化纤用消光剂的制备方法

1.化纤用消光剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、取锐钛型二氧化钛粉体与无水乙醇按重量比0.5 0.7搅拌混合，加热至40 50
~ ~
℃，再添加过量盐酸，超声混合40 60 min，再添加过量过氧化氢水溶液，搅拌混合，然后将
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混合物置于400 500℃条件下煅烧2.5 5 h，干燥，粉碎，研磨至粉体粒径为450 600 nm，得
~ ~ ~
第一粉体；
步骤二、取疏水物质与无水乙醇按重量比0.2 0.7混合，加热至60 70℃，再加入与疏水
~ ~
物质相同重量的滑石粉超声混合30 60 min，静置15 30 min，过滤干燥，得干燥物；
~ ~
步骤三、将第一粉体和干燥物按重量比0.5 0.6搅拌混合15 30 min，且边搅拌边加热，
~ ~
加热速率为10℃/min，静置10 20 min，得混合粉体，将混合粉体放入气体压力容器中，并补
~
充气体加压至7 9 MPa，静置120 150 min，降至室温，得第二粉体；
~ ~
步骤四、在第二粉体中加入酚醛树脂充分混合，经压模装置压片，气流粉碎机粉碎，研
磨机研磨至粒径为200 270 nm的粉体，得第三粉体；
~
步骤五、取第三粉体与去离子水混合，在50 60℃下以200～350 r/min的速率搅拌15
~ ~
20 min，边搅拌边加入水玻璃溶液，调节该混合溶液的pH值为8 9，陈化50 80 min，过滤，干
~ ~
燥，研磨粉体至粒径为200 280 nm，得第四粉体；
~
步骤六，取第四粉体与去离子水混合，加热至80 100℃，以300～400 r/min的速率搅拌
~
15 20 min，边搅拌边加入偏铝酸钠，再继续搅拌20 30 min，调节该混合溶液pH值为9 10，
~ ~ ~
陈化50 70 min，过滤，用去离子水多次清洗，干燥，得改性锐钛型二氧化钛粉体，研磨改性
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锐钛型二氧化钛粉体至粒径为200 300 nm，即得化纤用消光剂。
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2.如权利要求1所述的化纤用消光剂的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，过氧化
氢水溶液中过氧化氢的体积分数为20 30%。
~
3.如权利要求1所述的化纤用消光剂的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，滑石粉
的粒径不大于10 nm。
4.如权利要求1所述的化纤用消光剂的制备方法，其特征在于，所述疏水物质为硬脂酰
胺、甲基丙烯酸十八酯、甘油酯中的至少一种。
5.如权利要求1所述的化纤用消光剂的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，将混合
物置于500℃条件下煅烧4 h。
6.如权利要求1所述的化纤用消光剂的制备方法，其特征在于，所述步骤五中的搅拌速
率为200 r/min，所述步骤六中的搅拌速率为400 r/min。
7.采用如权利要求1‑6中任一项所述的化纤用消光剂的制备方法制得化纤用消光剂，
其特征在于，包括改性锐钛型二氧化钛粉体，其上附着有疏水物质，所述改性锐钛型二氧化
钛粉体表面由内向外依次包覆有水合二氧化硅膜、水合氧化铝膜。
8.如权利要求7所述的化纤用消光剂，其特征在于，所述水合二氧化硅膜厚度小于所述
水合氧化铝膜厚度。

化纤用消光剂的制备方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及消光剂技术领域。更具体地说，本发明涉及一种化纤用消光剂的制备\n方法。\n背景技术\n[0002] 化学纤维是用天然高分子化合物或人工合成的高分子化合物为原料，经过制备纺\n丝原液、纺丝和后处理等工序制得的具有纺织性能的纤维。因所用高分子化合物来源不同，\n可分为以天然高分子物质为原料的人造纤维和以合成高分子物质为原料的合成纤维。但化\n学纤维经纺丝后，表面分子排列整齐对可见光形成强烈反射，会使纤维纺丝具有刺眼的光\n泽和透明性，为了消除光泽和提高纤维的不透明性，普遍使用锐钛型二氧化钛作为消光剂，\n二氧化钛对太阳可见光有很大的散射力，能很好地消除化纤发出的刺眼光泽。但二氧化钛\n本身具有光催化活性，全消光纤维受长时间光照后，易导致聚合物中高分子链断裂、聚酰胺\n降解、纤维老化黄变、力学性能下降，且锐钛型二氧化钛单晶体由四个二氧化钛分子组成，\n其结构较疏松、密度小、极性强、表面呈亲水性，存在分散性差、晶格稳定性差、耐候性差等\n问题，因此有必要对其进行改性处理以获得较稳定、具有更好分散性、耐候性的产品。\n发明内容\n[0003] 本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。\n[0004] 本发明还有一个目的是提供一种化纤用消光剂的制备方法，使用本方法制备的改\n性锐钛型二氧化钛消光剂，不仅分散性好，且具有很好的耐候性，能有效提高消光纤维质\n量、延长消光纤维使用寿命。\n[0005] 为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种化纤用消光剂的制备方\n法，包括以下步骤：\n[0006] 步骤一、取锐钛型二氧化钛粉体与无水乙醇按重量比0.5～0.7搅拌混合，加热至\n40～50℃，再添加过量盐酸，超声混合40～60min，再添加过量过氧化氢水溶液，搅拌混合，\n然后将混合物置于400～500℃条件下煅烧2.5～5h，干燥，粉碎，研磨至粉体粒径为450～\n600nm，得第一粉体；\n[0007] 步骤二、取疏水物质与无水乙醇按重量比0.2～0.7混合，加热至60～70℃，再加入\n与疏水物质相同重量的滑石粉超声混合30～60min，静置15～30min，过滤干燥，得干燥物；\n[0008] 步骤三、将第一粉体和干燥物按重量比0.5～0.6搅拌混合15～30min，且边搅拌边\n加热，加热速率为10℃/min，静置10～20min，得混合粉体，将混合粉体放入气体压力容器\n中，并补充气体加压至7～9MPa，静置120～150min，降至室温，得第二粉体；\n[0009] 步骤四、在第二粉体中加入酚醛树脂充分混合，经压模装置压片，气流粉碎机粉\n碎，研磨机研磨至粒径为200～270nm的粉体，得第三粉体；\n[0010] 步骤五、取第三粉体与去离子水混合，在50～60℃下以200～350r/min的速率搅拌\n15～20min，边搅拌边加入水玻璃溶液，调节该混合溶液的pH值为8～9，陈化50～80min，过\n滤，干燥，研磨粉体至粒径为200～280nm，得第四粉体；\n[0011] 步骤六，取第四粉体与去离子水混合，加热至80～100℃，以300～400r/min的速率\n搅拌15～20min，边搅拌边加入偏铝酸钠，再继续搅拌20～30min，调节该混合溶液pH值为9\n～10，陈化50～70min，过滤，用去离子水多次清洗，干燥，得改性锐钛型二氧化钛粉体，研磨\n改性锐钛型二氧化钛粉体至粒径为200～300nm，即得化纤用消光剂。\n[0012] 优选的是，所述的化纤用消光剂的制备方法中，所述步骤一中，所述步骤一中，过\n氧化氢水溶液中过氧化氢的体积分数为20～30％。\n[0013] 优选的是，所述的化纤用消光剂的制备方法中，所述步骤一中，所述步骤二中，滑\n石粉的粒径不大于10nm。\n[0014] 优选的是，所述的化纤用消光剂的制备方法中，所述步骤一中，所述疏水物质为硬\n脂酰胺、甲基丙烯酸十八酯、甘油酯中的至少一种。\n[0015] 优选的是，所述的化纤用消光剂的制备方法中，所述步骤一中，所述步骤一中，将\n混合物置于500℃条件下煅烧4h。\n[0016] 优选的是，所述的化纤用消光剂的制备方法中，所述步骤一中，所述步骤五中的搅\n拌速率为200r/min，所述步骤六中的搅拌速率为400r/min。\n[0017] 本发明方法制备的化纤用消光剂，包括改性锐钛型二氧化钛粉体，其上附着有疏\n水物质，所述改性锐钛型二氧化钛粉体表面由内向外依次包覆有水合二氧化硅膜、水合氧\n化铝膜。\n[0018] 优选的是，所述的化纤用消光剂中，所述水合二氧化硅膜厚度小于所述水合氧化\n铝膜厚度。\n[0019] 本发明方法中，先在加热条件下使二氧化钛与盐酸反应，反应产物通过过氧化氢\n的氧化作用，同时在高温煅烧热辅助作用下生成比表面积增大的新的二氧化钛，即二氧化\n钛的孔隙率增大；通过高温超声混合，使疏水物质粘附在滑石粉表面；将比表面积增加的二\n氧化钛与粘附有疏水物质的滑石粉混合，滑石粉被吸附在二氧化钛的孔隙中，并通过气体\n压力容器强压的作用下，使大量滑石粉携带疏水物质，密集且有力的被吸附在二氧化钛孔\n隙中，疏水物质增加二氧化钛的疏水性，二氧化钛粒子间的聚集程度会降低，粒子间发生团\n聚的几率会降低，从而提高二氧化钛的分散性；酚醛树脂与第二粉体的结合，使酚醛树脂封\n堵在孔隙出口，进一步巩固疏水物质与二氧化钛的结合；带有疏水物质的二氧化钛再通过\n无机包覆法在其表面依次形成水合二氧化硅膜和水合氧化铝膜，最终硅与二氧化钛以硅‑\n氧‑钛化学键形式结合在一起，铝与硅以硅‑氧‑铝化学键的形式包覆在水合二氧化硅膜外\n侧，制备的硅铝两层包覆膜能有效屏蔽二氧化钛的光催化中心，堵塞遮盖二氧化钛的晶格\n缺陷，减少二氧化钛与光的接触机会，从而显著降低二氧化钛的光活性，从而使纤维具有优\n异的抗光老化性能，延长了织物的使用寿命，提高纤维的耐候性。\n[0020] 本发明至少包括以下有益效果：\n[0021] 第一、本发明中的消光剂有很好的分散性，能够有效避免纤维纺丝过程中分散不\n均问题；\n[0022] 第二、本发明中的消光剂能增强纤维的抗老化性能，耐候性能，有效延长纤维寿\n命。\n[0023] 本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本\n发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。\n具体实施方式\n[0024] 下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说\n明书文字能够据以实施。\n[0025] 应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多\n个其它元件或其组合的存在或添加。\n[0026] 需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所\n述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；对于本领域的普通技术人员而言，可\n以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。\n[0027] 实施例1\n[0028] 按照以下方法制备化纤用消光剂：\n[0029] 步骤一、取锐钛型二氧化钛粉体与无水乙醇按重量比0.5搅拌混合，加热至40℃，\n再添加过量盐酸，超声混合40min，再添加过量的体积分数为20％过氧化氢水溶液，搅拌混\n合，然后将混合物置于400℃条件下煅烧5h，干燥，粉碎，研磨至粉体粒径为450nm，得第一粉\n体；\n[0030] 步骤二、取硬脂酰胺与无水乙醇按重量比0.2混合，加热至60℃，再加入与疏水物\n质相同重量的粒径为5nm的滑石粉超声混合30min，静置15min，过滤干燥，使疏水物质附着\n在滑石粉表面，得干燥物；\n[0031] 步骤三、将第一粉体和干燥物按重量比0.5搅拌混合15min，且边搅拌边加热，加热\n速率为10℃/min，静置10min，得混合粉体，将混合粉体放入气体压力容器中，并补充气体加\n压至7MPa，静置150min，使干燥物附着在第一粉体孔隙内，降至室温，得第二粉体；\n[0032] 步骤四、在第二粉体中加入酚醛树脂充分混合，经压模装置压片，气流粉碎机粉\n碎，研磨机研磨至粒径为200nm的粉体，得第三粉体；\n[0033] 步骤五、取第三粉体与去离子水混合，在50℃下以350r/min的速率搅拌20min，边\n搅拌边加入水玻璃溶液，调节该混合溶液的pH值为8，陈化50min，在第三粉体外包覆形成水\n合二氧化硅膜，过滤，干燥，研磨粉体至粒径为200nm，得第四粉体；\n[0034] 步骤六，取第四粉体与去离子水混合，加热至80℃，以300r/min的速率搅拌20min，\n边搅拌边加入偏铝酸钠，再继续搅拌30min，调节该混合溶液pH值为9，陈化70min，在第四粉\n体外包覆形成厚度大于水合二氧化硅膜的水合氧化铝膜，过滤，用去离子水多次清洗，干\n燥，得改性锐钛型二氧化钛粉体，研磨改性锐钛型二氧化钛粉体至粒径为200nm，即得化纤\n用消光剂。\n[0035] 本方法制备的化纤用消光剂，包括改性锐钛型二氧化钛粉体，其孔隙内附着有疏\n水物质、表面由内向外依次包覆有水合二氧化硅膜、水合氧化铝膜，且水合二氧化硅膜厚度\n小于水合氧化铝膜厚度。\n[0036] 实施例2\n[0037] 按照以下方法制备消光剂：\n[0038] 步骤一、取锐钛型二氧化钛粉体与无水乙醇按重量比0.6搅拌混合，加热至45℃，\n再添加过量盐酸，超声混合反应50min，再添加过量的体积分数为25％过氧化氢水溶液，搅\n拌混合，然后将混合物置于500℃条件下煅烧4h，干燥，粉碎，研磨至粉体粒径为500nm，得第\n一粉体；\n[0039] 步骤二、取等量的甲基丙烯酸十八酯和甘油酯混合，并将甲基丙烯酸十八酯和甘\n油酯的混合体与无水乙醇按重量比0.5混合，加热至65℃，再加入与甲基丙烯酸十八酯和甘\n油酯的混合体相同重量的粒径为3nm的滑石粉超声混合45min，静置20min，过滤干燥，使甲\n基丙烯酸十八酯和甘油酯附着在滑石粉表面，得干燥物；\n[0040] 步骤三、将第一粉体和干燥物按重量比0.5搅拌混合25min，且边搅拌边加热，加热\n速率为10℃/min，静置15min，得混合粉体，将混合粉体放入气体压力容器中，并补充气体加\n压至8MPa，静置130min，使干燥物附着在第一粉体孔隙内，降至室温，得第二粉体；\n[0041] 步骤四、在第二粉体中加入酚醛树脂充分混合，经压模装置压片，气流粉碎机粉\n碎，研磨机研磨至粒径为240nm的粉体，得第三粉体；\n[0042] 步骤五、取第三粉体与去离子水混合，在55℃下以200r/min的速率搅拌18min，边\n搅拌边加入水玻璃溶液，调节该混合溶液的pH值为8，陈化60min，在第三粉体外包覆形成水\n合二氧化硅膜，过滤，干燥，研磨粉体至粒径为250nm，得第四粉体；\n[0043] 步骤六，取第四粉体与去离子水混合，加热至90℃，以400r/min的速率搅拌18min，\n边搅拌边加入偏铝酸钠，再继续搅拌25min，调节该混合溶液pH值为9，陈化60min，在第四粉\n体外包覆形成厚度大于水合二氧化硅膜的水合氧化铝膜，过滤，用去离子水多次清洗，干\n燥，得改性锐钛型二氧化钛粉体，研磨改性锐钛型二氧化钛粉体至粒径为280nm，即得化纤\n用消光剂。\n[0044] 本方法制备的化纤用消光剂，包括改性锐钛型二氧化钛粉体，其孔隙内附着有疏\n水物质、表面由内向外依次包覆有水合二氧化硅膜、水合氧化铝膜，且水合二氧化硅膜厚度\n小于水合氧化铝膜厚度。\n[0045] 实施例3\n[0046] 按照以下方法制备消光剂：\n[0047] 步骤一、取锐钛型二氧化钛粉体与无水乙醇按重量比0.7搅拌混合，加热至50℃，\n再添加过量盐酸，超声混合60min，再添加过量的体积分数为30％过氧化氢水溶液，搅拌混\n合，然后将混合物置于460℃条件下煅烧2.5h，干燥，粉碎，研磨至粉体粒径为600nm，得第一\n粉体；\n[0048] 步骤二、取甘油酯与无水乙醇按重量比0.7混合，加热至70℃，再加入与疏水物质\n相同重量的粒径为10nm的滑石粉超声混合60min，静置30min，过滤干燥，使疏水物质附着在\n滑石粉表面，得干燥物；\n[0049] 步骤三、将第一粉体和干燥物按重量比0.6搅拌混合30min，且边搅拌边加热，加热\n速率为10℃/min，静置20min，得混合粉体，将混合粉体放入气体压力容器中，并补充气体加\n压至9MPa，静置120min，使干燥物附着在第一粉体孔隙内，降至室温，得第二粉体；\n[0050] 步骤四、在第二粉体中加入酚醛树脂充分混合，经压模装置压片，气流粉碎机粉\n碎，研磨机研磨至粒径为270nm的粉体，得第三粉体；\n[0051] 步骤五、取第三粉体与去离子水混合，在60℃下以300r/min的速率搅拌15min，边\n搅拌边加入水玻璃溶液，调节该混合溶液的pH值为9，陈化80min，在第三粉体外包覆形成水\n合二氧化硅膜，过滤，干燥，研磨粉体至粒径为280nm，得第四粉体；\n[0052] 步骤六，取第四粉体与去离子水混合，加热至100℃，以300r/min的速率搅拌\n15min，边搅拌边加入偏铝酸钠，再继续搅拌20min，调节该混合溶液pH值为10，陈化50min，\n在第四粉体外包覆形成厚度大于水合二氧化硅膜的水合氧化铝膜，过滤，用去离子水多次\n清洗，干燥，得改性锐钛型二氧化钛粉体，研磨改性锐钛型二氧化钛粉体至粒径为300nm，即\n得化纤用消光剂。\n[0053] 本方法制备的化纤用消光剂，包括改性锐钛型二氧化钛粉体，其孔隙内附着有疏\n水物质、表面由内向外依次包覆有水合二氧化硅膜、水合氧化铝膜，且水合二氧化硅膜厚度\n小于水合氧化铝膜厚度。\n[0054] 对比例1\n[0055] 制备化纤用消光剂方法同实施例2，不同之处是第一粉体的制备方法为：取锐钛型\n二氧化钛粉体置于500℃条件下煅烧4h，粉碎，研磨至粉体粒径为500nm，得第一粉体。\n[0056] 对比例2\n[0057] 制备化纤用消光剂方法同实施例2，不同之处是第一粉体的制备方法为：取锐钛型\n二氧化钛粉体与无水乙醇按重量比0.6搅拌混合，加热至45℃，再添加过量盐酸，超声混合\n50min，再添加过量的体积分数为25％过氧化氢水溶液，搅拌混合，充分反应，过滤，烘干，粉\n碎，研磨至粉体粒径为500nm，得第一粉体。\n[0058] 对比例3\n[0059] 制备化纤用消光剂方法同实施例2，不同之处是第二粉体的制备方法为：取等量的\n甲基丙烯酸十八酯和甘油酯混合，并将甲基丙烯酸十八酯和甘油酯混合体与无水乙醇按重\n量比0.5混合，加热至65℃，再加入与甲基丙烯酸十八酯和甘油酯混合体等质量的第一粉\n体，搅拌混合25min，且边搅拌边加热，加热速率为10℃/min，静置15min，过滤，干燥，得第二\n粉体。\n[0060] 对比例4\n[0061] 取市售锐钛型二氧化钛粉体作为化纤用消光剂。\n[0062] 对以上实施例和对比例制得消光剂进行分散性能测试：在装有200g乙二醇的烧杯\n中加入0.2g的消光剂，按同一方向搅拌3min，再经过超声波震荡3min，使其充分分散，倒入\n250mL的具塞玻璃刻度量筒，静置。分别观察24h、48h和96h时的二氧化钛在乙二醇中分散状\n态，分散性能测试结果如表1所示。\n[0063] 表1不同类消光剂在乙二醇中的分散性\n[0064]\n[0065] 从表1中结果看出，第一粉体制备方法中二氧化钛结构的变化条件、第二粉体制备\n方法中疏水物质的添加方式均对二氧化钛的分散性有影响，只有通过本发明制备的消光剂\n分散性最好。这是因为对比例1和对比例2中未能充分制备出比表面积增加的二氧化钛粉\n体，从而对疏水物质的吸附能力一般，分散性相对较差；对比例3中二氧化钛没有滑石粉的\n辅助不能很好的吸附疏水物质，其分散性能也相对较差；对比例4中市售消光剂中二氧化钛\n表面亲水性强，容易团聚，分散性能更差；而本发明中先在加热条件下使二氧化钛与盐酸反\n应，反应产物通过过氧化氢的氧化作用，同时在高温煅烧辅助作用下生成新的比表面积增\n大的二氧化钛，即增大孔隙率，再将带有大量疏水物质的滑石粉充分吸附在二氧化钛孔隙\n内，增强二氧化钛疏水性，有效提高二氧化钛的分散性能。\n[0066] 将以上实施例和对比例制得消光剂分别混入锦纶纤维丝中，并对添加不同消光剂\n的纤维丝的耐光、耐候性进行测试，测试结果如表2所示。\n[0067] 表2添加不同类消光剂的纤维丝的耐光、耐候性进行测试结果\n[0068]\n[0069] 分析表2中结果可知，添加有硅铝包膜二氧化钛的消光剂制成的纤维经暴晒后断\n裂强度变化量和断裂伸长率变化量均有很大程度的减小，这是因为硅铝两层包覆膜能有效\n屏蔽二氧化钛的光催化中心，堵塞遮盖二氧化钛的晶格缺陷，减少二氧化钛与光的接触机\n会，从而显著降低二氧化钛的光活性，进而使纤维具有优异的抗光老化性能，延长了织物的\n使用寿命，进而提高纤维的耐候性；而添加没有硅铝包膜二氧化钛的消光剂的纤维经暴晒\n后断裂强度变化量和断裂伸长率变化量不但没有减小，反而因二氧化钛的光氧化性和不耐\n候性使纤维变得更脆弱；同时，分散性能更好的消光剂对更能有效提高纤维的耐候性，因为\n消光剂在纤维中分散越均匀，使纤维对光抗击能力越均匀，整体提高纤维的耐候性能，分散\n性不好的消光剂在纤维中分布不均匀，会使纤维对抗光照的能力不均匀，降低纤维整体的\n耐候性能。\n[0070] 这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、\n修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。\n[0071] 尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列\n运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地\n实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限\n于特定的细节和这里示出与描述的实施例。