[發明專利]一種耐水解聚酯纖維及其制備方法

有效

• 申請號: 201310246452.3
• 申請日: 2013-06-20
• 公開（公告）號: CN104233502B
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 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: D01F6/92
• 分類號: D01F6/92;D01F6/84;C08G63/183;C08G63/91;C08G63/80;D02J1/22;D02J13/00
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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

現今聚酯纖維得到越來越廣泛的運用，但是其自身的一些缺點也限制了使用領域，比如說，聚酯纖維的水解現象，即在潮濕的環境里，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。這種水解現象導致了聚酯纖維的力學等性能急劇惡化，從而不能運用到溫濕度較大的環境中。因此，人們對聚酯纖維的抗水解性能進行了諸多研究。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，通過一種可以與聚酯末端羧基進行反應的含有環氧基團的縮水甘油醚，可大大地降低聚酯的末端羧基含量，進而使由該聚酯制得的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或式2所示的結構單元，其含量相當于纖維中由芳香族二元酸或其酯化物形成的結構單元的0.01～5mol%，

式1

式2

該纖維中還含有如式3或式4所示的縮水甘油醚，其含量相當于纖維重量的1000ppm以下，

式3

式4

式1～4中，R₁和R₂分別為碳原子數6～18的芳香基，或碳原子數1～18的脂肪基或其衍生物。

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。

纖維中如式1所示的結構單元由式3所示單環氧縮水甘油醚和聚酯末端羧基反應得到，式中R₁基團在鏈段末端形成封端結構，減少聚酯端羧基含量，弱化端羧基捕捉環境中的水分子而發生水解反應的機率。纖維中如式2所示的結構單元由式4所示雙環氧縮水甘油醚和聚酯末端羧基反應得到，即雙環氧縮水甘油醚作為連接結構，通過與端羧基的反應將兩個聚酯鏈段連接起來，由此減少了聚酯端羧基含量而提高其耐水解性能。基團R₁和R₂分別為碳原子數6～18的芳香基，或碳原子數1～18的脂肪基或其衍生物，具體的可以是苯基、芐基、對叔丁基苯基、4-任基苯基、4-葵基苯基或間苯二酚基、正丙烷基、正十二烷基、正十六烷基或其衍生物，其中優選苯基、芐基、對叔丁基苯基、4-任基苯基或間苯二酚基。

本發明中所述如式1或式2所示的結構單元，其含量相當于纖維中由芳香族二元酸或其酯化物形成的結構單元的0.01～5mol%，優選0.02～4.5mol%。如果如式1或式2所示結構單元的含量小于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。

本發明中所述如式3或式4所示的結構單元，其含量相當于纖維重量的1000ppm以下，要求這樣一個含量范圍主要是考慮到盡可能使纖維中殘留較少的小分子，以免破壞纖維的拉伸強度等力學性能。

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，在熔融縮聚反應結束時添加如式3或式4所示的縮水甘油醚并攪拌使其能與熔融聚合物充分反應，所述縮水甘油醚的添加量相當于芳香族二元酸或其酯化物的0.03～5.5mol%，

式3

式4

其中，R₁和R₂分別為碳原子數6～18的芳香基，或碳原子數1～18的脂肪基或其衍生物；

（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。