[发明专利]一种含有固体碱催化剂的改性聚酯纤维及其制备方法

说明书

本发明涉及一种含有固体碱催化剂的改性聚酯纤维及其制备方法，制备方法为按POY工艺由改性聚酯熔体制得改性聚酯POY丝后，再按DTY工艺对其进行加工制得含有固体碱催化剂的改性聚酯纤维；改性聚酯的分子链包括对苯二甲酸链段、乙二醇链段和2,5,6,6‑四甲基‑2,5‑庚二醇链段；2,5,6,6‑四甲基‑2,5‑庚二醇的结构式如下：改性聚酯中分散有经过高温焙烧的固体碱催化剂粉体和掺杂改性的Sb₂O₃粉体。制得产品在温度为25℃且相对湿度为65％的条件下放置60个月后，其特性粘度下降18～24％。本发明的制备方法，成本低廉，工艺简单；制得产品，自然降解速率快，极具应用前景。

技术领域

本发明属于改性纤维技术领域，涉及一种含有固体碱催化剂的改性聚酯纤维及其制备方法。

背景技术

聚酯(PET)由于具有成本低、拉伸强度好、化学稳定性好、透明性好、易于加工及热稳定性好等诸多优点，自19世纪40年代早期被发明以来已被广泛应用于诸多领域。目前其主要用于纺织也，其全球生产量的60％用于纺织。由于其具有与玻璃类似的透明度，目前越来越成为了食品包装的主要材料，特别是碳酸类饮料的包装材料。除此之外，PET还被用于制造日用品、汽车产品、照明产品及体育用品等。

随着PET产业的快速发展，虽然PET不会直接对环境造成危害，但由于其使用后的废品数目巨大且对大气和微生物试剂的抵抗性很强，PET废弃物已成为全球性的环境污染有机物。目前，常见的对PET废弃物的处理方法有填埋、焚烧及回收利用，填埋和焚烧虽然是最简单的方法，对环境亦将造成一定的污染，降解回收是处理PET废弃物有效而科学的途径，但目前回收利用的比例还很小，最高约13％，虽然近年来我国在PET回收利用方面有较大的增速，但其回收率仍然很低，不到10％，这是因为PET结构致密，结晶度高，化学稳定性好，自然降解时间很长(常规涤纶纤维的降解周期可达16～48年)。

在实际应用中对于PET的降解多采用化学降解的方法，化学分解法主要有水解法和醇解法，此外还有氨解、胺解和热解等。但目前所使用的化学降解法依然存在降解速率慢，降解效果差等问题，其仍然无法解决大量的PET废弃物的降解回收利用。对聚酯进行化学改性是目前较为常见的改变聚酯性质的手段，其能够显著改变聚酯某方面的性能。

此外，目前PET聚酯材料生产所使用的合成方法主要分为酯交换法(DMT法)和直缩(PTA法)，聚酯合成过程中采用的催化剂主要是锑系催化剂。目前市面上常见的锑系催化剂如Sb₂O₃在聚酯合成过程中的添加量较大，而金属锑会对人与自然都会带来危害，锑系催化剂的添加量较大对环境产生的影响也较大，不利于聚酯的环保生产。

因此，研究一种通过对聚酯进行改性来提高聚酯降解速率和降解效果同时减小催化剂用量的方法并采用该改性聚酯来制备性能优异的聚酯纤维极具现实意义。

发明内容

本发明的目的是现有技术降解速率慢且催化剂用量较大的缺陷，提供一种自然降解速率快且催化剂用量较小的聚酯纤维及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种含有固体碱催化剂的改性聚酯纤维的制备方法，按POY工艺由改性聚酯熔体制得改性聚酯POY丝后，再按DTY工艺对其进行加工制得含有固体碱催化剂的改性聚酯纤维；

所述改性聚酯的制备方法为：将对苯二甲酸、乙二醇、2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇、经过高温焙烧的固体碱催化剂粉体和掺杂改性的Sb₂O₃粉体混合均匀后先后进行酯化反应和缩聚反应；

2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇的结构式如下：

固体碱催化剂高温焙烧的温度为400～700℃，固体碱催化剂为MgO、BaO和SiO₂-BaO中的一种以上；