一种用于劳动防护面料的改性涤纶
技术领域
本发明属于面料技术领域，具体涉及一种用于劳动防护面料的改性涤纶。
背景技术
纺织品是引起火灾发生或者火势蔓延扩大的主要原因，故开发具有防火阻燃性能的纺织品面料对于火灾防范与营救具有重要意义。但是目前所开发的阻燃型纺织品面料大多用于特种作业，其主要是通过在布料中添加阻燃剂的方式实现阻燃效果，然而阻燃剂的添加会影响纺织品面料的手感，使得此类特种作业用的阻燃纺织品面料不仅造价昂贵、而且缺乏舒适性，很难用于人们的日常服饰穿戴，不具有普适性。
涤纶的基本组成物质是聚对苯二甲酸乙二醇酯,分子式HO-H2C-H2C-O[-OC-Ph-COOCH2CH2O-]n，涤纶具有强度高、耐磨性好、弹性好等特点，是涤纶工业丝的一个特殊品种。由普通涤纶长丝织成的织物，其制衣用性能具有强度好、易洗快干等优点，但是不足以用作劳动防护面料，如在高温蒸汽环境中，则要求防护面料不仅具有耐高温，还要求具有防水功能；从事厨师工作，则面料不仅需要防水，还要具有阻燃功能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于劳动防护面料的改性涤纶，由改性聚酯经熔融纺丝、织造、印花、热定型、发卷缝头、水洗、拉毛定型后得到，其中改性聚酯是由对苯二甲酸、双羧酸改性剂、乙二醇经酯化、缩聚得到，制备的改性涤纶具有良好的阻燃性、耐热性和防水性能，符合劳动防护面料的要求，可用于危险条件下作业时的全身防护或局部防护，极具实用性。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种用于劳动防护面料的改性涤纶，由改性聚酯经熔融纺丝、织造、印花、热定型、发卷缝头、水洗、拉毛定型后得到，所述的改性聚酯的制备方法，具体包括以下步骤：
第一步、双羧酸改性剂的制备
S1、原料A的制备
首先，将1.15-1.3mol三氯化磷和1-1.5g催化剂加入到反应釜中，边搅拌边加热至80-85℃，加入1mol厚朴酚A1，加入完毕后，继续搅拌反应1h，得到原料中间体A2，继续升温至180-185℃，搅拌反应2-3h，反应生成的氯化氢气体采用30％的氢氧化钠碱液吸收，反应结束后，即得到原料中间体A3，降温至80-85℃，加入40-50ml去离子水，加热至105-110℃进行水解反应1h，反应结束后，降低至室温，采用二甲苯进行萃取，旋转蒸发除去萃取剂二甲苯，得到原料中间体A4，最后原料中间体A4在温度115-120℃下进行脱水反应2h，反应结束后，自然冷却到室温，采用无水乙醇重结晶，即得到原料A；
S2、将20mmol原料A、金属铂催化剂和350-400ml二甲苯加入反应釜中，通入氮气替换掉反应釜中的空气，加热至75-80℃，搅拌10min，加入21-22mmol双三甲基硅氧基甲基硅烷，升温至115-120℃，保温反应2h，反应结束后，即得到含有化合物B的粗反应液；
S3、步骤S2反应结束后，不降温，加入45-50mmol丙烯酸，继续升温至140-145℃，搅拌反应3-4h，反应结束后，自然冷却到室温，经纯化、真空干燥后即得到式C结构的双羧酸改性剂；
第二步、改性聚酯的制备
将对苯二甲酸、双羧酸改性剂、乙二醇加入到反应釜中，接着加入催化剂，通入氮气置换掉反应釜中的空气，采用直接酯化法，边搅拌边升温至220-225℃进行酯化反应1.5-2h，接着升温至250-260℃，缓慢抽真空进行聚合反应3-4h，自然冷却到室温后，经真空干燥即得到改性聚酯。
进一步，步骤S1中，所述的催化剂为：质量比ZnCl2:AlCl3＝3:1的混合物。
进一步，步骤S1中，加入1mol厚朴酚A1具体为：将1mol厚朴酚A1分成5次加入反应釜中，加入间隔时间为30min。
进一步，步骤S2中，所述的金属铂催化剂为PtCl2(PPh3)2，金属铂催化剂的加入量为1-3mmol。
进一步，步骤S3中，所述的纯化，具体为：自然冷却到室温后，向反应液中加入冷的无水乙醚150-200ml,缓慢搅拌5min后，静置30min，过滤，滤饼采用冷的无水乙醚洗涤3-5次。
进一步，第二步中，对苯二甲酸、双羧酸改性剂、乙二醇的摩尔比为1：0.07-0.10:1.1-1.2。
进一步，第二步中，所述的催化剂为钛酸四丁酯，催化剂的加入量为对苯二甲酸摩尔量的0.1％。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种用于劳动防护面料的改性涤纶，由改性聚酯经熔融纺丝、织造、印花、热定型、发卷缝头、水洗、拉毛定型后得到，其中改性聚酯是由对苯二甲酸、双羧酸改性剂、乙二醇经酯化、缩聚得到，双羧酸改性剂的制备包括三步，首先是制备原料A，起始物料厚朴酚A1经酯化反应、酰基化反应、水解反应和脱水关环反应得到；接着，在金属铂催化剂PtCl2(PPh3)2的催化下，原料A与双三甲基硅氧基甲基硅烷发生硅氢加成反应，得到化合物B，无需纯化，直接向含有化合物B的粗反应液中加入丙烯酸，高温下，P-H与丙烯酸上的烯烃发生加成反应，最后经纯化即得到了双羧酸改性剂；
制备的双羧酸改性剂引入了阻燃官能基团，且以酯化聚合的方式引入，无需额外添加阻燃剂，即可达到良好的阻燃性能，解决了阻燃剂易析出表面，阻燃性能不持久的问题；另外，同样以酯化聚合的方式引入了有机硅，有机硅具有较低的表面活性，使得改性后的涤纶具有较强的疏水性能，赋予了涤纶优异的防水性；而硅氧键的键能高于C-C键，键角和键长也较大，大大提高了改性聚酯的耐热性能；
制备的改性涤纶具有良好的阻燃性、耐热性和防水性能，符合劳动防护面料的要求，可用于危险条件下作业时的全身防护或局部防护，极具实用性。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明制备双羧酸改性剂的反应流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。
实施例1
请参阅图1所示，双羧酸改性剂的制备方法，具体包括以下步骤：
S1、原料A的制备
首先，将1.3mol三氯化磷和1.5g催化剂(ZnCl2:AlCl3＝3:1)加入到反应釜中，边搅拌边加热至80℃，将1mol厚朴酚A1分成5次加入反应釜中，加入间隔时间为30min，加入完毕后，继续搅拌反应1h，得到原料中间体A2，继续升温至185℃，搅拌反应2h，反应生成的氯化氢气体采用30％的氢氧化钠碱液吸收，反应结束后，即得到原料中间体A3，降温至80℃，加入45ml去离子水，加热至105℃进行水解反应1h，反应结束后，降低至室温，采用二甲苯进行萃取，旋转蒸发除去萃取剂二甲苯，得到原料中间体A4，最后原料中间体A4在温度120℃下进行脱水反应2h，反应结束后，自然冷却到室温，采用无水乙醇重结晶，即得到原料A，收率为81.6％；经HPLC检测(采用C18色谱柱)，纯度为98.2％；
S2、将20mmol原料A、1mmol金属铂催化剂PtCl2(PPh3)2和400ml二甲苯加入反应釜中，通入氮气替换掉反应釜中的空气，加热至80℃，搅拌10min，加入21mmol双三甲基硅氧基甲基硅烷，升温至120℃，保温反应2h，反应结束后，即得到含有化合物B的粗反应液；
S3、步骤S2反应结束后，不降温，加入45mmol丙烯酸，继续升温至145℃，搅拌反应3h，反应结束后，自然冷却到室温，接着加入冷的无水乙醚200ml,缓慢搅拌5min后，静置30min，过滤，滤饼采用冷的无水乙醚洗涤3-5次，经真空干燥后即得到式C结构的双羧酸改性剂；
双羧酸改性剂C的质谱结果为：HRMSm/z(ESI+)calcdforC38H68O12P2Si6,found947.1628[M+1]。
实施例2
一种用于劳动防护面料的改性涤纶,由改性聚酯经熔融纺丝、织造、印花、热定型、发卷缝头、水洗、拉毛定型后得到；
所述的改性聚酯的制备方法，具体包括以下步骤：1mol将对苯二甲酸、0.07mo双羧酸改性剂、1.1mol乙二醇加入到反应釜中，接着加入0.001mol催化剂钛酸四丁酯，通入氮气置换掉反应釜中的空气，采用直接酯化法，边搅拌边升温至220℃进行酯化反应2h，接着升温至250℃，缓慢抽真空进行聚合反应3h，自然冷却到室温后，经真空干燥即得到改性聚酯。
改性聚酯的红外表征如下所示：IR(KBr):
实施例3
一种用于劳动防护面料的改性涤纶,由改性聚酯经熔融纺丝、织造、印花、热定型、发卷缝头、水洗、拉毛定型后得到；
所述的改性聚酯的制备方法，具体包括以下步骤：1mol将对苯二甲酸、0.1mo双羧酸改性剂、1.2mol乙二醇加入到反应釜中，接着加入0.001mol催化剂钛酸四丁酯，通入氮气置换掉反应釜中的空气，采用直接酯化法，边搅拌边升温至225℃进行酯化反应2h，接着升温至260℃，缓慢抽真空进行聚合反应3h，自然冷却到室温后，经真空干燥即得到改性聚酯。
实施例4
一种用于劳动防护面料的改性涤纶,由改性聚酯经熔融纺丝、织造、印花、热定型、发卷缝头、水洗、拉毛定型后得到；
所述的改性聚酯的制备方法，具体包括以下步骤：1mol将对苯二甲酸、0.08mo双羧酸改性剂、1.15mol乙二醇加入到反应釜中，接着加入0.001mol催化剂钛酸四丁酯，通入氮气置换掉反应釜中的空气，采用直接酯化法，边搅拌边升温至222℃进行酯化反应1.5h，接着升温至255℃，缓慢抽真空进行聚合反应4h，自然冷却到室温后，经真空干燥即得到改性聚酯。
对比例1
一种用于劳动防护面料的改性涤纶,由100g聚酯经熔融(在熔融过程中加入本发明制备的2g化合物B，)纺丝、织造、印花、热定型、发卷缝头、水洗、拉毛定型后得到；
化合物B为由实施例1中含有化合物B的粗反应液经旋转蒸发除去溶剂、干燥后得到。
对实施例2-4和对比例1制备的改性涤纶进行性能测试
表一、未清洗的涤纶面料的性能测试
表二、清洗30次的涤纶面料的性能测试
由表一和表二可知，本发明制备的改性涤纶，以酯化聚合的方式引入阻燃官能基团和有机硅，大大提高了涤纶的阻燃性能和防水性能，且具有良好的耐洗性。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
