聚酯纤维的高吸湿改性方法 及其高吸湿改性的聚酯纤维 本发明涉及一种合成纤维的改性方法及其改性后的合成纤维，更具体地，本发明涉及一种聚酯纤维的高吸湿改性方法及其高吸湿改性后的聚酯纤维。
聚酯纤维(以涤纶纤维，即，对苯二甲酸乙二醇酯结构为主)自发明以来，以其显著的特性，即，成本低、强度高、去污性能好、免烫定型性能大而得到越来越广泛的应用。然而，本领域皆知，聚酯纤维具有的与生俱来的缺点是：其吸湿性极低(回潮率仅0.4％，为所有纤维中最低)，透气透湿性能差，容易带静电。由此，又使得聚酯纤维的服用舒适性、吸汗水性能较差，使其应用受到很大的限制。由此，也使得上述聚酯纤维未能给某些应用领域带来更为理想的应用效果。
为改善聚酯纤维的吸湿性等服用舒适性能，提高聚酯纤维地使用效果和扩大其应用范围，人们强烈期望改善聚酯纤维吸湿性能。对聚酯纤维所作的亲水性整理研究即应运而生。
人们首先着眼的是改善聚酯纤维的服用性能。为此，人们也曾通过服装的裁剪、服装款式的设计及服装面料所用纤维的组合等方法来达到上述目的。然而，众所周知，上述方法并未能从根本上改善涤纶纤维等纤维的服用性能。例如，对于吸湿性能要求较高的体育运动服装来说，在耐久性的高吸湿性改性涤纶问世之前，绝大多数的这类运动服装通常是采用所谓的功能性针织物制作。即，在所述针织物内层采用疏水性的聚酯纤维，其外层则由亲水性的纤维所组成。如此，使得处于贴肤内层的疏水性聚酯纤维可以通过纤维毛细间隙将湿气从皮肤表面转移至吸湿性大的外层，使湿气在外层雾化，蒸发，藉此，使得接触皮肤的聚酯纤维始终处于干燥状态。然而，上述方法使得所制得的服装较厚重，也未能解决所述织物内层疏水性纤维的带静电问题，再有，所述吸湿机理使其吸湿性能较差。
业已发现，使用亲水柔软剂或亲水性整理剂对聚酯纤维进行吸湿性改性处理，可以改善聚酯纤维的吸湿性。例如，授予T.H.Grindstaff的第5,069,847号美国专利揭示了一种用含有苛性钠的纺丝处理液处理未拉伸聚酯纤维长丝，以改善其吸湿性的、聚酯纤维的改性方法。然而，这种在纤维纺丝阶段对聚酯纤维所进行的改性处理方法，如同国内已有人所作的一样，并未对聚酯纤维的吸湿性能作出较大的贡献；其对染色牢度影响较大；其吸湿性能的耐久性较差；所以，并未得到广泛应用。
另外，美国杜邦公司的第8,806,419号美国专利(CN 89102678.9，CN89101586.8)揭示了一种聚酯纤维的表面性能改性方法。所述方法是藉由在聚酯纤维上涂敷一种由改性共聚聚酯组成的平整剂涂层，而赋予所述纤维以改进的吸湿性及其耐久性，及去污、卷曲等表面性能。所述由改性共聚聚酯组成的平整剂涂层带有聚醚链段和聚酯键，及如羟基、季胺基等带有极性基的混合物的残基。藉此，提供了该涂层以较大的交联反应的交联度，改善纤维的键合力、亲水性、表面手感及涂层的耐久性。然而，所述涂层处理方法虽然改善了纤维表面手感，但并未能在较大的程度上改善聚酯纤维的吸湿性。
近年来，国际上众多的有关本领域的技术研究人员开展了以涤纶废丝为原料，通过对其的适度降解及其后与环氧化合物的共聚反应，制备耐久性的涤纶高吸湿整理剂的研究。所述研究系将所述高吸湿整理剂用于高温高压的浸染工序中，对浸染染色工艺中的如涤纶等的聚酯纤维进行高吸湿改性处理，取得了一系列卓有成效的成果。此类高吸湿性整理剂已实现工业化生产的品种主要有：法国的罗纳-普朗克公司的QCX及CX、日本高松油脂化工株式会社的SR系列产品、美国CONSOLICATED LABS INTERNATIONAL公司的HYDROLON和HYDROWICK产品、美国INTERA公司的INTERA系列产品及上海雅运纺织化工有限公司生产的HYDROWELL产品。
上述高吸湿整理剂的特定是：它们都是耐水洗牢度十分优异的亲水性整理剂，可以采用浸染工艺与分散染料同浴，对普通的涤纶纤维进行高吸湿改性处理。
又，上述高吸湿整理剂通常是利用涤纶废丝纤维在经适度降解后，与亲水性的环氧化合物(共聚)反应而生成。由此，所述高吸湿性整理剂为含有来自所述涤纶废丝的对苯二甲酸酯部分(或残基、链段、重复单元或键)及对苯二甲酸乙二醇酯部分(或残基、链段、重复单元或键)及与之相连的聚氧乙烯(或聚氧化亚烷基)链段的聚醚链段的、含有聚醚链段的共聚聚酯的混合物或复合物。
使用上述含有聚醚链段的共聚聚酯的混合物或复合物，即可通过化学途径，将一种亲水性聚合物接枝到如涤纶纤维的聚酯纤维上去，从而，使得所述的聚酯纤维获得亲水性及水分传输效果，且其整理剂整理之后的耐吸牢度也特别优异。
然而，使用上述含有聚醚链段的共聚聚酯的混合物或复合物作为高吸湿性整理剂的缺点是：其在染液中会促进热泳移性的增强，因此，这类产品往往只能适用于高温高压的浸染工艺，而不适用于浸轧工艺。由此，显而易见的是，使用上述亲水性整理剂对聚酯纤维进行高吸湿改性处理时，须使用间歇式操作的高温高压染色缸，无法进行效率高的浸轧染色处理，无法提高处理效率；由于使用了间歇式操作的高温高压染色缸，无法避免染色缸之间的色差，不能保证批布料之间的染色均匀；又，由于热泳移性，使得所述整理剂的有效成分在高温下无法均匀分布在聚酯纤维中，影响其水分吸收率及耐洗牢度。
鉴于上述情况，本发明的目的在于：提供一种聚酯纤维的高吸湿改性方法。所述聚酯纤维的改性方法系在使用含有聚醚链段的共聚聚酯的混合物或复合物作为高吸湿的亲水性整理剂，对聚酯纤维进行高吸湿改性处理时，添加一种抗泳移剂，藉此，使得所述整理剂的有效成分在高温下可均匀分布在改性的聚酯纤维中，得到一种具有优异的染色均匀性、耐久性及高吸湿性的改性聚酯纤维。
本发明的目的又在于：提供一种高效的聚酯纤维的高吸湿改性方法。所述聚酯纤维的改性方法在使用上述高吸湿的亲水性整理剂对聚酯纤维进行高吸湿改性处理时，添加一种抗泳移剂，藉此，使得本发明的聚酯纤维的改性方法可以用于常温常压的浸轧工艺的后整理过程中，并可以高速、批量地生产具有优异的耐久性、染色均匀性及高吸湿性的改性聚酯纤维，提高浸轧染色处理效率。
本发明的目的又在于：提供一种具有优异的染色均匀性、耐久性及高吸湿性的改性聚酯纤维。所述改性聚酯纤维系以上述高效、聚酯纤维的高吸湿改性方法进行改性处理而制得，因所述整理剂的有效成分在高温下均匀分布在聚酯纤维中，所述聚酯纤维具有优异的染色均匀性、耐久性及高吸湿性。
本发明的目的还在于：提供一种上述聚酯纤维的高吸湿改性方法所需的抗热泳移剂。所述抗泳移剂的使用可以改善所述高吸湿改性处理剂的热泳移现象，并可藉此提高浸轧染色处理效率。
为达到上述发明目的，本发明的聚酯纤维的高吸湿改性方法系这样一种改性处理方法：
在染色工艺中，使用含有聚醚链段的共聚聚酯的混合物或复合物作为高吸湿的亲水性整理剂，对聚酯纤维进行高吸湿改性处理，所述高吸湿的亲水性整理剂对聚酯纤维的使用量在0.5-10％(重量)，或0.5-30g/L的范围。在作上述高吸湿性改性处理时，以对聚酯纤维的使用量在1-10％(重量)，或1-30g/L的范围添加一种其主链段结构如下式所表示的抗泳移剂，藉此，使得所述整理剂的有效成分在高温下可均匀分布在改性的聚酯纤维中，得到一种具有优异的耐久性及高吸湿性的改性聚酯纤维：
上述高吸湿整理剂系利用经适度降解的涤纶废丝纤维，使其与亲水性的环氧化合物(共聚)反应而生成。所述高吸湿性整理剂为含有来自所述涤纶废丝的对苯二甲酸酯部分(或残基、链段、重复单元或键)及对苯二甲酸乙二醇酯部分(或残基、链段、重复单元或键)及与之相连的聚氧乙烯(或聚氧化亚烷基)链段的聚醚链段的、含有聚醚链段的共聚聚酯的混合物或复合物。所述含有的聚氧化亚乙基对苯二甲酸酯部分和对苯二甲酸乙二醇酯部分在聚合物链段中无规分布。
作为所述高吸湿整理剂的含有聚醚链段的共聚聚酯的混合物或复合物还含有作为极性基团的羟基及胺基等。
在本发明中，优选的是，所述高吸湿整理剂的使用量占须改性处理的聚酯纤维总量的5-25g/L。更好的是，所述高吸湿整理剂的使用量占须改性处理的聚酯纤维总量的15-20g/L。
在本发明中，优选的是，所述抗泳移剂的添加量为占须改性处理的聚酯纤维总量的5-25g/L。更好的是，所述抗泳移剂的添加量为占须改性处理的聚酯纤维总量的15-20g/L。
在本发明的方法中，整理剂上的亲水性基团垂直于纤维的轴向，沿纤维排列，从而，有利于水分侵入纤维内层，并加快水分子通过毛细间隙进行传输。并使得整理剂的有效成分在高温下能够均匀地分布改性聚酯纤维中，藉此，获得具有耐久性吸湿性效果的的改性聚酯纤维。
在本发明的聚酯纤维改性方法中，藉由使用含有聚醚链段的共聚聚酯的混合物或复合物，将一种亲水性基团接枝到聚酯纤维分子链上，或大大改善上述聚酯纤维分子链段的亲水性基团的键合能力，从而，使所述聚酯纤维获得亲水性及水分传输效果，且其整理剂整理之后的耐吸牢度特别优异。
作为经适度降解的涤纶废丝纤维与亲水性的环氧化合物(共聚)反应而生成的、含有聚醚链段的共聚聚酯的高吸湿性整理剂，可以选用选自上述法国的罗纳-普朗克公司的QCX及CX、日本高松油脂化工株式会社的SR系列产品、美国CONSOLICATED LABS INTERNATIONAL公司的HYDROLON和HYDROWICK产品、美国INTERA公司的INTERA系列产品及上海雅运纺织化工有限公司生产的HYDROWELL产品中之一种以上。
本发明的聚酯纤维的改性处理即可在浸染中进行，也可在浸轧工序中进行，优选的是，在浸轧工艺中进行。藉此，可更好地达到使得所述整理剂的有效成分在高温下可均匀分布在改性的聚酯纤维中，得到一种具有优异的染色均匀性、耐久性及高吸湿性的改性聚酯纤维的同时，可以高速、批量地对聚酯纤维进行高吸湿改性的聚酯纤维的改性方处理方法。
本发明提供的具有优异的染色均匀性、耐久性及高吸湿性的改性聚酯纤维以上述高效、聚酯纤维的高吸湿改性方法进行改性处理而制得，该改性处理的聚酯纤维在30分钟内的毛细管效应可以达到15-25cm。
另外，用上述改性的聚酯纤维制得的织物在洗涤100次之后，仍具有良好的稀释效果，即使在洗涤200次之后，其吸湿效果任保持80％以上，显示了优异的高吸湿性。
在本发明的聚酯纤维高吸湿改性方法中所使用的抗泳移剂系本申请人自制，商品号为AnMi。
根据本发明，作为使用本发明的高吸湿处理剂及抗热泳移剂所处理的聚酯纤维，可以是衍生自如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸四亚甲酯、聚2，6-萘二甲酸乙二醇酯、及聚二苯氧基乙烷4，4′-二甲酸亚乙基酯等的聚酯或共聚酯。
在如本发明中所使用的聚对苯二甲酸乙二醇酯的场合，该聚酯具有如下所述的重复单元的结构：结构式
优选的是，本发明中所使用的所述聚酯或共聚酯纤维包括至少80％(摩尔)的聚对苯二甲酸乙二醇酯结构。
本发明的上述聚酯或共聚酯纤维也可包括那些以己二酸、丙二酸、琥珀酸、异苯二甲酸或磺化苯二甲酸或磺化异苯二甲酸及类似的二元或三元羧酸取代对苯二甲酸根；以氧联二乙基、聚氧化乙烯基取代乙烯基；以聚氧基乙氧基苯甲酸酯或聚氧基苯甲酸酯取代对苯二甲酸酯；引入季戊四醇、丙三醇或其衍生物以导入链支化位；导入一烷基聚氧乙烯乙二醇以限制其链段长度；等等所形成的聚酯纤维材料。
以下，举实施例，就本发明的聚酯纤维的高吸湿改性处理方法作一详细说明。
实施例1
将1000米经染色处理的平纹涤纶府绸织物在室温下通过浸有18g/L的含有聚醚链段的共聚聚酯的高吸湿性整理剂-HYDROWELL和30g/L的本申请人自制的抗热泳移剂-AnMi的染液中，作二浸二轧。所述抗热泳移剂的分子结构如上述分子结构式(1)所示。带液率为45％，然后，在160-165℃下干燥，并于200-210℃下烘焙0.5-1分钟。制得作高吸湿性改性处理的平纹涤纶府绸织物。所述经改性处理的涤纶织物在30分钟内的毛细管效应达到20cm。
另外，上述改性的平纹涤纶府绸织物在洗涤100次后，仍具有良好的吸湿效果，在洗涤200次后，其吸湿效果仍保持80％。显示了良好的吸湿性能。
实施例2
将1000米经染色处理的涤棉府绸织物(涤∶棉比为80∶20)在室温下通过浸有10g/L的含有聚醚链段的共聚聚酯的高吸湿性整理剂-HYDROWELL和24g/L的本申请人自制的抗热泳移剂-AnMi的染液中，作二浸二轧。所述抗热泳移剂的分子结构如上述分子结构式(1)所示。带液率为55％，然后，在160-165℃下干燥，并于200-210℃下烘焙0.5-1分钟。制得作高吸湿性改性处理的平纹涤纶府绸织物。所述经改性处理的涤纶织物在30分钟内的毛细管效应达到22cm。
另外，上述改性的平纹涤棉府绸织物在洗涤100次之后，仍具有良好的吸湿效果，在洗涤200次之后，其吸湿效果仍保持80％以上。吸湿性能良好。
实施例3
将1000米经染色处理的涤棉府绸织物(涤∶棉比为85∶15)在室温下通过浸有15g/L的含有聚醚链段的共聚聚酯的高吸湿性整理剂-HYDROWELL和28g/L的本申请人自制的抗热泳移剂-AnMi的染液中，作二浸二轧。所述抗热泳移剂的分子结构如上述分子结构式(1)所示。带液率为50％，然后，在160-165℃下干燥，并于200-210℃下烘焙0.5-1分钟。制得作高吸湿性改性处理的平纹涤纶府绸织物。所述经改性处理的涤纶织物在30分钟内的毛细管效应达到25cm。
另外，上述改性的平纹涤纶府绸织物在洗涤100次之后，任具有良好的吸湿效果，在洗涤200次之后，其吸湿效果仍保持80％以上。吸湿性能良好。
实施例4
将1000米经染色处理的涤棉混纺织物(涤∶棉比为65∶35)在室温下通过浸有5g/L的含有聚醚链段的共聚聚酯的高吸湿性整理剂-HYDROWELL和10g/L的本申请人自制的抗热泳移剂-AnMi的染液中，作二浸二轧。所述抗热泳移剂的分子结构如上述分子结构式(1)所示。带液率为55％，然后，在160-165℃下干燥，并于200-210℃下烘焙0.5-1分钟。制得作高吸湿性改性处理的平纹涤纶府绸织物。所述涤纶织物在30分钟内的毛细管效应达23cm。
另外，上述改性的平纹涤棉府绸织物在洗涤100次之后，任具有良好的吸湿效果，在洗涤200次之后，其吸湿效果仍保持80％以上。吸湿性能良好。
试验例
对实施例1的高吸湿改性处理的涤纶织物作吸湿性、抗静电性能、强力及透湿性能试验。其结果示于下表1-5。上述试验系分别在未经洗涤及在洗涤200次之后所作。洗涤条件是∶洗涤浴比为1∶50，洗涤剂4g/L，洗涤温度30℃，每洗涤8分钟后，加上清水过一次即算作一次洗涤。
表1.吸湿性试验洗涤次数 30分钟吸水高度(cm)本发明方法处理的涤纶织物 (实施例1)未加抗泳移剂的高温高压处理的涤纶织物未经吸湿改性处理的涤纶织物通常棉织物 0 18.5 20.0 4.0 8.5 200 15.0 8.5 - -
上述吸湿性试验的测试方法系参照ZB W04019-90标准进行。
显见的是，经本发明的吸湿改性处理方法和未加抗泳移剂的吸湿改性方法处理的涤纶织物，其吸湿性能都有明显的提高。经200次洗涤之后，经本发明的吸湿改性处理方法处理的涤纶织物的吸湿性能并无明显下降，而未加抗泳移剂的吸湿改性方法处理的涤纶织物，其吸湿性能有明显的下降。
表2.抗静电性能试验洗涤次数 比电阻(g.cm2·Ω)本发明方法处理的涤纶织物 (实施例1)未加抗泳移剂的高温高压处理的涤纶织物未经吸湿改性处理的涤纶织物通常棉织物 0 3.55×108 6.15×108 1.95×1012 6.00×108 200 5.40×109 1.70×1010 - -
上述抗静电性能试验的测试方法系参照GB/T12703-91标准进行。
显见的是，经本发明的吸湿改性处理方法和未加抗泳移剂的吸湿改性方法处理的涤纶织物，其抗静电性能都有明显的提高。经200次洗涤之后，经本发明的吸湿改性处理方法处理的涤纶织物的抗静电性能，较未加抗泳移剂的吸湿改性方法处理的涤纶织物优异。
表3.拉伸强力试验洗涤次数 拉伸强力(N)本发明方法处理的涤纶织物 (实施例1)未加抗泳移剂的高温高压处理的涤纶织物未经吸湿改性处理的涤纶织物棉平纹织物 经 纬 经 纬 经 纬 经 纬 0 455 333 422 328 437 349 276 231 200 376 301 370 311 - - - -上述抗拉伸强力试验的测试方法系参照GB3923标准进行。
表4.断裂伸长试验 洗涤次数 断裂伸长(％)本发明方法处理的涤纶织物(实施例1)未加抗泳移剂的高温高压处理的涤纶织物未经吸湿改性处理的涤纶织物棉平纹织物 经 纬 经 纬 经 纬 经 纬 0 296 287 301 284 302 273 195 174 200 273 266 259 251 - - - -
上述抗断裂伸长试验的测试方法系参照GB3923标准进行。从上表可见，经本发明的吸湿改性处理方法和未加抗泳移剂的吸湿改性方法处理的涤纶织物，其拉伸强力和断裂伸长都有所下降，但都小于10％，因此，可以得出结论，无明显影响；另外，处理后的涤纶织物的拉伸强力和断裂伸长仍高出棉平纹织物约70％。经200次洗涤之后，经本发明的吸湿改性处理方法处理的涤纶织物的拉伸强力和断裂伸长较未加抗泳移剂的吸湿改性方法处理的涤纶织物优异。
表5.透湿性能试验 洗涤次数 透湿率(g/cm2·d)本发明方法处理的涤纶织物 (实施例1)未加抗泳移剂的高温高压处理的涤纶织物未经吸湿改性处理的涤纶织物通常棉织物 0 3182.1 3066.5 2652.0 3588.6 200 3687.6 3688.4 - -
上述透湿性能试验的测试方法系参照GB/T12704-91标准进行。
显见的是，经本发明的吸湿改性处理方法和未加抗泳移剂的吸湿改性方法处理的涤纶织物，其透湿性能都有明显的提高。
综上所述，藉由本发明的聚酯纤维的高吸湿改性方法对聚酯纤维进行高吸湿改性处理，可使得所述整理剂的有效成分均匀分布于改性聚酯纤维中，使得本发明的聚酯纤维改性方法可以用于常温常压的浸轧工艺的后整理过程中，藉此，高速、批量地生产具有优异的耐久性、染色聚均匀性及高吸湿性的改性聚酯纤维。