一种阳离子染料可染消光聚酯母粒及其制备方法与流程

本发明涉及聚酯功能母粒的，尤其是涉及一种阳离子染料可染消光聚酯母粒及其制备方法。

背景技术：

1、颜色靓丽，风格独特的织物往往更受消费者的欢迎，具有很大的市场需求量。聚酯纤维(涤纶)虽然是第一大合成纤维品种，被广泛应用于服装、家纺等领域，但由于聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)的大分子链排列紧密，结晶度高，结构致密，染料分子难以扩散进入纤维内部，同时缺少特定的染色基团，使得涤纶染色困难。为了改进聚酯纤维的可染性，添加对阳离子染料具有亲和性的第三单体可制备阳离子染料可染聚酯(cdp)，能够破坏pet分子链规整性，使其结晶性能下降，纤维的染色性得到提高。在此基础上可再引入具有柔性链段的第四组分，增大纤维中的无定形区和改善无定形区大分子的活动性，从而制备阳离子染料常压易染聚酯(ecdp)。

2、但是，阳离子染料可染聚酯(cdp)纤维会存在光泽耀眼，无悬垂感等应用缺陷，通常选择加入消光剂解决这一问题。其中，二氧化钛(tio2)由于具有白度好、折射率高、耐热性好、无毒性等优点成为最有效、应用最多的纤维消光剂，但目前却鲜有阳离子消光聚酯纤维产品。这是由于阳离子聚酯中第三单体上的磺酸基团易与金属离子形成配合物，再加上第三组分的自聚现象会导致熔体中杂质较多，易生成炭化结焦物。加入二氧化钛后，大量的金属钛离子为磺酸基团提供了更多的配位点，更不利于熔体流动性的改善，给后续纺丝加工带来了诸多困难。

3、现有技术多关注阳离子可染聚酯配方的改进，以减少熔体中杂质产生。如公开号cn 107557902a公开了一种阳离子可染聚酯poy丝的制备方法，该申请中通过配合物离子调节剂的加入削弱了聚合过程的配位作用，改善了熔体的流动性，但未考虑到大量消光剂二氧化钛加入后钛离子引起的配位作用。

4、另外，也有技术通过设计异型结构设计实现阳离子染料可染消光聚酯纤维的制备，如公开号cn 116288805 a公开了一种兼具无钛消光和阳离子染料常压易染聚酯超细纤维及其制备方法，该申请中利用海岛结构和致孔剂制备了具有微孔结构的纤维，实现了阳离子可染聚酯纤维的消光效果，但制备工艺较为复杂，不利于工业化广泛应用。

技术实现思路

1、为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种阳离子染料可染消光聚酯母粒及其制备方法，通过锌盐来对二氧化钛进行包覆，可以有效减弱阳离子可染聚酯中第三单体和消光剂的配位作用，改善熔体流动性。

2、本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

3、第一方面，本发明提供了一种阳离子染料可染消光聚酯母粒的制备方法，包括如下步骤：将阳离子可染聚酯基体、改性二氧化钛、表面活性剂和分散剂混合并混炼挤出，制得阳离子染料可染聚酯消光母粒；所述改性二氧化钛的制备包括：在二氧化钛浆料中加入锌盐进行无机包覆反应后，得到氧化锌包覆的二氧化钛；再将氧化锌包覆的二氧化钛经过偶联剂改性，得到改性二氧化钛。

4、在阳离子染料可染消光聚酯的生产中会引入带有苯磺酸基团的第三单体，由于磺酸的三个氧原子可以从不同方向上连接金属离子，配位方式多样化，很容易形成一些高维结构。除了聚酯生产中引入的金属催化剂，二氧化钛作为消光剂添加到阳离子染料可染聚酯中，无疑为苯磺酸基团提供更多的配位点，这会导致熔体杂质增多，流动性变差，不利于后续生产和加工使用。但是，不同金属离子与苯磺酸根离子的配位能力有所差异，锌离子与其配位作用较弱。

5、因此在本发明中，采用与苯磺酸根离子有弱配位作用的锌离子来对二氧化钛进行包覆，可以有效减弱第三单体和消光剂的配位作用，改善熔体流动性，同时包覆物氧化锌对钛白粉白度不会产生明显影响。此外，在二氧化钛表面修饰偶联剂，可以提升消光剂和阳离子染料可染聚酯基体的相容性，有利于其更好地分散。进一步地，在母粒生产过程中加入一些烷基链段苯磺酸盐物质作为表面活性剂，可以降低第三单体之间自聚物的形成，也有利于改善阳离子聚酯的熔体流动性。

6、作为优选，按质量份数计，阳离子染料可染聚酯消光母粒制备过程中，阳离子可染聚酯基体的加入量为50～90份，改性二氧化钛的加入量为10～50份，两者的总加入量为100份。

7、作为优选，按质量份数计，阳离子染料可染聚酯消光母粒制备过程中，表面活性剂的添加量为0.1～1份，分散剂的添加量为0.5～2份。进一步优选的，表面活性剂的添加量为0.1～0.5份，分散剂的添加量为0.5～1份。

8、经研究表明，表面活性剂加入太多效果反而更差。

9、作为优选，所述表面活性剂为4-正辛基苯磺酸钠、4-十二烷基苯磺酸钠和十四烷基苯磺酸钠中的一种或几种。

10、作为优选，所述分散剂为聚乙二醇(重均分子量2000～4000g/mol)、低密度均聚蜡(密度为0.90～0.95g/cm3)、马来酸酐接枝乙烯辛烯共聚物(熔指为0.6～2.0g/10min(190℃，2.16kg))和乙烯丙烯酸共聚物(粘度为4500～5000mpa·s(190℃))中的一种或几种。

11、作为优选，所述阳离子可染聚酯基体为在对苯二甲酸、乙二醇聚合过程中引入间苯二甲酸-5-磺酸钠作为第三单体的改性聚酯，第三单体含量为占对苯二甲酸物质的量的1.5％。

12、作为优选，所述改性二氧化钛的制备方法具体为：

13、(1)将二氧化钛粉体和水混合研磨后，调节ph值至碱性，得到二氧化钛浆料；

14、(2)在二氧化钛浆料中加入锌盐，进行无机包覆反应，再经离心、干燥后，得到氧化锌包覆的二氧化钛微粒；

15、(3)将氧化锌包覆的二氧化钛微粒和水混合研磨后，调节ph值至酸性，得到氧化锌包覆的二氧化钛浆料；

16、(4)在氧化锌包覆的二氧化钛浆料中加入偶联剂，进行改性反应，得到改性二氧化钛。

17、可溶性锌盐在碱性条件下会析出白色氢氧化锌，氢氧化锌加热干燥后分解为氧化锌，最终在二氧化钛表面形成氧化锌的包覆层。

18、作为优选，步骤(1)中，所述二氧化钛粉体的平均粒径为100～500nm；所述二氧化钛浆料的固含量为10～50％。

19、作为优选，步骤(1)中，所述研磨的转速设定为1000～4000r/min，研磨时间为10～60min。

20、作为优选，步骤(1)中，调节ph值至碱性所用的碱性调节剂为氢氧化钠、氢氧化钾、六偏磷酸钠中的一种或几种，ph值范围调节至9～14。

21、作为优选，步骤(2)中，所述锌盐为氯化锌或硫酸锌；所述锌盐的添加量为使得锌离子(锌盐)与钛离子(二氧化钛)的摩尔比为1～10:100；所述无机包覆反应的温度为60～100℃，反应时间为10～60min；所述干燥的条件为在300～400℃干燥1～3h。

22、锌盐反应后形成的氧化锌包覆物，其本身可作为消光剂，因而不会影响二氧化钛作为消光剂的性能。氧化锌包覆量越多，遮盖掉的金属钛配位点越多，有利于阳离子消光聚酯的流动性改善，但是氧化锌包覆量超过限定值，将会对纺丝效果以及纺丝后纤维的力学性能产生影响。

23、作为优选，步骤(3)中，氧化锌包覆的二氧化钛浆料的固含量为10～50％。

24、作为优选，步骤(3)中，所述研磨的转速设定为1000～4000r/min，研磨时间为10～60min。

25、作为优选，步骤(3)中，调节ph值至酸性所用的酸性调节剂为盐酸、醋酸和月桂酸中的一种或几种，ph值范围调节至3～6。

26、作为优选，步骤(4)中，所述偶联剂为硅烷偶联剂中的一种或几种；所述偶联剂的添加量为使得偶联剂与二氧化钛的质量比为1～5:100。

27、作为优选，步骤(4)中，所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷(kh-550)、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(kh-560)、n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷(kh-792)中的一种或几种。

28、作为优选，步骤(4)中，所述改性反应的温度为60～100℃，反应时间为2～8h。

29、作为优选，所述混合条件包括：混合转速为1000～4000r/min，混合时间为10～30min；所述混炼条件包括：混炼挤出温度为200～235℃，混炼挤出转速为200～500r/min。

30、第二方面，本发明还提供了一种上述制备方法制得的阳离子染料可染消光聚酯母粒。

31、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

32、(1)本发明利用与苯磺酸根离子有弱配位作用的第一过渡系金属离子锌来对二氧化钛进行包覆，同时在母粒加工过程中加入烷基苯磺酸盐来降低第三单体自聚物的形成，共同改善阳离子染料可染消光聚酯的熔体流动性；

33、(2)本发明利用在二氧化钛表面化学接枝偶联剂和在母粒加工过程中添加适量的表面活性剂、分散剂来共同提升消光剂二氧化钛在阳离子染料可染聚酯基体中的分散性，从而制备适合后续生产和加工的母粒产品。