CN116180448A - 一种亲水聚酯纤维及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及聚酯纤维制备技术领域，具体公开了一种亲水聚酯纤维及其制备方法。本申请的亲水聚酯纤维，纤维结构为皮芯结构，芯层为聚酯纤维，皮层由亲水涂料涂覆在聚酯纤维表面形成，亲水涂料主要由如下原料制成：环氧树脂、固化剂、填充剂、亲水剂、钠基膨润土，填充剂为松果粉、海泡石粉、凹凸棒土中的至少两种，亲水剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、聚醚改性硅氧烷、多嵌段聚环氧乙烷聚对苯二甲酸乙二酯中的至少两种；制备方法，包括如下步骤：将环氧树脂、固化剂、填充剂、亲水剂、钠基膨润土混合均匀，得到亲水涂料；将亲水涂料涂覆在聚酯纤维的表面，然后进行固化，即得。本申请制得的亲水聚酯纤维亲水性佳，滴水扩散时间较短。

Description

一种亲水聚酯纤维及其制备方法

技术领域

本申请涉及聚酯纤维制备技术领域，更具体地说，它涉及一种亲水聚酯纤维及其制备方法。

背景技术

聚酯纤维具有很高的强度和弹性，因此具有耐用、抗皱、不熨烫的优点。聚酯纤维耐光性优于丙烯酸纤维且对各种化学品有很好的抵抗力，酸碱对其损伤小，不怕霉变或虫蛀。

但是由于聚酯分子链排列规整度高,缺乏羟基、氨基等吸湿性基团,只有极性较小的酯基,这些结构特性在赋予聚酯纤维优异的机械性能的同时,也使聚酯纤维存在吸湿性低、织物穿着有湿闷感等缺点,降低了其穿着舒适性。

为了提高聚酯纤维的亲水性，一般通过将聚酯与亲水性材料进行过共混纺丝或复合纺丝的方式来制备纤维，但纺丝过程中可能导致纺丝成形困难，使得制备亲水性较好的聚酯纤维较为困难。

发明内容

为了便于制得亲水性较佳的聚酯纤维，本申请提供一种亲水聚酯纤维及其制备方法。

第一方面，本申请提供一种亲水聚酯纤维，采用如下的技术方案：

一种亲水聚酯纤维，所述纤维结构为皮芯结构，所述芯层为聚酯纤维，所述皮层由亲水涂料涂覆在聚酯纤维表面形成，所述亲水涂料主要由如下重量份数的原料制成：环氧树脂50-60份、固化剂10-20份、填充剂5-10份、亲水剂5-10份、钠基膨润土1-2份，所述填充剂为松果粉、海泡石粉、凹凸棒土中的至少两种，所述亲水剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、聚醚改性硅氧烷、多嵌段聚环氧乙烷聚对苯二甲酸乙二酯中的至少两种。

通过采用上述技术方案，环氧树脂的加入有助于增强填充剂、亲水剂与聚酯纤维之间的连接稳定性，部分亲水剂在聚酯纤维表面形成亲水的薄膜，以便增强聚酯纤维的亲水性，部分亲水剂在填充剂的表面形成一层亲水的薄膜，进一步增强填充剂的亲水性，同时，填充剂在皮层中排布，相邻的填充剂颗粒之间形成的孔隙，便于形成水流的通道，填充剂中的海泡石粉和凹凸棒土均呈纤维结构，以便在皮层中交织形成网络结构，松果粉分布在网络结构中，且松果粉遇水收缩，便于在遇水时增加皮层中的孔隙量，有助于进一步缩短滴水扩散的时间，进而增强亲水聚酯纤维的亲水性。

优选的，所述填充剂由松果粉、海泡石粉、凹凸棒土按质量比(7-10):(1-2):(1-2)组成。

通过采用上述技术方案，填充剂由松果粉、海泡石粉、凹凸棒土三种组分复配得到，对三种组分的配比进行调整，进而使得三种组分的配比达到最佳，凹凸棒土的晶体呈棒状、纤维状，层内贯穿孔道，表面凹凸相间布满沟槽具有较大的比表面积，大部分的阳离子、水分子和一定大小的有机分子均可直接被吸附进孔道中，同时，凹凸棒土潮湿时呈粘性和可塑性，干燥收缩小，且不产生龟裂，且由于具有较大的比表面积，使其具有较强的吸附作用便于与海泡石粉结合交织；海泡石是一种纤维状含水富镁硅酸盐黏土矿物,且晶体结构具有层状和链状的过渡性特征:上下两层硅氧四面体夹一层镁氧八面体,两者互相交替排列,形成2:1层状结构单元,其间排列着与键平行的孔道，这种独特的结构使得海泡石具有较大的比表面积和孔隙率；松果粉存在较多小孔，当周围的水分过大的时候，吸收周围的水分并进行收缩，干燥时又变的坚硬，以便进一步提高纤维的透水性。

优选的，所述松果粉为改性松果粉，所述改性松果粉的改性方法，包括如下步骤：将松果粉浸渍于瓜尔胶溶液中，得到预处理松果粉，将纳米二氧化硅与预处理松果粉混合，干燥，即得。

通过采用上述技术方案，松果粉外层粘结有纳米二氧化硅，松果粉的加入使得聚氨酯外层形成凹凸不平的结构，同时，增加了松果粉与相邻亲水剂之间的接触面积，同时，松果粉遇水容易收缩，便于在皮层形成一个供水流穿过的通道，以便进一步提高纤维的亲水性和吸湿性，且松果粉干燥时较为坚硬，有助于增强改性松果粉的强度。

优选的，所述松果粉与纳米二氧化硅的粒径比为(5-7):1。

通过采用上述技术方案，对松果粉与纳米二氧化硅两种组分的粒径比进行调整，使得松果粉与纳米二氧化硅的粒径比达到最佳，本申请采用特殊的松果粉和纳米二氧化硅的粒径比，使得纳米二氧化硅可能在松果粉的表面形成一层亲水层，同时，纳米二氧化硅与纳米二氧化硅、纳米二氧化硅与松果粉之间存在孔隙，便于进一步增强亲水聚酯纤维的亲水性，缩短亲水聚酯纤维滴水扩散时间。

优选的，所述亲水剂由脂肪醇聚氧乙烯醚、聚醚改性硅氧烷、多嵌段聚环氧乙烷聚对苯二甲酸乙二酯按质量比(5-7):(3-4):(1-2)组成。

通过采用上述技术方案，亲水剂由脂肪醇聚氧乙烯醚、聚醚改性硅氧烷、多嵌段聚环氧乙烷聚对苯二甲酸乙二酯三种组分复配得到，聚醚一硅氧烷是由聚乙二醇改性的聚硅氧烷,亲水部分为聚乙二醇,亲水基团处在与聚酯纤维的平面上,便于水的渗透和通过纤维毛细管传送液体从而改善亲水性能；多嵌段聚环氧乙烷聚对苯二甲酸乙二酯的聚合物分子中含有聚氧乙烯醚键，可在聚酯纤维表面形成连续性的亲水薄膜，富有吸湿性，同时，含有结晶的聚酯链段，该链段与聚酯纤维的基本化学结构相同，因而相容性较佳；脂肪醇聚氧乙烯醚中含有聚氧乙烯醚，亲水性好，且与多嵌段聚环氧乙烷聚对苯二甲酸乙二酯相互配合，以便进一步在聚酯纤维表面形成的亲水薄膜，以便进一步提高聚酯纤维的亲水性。

第二方面，本申请提供一种亲水聚酯纤维的制备方法，采用如下的技术方案：

一种亲水聚酯纤维的制备方法，包括如下步骤：

(1)亲水涂料的制备：将环氧树脂、固化剂、填充剂、亲水剂、钠基膨润土混合均匀，得到亲水涂料；

(2)亲水聚酯纤维的制备：将亲水涂料涂覆在聚酯纤维的表面，然后进行固化，固化温度为100-110℃即得。

通过采用上述技术方案，本申请采用自制的亲水涂料，涂覆在聚酯纤维表面，形成具有亲水性的皮层，且亲水涂料涂覆后进行固化，通过固化增强亲水涂料在聚酯纤维表面的粘结强度，有助于增强聚酯纤维外部亲水皮层的牢固强度，进而提高亲水聚酯纤维的亲水性，缩短亲水聚酯纤维滴水扩散时间。

优选的，所述步骤(2)中的聚酯纤维为中空聚酯纤维且经过开孔处理，所述开孔处理的方法，包括如下步骤：将中空聚酯纤维浸渍于开孔处理液中，升温、保温后，依次经过热水洗和冷水洗，烘干，即得，其中，开孔处理液由氢氧化钠和碱减量促进剂按质量比(5-7):1组成。

通过采用上述技术方案，聚酯纤维为中空的聚酯纤维，且中空的聚酯纤维经过开孔处理后，纤维表面孔径增多，且与中空部分实现通孔，便于增强聚酯纤维的透水性，以便增加聚酯纤维的亲水性，有助于降低聚酯纤维的滴水扩散时间。

优选的，所述升温温度为120-130℃，保温时间为20-30min。

通过采用上述技术方案，当升温温度较低时，纤维的质量损失率较小，形成的通孔孔径以及深度较小，不利于水分穿过，当升温温度较大时，强力损失率和质量损失率较大，影响纤维的强度，保温时间过长时，纤维的强力损失较大，影响纤维的使用效果，本申请发明人发现，采用处于本申请范围内的升温温度和保温时间，有助于使得通孔孔径适当且对纤维的强力影响较小。

优选的，所述步骤(2)中的聚酯纤维经过预处理，所述预处理的方法，包括如下步骤：将聚酯纤维放入无水乙醇中超声清洗并干燥。

通过采用上述技术方案，聚酯纤维经过超声波醇洗后便于减少表面的杂质和油脂，便于进一步挺高纤维外表面与亲水涂料之间的连接稳定性，以便进一步提高聚酯纤维的亲水性。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、本申请的亲水聚酯纤维由芯层为聚酯纤维和皮层为亲水层组成的皮芯结构，皮层为将亲水涂料涂覆于聚酯纤维表面形成，亲水涂料中含有亲水剂，亲水剂在聚酯纤维表面形成一层亲水膜，有助于增强聚酯纤维的亲水性。

2、本申请的亲水聚酯纤维的皮层中的亲水涂料中含有填充剂，填充剂为松果粉、海泡石粉、凹凸棒土中的至少两种，填充剂中的海泡石粉和凹凸棒土均呈纤维结构，以便在皮层中交织形成网络结构，松果粉分布在网络结构中，有助于进一步增强亲水层的亲水性，进而降低滴水扩散时间。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

本申请的多嵌段聚环氧乙烷聚对苯二甲酸乙二酯的制备方法采用现有技术制得，见[张晓云,吕志凤，等.多嵌段聚环氧乙烷聚对苯二甲酸乙二酯的热性能研究[J].石油化工，2003(32):650-652]。

本申请的聚醚改性硅氧烷为市售。

本申请的脂肪醇聚氧乙烯醚的分子式为C₁₂H₂₅O·(C₂H₄O)n，其中n＝5。

本申请的海泡石粉的制备方法，包括如下步骤：将海泡石粉与氯化钙溶液混合，得到混合物，搅拌混合物至干松状态，在110℃烘箱内烘干，即得。其中，海泡石粉与氯化钙的质量比为8:2。氯化钙溶液的质量分数为85％。

本申请的碱减量促进剂为市售。

实施例1

本申请实施例公开了一种亲水聚酯纤维，纤维结构为皮芯结构，芯层为聚酯纤维，皮层由亲水涂料涂覆在聚酯纤维表面形成，皮层和芯层的半径之比为0.2；

亲水涂料包括如下质量的原料制成：环氧树脂50kg、固化剂10kg、填充剂5kg、亲水剂5kg、钠基膨润土1kg，固化剂为脂肪族多元胺，脂肪族多元胺为二乙烯三胺；填充剂由松果粉、海泡石粉按质量比1:1组成，亲水剂由脂肪醇聚氧乙烯醚、聚醚改性硅氧烷按质量比5:4组成。

本申请实施例还公开了一种亲水聚酯纤维的制备方法，包括如下步骤：

(1)亲水涂料的制备：将环氧树脂、固化剂、填充剂、亲水剂、钠基膨润土混合均匀，得到亲水涂料；混合温度为40℃；

(2)亲水聚酯纤维的制备：将亲水涂料涂覆在聚酯纤维的表面，然后进行固化，固化温度为100℃即得，其中，固化时间为8min。其中，聚酯纤维在涂覆亲水涂料之前经过预处理，预处理的方法，包括如下步骤：将聚酯纤维放入无水乙醇中超声清洗并干燥。

实施例2：一种亲水聚酯纤维，与实施例1的区别在于：

亲水涂料包括如下质量的原料制成：环氧树脂60kg、固化剂20kg、填充剂10kg、亲水剂10kg、钠基膨润土2kg。

实施例3：一种亲水聚酯纤维，与实施例2的区别在于：

亲水涂料中的填充剂由松果粉、海泡石粉、凹凸棒土按质量比1:1:1组成，松果粉、海泡石粉、凹凸棒土三种组分的粒径比为1:1:4。

实施例4：一种亲水聚酯纤维，与实施例2的区别在于：

亲水涂料中的填充剂由松果粉、海泡石粉、凹凸棒土按质量比7:1:1组成，松果粉、海泡石粉、凹凸棒土三种组分的粒径比为1:1:4。

实施例5：一种亲水聚酯纤维，与实施例2的区别在于：

亲水涂料中的填充剂由松果粉、海泡石粉、凹凸棒土按质量比10:2:2组成，松果粉、海泡石粉、凹凸棒土三种组分的粒径比为1:1:4。

实施例6：一种亲水聚酯纤维，与实施例5的区别在于：

松果粉为改性松果粉，改性松果粉的改性方法，包括如下步骤：将松果粉浸渍于瓜尔胶溶液中，得到预处理松果粉，将纳米二氧化硅与预处理松果粉混合，干燥，即得。松果粉与纳米二氧化硅的粒径比为2:1。

实施例7：一种亲水聚酯纤维，与实施例6的区别在于：

松果粉与纳米二氧化硅的粒径比为5:1。

实施例8：一种亲水聚酯纤维，与实施例6的区别在于：

松果粉与纳米二氧化硅的粒径比为10:1。

实施例9：一种亲水聚酯纤维，与实施例7的区别在于：

亲水涂料的亲水剂由脂肪醇聚氧乙烯醚、聚醚改性硅氧烷、多嵌段聚环氧乙烷聚对苯二甲酸乙二酯按质量比5:3:1组成。

实施例10：一种亲水聚酯纤维，与实施例9的区别在于：

步骤(2)的具体操作如下：将亲水涂料涂覆在聚酯纤维的表面，然后进行固化，固化温度为110℃即得，其中，固化时间为8min。其中，聚酯纤维为中空聚酯纤维且经过开孔处理，开孔处理的方法，包括如下步骤：将中空聚酯纤维浸渍于开孔处理液中，升温130℃，保温20min，依次经过热水洗和冷水洗，烘干，即得，其中，开孔处理液由氢氧化钠和碱减量促进剂按质量比5:1组成。开孔后的聚酯纤维经过预处理，预处理的方法，包括如下步骤：将开孔后的聚酯纤维放入无水乙醇中超声清洗并干燥，清洗时间为18min。

对比例

对比例1：一种亲水聚酯纤维，与实施例1的区别在于：亲水涂料的原料不同。具体的，用等量的填充剂替代亲水剂，即亲水剂的用量为0，填充剂的用量为10kg。

对比例2：一种亲水聚酯纤维，与实施例1的区别在于：亲水涂料的原料不同。具体的，用等量的亲水剂替代填充剂，即填充剂的用量为0，亲水剂的用量为10kg。

对比例3：一种亲水聚酯纤维，与实施例1的区别在于：填充剂为松果粉。

对比例4：一种亲水聚酯纤维，与实施例1的区别在于：亲水剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。

检测方法

亲水性检测：取实施例1-10及对比例1-4制得的亲水聚酯纤维，依据GB/T21655.1-2008《纺织品吸湿速干性的评定第1部分：单项组合试验法》中的检测方法，检测滴水扩散时间，扩散时间结果如表1所示。

表1实施例1-10及对比例1-4的亲水聚酯纤维亲水性能测试

结合实施例1、对比例1-2，并结合表1中的数据可以看出，对比例1-2制得的亲水聚酯纤维的滴水扩散时间较长，当填充剂和亲水剂缺少任意一种时，制得的亲水聚酯纤维的滴水扩散时间相较于本申请的滴水扩散时间较长，本申请发明人认为，当皮层的填充剂与亲水剂相互配合，协同作用，有助于提高皮层的亲水性，进而提高亲水聚酯纤维的亲水性。

结合实施例1、对比例3-4，并结合表1中的数据可以看出，当填充剂为单种时，制得的亲水聚酯纤维亲水性相对于实施例1的亲水性来说较低，当亲水剂为单种时，制得的亲水聚酯纤维亲水性相对于实施例1的亲水性来说较低，由此，本申请发明人认为：填充剂由多种组分复配或者亲水剂由多种组分复配，有助于提高制得的亲水聚酯纤维的亲水性。

结合实施例1-2，并结合表1中的数据可以看出，实施例1-2制得的亲水聚酯纤维滴水扩散时间较短，表明在聚酯纤维表面涂覆亲水涂料形成的一层亲水层，对亲水聚酯纤维亲水性影响较大。

结合实施例2-5，并结合表1中的数据可以看出，当填充剂由松果粉、海泡石粉、凹凸棒土三种组分复配且采用特定配比，制得的亲水聚酯纤维性能较佳，本申请发明人认为：填充剂的组分以及各组分的配比对亲水聚酯纤维的性能影响较大，不能随意选择。

结合实施例5-6，并结合表1中的数据可以看出，实施例6制得的亲水聚酯纤维的滴水扩散时间短于实施例5制得的亲水聚酯纤维的滴水扩散时间，实施例5与实施例6的区别在于：实施例6中的松果粉经过改性后，外层包裹了一层纳米二氧化硅层，本申请发明人认为：在松果粉表面包裹一层纳米二氧化硅层，粘附在松果粉表面的纳米二氧化硅增加了松果粉的接触面积，且与相邻的纳米二氧化硅之间形成孔隙，有助于水分通过，缩短滴水扩散的时间。

结合实施例6-8，并结合表1中的数据可以看出，实施例7制得的亲水聚酯纤维的滴水扩散时间短于实施例6制得的亲水聚酯纤维的滴水扩散时间，实施例7制得的亲水聚酯纤维的滴水扩散时间短于实施例8制得的亲水聚酯纤维的滴水扩散时间，实施例7-8与实施例6的区别在于松果粉末与纳米二氧化硅的粒径比不同，本申请发明人认为：纳米二氧化硅与松果粉末之间的粒径比在本申请的范围内时，纳米二氧化硅在松果粉表面形成孔隙较多，且对皮层强度影响较小，因而，当纳米二氧化硅与松果粉末的粒径比处在适当的比例时，制得的亲水聚酯纤维性能较佳。

结合实施例7、实施例9，并结合表1中的数据可以看出，实施例9制得的亲水聚酯纤维的滴水扩散时间短于实施例7制得的亲水聚酯纤维的滴水扩散时间，实施例9与实施例7的区别在于：实施例9的亲水涂料中的亲水剂由脂肪醇聚氧乙烯醚、聚醚改性硅氧烷、多嵌段聚环氧乙烷聚对苯二甲酸乙二酯三种组分复配得到，本申请发明人认为，当亲水剂由多种组分以特殊比例复配时，由此制得的亲水聚酯纤维亲水性能较佳。

结合实施例9-10，并结合表1中的数据可以看出，实施例10制得的亲水聚酯纤维的滴水扩散时间短于实施例9制得的亲水聚酯纤维的滴水扩散时间，且实施例10与实施例9的区别在于：实施例10的亲水聚酯纤维在制备过程中，对芯层的聚酯纤维进行处理，采用中空的聚酯纤维，且在聚酯纤维表面开孔并与中空部分相通，以便进一步缩短亲水聚酯纤维表面的滴水扩散时间。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种亲水聚酯纤维，其特征在于，所述纤维结构为皮芯结构，所述芯层为聚酯纤维，所述皮层由亲水涂料涂覆在聚酯纤维表面形成，所述亲水涂料主要由如下重量份数的原料制成：环氧树脂50-60份、固化剂10-20份、填充剂5-10份、亲水剂5-10份、钠基膨润土1-2份，所述填充剂为松果粉、海泡石粉、凹凸棒土中的至少两种，所述亲水剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、聚醚改性硅氧烷、多嵌段聚环氧乙烷聚对苯二甲酸乙二酯中的至少两种。

2.根据权利要求1所述的一种亲水聚酯纤维，其特征在于：所述填充剂由松果粉、海泡石粉、凹凸棒土按质量比(7-10):(1-2):(1-2)组成。

3.根据权利要求2所述的一种亲水聚酯纤维，其特征在于：所述松果粉为改性松果粉，所述改性松果粉的改性方法，包括如下步骤：将松果粉浸渍于瓜尔胶溶液中，得到预处理松果粉，将纳米二氧化硅与预处理松果粉混合，干燥，即得。

4.根据权利要求3所述的一种亲水聚酯纤维，其特征在于：所述松果粉与纳米二氧化硅的粒径比为(5-7):1。

5.根据权利要求1所述的一种亲水聚酯纤维，其特征在于：所述亲水剂由脂肪醇聚氧乙烯醚、聚醚改性硅氧烷、多嵌段聚环氧乙烷聚对苯二甲酸乙二酯按质量比(5-7):(3-4):(1-2)组成。

6.一种如权利要求1-5任意一项所述的亲水聚酯纤维的制备方法，其特征在于：包括如下步骤，

（1）亲水涂料的制备：将环氧树脂、固化剂、填充剂、亲水剂、钠基膨润土混合均匀，得到亲水涂料；

（2）亲水聚酯纤维的制备：将亲水涂料涂覆在聚酯纤维的表面，然后进行固化，固化温度为100-110℃，即得。

7.根据权利要求6所述的一种亲水聚酯纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中的聚酯纤维为中空聚酯纤维且经过开孔处理，所述开孔处理的方法，包括如下步骤：将中空聚酯纤维浸渍于开孔处理液中，升温、保温后，依次经过热水洗和冷水洗，烘干，即得，其中，开孔处理液由氢氧化钠和碱减量促进剂按质量比(5-7):1组成。

8.根据权利要求7所述的一种亲水聚酯纤维的制备方法，其特征在于：所述升温温度为120-130℃，保温时间为20-30min。

9.根据权利要求6所述的一种亲水聚酯纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中的聚酯纤维经过预处理，所述预处理的方法，包括如下步骤：将聚酯纤维放入无水乙醇中超声清洗并干燥。