～6的亞烷基，優選亞甲基；R₅為碳原子數2～10的烯烴基、氨基、亞氨基、環氧基或芳香基，或者為碳原子數2～25的烷基或硫羥基，優選苯胺基。

本發明中所述耐水解聚酯纖維的伸度為8～50%。選擇這樣的伸度范圍，主要是考慮到該耐水解聚酯纖維的實用性和功能性兩個方面。實用性方面，該纖維主要是作為工業纖維來使用，伸度低于8%時使用意義不大；而功能性方面，如果該纖維伸度大于了50%，即其內部分子鏈的致密化程度還不夠充分，水分子容易侵入導致耐水解性能大打折扣。

用動態力學性能分析（DMA）法所測得的所述耐水解聚酯纖維的tan(delta)溫度為135～180℃。該溫度反映了分子鏈運動的難易程度，tan(delta)溫度越高說明分子的反應活性越低，聚酯纖維的耐水解性越好。

本發明中所述如式1所示的含硅化合物的含量以硅元素計相對于纖維中由芳香族二元酸或其酯化物形成的結構單元的0.01～0.5mol%，優選0.05～0.3mol%。如果如式1所示含硅化合物的含量小于0.01mol%，則所得聚酯纖維得不到優異的耐水解性能；而如果該化合物的含量超過0.5mol%，聚酯纖維的耐熱性變差，同時也會在較大程度上影響纖維的力學性能。

本發明中所述的耐水解聚酯纖維的一種制備方法包括如下步驟：

（1）將芳香族二元酸或其酯化物和脂肪族二元醇通過酯化或酯交換反應得到低聚物，然后將低聚物進行熔融縮聚，在熔融縮聚反應階段添加如式2所示的硅化合物，其添加量相當于芳香族二元酸或其酯化物的0.02～0.6mol%，優選0.06～0.4mol%，

R₅-R₄-Si-( R₆)₃式2

式2中R₄為碳原子數0～6的亞烷基，優選亞甲基，R₅為碳原子數2～10的烯烴基、氨基、亞氨基、環氧基或芳香基，或者是碳原子數2～25的烷基或硫羥基，優選苯胺基，R₆為碳原子數1～6的烷氧基；

（2）將步驟（1）得到的熔融縮聚物進行固相聚合得到聚酯，固相聚合的溫度為220～240℃；

（3）將聚酯干燥后紡絲，經最終延伸加工后得到耐水解聚酯纖維。

本發明中之所以選擇使用如式2所示的硅化合物作為共聚成分，是因為此類化合物末端的三個烷氧基團R₆在共聚時可以與芳香族二元酸或其酯化物的羧基或酯基反應，并且最終形成具有架橋結構的聚酯分子鏈。這樣的好處在于，既降低了聚酯中末端羧基的含量，減緩其催化水解反應，又使分子鏈經過延伸后更加容易形成致密結構，阻止水分子的侵入。另外，本發明中使用的硅化合物在少量添加時就可以非常好的賦予聚酯優異的耐水解性能，而且該硅化合物結構穩定，不易降解，對人體和環境也較友好。