一种抗紫外线涤纶纤维及其制备方法技术领域
本发明属于纺织领域，具体涉及一种抗紫外线涤纶纤维及其制备方法。
背景技术
功能纤维的发展是现代纤维科学进步的象征。功能纤维、差别化纤维和高
性能纤维的发展为传统纺织工业的技术创新，向高科技产业的转化创造了有利
条件，为人类生活水平的提高作出了贡献。功能纤维是指除一般纤维所具有的
物理机械性能以外，还具有某种特殊功能的新型纤维，随着人们生活水平的提
高，功能纤维的需求日益高涨，抗紫外线功能纤维是一重大种类。
一般来说，适当的紫外线对人体是有益的，它能促进维生素D的合成，对
佝偻病有抑制作用，并具有消毒杀菌作用。但近年来，由于人类生产和生活大
量地排放氟里昂之类的氯氟化烃化合物，使地球的保护伞即大气层日益遭到破
坏，特别是在地球两极及我国青藏高原上空出现了臭氧空洞，地球的保护圈即
臭氧层变薄变稀，到达地面的紫外线辐射量增多，因过度的紫外线照射引起的
疾病越来越多。普通衣料对紫外线的遮蔽率一般在50％左右，远远达不到防护
要求。另外，长期的紫外线照射也会引起纺织品的褪色和老化。因此，有必要
对纺织品进行抗紫外线整理。
涤纶是合成纤维中的一个重要品种，是我国聚酯纤维的商品名称，具有结
实耐用、弹性好、不易变形、耐腐蚀、绝缘、挺括、易洗快干等特点。涤纶是
世界产量最大，应用最广泛的合成纤维品种，涤纶占世界合成纤维产量的60％
以上。涤纶纤维是所有纺织纤维中加工总量最多的化纤品种，功能涤纶纤维还
有很大的开发潜力。开发一种即无毒安全、又具有优异耐久性的抗紫外线涤纶
纤维成为重要的研究课题。
功能纤维现在常见的生产方法是物理改性方法，即在纤维成型的不同阶段
共混加入抗紫外线功能物质，但是采用该方法的缺点是抗紫外线物质在涤纶树
脂中很难达到良好的分散，分散不匀的粉体材料在纺丝的时候会增加纺丝压力，
堵塞喷丝板，影响纤维的可纺性，而抗紫外线剂的不均匀分散还会进一步影响
到纤维的抗紫外线性能。如公开号为CN1357650的中国发明公开了一种锦纶-6
抗紫外线纤维，采用了纳米级屏蔽紫外线的添加剂-SiO2-x，TiO2，ZnO等，该方
法的缺点是纳米级屏蔽紫外线添加剂使用时最大的问题就是易团聚，不能在基
体中均匀分散，会直接导致增加了纺丝困难并造成抗紫外线性能下降或丧失。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题和不足，本发明旨在提供一种抗紫外线涤纶
纤维及其制备方法，能使纳米级抗紫外线剂在PET基体中分散均匀，提高涤纶
纤维的加工和纺织性能。
为实现本发明的目的，发明人提供如下的技术方案：
一种抗紫外线涤纶纤维，由如下重量份的材料经熔融纺丝制备获得：
PET聚酯切片(纤维级)100份，
抗紫外线涤纶母粒1-5份，
其中，所述的抗紫外线涤纶母粒为PET聚酯切片和按PET聚酯切片重量计
的2-5％预处理纳米陶瓷粉、1-3％的抗氧化剂、0.5-2％的润滑剂及0.4-3％的分散
剂，经熔融共混挤出制成，所述的预处理纳米陶瓷粉是指在流化床中采用羟丙
基-β-环糊精溶液包衣处理后的纳米陶瓷粉。
纳米陶瓷粉就是将粒径做到纳米级的陶瓷，纳米陶瓷粉在使用时最大的问
题就是易团聚，不能在基体中均匀分散，直接导致增加了纺丝困难并造成抗紫
外线性能下降或丧失，同时，纳米级陶瓷粉还具有抗菌性能。发明人研究发现，
将纳米陶瓷粉采用适宜量羟丙基-β-环糊精溶液包衣处理后再添加到PET聚酯切
片中做成的抗紫外线涤纶母粒，后期做熔融纺丝，可使纳米陶瓷粉在PET基体
中分散均匀，提高了可纺性和纤维抗紫外线和抗菌性能。本发明采用的纳米陶
瓷粉皆来自市售产品。本发明得到的抗紫外线纤维完全符合商用要求。抗紫外
线涤纶母粒制备中采用常规的双螺杆挤出机，主要工艺参数为：主机转速:700～
900r/min；喂料转速:500～600r/min；切粒机转速:1100～1200r/min。
作为优选，本发明中所述的采用羟丙基-β-环糊精溶液对纳米陶瓷粉做包衣
处理，主要工艺参数有：气流速度1-3m3/min，喷雾速度为15-30mL/min，喷压
为0.01-0.1Mpa。按本发明的包衣处理一方面使纳米陶瓷粉均匀分散在基体中，
另一方面不会对纤维性能造成影响。
作为优选，本发明中所述的羟丙基-β-环糊精溶液浓度为20-30％。
作为优选，本发明中所述的抗氧化剂采用抗氧化剂1010和168的复配体系，
质量比例为1:1。
作为优选，本发明中所述的润滑剂采用润滑剂TAF或季戊四醇硬脂酸酯(简
称为PETS)。
作为优选，本发明中所述的分散剂采用聚乙烯吡咯烷酮，分子量为
20000-40000。
作为优选，本发明中所述的PET聚酯切片干燥后使用，含水量≤100ppm。
本发明还提供了一种抗紫外线涤纶纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备预处理纳米陶瓷粉：
将纳米陶瓷粉置于流化床底部，用羟丙基-β-环糊精溶液作为包衣液进行包
衣处理，其中：纳米陶瓷粉与羟丙基-β-环糊精的质量比为1:0.05～0.08，
(2)制备抗紫外线涤纶母粒：
(2.1)烘干PET聚酯切片，干燥温度为150℃-170℃，干燥时间为3-6小
时，至含水量≤100ppm，备用，
(2.2)将PET聚酯切片和按PET聚酯切片重量计的2-5％预处理纳米陶瓷
粉、1-3％的抗氧化剂、0.5-2％的润滑剂及0.4-3％的分散剂，经熔融共混挤出制
成所述的抗紫外线涤纶母粒，
(3)将PET聚酯切片和按PET聚酯切片重量计的1-5％的抗紫外线涤纶母
粒投入高速混合机中，混合均匀，然后采用熔融纺丝法进行纺丝，得到所述的
抗紫外线涤纶纤维。
作为优选，本发明制备方法中所述的抗氧化剂采用抗氧化剂1010和168的
复配体系，质量比例为1:1。润滑剂采用润滑剂TAF或季戊四醇硬脂酸酯(简称
为PETS)。分散剂采用聚乙烯吡咯烷酮，分子量为20000-40000。
作为优选，本发明制备方法中所述的步骤(1)包衣处理中主要工艺参数有：
气流速度1-3m3/min，喷雾速度为15-30mL/min，喷压为0.01-0.1Mpa；羟丙基-β-
环糊精溶液浓度为20-30％。
作为优选，本发明制备方法中所述的步骤(2.2)中：熔融共混挤出采用双
螺杆挤出机，主机转速:700～900r/min；喂料转速:500～600r/min；切粒机转
速:1100～1200r/min。
作为优选，本发明制备方法中所述的熔融纺丝法中主要工艺参数为：熔融
纺丝温度270-295℃，侧吹风冷却风温28-30℃，侧吹风风速为0.3-0.5m/s，卷绕
纺丝速度3500-4000m/min，牵伸倍率3.0-4.0。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明解决了纳米陶瓷粉在PET基体中小粒径均匀分布的问题，通过熔融
纺丝制备出高效和长效的抗紫外线涤纶纤维，本发明方法简单易行，适合工业
化推广使用。
本发明生产的抗紫外线涤纶纤维织物具有长久的抗紫外线性能，耐水洗性
能优异，洗涤50次后其仍具有良好的抗紫外线性能。而一般采用后整理方法制
得的抗紫外线涤纶纤维或者织物耐洗50次后抗紫外线功能基本丧失。同时本发
明纤维亦具备良好的抗菌性能。
采用本发明方法生产的抗紫外线涤纶纤维织物对皮肤无刺激性。
具体实施方式
下面结合实施例，更具体地说明本发明的内容。应当理解，本发明的实施
并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落
入本发明保护范围。
在本发明中，若非特指，所有的设备和原料等均可从市场购得或是本行业
常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
实施例1
一种抗紫外线涤纶纤维，按下列步骤制备：
(1)制备预处理纳米陶瓷粉：将纳米陶瓷粉置于流化床底部，送40～45℃
热风从底部将纳米陶瓷粉吹起，气流速度1m3/min，同时，用羟丙基-β-环糊精溶
液作为包衣液进行包衣处理，从流化床底部喷出包衣液，喷压为0.01Mpa，喷雾
速度为15mL/min，当包衣液完全喷完后，继续送热风5min将纳米陶瓷粉表面
吹干，停热风，出料，即得所需的预处理纳米陶瓷粉，其中：纳米陶瓷粉与羟
丙基-β-环糊精的质量比为1:0.05；所述的羟丙基-β-环糊精溶液浓度为20％，
(2)制备抗紫外线涤纶母粒：
(2.1)烘干PET聚酯切片(纤维级)，干燥温度为150℃，干燥时间为6小
时，至含水量＜100ppm，备用，
(2.2)将PET聚酯切片和按PET聚酯切片重量计的5％预处理纳米陶瓷粉、
3％的抗氧化剂(所述的抗氧化剂采用抗氧化剂1010和168的复配体系，质量比
例为1:1)、2％的润滑剂(采用润滑剂TAF)及3％的分散剂(采用聚乙烯吡咯
烷酮，分子量为20000)，经熔融共混挤出制成所述的抗紫外线涤纶母粒，熔融
共混挤出采用双螺杆挤出机，700r/min；喂料转速:500r/min；切粒机转
速:1100r/min，
(3)将PET聚酯切片(纤维级)和按PET聚酯切片重量计的1％的抗紫外线
涤纶母粒投入高速混合机中，混合均匀，然后采用熔融纺丝法进行纺丝，所述
的熔融纺丝法中主要工艺参数为：熔融纺丝温度270-280℃，侧吹风冷却风温
28℃，侧吹风风速为0.3m/s，卷绕纺丝速度3500m/min，牵伸倍率3.0，得到所
述的抗紫外线涤纶纤维。生产过程中可实现连续纺丝且无毛丝出现，具有较好
的可纺性。
实施例2
一种抗紫外线涤纶纤维，按下列步骤制备：
(1)制备预处理纳米陶瓷粉：将纳米陶瓷粉置于流化床底部，送50～55℃
热风从底部将纳米陶瓷粉吹起，气流速度3m3/min，同时，用羟丙基-β-环糊精溶
液作为包衣液进行包衣处理，从流化床底部喷出包衣液，喷压为0.1Mpa，喷雾
速度为30mL/min，当包衣液完全喷完后，继续送热风15min将纳米陶瓷粉表面
吹干，停热风，出料，即得所需的预处理纳米陶瓷粉，其中：纳米陶瓷粉与羟
丙基-β-环糊精的质量比为1:0.08；所述的羟丙基-β-环糊精溶液浓度为30％，
(2)制备抗紫外线涤纶母粒：
(2.1)烘干PET聚酯切片(纤维级)，干燥温度为170℃，干燥时间为3小
时，至含水量＜100ppm，备用，
(2.2)将PET聚酯切片和按PET聚酯切片重量计的2％预处理纳米陶瓷粉、
1％的抗氧化剂(所述的抗氧化剂采用抗氧化剂1010和168的复配体系，质量比
例为1:1)、0.5％的润滑剂(采用润滑剂TAF)及0.4％的分散剂(采用聚乙烯吡
咯烷酮，分子量为40000)，经熔融共混挤出制成所述的抗紫外线涤纶母粒，熔
融共混挤出采用双螺杆挤出机，主机转速:900r/min；喂料转速:600r/min；切粒
机转速:1200r/min，
(3)将PET聚酯切片(纤维级)和按PET聚酯切片重量计的5％的抗紫外线
涤纶母粒投入高速混合机中，混合均匀，然后采用熔融纺丝法进行纺丝，所述
的熔融纺丝法中主要工艺参数为：熔融纺丝温度290-295℃，侧吹风冷却风温
30℃，侧吹风风速为0.5m/s，卷绕纺丝速度4000m/min，牵伸倍率4.0，得到所
述的抗紫外线涤纶纤维。生产过程中可实现连续纺丝且无毛丝出现，具有较好
的可纺性。
实施例3
一种抗紫外线涤纶纤维，按下列步骤制备：
(1)制备预处理纳米陶瓷粉：将纳米陶瓷粉置于流化床底部，送45～50℃
热风从底部将纳米陶瓷粉吹起，气流速度2m3/min，同时，用羟丙基-β-环糊精溶
液作为包衣液进行包衣处理，从流化床底部喷出包衣液，喷压为0.06Mpa，喷雾
速度为20mL/min，当包衣液完全喷完后，继续送热风10min将纳米陶瓷粉表面
吹干，停热风，出料，即得所需的预处理纳米陶瓷粉，其中：纳米陶瓷粉与羟
丙基-β-环糊精的质量比为1:0.07；所述的羟丙基-β-环糊精溶液浓度为24％，
(2)制备抗紫外线涤纶母粒：
(2.1)烘干PET聚酯切片(纤维级)，干燥温度为155℃，干燥时间为5小
时，至含水量＜100ppm，备用，
(2.2)将PET聚酯切片和按PET聚酯切片重量计的3％预处理纳米陶瓷粉、
2％的抗氧化剂(所述的抗氧化剂采用抗氧化剂1010和168的复配体系，质量比
例为1:1)、1％的润滑剂(采用季戊四醇硬脂酸酯)及1.5％的分散剂(采用聚乙
烯吡咯烷酮，分子量为30000)，经熔融共混挤出制成所述的抗紫外线涤纶母粒，
熔融共混挤出采用双螺杆挤出机，主机转速:850r/min；喂料转速:550r/min；切粒
机转速:1100r/min，
(3)将PET聚酯切片(纤维级)和按PET聚酯切片重量计的3％的抗紫外线
涤纶母粒投入高速混合机中，混合均匀，然后采用熔融纺丝法进行纺丝，所述
的熔融纺丝法中主要工艺参数为：熔融纺丝温度270-285℃，侧吹风冷却风温
28℃，侧吹风风速为0.4m/s，卷绕纺丝速度3800m/min，牵伸倍率3.5，得到所
述的抗紫外线涤纶纤维。生产过程中可实现连续纺丝且无毛丝出现，具有较好
的可纺性。
比较例
一种抗紫外线涤纶纤维，按下列步骤制备：
(1)制备抗紫外线涤纶母粒：
(1.1)烘干PET聚酯切片，干燥温度为160℃，干燥时间为4小时，至含
水量≤100ppm，备用，
(1.2)将PET聚酯切片和按PET聚酯切片重量计的5％纳米陶瓷粉、3％
的抗氧化剂(所述的抗氧化剂采用抗氧化剂1010和168的复配体系，质量比例
为1:1)、2％的润滑剂(采用季戊四醇硬脂酸酯)及3％的分散剂(采用聚乙烯
吡咯烷酮，分子量为20000)，经熔融共混挤出制成所述的抗紫外线涤纶母粒，
熔融共混挤出采用双螺杆挤出机，主机转速:900r/min；喂料转速:600r/min；切
粒机转速:1200r/min，
(2)将PET聚酯切片(纤维级)和按PET聚酯切片重量计的2％的抗紫外线
涤纶母粒投入高速混合机中，混合均匀，然后采用熔融纺丝法进行纺丝，所述
的熔融纺丝法中主要工艺参数为：熔融纺丝温度290-295℃，侧吹风冷却风温
30℃，侧吹风风速为0.5m/s，卷绕纺丝速度3200m/min，牵伸倍率4.5，得到所
述的抗紫外线涤纶纤维。无法实现连续纺丝且容易出现毛丝，可纺性比较差。
检测发现，纳米陶瓷粉分布不均匀，严重影响到了抗紫外线和抗菌性能。
实验例
将本发明实施例获得的抗紫外线涤纶纤维做如下测试：
(1)抗紫外线及持久性：
按照国家标准GB/T18830-2002《纺织品防紫外线性能的评定》的方法测定
纤维在不同洗涤次数后的抗紫外线性能，结果如下:
表1不同洗涤次数后的抗紫外线性能
由表1可以看出，本发明抗紫外线纤维的抗紫外线效果优异，并且具有优
良的耐水洗性能，经多次洗涤后仍具有良好的抗紫外线性能。而比较例或常规
后整理法制备的涤纶抗紫外线织物抗紫外线功能基本丧失。(标准中规定：只有
当样品的UPF值大于30，并且UVA的透过率小于5％时，才能称之为“防紫外
线产品”，这两个条件缺一不可。)
(2)抗菌性能：
测试参照FZ/T73023-2006《抗菌针织品附录C抗菌织物试样洗涤试验方法》
的洗涤程序，试验结果见表2。
表2不同方法制取的涤纶抗菌织物水洗30次后的抗菌效果
由表2的结果可以看出，本发明纤维制备的抗菌织物不仅抗菌效果优异，
而且耐洗性非常好，经过30次洗涤，抗菌性能仍可保持在99％以上。远远优于
常规后整理方法制备的织物和比较例制备的织物，后整理法制备的织物和比较
例制备的织物，经过30次洗涤后，抗菌性能下降非常严重。
(3)安全性：
参照中华人民共和国卫生部2002年《消毒技术规范》(2002年版)第二部分
2.3.3(皮肤刺激试验)，对由本发明纤维生产的涤纶纤维织物进行皮肤刺激性试
验，动物为普通级新西兰家兔。试验过程中未发现受试家兔皮肤出现红斑或水
肿现象，试验结果表明，采用本发明方法生产的涤纶纤维织物对皮肤无刺激性。
(4)力学性能测试：
经测试，各项指标符合商业用纤维的力学要求。