[发明专利]环保超柔聚酯纤维的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及纺织纤维技术领域，具体而言，涉及一种环保超柔聚酯纤维的生产方法。

背景技术

近年来，人们对服装面料的舒适性、健康性、安全性和环保性等要求越来越高。每当人们购置纺织品或服装时，首先作出判断的是眼睛，然后是触感。毫无疑问，不能低估诱人的手感，它已成为一项质量指标，也成为主要的销售手段。

聚酯纤维是合成纤维的最重要组成部分，因其优良的物化性能广泛用于纺织服装领域。为了增加聚酯纤维服装面料的柔韧性和舒适度，目前通常在服装面料的染整加工过程中对聚酯纤维进行柔软处理。该柔软处理的过程为：将面料浸入含有柔软剂的溶液中，浸泡一段时间，烘干后即得到柔软的聚酯纤维服装面料。有机硅柔软剂具有优异的柔软性，是一种广泛使用的柔软剂材料。Si-O键的键能比C-C键的键能(356kJ/mol)高得多，达452.2kJ/mol，这使得硅氧烷具有良好的热稳定性和耐老化性能。Si-O-Si键角很大，Si与O之间容易旋转，使得主链段变得柔软，再加上硅氧烷基团的表面能很低，促使硅氧链在成膜时向表面迁移。经过有机硅处理的面料具有柔软滑爽、丰满有弹性等特点，适用于不同纺织品（天然纤维、合成纤维、混纺纤维等）的整理。

有机硅柔软剂是由活性物质（改性有机硅）、表面活性剂、水、防腐剂等物质组成的混合物。所有的活性物质有一个共性之处：它们不溶于水。为了使柔软剂的活性物质与水互溶，需要向混合溶液中添加表面活性剂和其它助剂，通过乳化形成水溶液。织物经过柔软处理后，少量的柔软剂和全部的助剂都要作为废水排放掉。因此，聚酯纤维服装面料的染整加工过程中会产生大量的有机废水排放，对日益恶化的水环境也造成越来越严重的污染。尤其是涤纶由于缺少活性基团，分子排列紧密，表面光滑，柔软剂的吸附量相对较棉纤维要低，耐洗性也要差，因此污水中有机物排放量更大。通常有机硅柔软剂在织物上的吸附百分比在43%～66%，有0.5%～4%的有机硅吸附在器壁上，32%～54%的有机硅残留在溶液中被排放掉。

壬基酚聚氧乙烯醚（NPE）在纺织生产中常被用作表面活性剂，被排放到环境中会迅速分解成壬基酚（NP）。壬基酚（NP）是一种公认的环境激素，它能模拟雌激素，对生物的性发育产生影响，并且干扰生物的内分泌，对生殖系统具有毒性。同时，壬基酚（NP）能通过食物链在生物体内不断蓄积，因此有研究表明，即便排放的浓度很低，也极具危害性。

从以上论述可以看出，有机硅柔软剂的排放对环境具有严重危害，这一问题引起了业内的广泛关注。例如，在申请公布号为CN102031578A的中国发明专利公开了一种有机硅改性亲水异型聚酯纤维的制造方法。该制造方法采用含有亲水基团的有机硅聚醚硅油取代传统聚醚，通过有机硅聚醚硅油中的反应基团与单体发生共聚合来合成有机硅改性聚酯；再将有机硅改性亲水聚酯切片熔融、纺丝形成聚酯纤维。该方法虽然在一定程度上解决了柔性剂排放问题，但该方法生产的聚酯纤维面料仍需在染整加工中进行柔软处理才可获得柔软滑爽的手感。

发明内容

为了减少聚酯纤维面料在染整加工过程中产生的有机废水排放量并简化生产工序，本发明提供了一种环保聚酯纤维的生产方法。该生产方法在聚酯合成时将改性有机硅材料加入聚合物体系，进行原位聚合，形成有机硅聚酯复合纤维材料。有机硅链段由于表面能低而迁移到聚合物表面，使得聚酯纤维具有柔顺和滑爽的特性，无需对织物在染整加工时进行柔软后整理，极大地减少了染整加工时大量有机物废水的排放。

本发明提供的环保超柔聚酯纤维的制备方法包括以下步骤：将改性有机硅加入到由芳香族二元酸和脂肪族二元醇形成的聚酯材料生成体系中，进行原位聚合得到有机硅聚酯复合材料；然后对有机硅聚酯复合材料进行纺丝加工即可制得环保超柔聚酯纤维。

在本发明提供的具体实施方式中，该制备方法包括以下步骤：步骤S1，芳香族二元酸和脂肪族二元醇发生酯化反应，生成酯化产物；步骤S2，将改性有机硅加入酯化产物中，在反应温度和压力下，酯化产物发生缩聚反应，所述改性有机硅与缩聚产物进行原位聚合，得到有机硅聚酯复合材料；步骤S3，对有机硅聚酯复合材料进行纺丝加工，形成聚酯纤维。

进一步地，上述步骤S1包括：将芳香族二元酸和脂肪族二元醇以摩尔比为1：1.1-1.8的比例，与催化剂及稳定剂混合均匀后在酯化反应装置中发生酯化反应。

优选地，芳香族二元酸选自对苯二甲酸、间苯二甲酸、1,3-间苯二甲酸二乙二醇酯-5磺酸钠、羧乙基(苯基)磷酸、环状磷酸酯衍生物、羟基苯氧磷丙烯酸、2-羧乙基（苯基）次磷酸中的一种或两种以上，更优选地，芳香族二元酸为对苯二甲酸。