一种防晒FDY全拉伸纤维面料及其制备方法与流程

一种防晒fdy全拉伸纤维面料及其制备方法
技术领域
1.本发明属于fdy面料技术领域，具体地，涉及一种防晒fdy全拉伸纤维面料及其制备方法。


背景技术：

2.紫外线具有抑菌、杀菌的作用，适量的紫外线照射可以促进维生素d的合成，提高人体免疫力，但过度照射会对人体产生一定的危害。紫外线光谱分为3个波段，其中长波紫外线uva、中波紫外线uvb会使人体皮肤变黑、老化，同时会造成免疫系统紊乱，或引发诸如皮肤癌、白内障等严重疾病；而短波紫外线uvc大部分可以被臭氧层等吸收，透过量极少。因此uva和uvb对人体的危害最为严重。为尽量减少紫外线造成的危害，人们不断寻求具有防紫外线功能的纺织品来保护皮肤。
3.全拉伸丝(fdy)不仅有良好的垂悬性和弹性，还具有良好的皮肤触感和细腻爽滑的性能，涤纶可以抵受化学物质及经常洗涤，减少衣物褪色及脱色现象，在户外环境下人体易出汗，衣物需要经常洗涤，因此，涤纶fdy面料被广泛应用在防晒面料中。
4.涤纶纤维，化学名称为聚酯纤维，其是由有机二元酸和二元醇缩聚而成的聚酯经纺丝所得的合成纤维，其本身具有一定的防晒作用，但是效果难以满足有效防护标准，因此，现有技术中会在涤纶原料中添加一定量的防晒剂，如二氧化钛、氧化锌等，在一定程度上可以大幅提升防晒效果，但是，防晒剂在反复洗涤过程中易流失失效，导致防晒作用急剧下降；随着纳米技术的成熟，纳米级防晒剂逐渐被应用到防晒面料中，其具有更高的比表面积，在少量添加下即可获得良好的防晒性能，但是，纳米材料也更易从基体中流失；此外，传统的涤纶分子由共价键结合，既不能电离，也不能传递电子，容易产生和积聚电荷，加之涤纶的疏水性强，不易吸湿，导致面料易产生静电，影响穿着体验。


技术实现要素：

5.为了解决背景技术中提到的技术问题，本发明的目的在于提供一种防晒fdy全拉伸纤维面料及其制备方法。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
7.一种防晒fdy全拉伸纤维面料，由改性涤纶长丝纺织而成，其中，改性涤纶长丝按照重量份计包括：
8.改性聚酯100份、防晒剂5.4-6.7份、抗起球剂0.12-0.15份和分散剂2.4-2.8份；
9.所述改性聚酯由以下方法制备：
10.步骤a1：将甘油聚氧乙烯醚和吡啶混匀，升温至82-88℃，辅以180-240rpm机械搅拌，加入氯化亚砜，回流搅拌反应4-5h，反应结束减压旋蒸脱除溶剂吡啶和过量的氯化亚砜，得到亲水基体；
11.进一步地，甘油聚氧乙烯醚、氯化亚砜和吡啶的用量比为0.1mol：0.35-0.4mol：50-60ml，以吡啶为溶剂，甘油聚氧乙烯醚中的羟基和氯化亚砜反应，形成氯代物。
12.步骤a2：将亚氨基二乙酸、二氧六环和去离子水混合溶解，再加入三乙胺混匀，油浴控制温度为70-80℃，施加120-150rpm机械搅拌，间断加入亲水基体，反应1.5-2h，反应结束减压旋蒸脱除二氧六环和去离子水，得到改性单体；
13.进一步地，亲水基体、亚氨基二乙酸、三乙胺、二氧六环和去离子水的用量比为0.1mol：0.3mol：15-20ml：50-70ml：100-120ml，以三乙胺为缚酸剂，二氧六环和去离子水作为混合溶剂，亲水基体中的含氯基团与亚氨基二乙酸中的仲胺反应，接入支状羧基修饰。
14.步骤a3：将改性单体、乙二醇和三氧化二锑混合，氮气保护，施加50-70rpm机械搅拌，升温至180-200℃，酯化1.5-2h，再加入对苯二甲酸，继续升温至210-230℃，酯化1-1.2h，抽真空至200pa以下，脱除过量乙二醇，升温至270-285℃，缩聚30-40min，反应结束通氮气挤出冷却、切粒，得到改性聚酯；
15.进一步地，苯二甲酸和改性单体的用量摩尔比为1:0.16-0.22，改性单体和对苯二甲酸的羧基含量与乙二醇的羟基含量摩尔比为1：1.4-1.6，三氧化二锑为催化剂，其用量为底物总量的0.01wt％，改性单体和对苯二甲酸与过量的乙二醇先酯化，再于真空高温环境中缩聚。
16.进一步地，所述防晒剂由纳米二氧化钛和纳米氧化锌复合而成。
17.进一步地，所述抗起球剂为二苯基硅二醇。
18.进一步地，所述分散剂为分散剂p121。
19.一种防晒fdy全拉伸纤维面料的制备方法，具体包括如下步骤：
20.步骤s1：将改性聚酯、防晒剂、抗起球剂和分散剂预混，将混合料挤出喷丝、冷却、上油、拉伸、绕卷，得到改性涤纶长丝；
21.步骤s2：将改性涤纶长丝按照经纱密度为1020根/10cm、纬纱密度为660根/10cm纺织成面料，得到防晒fdy全拉伸纤维面料。
22.进一步地，混合料的挤出温度为280℃，纺丝箱温度为300℃。
23.进一步地，拉伸过程中第一热辊温度为85-95℃，速度为1480-1530m/min，第二热辊温度为120-128℃，速度为4150-4320m/min，拉伸倍数为2.2-2.6。
24.本发明的有益效果：
25.本发明的面料以改性聚酯为主材，其以甘油聚氧乙烯醚为原料，通过氯化亚砜处理，制成氯代物，再与亚氨基二乙酸取代反应，引入支状羧基修饰，制成改性单体，将其与对苯二甲酸和乙二醇酯化缩聚，制成聚酯，与现有的涤纶材料相比，该聚酯中通过亚氨基二乙酸引入的氮氧结构对金属基质的防晒剂具有良好的螯合作用，有利于防晒剂的均匀分散，达到良好的屏蔽紫外线的作用，制得的面料经测试uva透过率平均值为1.82-2.26％、upf平均值为167-226，具有良好的防晒效果；且螯合作用对防晒剂形成锚固作用，使得防晒剂在反复洗涤过程中不易流失，制得的面料在经过100次洗涤后，upf平均值保留率为89.3-96.4％，具有耐水洗长效防晒作用；此外，甘油聚氧乙烯醚引入大量具有亲水性的聚氧乙烯醚结构，赋予面料良好的吸湿性，有利于静电释放，不易产生静电集聚。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的
实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
27.实施例1：本实施例制备防晒fdy全拉伸纤维面料，具体实施过程如下：
28.1)制备改性聚酯
29.a1、取甘油聚氧乙烯醚(选自peg-7甘油聚氧乙烯醚，由海安石油化工有限公司提供，以下实施例采用相同原料)，加入吡啶搅拌混匀，油浴升温至88℃，辅以240rpm机械搅拌，再加入氯化亚砜，恒温回流搅拌反应4h，反应中，甘油聚氧乙烯醚、氯化亚砜和吡啶的用量比为0.1mol：0.4mol：60ml，反应结束减压旋蒸脱除溶剂吡啶和过量的氯化亚砜，即制得亲水基体。
30.a2、取二氧六环和去离子水混合作为溶剂，加入亚氨基二乙酸搅拌溶解，再加入三乙胺搅拌混匀，油浴控制温度为80℃，辅以150rpm机械搅拌，分3次加入亲水基体，每次间断时间为30min，完全加入后保持恒温搅拌反应，控制亲水基体的总加入反应时间为1.5h，反应中，亲水基体、亚氨基二乙酸、三乙胺、二氧六环和去离子水的用量比为0.1mol：0.3mol：20ml：70ml：100ml，反应结束减压旋蒸脱除二氧六环和去离子水，即制得改性单体。
31.a3、取改性单体、对苯二甲酸和乙二醇为底物，先将改性单体、乙二醇和底物总量0.01wt％的三氧化二锑混合，通入氮气置换反应体系中的空气，施加70rpm机械搅拌，升温至200℃，酯化1.5h，再加入对苯二甲酸，继续升温至230℃，酯化1h，再对反应体系抽真空至180pa，脱除过量乙二醇，升温至285℃，缩聚30min，反应中，苯二甲酸和改性单体的用量摩尔比为1：0.22，底物中-cooh/-oh的摩尔比为1：1.6，反应结束通入氮气挤出冷却，采用切粒机制粒，即制得改性聚酯。
32.2)制备面料
33.s1、按照重量份计取如下原料：
34.改性聚酯100份，由本实施例制备；
35.防晒剂5.4份，由纳米二氧化钛和纳米氧化锌混合而成，其中，纳米二氧化钛选自锐钛型二氧化钛，粒径约为30nm，纳米氧化锌选自纺织专用纳米氧化锌，粒径约为50nm，均由北京德科岛金科技有限公司提供，纳米二氧化钛和纳米氧化锌的质量比为1:0.35，以下实施例采用相同配比原料；
36.抗起球剂0.13份，选自二苯基硅二醇，工业级原料，以下实施例采用相同批次原料；
37.分散剂2.4份，选自分散剂p121，由广州和氏璧化工材料有限公司提供；
38.将以上各原料按照配比投加到高速混料机中，以1200rpm高速预混10min，再将混合料投加到纺丝箱中，控制纺丝箱温度为300℃，挤出温度为280℃，对熔体进行喷丝，喷丝板规格为prb75-2
×
18
‑×
0.6，侧吹风冷却，风温为25℃，风速为0.4m/s，冷却后对纤维上油，之后控制第一热辊温度为95℃，速度为1530m/min，第二热辊温度为128℃，速度为4320m/min，对纤维进行拉伸，拉伸倍数为2.6，绕卷后即制得改性涤纶长丝。
39.s2、以改性涤纶长丝为纱线，采用纺织机，按照经纱密度为1020根/10cm、纬纱密度为660根/10cm纺织成面料，制得防晒fdy全拉伸纤维面料。
40.实施例2：本实施例制备防晒fdy全拉伸纤维面料，具体实施过程如下：
41.1)制备改性聚酯
42.a1、取甘油聚氧乙烯醚和吡啶搅拌混匀，油浴升温至82℃，辅以180rpm机械搅拌，再加入氯化亚砜，恒温回流搅拌反应5h，反应中，甘油聚氧乙烯醚、氯化亚砜和吡啶的用量比为0.1mol：0.35mol：50ml，反应结束减压旋蒸脱除溶剂吡啶和过量的氯化亚砜，即制得亲水基体。
43.a2、取二氧六环和去离子水混合作为溶剂，加入亚氨基二乙酸搅拌溶解，再加入三乙胺搅拌混匀，油浴控制温度为70℃，辅以120rpm机械搅拌，分4次加入亲水基体，每次间断时间为20min，完全加入后保持恒温搅拌反应，控制亲水基体的总加入反应时间为2h，反应中，亲水基体、亚氨基二乙酸、三乙胺、二氧六环和去离子水的用量比为0.1mol：0.3mol：15ml：50ml：120ml，反应结束减压旋蒸脱除二氧六环和去离子水，即制得改性单体。
44.a3、取改性单体、对苯二甲酸和乙二醇为底物，先将改性单体、乙二醇和底物总量0.01wt％的三氧化二锑混合，通入氮气置换反应体系中的空气，施加50rpm机械搅拌，升温至180℃，酯化2h，再加入对苯二甲酸，继续升温至210℃，酯化1.2h，再对反应体系抽真空至200pa，脱除过量乙二醇，升温至270℃，缩聚40min，反应中，苯二甲酸和改性单体的用量摩尔比为1：0.22，底物中-cooh/-oh的摩尔比为1：1.4，反应结束通入氮气挤出冷却，采用切粒机制粒，即制得改性聚酯。
45.2)制备面料
46.s1、按照重量份计取如下原料：
47.改性聚酯100份(本实施例制备)，防晒剂6.7份，抗起球剂0.15份，分散剂2.8份，将以上各原料按照配比投加到高速混料机中，以1200rpm高速预混10min，再将混合料投加到纺丝箱中，控制纺丝箱温度为300℃，挤出温度为280℃，对熔体进行喷丝，喷丝板规格为prb75-2
×
18
‑×
0.6，侧吹风冷却，风温为25℃，风速为0.4m/s，冷却后对纤维上油，之后控制第一热辊温度为85℃，速度为1480m/min，第二热辊温度为120℃，速度为4150m/min，对纤维进行拉伸，拉伸倍数为2.2，绕卷后即制得改性涤纶长丝。
48.s2、以改性涤纶长丝为纱线，采用纺织机，按照经纱密度为1020根/10cm、纬纱密度为660根/10cm纺织成面料，制得防晒fdy全拉伸纤维面料。
49.实施例3：本实施例制备防晒fdy全拉伸纤维面料，具体实施过程如下：
50.1)制备改性聚酯
51.a1、取甘油聚氧乙烯醚和吡啶搅拌混匀，油浴升温至85℃，辅以240rpm机械搅拌，再加入氯化亚砜，恒温回流搅拌反应4.2h，反应中，甘油聚氧乙烯醚、氯化亚砜和吡啶的用量比为0.1mol：0.36mol：60ml，反应结束减压旋蒸脱除溶剂吡啶和过量的氯化亚砜，即制得亲水基体。
52.a2、取二氧六环和去离子水混合作为溶剂，加入亚氨基二乙酸搅拌溶解，再加入三乙胺搅拌混匀，油浴控制温度为72℃，辅以150rpm机械搅拌，分4次加入亲水基体，每次间断时间为20min，完全加入后保持恒温搅拌反应，控制亲水基体的总加入反应时间为1.8h，反应中，亲水基体、亚氨基二乙酸、三乙胺、二氧六环和去离子水的用量比为0.1mol：0.3mol：18ml：70ml：100ml，反应结束减压旋蒸脱除二氧六环和去离子水，即制得改性单体。
53.a3、取改性单体、对苯二甲酸和乙二醇为底物，先将改性单体、乙二醇和底物总量0.01wt％的三氧化二锑混合，通入氮气置换反应体系中的空气，施加60rpm机械搅拌，升温至195℃，酯化1.6h，再加入对苯二甲酸，继续升温至220℃，酯化1h，再对反应体系抽真空至
200pa，脱除过量乙二醇，升温至280℃，缩聚34min，反应中，苯二甲酸和改性单体的用量摩尔比为1：0.19，底物中-cooh/-oh的摩尔比为1：1.5，反应结束通入氮气挤出冷却，采用切粒机制粒，即制得改性聚酯。
54.2)制备面料
55.s1、按照重量份计取如下原料：
56.改性聚酯100份(本实施例制备)，防晒剂6.5份，抗起球剂0.12份，分散剂2.6份，将以上各原料按照配比投加到高速混料机中，以1200rpm高速预混10min，再将混合料投加到纺丝箱中，控制纺丝箱温度为300℃，挤出温度为280℃，对熔体进行喷丝，喷丝板规格为prb75-2
×
18
‑×
0.6，侧吹风冷却，风温为25℃，风速为0.4m/s，冷却后对纤维上油，之后控制第一热辊温度为92℃，速度为1500m/min，第二热辊温度为125℃，速度为4250m/min，对纤维进行拉伸，拉伸倍数为2.5，绕卷后即制得改性涤纶长丝。
57.s2、以改性涤纶长丝为纱线，采用纺织机，按照经纱密度为1020根/10cm、纬纱密度为660根/10cm纺织成面料，制得防晒fdy全拉伸纤维面料。
58.实施例4：本实施例制备防晒fdy全拉伸纤维面料，具体实施过程如下：
59.1)制备改性聚酯
60.a1、取甘油聚氧乙烯醚和吡啶搅拌混匀，油浴升温至88℃，辅以240rpm机械搅拌，再加入氯化亚砜，恒温回流搅拌反应4.5h，反应中，甘油聚氧乙烯醚、氯化亚砜和吡啶的用量比为0.1mol：0.36mol：55ml，反应结束减压旋蒸脱除溶剂吡啶和过量的氯化亚砜，即制得亲水基体。
61.a2、取二氧六环和去离子水混合作为溶剂，加入亚氨基二乙酸搅拌溶解，再加入三乙胺搅拌混匀，油浴控制温度为75℃，辅以120rpm机械搅拌，分4次加入亲水基体，每次间断时间为20min，完全加入后保持恒温搅拌反应，控制亲水基体的总加入反应时间为2h，反应中，亲水基体、亚氨基二乙酸、三乙胺、二氧六环和去离子水的用量比为0.1mol：0.3mol：18ml：70ml：120ml，反应结束减压旋蒸脱除二氧六环和去离子水，即制得改性单体。
62.a3、取改性单体、对苯二甲酸和乙二醇为底物，先将改性单体、乙二醇和底物总量0.01wt％的三氧化二锑混合，通入氮气置换反应体系中的空气，施加70rpm机械搅拌，升温至200℃，酯化1.7h，再加入对苯二甲酸，继续升温至220℃，酯化1.1h，再对反应体系抽真空至150pa，脱除过量乙二醇，升温至280℃，缩聚35min，反应中，苯二甲酸和改性单体的用量摩尔比为1：0.2，底物中-cooh/-oh的摩尔比为1：1.5，反应结束通入氮气挤出冷却，采用切粒机制粒，即制得改性聚酯。
63.2)制备面料
64.s1、按照重量份计取如下原料：
65.改性聚酯100份(本实施例制备)，防晒剂6.2份，抗起球剂0.12份，分散剂2.7份，将以上各原料按照配比投加到高速混料机中，以1200rpm高速预混10min，再将混合料投加到纺丝箱中，控制纺丝箱温度为300℃，挤出温度为280℃，对熔体进行喷丝，喷丝板规格为prb75-2
×
18
‑×
0.6，侧吹风冷却，风温为25℃，风速为0.4m/s，冷却后对纤维上油，之后控制第一热辊温度为95℃，速度为1500m/min，第二热辊温度为125℃，速度为4320m/min，对纤维进行拉伸，拉伸倍数为2.5，绕卷后即制得改性涤纶长丝。
66.s2、以改性涤纶长丝为纱线，采用纺织机，按照经纱密度为1020根/10cm、纬纱密度
为660根/10cm纺织成面料，制得防晒fdy全拉伸纤维面料。
67.取实施例1-实施例4制备的面料，参照aatcc tm 183织物紫外防护系数upf测试标准，裁取规格为50
×
50mm的试样，将试样置于温度为21
±
1℃，湿度为65
±
2％的恒温恒湿箱中平衡12h，之后进行测试，具体测试结果如表1所示：
68.表1
[0069][0070]
由表1数据可知，本发明制备的面料uva透过率平均值为1.82-2.26％，upf平均值为167-226，具有优异的抗紫外线防晒效果。
[0071]
基于以上测试数据，取以上制备的试样，参照aatcc tm61耐水洗色牢度标准，配制质量分数为0.37％的肥皂水，加入10颗直径为6mm的钢珠，测试温度为40℃，加速洗涤45min，再用自来水漂洗1h，沥干5h，重复100次，再次对试样进行upf值测试，并以表1中测得的upf值为基准，计保留率＝水洗后upf平均值/水洗前upf平均值
×
100％，具体测试数据如表2所示：
[0072]
表2
[0073][0074]
由表2数据可知，本发明制备的面料在经过100次洗涤后，upf平均值保留率为89.3-96.4％，具有耐水洗长效防晒作用。
[0075]
为验证本发明制备的面料透湿吸湿性能以及抗静电性能，取市售涤纶防晒面料作为对比例，商品型号为acucacuc-y19006，具体测试方法如下：
[0076]
透湿吸湿性能：采用gt-7005-e皮革水汽渗透仪，测试温度为25
±
1℃，湿度为65
±
2％，平衡时间为12h，透湿时间为4h；
[0077]
抗静电性能：取以上透湿后的试样，参照gb/t 12703-1991和gb/t12014-2019测试标准，测试表面电阻和摩擦电压；
[0078]
具体测试数据如表3所示：
[0079][0080]
由表3数据可知，本发明制备的面料具有良好的透湿性，吸湿性远高于现有的涤纶面料，表面电阻仅2.7-6.810
11
ω，产生静电易释放，摩擦电压低于5v，不易集聚静电。

技术特征：
1.一种防晒fdy全拉伸纤维面料，其特征在于，由改性涤纶长丝纺织而成，其按照重量份计包括：改性聚酯100份、防晒剂5.4-6.7份、抗起球剂0.12-0.15份和分散剂2.4-2.8份；所述改性聚酯由以下方法制备：步骤a1：将甘油聚氧乙烯醚和吡啶混匀，升温至82-88℃，搅拌并加入氯化亚砜，回流搅拌反应4-5h，反应结束减压旋蒸脱除吡啶和氯化亚砜，得到亲水基体；步骤a2：将亚氨基二乙酸、二氧六环和去离子水混合溶解，再加入三乙胺混匀，控制温度为70-80℃，搅拌并间断加入亲水基体，反应1.5-2h，反应结束减压旋蒸脱除二氧六环和去离子水，得到改性单体；步骤a3：将改性单体、乙二醇和三氧化二锑混合，氮气保护，施加50-70rpm机械搅拌，升温至180-200℃，酯化1.5-2h，再加入对苯二甲酸，继续升温至210-230℃，酯化1-1.2h，抽真空至200pa以下，脱除过量乙二醇，升温至270-285℃，缩聚30-40min，反应结束通氮气挤出冷却、切粒，得到改性聚酯。2.根据权利要求1所述的一种防晒fdy全拉伸纤维面料，其特征在于，甘油聚氧乙烯醚、氯化亚砜和吡啶的用量比为0.1mol：0.35-0.4mol：50-60ml。3.根据权利要求2所述的一种防晒fdy全拉伸纤维面料，其特征在于，亲水基体、亚氨基二乙酸、三乙胺、二氧六环和去离子水的用量比为0.1mol：0.3mol：15-20ml：50-70ml：100-120ml。4.根据权利要求3所述的一种防晒fdy全拉伸纤维面料，其特征在于，苯二甲酸和改性单体的用量摩尔比为1:0.16-0.22，改性单体和对苯二甲酸的羧基含量与乙二醇的羟基含量摩尔比为1：1.4-1.6。5.根据权利要求1所述的一种防晒fdy全拉伸纤维面料，其特征在于，防晒剂由纳米二氧化钛和纳米氧化锌复合而成。6.根据权利要求1所述的一种防晒fdy全拉伸纤维面料，其特征在于，抗起球剂为二苯基硅二醇。7.根据权利要求1所述的一种防晒fdy全拉伸纤维面料，其特征在于，分散剂为分散剂p121。8.根据权利要求1所述的一种防晒fdy全拉伸纤维面料的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：步骤s1：将改性聚酯、防晒剂、抗起球剂和分散剂预混，将混合料挤出喷丝、冷却、上油、拉伸、绕卷，得到改性涤纶长丝；步骤s2：将改性涤纶长丝按照经纱密度为1020根/10cm、纬纱密度为660根/10cm纺织成面料，得到防晒fdy全拉伸纤维面料。9.根据权利要求8所述的一种防晒fdy全拉伸纤维面料的制备方法，其特征在于，混合料的挤出温度为280℃，拉伸倍数为2.2-2.6。

技术总结
本发明涉及一种防晒FDY全拉伸纤维面料及其制备方法，属于FDY面料技术领域。该面料由改性涤纶长丝纺织而成，其按照重量份计包括：改性聚酯100份、防晒剂5.4-6.7份、抗起球剂0.12-0.15份和分散剂2.4-2.8份。改性聚酯作为面料的主材，其以甘油聚氧乙烯醚为原料，通过亚氨基二乙酸引入的氮氧结构对金属基质的防晒剂具有良好的螯合作用，有利于防晒剂的均匀分散，达到良好的屏蔽紫外线的作用，且螯合作用对防晒剂形成锚固作用，使得防晒剂在反复洗涤过程中不易流失；另外，甘油聚氧乙烯醚引入大量具有亲水性的聚氧乙烯醚结构，赋予面料良好的吸湿性，有利于静电释放，不易产生静电集聚。不易产生静电集聚。


技术研发人员：李鹏程 李宾 于海燕
受保护的技术使用者：苏州扬昇纺织科技有限公司
技术研发日：2023.06.26
技术公布日：2023/9/23