【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及芳香族聚酯纤维纺丝功能助剂领域，尤其是一种芳香族聚酯纤维功能助剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、近年来，人们对合成纤维的性能要求越来越高，尤其是高强度和高模量(即所谓的超级纤维)。为了满足这些要求，往往需要对纺制成型的合成纤维进行高温拉伸或长时间高温热处理加工。
2、通过对合成纤维高温拉伸或长时间高温热处理，纤维分子链的排列取向得到改善从而得到高强度高模量的合成纤维。这一加工过程的处理温度往往接近或略超过纤维熔点，此时纤维软化并发生单纤维接触熔合，导致单纤维间熔合粘连。以芳香族聚酯纤维为例，纺制成丝的纤维需要放入烘箱中，在真空环境中进行热处理，处理条件为300℃10h以上。在这一温度下，单纤维之间会发生熔融接触并粘连的现象，并且热处理时间长，常规油剂无法承受，虽然有机硅类油剂可以承受温度和时间，但由于其抗静电性差导致纺丝过程中集束性差，造成散丝、蛛网丝等现象导致无法进行后续热处理。并且如果单纤维间熔合粘连严重，后续加工过程中会产生大量毛丝及断丝，同时还会大幅降低纤维强度和模量以至无法满足市场需求。
3、为了解决这一问题，人们提出了很多方法，比如在传统油剂中添加无机粒子，如用硫酸铜、云母粉、二氧化硅等对纤维表面进行处理，但这种方法并不能完全将单纤维隔离，仍然有部分纤维发生粘连。同时纤维上浸渍的大量无机颗粒在热处理后依然存在，对后续加工产生不好影响。并且无机颗粒的存在导致纱线蓬松，毛丝和断头数量增多。有的研究人员受到含磷阻燃剂的启发，试验有机磷酸酯作为纺丝助剂，从而避免了无机粒子对纱线后续应
技术实现思路
1、为解决现有技术中的问题，本专利技术的目的是提供一种芳香族聚酯纤维功能助剂及其制备方法和应用，制造强度为21cn/dtex及以上的芳香族聚酯纤维，同时还包括对施加助剂后的纤维进行热处理的工艺。该助剂不仅能够满足纤维生产所需的集束、抗静电等要求，还可以有效避免纤维在热处理过程中发生单纤维熔合，同时纺丝过程中助剂始终以液态或凝胶态形式存在不会形成挥发性小颗粒。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
3、本专利技术第一方面提出了一种芳香族聚酯纤维功能助剂的制备方法，包括如下步骤：
4、s1：羟基硅油、二异氰酸酯、引发剂混合并反应，得到聚氨酯预聚体；
5、s2：向聚氨酯预聚体中依次加入磷酸单酯和羧酸二元醇进行扩链得到扩链后的聚氨酯；
6、s3：在扩链后的聚氨酯中加入磷酸双酯进行封端，调节ph至中性，加水搅拌自乳化，得到聚氨酯基纤维功能助剂。
7、在优选的实施方案中，所述步骤s1具体为：先将羟基硅油升温至70-80℃，再滴加二异氰酸酯至反应体系中的异氰酸根值为25-40％，再降温至50-55℃，得到聚氨酯预聚体。
8、其中羟基和异氰酸根反应形成氨基甲酸酯键，使用羟基硅油的目的是：和二异氰酸酯反应，且在对施加助剂后的纤维进行高温热处理时使氨基甲酸酯键断裂后依然保留硅油的主体部分。步骤s1中，升温过程是为了提高反应活性，降温是为了防止反应过度、聚合物分子量过大。
9、在优选的实施方案中，所述步骤s2具体为：在聚氨酯预聚体中依次滴加磷酸单酯和羧酸二元醇，滴加完成后升温至60-65℃，保温反应至反应体系中的异氰酸根值为4-8％，得到扩链后的聚氨酯。
10、其中羧酸二元醇包括二羟甲基丁酸、二羟甲基丙酸，作为阴离子扩链剂，在后续的中和阶段使羧酸基团质子化，形成的质子化链段在自乳化阶段起作用。
11、步骤s1和s2中，异氰酸根值用于确定是否完成相应的聚合反应。
12、步骤s1中，二异氰酸酯滴加速度为1-2滴/秒，之所以采用缓慢滴加，是为了防止爆聚，即防止在瞬间形成分子量很大的聚合物结构。步骤s1滴加时间一般控制在2-3h，根据滴加速度和滴加时间确定一次反应中可添加的二异氰酸酯的量。
13、步骤s2中，磷酸单酯和羧酸二元醇滴加速度为3-5滴/秒。磷酸单酯和羧酸二元醇的总滴加时间控制在2h内。
14、步骤s3中，磷酸双酯的滴加速度为3-5滴/秒。步骤s3磷酸双酯与步骤s1羟基硅油的摩尔比为：0.8-1.5：1；稍过量的磷酸双酯用于封端，确保封端效率，且能提高产物中磷酸酯含量。
15、在优选的实施方案中，所述步骤s3具体为：在扩链后的聚氨酯中加入磷酸双酯进行封端，保温反应至反应体系内异氰酸根值≤0.5％，降温，调节ph至中性，随后加水乳化，得到芳香族聚酯纤维功能助剂。
16、采用磷酸双酯封端，相比用常规封端剂(如丁酮肟、甲乙酮肟)封端，能进一步提高功能助剂中磷酸酯含量，进一步避免单纤维间粘连。
17、在一些实施例中，所述羟基硅油包括粘度为1000～10000cs的羟基硅油中的至少一种；当羟基硅油粘度低于1000cs时，在热处理过程中较快挥发，导致在热处理后期硅油残留量太少而无法起到有效的阻隔作用；当粘度高于10000cs时，乳液粒径偏大，分散不均匀，导致在热处理后粘连点数量偏多。
18、在一些实施例中，所述二异氰酸酯包括异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、邻苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的至少一种。
19、在一些实施例中，所述羧基多元醇类化合物包括二羟甲基丁酸、二羟甲基丙酸中的至少一种；
20、在一些实施例中，所述磷酸单酯，包括单丁基磷酸酯、单己基磷酸酯、单辛基磷酸酯、单月桂酸磷酸酯中的至少一种；
21、在一些实施例中，所述磷酸双酯，结构式包括二丁基磷酸酯、二己基磷酸酯、二辛基磷酸酯、二月桂酸磷酸酯中的至少一种；
22、在一些实施例中，所述引发剂包括二丁基锡二月桂酸酯、二新癸酸二甲基锡、马来酸二丁基锡中的至少一种。
23、在一些实施例中，步骤s1中羟基硅油、二异氰酸酯的摩尔比为1：(2.2～2.6)；
24、步骤s2中磷酸单酯、羧酸二元醇与二异氰酸酯的摩尔比为(0.2～0.3)：(0.2～0.3)：1；
25、步骤s3中加水搅拌自乳化过程中加入的水为去离子水，去离子水的加入量为所加入反应体系的质量的5～10倍；这里的反应体系指步骤s3封端反应的反应体系。自乳化方式相比外加乳化剂方式，所得乳液粒径更小，乳液更均匀不易分层，且由于粒径较小且乳化更均匀因而形成的油剂用于芳香族聚酯纤维制备时能减少粘连点数量。同时，外加乳化剂通常为聚醚类，在热处理时在纤维表面形成额外杂质污染。
26、所述引发剂的加入量为羟基硅油和二本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种芳香族聚酯纤维功能助剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种芳香族聚酯纤维功能助剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：先将羟基硅油升温至70-80℃，再滴加二异氰酸酯至反应体系中的异氰酸根值为25-40％，再降温至50-55℃，得到聚氨酯预聚体。
3.根据权利要求1所述的一种芳香族聚酯纤维功能助剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：在聚氨酯预聚体中依次滴加磷酸单酯和羧酸二元醇，滴加完成后升温至60-65℃，保温反应至反应体系中的异氰酸根值为4-8％，得到扩链后的聚氨酯。
4.根据权利要求1所述的一种芳香族聚酯纤维功能助剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：在扩链后的聚氨酯中加入磷酸双酯进行封端，保温反应至反应体系内异氰酸根值≤0.5％，降温，调节pH至中性，随后加水乳化，得到芳香族聚酯纤维功能助剂。
5.根据权利要求1所述的一种香族聚酯纤维功能助剂的制备方法，其特征在于，所述羟基硅油包括粘度为1000～10000cs的羟基硅油中的至少一种；
6.根据权利要求1
7.根据权利要求1所述的一种芳香族聚酯纤维功能助剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中羟基硅油、二异氰酸酯的摩尔比为1：(2.2～2.6)；
8.如权利要求1-7任一权利要求所述的制备方法制备得到的芳香族聚酯纤维功能助剂，其结构式为M-B-C-B-D-B-C-B-M；
9.根据权利要求8所述的芳香族聚酯纤维功能助剂的应用。
10.根据权利要求9所述芳香族聚酯纤维功能助剂的应用，其特征在于，在对芳香族聚酯纤维热处理前，在第一道助剂系统上助剂，卷绕速度1000～1500m/min，上油率为0.4-1.2％。
11.根据权利要求9所述芳香族聚酯纤维功能助剂的应用，其特征在于，其特征在于，制造强度为21cN/dtex及以上的芳香族聚酯纤维，同时还包括对施加助剂后的纤维进行热处理。
...【技术特征摘要】
1.一种芳香族聚酯纤维功能助剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种芳香族聚酯纤维功能助剂的制备方法，其特征在于，所述步骤s1具体为：先将羟基硅油升温至70-80℃，再滴加二异氰酸酯至反应体系中的异氰酸根值为25-40％，再降温至50-55℃，得到聚氨酯预聚体。
3.根据权利要求1所述的一种芳香族聚酯纤维功能助剂的制备方法，其特征在于，所述步骤s2具体为：在聚氨酯预聚体中依次滴加磷酸单酯和羧酸二元醇，滴加完成后升温至60-65℃，保温反应至反应体系中的异氰酸根值为4-8％，得到扩链后的聚氨酯。
4.根据权利要求1所述的一种芳香族聚酯纤维功能助剂的制备方法，其特征在于，所述步骤s3具体为：在扩链后的聚氨酯中加入磷酸双酯进行封端，保温反应至反应体系内异氰酸根值≤0.5％，降温，调节ph至中性，随后加水乳化，得到芳香族聚酯纤维功能助剂。
5.根据权利要求1所述的一种香族聚酯纤维功能助剂的制备方法，其特征在于，所述羟基硅油包括粘度为1000～10000cs的...
【专利技术属性】
技术研发人员：安晓南，尹用飞，余诗佳，张宇波，李阳，朱文祥，
申请(专利权)人：海利得新材料研究上海有限公司，
类型：发明
国别省市：
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