一种PET纤维亲水母粒及其制备方法和应用

技术领域

本申请涉及聚酯纤维领域，更具体地说，它涉及一种PET纤维亲水母粒及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，随着纺织印染产业的蓬勃发展，纺织品的种类越来越多，人们对服饰舒适度的要求也越来越高。其中，聚酯纤维因其具有具有较高的断裂强度和弹性回复能力，广受消费者喜爱。

吸湿排汗机理是指利用异形截面纤维表面的沟槽所产生的毛细现象使汗水经芯吸、 扩散、传输等作用，迅速迁移至织物的表面并发散，从而达到导湿快干的目的。目前，利用 截面异形化生产的吸湿排汗涤纶纤维有美国杜邦公司的Coolmax、中国台湾远东纺织的Topcool、中国台湾中兴纺织的Coolplus等十字、Y字或工字形断面纤维。这些异形纤维表面有许多纵向的沟槽，通过这些沟槽的芯吸效应可以起到导出湿气的作用。

但是由于聚酯纤维本身的疏水特性，会排斥身体上的湿气及汗水，导致芯吸沟槽失 去导出湿气的作用，衣物穿起来依旧会感觉很闷热，因此这些纤维所制得的织物会经过一道 亲水整理的工序，使纤维具备吸湿的功效后，芯吸沟槽才会发挥其作用，导出身体上的湿气， 从而获得清凉透气感。

针对上述中的相关技术，发明人认为聚酯纤维进行亲水整理后虽然具备了吸湿效果， 但与此同时容易减弱甚至失去纤维原本的断裂性能和弹性性能，因此需要改进。

发明内容

为了使聚酯纤维具备良好的吸湿效果，同时具备聚酯纤维原本良好的断裂性能和弹 性性能，本申请提供一种PET纤维亲水母粒及其制备方法和应用。

第一方面，本申请提供一种吸湿效果好的PET纤维亲水母粒，采用如下的技术方案：

一种PET纤维亲水母粒，包括以下百分比的原料：

PET 70-87％；

PBT 10-20％；

表面活性剂2-15％；

改性相容剂0.5-5％；

抗氧剂0.1-0.3％；

其中，所述改性相容剂的制备：将硅树脂、有机硅烷偶联剂和PE-g-MAH进行搅拌混合造 粒得到改性相容剂。

通过采用上述技术方案，PBT和PET均为热塑性聚酯，其中，PBT具有强度高、对 水稳定性好、绝缘性能优良等优点，PET大分子链结构具有高度的立体规整性，且具有较强 的结晶倾向，因此具有力学性能好、耐油、耐脂肪、耐酸碱等优良性能。在PET纤维分子 中采用共混的方式引入具有亲水基团的表面活性剂，表面活性剂相容于PET的非结晶区域， 在一定的温度与湿度条件下，表面活性剂会产生定向排列，极性基团排外，然后吸收空气中 的水分子，从而赋予PET纤维聚酯母粒良好的吸湿性，并通过改性相容剂增强表面活性剂 上的亲水基团与PET纤维分子的接枝反应效果，从而改变聚酯大分子链的规整性。

优选的，所述表面活性剂包括乙二醇聚氧乙烯醚和脂肪酸聚氧乙烯酯，所述乙二醇 聚氧乙烯醚和脂肪酸聚氧乙烯酯的重量配比为：(1-2)：(1-2)。

优选的，所述乙二醇聚氧乙烯醚的平均分子量为200-10000，羟值为10-500，闪点大 于250℃。

优选的，所述脂肪酸聚氧乙烯酯设置为月桂酸酯、硬脂酸酯和油酸甘油酯中的一种或 几种。

优选的，所述改性相容剂原料的配比为：硅树脂：有机硅烷偶联剂：PE-g-MAH＝(5-10)：(3-8)：(10-15)。

通过采用上述技术方案，乙二醇聚氧乙烯醚具有良好的相溶性，且引入乙二醇聚氧 乙烯醚后，通过共缩聚反应合成了PET-PEG嵌段共聚物，从而使聚酯大分子链上引入吸湿 基团，从而改善聚酯纤维的吸湿性；脂肪酸聚氧乙烯酯属于非离子表面活性剂，具有良好的 乳化、润湿、分散、柔软和抗静电等作用，而改性相容剂是通过有机硅烷偶联剂来完成PE- g-MAH和硅树脂和之间的接枝，接枝改性后的硅树脂改善了其防潮、憎水的性质，从而呈 现良好的亲水性。

第二方面，本申请提供一种PET纤维亲水母粒的制备方法，包括如下步骤：

S1、改性相容剂的制备；

S2、预混合体系的制备：

对PBT载体树脂进行搅拌，搅拌过程中依次添加表面活性剂、改性相容剂和抗氧剂进行预 混合；

S3、PET纤维亲水母粒的制备：

向预混合体系中添加PET载体树脂进行高温搅拌混合，混合均匀后进行挤出造粒、烘干得 到PET纤维亲水母粒。

优选的，S2步骤中PBT载体树脂进行预干燥，预干燥温度为100-120℃，预干燥时间为4-5小时。

通过采用上述技术方案，干燥后的PBT载体树脂能够保持其性能，避免发生水解，而且将其与表面活性剂和改性相容剂预混合，预混合后的预混合体系的中的PBT载体树脂分子上引入吸湿基团，PBT树脂和PET树脂混合后，PBT携带着吸湿基团融入PET树脂， 从而得到吸湿、回潮效果稳定的聚酯纤维母粒。

第三方面，本申请提供一种PET纤维亲水母粒在聚酯纤维中的应用，包括如下步骤： 将亲水性聚酯母粒和聚酯切片经高温熔融挤压、过滤和高压喷丝、冷却成形、上油、拉伸成 型得到聚酯纤维，所述聚酯纤维中PET纤维亲水母粒的重量百分比含量为5％-12％。

通过采用上述技术方案，亲水性聚酯母粒在聚酯纤维中的添加量达到5％-12％之间时， 亲水性聚酯母粒能够在聚酯纤维中发挥其改变聚酯大分子链规整性的效果好。聚酯大分子链 上接枝上的亲水基团能够使聚酯纤维的回潮率得到改善，增加其柔顺性，所以聚酯纤维后期 无需进行再次的亲水整理，即可保证聚酯纤维能够保持其原本的纤维特性，即聚酯纤维具有 力学性能好、耐油、耐水洗和回潮率好的特点。

综上所述，本申请包括以下有益技术效果：

1、本申请采用表面活性剂和改性相容剂将亲水基团引入聚酯树脂中，由于聚酯树脂分子链 上的亲水基团，其聚酯大分子链规整性效果好，能够使聚酯树脂的亲水效果好，从而提高聚 酯纤维的回潮率效；

2、本申请中优选采用改性相容剂，由于有机硅烷偶联剂来完成PE-g-MAH和硅树脂和之间 的接枝，接枝改性后的硅树脂改善了表面活性剂与PET载体树脂的相容性，增强的PET亲 水效果，从而呈现良好的亲水性；

3、本申请在聚酯纤维中的应用，通过PET纤维亲水母粒的引进，提高了聚酯纤维的亲水性， 从而提高聚酯纤维回潮率。

具体实施方式

下面结合实施例，对本申请进行详细描述。

本申请实施例所采用的原料来源：

硅树脂购自深圳市吉鹏硅氟材料有限公司，货号67763-03-5

有机硅烷偶联剂(KH560、KH550)购自广州双桃精细化工有限公司，货号780-69-8

PE-g-MAH购自东莞市胜浩塑胶原料有限公司

PBT载体树脂购自上海鑫茂塑化有限公司

PET载体树脂购自广泰塑胶原料有限公司，货号CR-8863-2

乙二醇聚氧乙烯醚购自南通阿切斯化工有限公司，货号25322-68-3

月桂酸酯购自江苏省海安石油化工厂

硬脂酸酯购自山东萍聚生物科技有限公司，货号26855-43-6

油酸甘油酯购自嘉兴中成环保科技股份有限公司，货号111-03-5

抗氧剂1010购自上海凯茵化工有限公司，货号6683-19-8

改性相容剂的制备

制备例1

S1、取硅树脂100g、KH560(有机硅烷偶联剂)60g、PE-g-MAH 200g于共混机中搅拌混合， 搅拌速度为3000r/min，搅拌时间为15min，然后造粒得到改性相容剂a。

制备例2

取硅树脂140g、KH560(有机硅烷偶联剂)100g、PE-g-MAH 240g于共混机中搅拌混合， 搅拌速度为3000r/min，搅拌时间为15min，然后造粒得到改性相容剂b。

制备例3

取硅树脂200g、KH560(有机硅烷偶联剂)160g、PE-g-MAH 300g于共混机中搅拌混合， 搅拌速度为3000r/min，搅拌时间为15min，然后造粒得到改性相容剂c。

制备例4

取硅树脂200g、KH560(有机硅烷偶联剂)160g、PE-g-MAH 300g于共混机中搅拌混合， 搅拌速度为3500r/min，搅拌时间为10min，得到改性相容剂d。

制备例5

取硅树脂200g、KH550(有机硅烷偶联剂)160g、PE-g-MAH 300g于共混机中搅拌混合， 搅拌速度为3500r/min，搅拌时间为10min，然后造粒得到改性相容剂e。

制备例6

PE-g-MAH 300g于共混机中搅拌，搅拌速度为3500r/min，搅拌时间为10min，然后造粒得 到改性相容剂f。

制备例7

取硅树脂200g、KH560(有机硅烷偶联剂)160g份于共混机中搅拌混合，搅拌速度为3500r/min，搅拌时间为10min，然后造粒得到改性相容剂g。

PET纤维亲水母粒的制备

实施例1

S1、预混体系的制备

将PBT树脂置于共混机中进行搅拌混合，搅拌速度为800r/min搅拌过程中依次添加乙二醇 聚氧乙烯醚、月桂酸酯、改性相容剂a和抗氧剂1010(抗氧剂)，继续搅拌，搅拌速度为1200r/min，搅拌30min；

S2、PET纤维亲水母粒的制备

将PET载体树脂添加到共混机中进行搅拌混合，同时提高共混机的温度至110℃，搅拌1小 时，混合均匀后输送至挤出机中进行挤出造粒，然后烘干得到PET纤维亲水母粒。

实施例2-7：与实施例1的不同之处在于，PET纤维亲水母粒中各组分的用量与实施例不同。

实施例1-7中各组分的重量份如表1所示。

表1各组分的重量配比

实施例8：与实施例6的不同之处在于，改性相容剂采用改性相容剂b。

实施例9：与实施例6的不同之处在于，改性相容剂采用改性相容剂c。

实施例10：与实施例6的不同之处在于，改性相容剂采用改性相容剂d。

实施例11：与实施例6的不同之处在于，改性相容剂采用改性相容剂e。

实施例12：与实施例6的不同之处在于，月桂酸酯替换为硬脂酸酯。

实施例13：与实施例6的不同之处在于，月桂酸酯替换为月桂酸酯和油酸甘油酯的混合物，且月桂酸酯和油酸甘油酯的体积比为1：1.2。

实施例14：与实施例6的不同之处在于，将S1步骤中添加的PBT载体树脂于干燥 箱中进行预干燥，预干燥温度为120℃，预干燥时间为5小时。

实施例15：与实施例6的不同之处在于，将S1步骤中添加的PBT载体树脂于干燥 箱中进行预干燥，预干燥温度为140℃，预干燥时间为4小时。

实施例16：与实施例15的不同之处在于，将S1步骤中添加的PBT载体树脂于干燥箱中进行预干燥，预干燥温度为130℃，预干燥时间为4.5小时。

对比例

对比例1-5：与实施例6的不同之处在于，对比例中的各组分成分和含量不同。

对比例1-5中各组分成分和含量如表2所示。

表2对比例中各组分成分和含量

应用例1-21：将实施例1-16、对比例1-5中制备得到的PET纤维亲水母粒和聚酯切片经高 温熔融挤压、过滤和高压喷丝、冷却成形、上油、拉伸成型得到聚酯纤维，其中，聚酯纤维 中PET纤维亲水母粒的重量百分比含量为5％。

应用例22：与应用例6的不同之处在于，聚酯纤维中PET纤维亲水母粒的重量百分比含量为8％。

应用例23：与应用例6的不同之处在于，聚酯纤维中PET纤维亲水母粒的重量百分比含量为12％。

断裂强度和断裂伸长率测试 试验样品：采用应用例1-23制备得到的聚酯纤维作为试验组，通过GB/T3923.1-1997试验 方法对试验组进行断裂强度和断裂伸长率测试，测试结果如表3所示。

纤维弹性回复率测试 试验样品：采用应用例1-23制备得到的聚酯纤维作为试验组，通过FZ/T 70006-2004试验方 法对试验组进行纤维弹性回复率测试，测试结果如表3所示。

回潮率测试 试验样品：采用应用例1-23制备得到的聚酯纤维作为试验组，试验组的湿重与干重的差值 对干重的百分率为试验组的回潮率。试验组的回潮率如表3所示。

表3聚酯纤维的回潮率

试验结果

观察表3中各应用例的断裂强度和断裂伸长率，通过各实施例和对比例的方法制备得到的纤 维母粒添加到聚酯纤维中，可见加入不同成分的表面活性剂和改性相容剂后，断裂强度维持 在3.9±0.1cN/dtex，断裂伸长率维持在46.0±0.2％。则通过添加表面活性剂和改性相容剂 对聚酯纤维原本的断裂强度影响不大，使聚酯纤维能够保持其原本良好的断裂强度。

观察表3中各应用例中纤维在1％中的形变中的弹性回复率和在10％形变中的弹性回 复率，通过各实施例和对比例的方法制备得到的纤维母粒添加到聚酯纤维中，可见加入不同 成分的表面活性剂和改性相容剂后，聚酯纤维在1％的形变中的弹性回复率维持在96.5± 1.5％，在10％的形变中的弹性回复率维持在51.5±1.5％。则通过添加表面活性剂和改性相 容剂对聚酯纤维原本的弹性回复能力影响不大，使聚酯纤维能够保持其原本良好的弹性回复 能力。

通过应用例1-7可知，PET纤维亲水母粒的制备中，各原料之间的不同配比会引起回 潮率的变化，但变化范围不大，可以根据实际生产中的需要来调整各原料之间的配比，从而 制备得到不同回潮率的聚酯纤维。而且应用例1-7制备的聚酯纤维的回潮率均大于0.9％， 即聚酯纤维回潮率高，吸湿效果可以达到纤维经过亲水整理后的吸湿效果。

而且通过对比应用例4、应用例6和应用例7，PET纤维亲水母粒中表面活性剂的成分或配比不同，会引起聚酯纤维回潮率的变化，当乙二醇聚氧乙烯醚与月桂酸酯之间的比例 为1：2时，聚酯纤维回潮率效果好；脂肪酸聚氧乙烯酯成分的替换对聚酯纤维回潮率影响 不大，可以针对性进行选择。

通过应用例6、应用例17、应用例18和应用例19制备得到的聚酯纤维的回潮率对比，应用例6的聚酯纤维回潮率远大于应用例17、应用例18和应用例19的聚酯纤维回潮 率，应用例18和应用例19的聚酯纤维回潮率均大于应用例117的聚酯纤维回潮率，说明表 面活性剂和改性相容剂的添加能够在聚酯纤维树脂链上引进亲水基团，提高聚酯纤维的回潮率；而且改性相容剂的添加能够促进聚酯树脂上的亲水基团的引进，使聚酯纤维上亲水基团 结合效果更好，相溶性更好，有助于提高聚酯纤维的回潮率。

通过应用例6、应用例20和应用例21制备得到的聚酯纤维的回潮率对比，应用例6的聚酯纤维回潮率高于应用例20和应用21的聚酯纤维回潮率，则改性相容剂的成分不同，对促进聚酯纤维上亲水基团的引进效果不同，即改性相容剂的成分与表面活性剂的相溶性不 同。采用PE-g-MAH作为相容剂比采用硅树脂和有机硅烷偶联剂对于亲水基团的引进效果 好，回潮率高，使得聚酯纤维吸湿效果好；采用PE-g-MAH、硅树脂和有机硅烷偶联剂复配混合得到的改性相容剂的引进效果好，亲水基团与聚酯树脂的结合程度好，回潮率高。

通过应用例6、应用例22和应用例23可知，PET纤维亲水母粒添加到聚酯纤维中的量不同也会影响聚酯纤维的回潮率，因此可以根据实际生产中的需要来调整聚酯纤维中PET 纤维亲水母粒的含量，使聚酯纤维的回潮率控制在0.4-2.0％之间。

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。