專利名稱：一種功能離子液體改性滌綸及其制備方法
技術領域：
本發明屬于高分子技術領域，涉及一種改性滌綸的制備，尤其涉及一種具 有良好親水性和抗靜電性能的改性滌綸的制備方法。
背景技術：
以對苯二甲酸和乙二醇為原料合成了聚對苯二甲酸乙二酯并制成了纖維， 商品名為滌綸。由于滌綸具有強度高、彈性好、保型性好、尺寸穩定性高等優 異性能，被廣泛應用于服裝、裝飾、工農業等領域。但是滌綸由于內部分子排 列緊密，分子間缺少親水結構，因此回潮率很小，吸濕性能差(在相對濕度為
95%的條件下，其最高吸濕率為0.7%)。由于其吸濕性差，抗靜電性不好，滌 綸織物透氣性、染色性、抗起毛起球性都比較差。滌綸的另一嚴重缺點是吸水 性差，容易被油類所污染，在低濕度的場合下易帶靜電荷。因此，改善滌綸的 抗靜電性能是滌綸改性的首要任務。
針對滌綸使用性能的缺陷，其改性研究主要有兩個方面 一是物理改性方 法，主要是在滌綸的生產過程中進行物理共混改性；二是化學改性方法，即運 用化學接枝或嵌段的方法改變滌綸的分子鏈結構，改善漆綸的服用性能。
目前，對抗靜電纖維的制造方法有(1)用耐久性抗靜電劑涂于織物上； (2)將耐熱性抗靜電劑分散在聚酯熔體中，紡絲織成織物；(3)將聚酯分子 鏈進行共聚改性，將共聚物熔融紡絲，改善聚酯纖維的抗靜電性能。通常所采 用的可反應和可溶性的抗靜電添加劑有甘醇醚類、二羧酸酰胺類及西佛堿類化 合物。改善高聚物纖維的抗靜電性能和吸濕性能，通常通過共聚等方法在聚合 物中引入親水基團，提高其吸濕性能，降低比電阻。例如在PET的生產過程中, 加入適量聚乙二醇(PEG)，經過共同縮聚而制得PET- PEG嵌段共聚物，以 此作為改性劑加入到PET中混合紡絲，用以改進滌綸產品的抗靜電性和吸濕 性。上世紀90年代后期，日本的鐘紡、帝人、東麗、可樂麗等公司都進行了導 電纖維系列研究。東麗公司開發的高白度導電復合纖維，可樂麗公司開發了由 炭黑和熱塑性彈性體組成的具有永久導電性能的合成共軛纖維，還開發了用于 軍裝和工作服的白色抗靜電聚酯長絲，用其織成的織物不僅具有優良的抗靜電
性能，還具有優良的手感、染色性、強度、抗洗滌性和耐化學性。
發明內容
本發明的目的是針對滌綸親水性和抗靜電性能差的問題，提供一種親水性 能和抗靜電性能較好的改性滌綸。
本發明的另一目的是提供一種親水性能和抗靜電性能好的改性滌綸的制 備方法。
一 、改性滌綸的結構 本發明改性滌綸的結構式如下
/ O O \ /。
~^C~^ ^~C-OCH2CH2OJ-
\ /l-m \
X=C1、 BF4、 CH3COO; m=0.005 0.2
二、改性滌綸的制備
其特征在于將對苯二甲酸二甲酯、乙二醇、含有1，3-二 (2-羥基乙基) 咪唑結構的離子液體按201:20(hl 6:5:l的摩爾比加入到反應器中，加入苯二 甲酸二甲酯摩爾量3 6M的催化劑SnCl2，在惰性氣體的保護下，于170 18(TC 下反應3 3.5h，抽真空，繼續反應3 3.5h后，在惰性氣體下冷卻到室溫即得 改性滌綸。
上述含有1,3-二 (2-羥基乙基)咪唑結構的離子液體為氯化1,3-二 (2-羥 基乙基)咪唑離子液體；或四氟硼酸1,3-二 (2-羥基乙基)咪唑離子液體；或 醋酸1，3-二 (2-羥基乙基)咪唑離子液體。
所述氯化1,3-二 (2-羥基乙基)咪唑結構的離子液體由如下工藝制備而成: 將咪唑與2-氯乙醇以1:2 1:2.2的摩爾比混合，加入咪唑2 2.5倍摩爾量的 無水乙醇，0.05 0.07倍摩爾比的金屬鈉，在攪拌下，于-l 2。C反應7 8小 時，然后升溫至10 60°C，反應40 48h后，過濾得到淺黃色的液體，減壓 蒸去甲醇和未反應完的2-氯乙醇，于0 -2'C冷凍40 48小時，用乙酸乙酯 洗滌即得氯化1，3-二 (2-羥基乙基)咪唑離子液體。
所述四氟硼酸l，3-二 (2-羥基乙基)咪唑離子液體由如下工藝制備而成 將氯化l,3-二 (2-羥基乙基)咪唑離子液體與四氟硼酸鈉以1:0.8 1:L2摩爾比 溶于丙酮中，室溫攪拌24 48h,過濾，蒸去丙酮即得。
x-
m
所述醋酸l,3-二 (2-羥基乙基)咪唑離子液體由如下工藝制備而成將氯 化1，3-二 (2-羥基乙基)咪唑離子液體與醋酸鈉以1:0.8 1:1.2摩爾比溶于丙酮 中，室溫攪拌24 48h，過濾，蒸去丙酮即得。
三、 改性滌綸的結構表征
本發明制備的改性滌綸，采用紅外光譜的測定，改性滌綸的結構中含有咪 唑官能團。圖l為氯化l,3-二 (2-羥基乙基)咪唑離子液體改性后滌綸的紅外 光譜圖。原普通滌綸的紅外光譜圖表現在在1719.11cm"為C-O的振動吸收 峰，1577cm"， 1505cm"為苯環的振動吸收峰；而通過氯化1，3-二 (2-羥基乙 基)咪唑離子液體改性后的滌綸除了在以上波數有相應官能團的吸收峰外，在 3107.89cm-1為咪唑環上C-H振動吸收峰，在2947.58cnT1 、 2845 cm"為咪唑 環上亞甲基上的C-H振動吸收峰，在1573.80cm"為咪唑環上C-H振動吸收 峰，說明改性滌綸的結構中含有咪唑官能團，而在原滌綸結構上就根本不存在 以上的吸收峰，滌綸改性成功。
四氟硼酸1，3-二 (2-羥基乙基)咪唑離子液體及醋酸1，3-二 (2-羥基乙基) 咪唑離子液體改性后滌綸的紅外光譜圖與圖1基本相同。
四、 改性滌綸的性能測試
1、 親水性能的測試
采用接觸角的測定方法將上述制備的滌綸研磨、制成片狀，用CA-A型 接觸角測定儀(日本協和科學株式會社CA-A type contact angle meter (Kyowa Scientific Co. Ltd.O)進行測定。測試結果見圖2。由圖2的結果可以看出，隨 著改性滌綸中離子液體的含量增加，改性滌綸的接觸角逐漸變小，親水性的離 子液體、乙二醇、對苯二甲酸二甲酯單體進行熔融縮聚形成共聚鏈，在鏈段上 由于引入了親水性的離子液體，改變了滌綸的結構和剛性，使得改性后的滌綸 明顯表明出良好的親水性。經測定，本發明制備的改性滌綸接觸角為27.5~76.5 度。
2、 抗靜電性能的測試
采用體積電阻率的測定方法將上述制備的滌綸研磨、制成片狀，采用 TH2818 Automatic Component Analyzer (常州市同惠電子有限公司)在25 °C 下測定。測試結果見圖3。從圖3的結果可以看出，隨著改性滌綸中離子液體 的含量減少，改性滌綸的體積電阻率逐漸增大，親水性的離子液體、乙二醇、 對苯二甲酸二甲酯單體進行熔融縮聚形成共聚鏈，在鏈段上由于引入了親水性
的離子液體，改變了滌綸的結構和剛性，使得改性后的滌綸明顯表明出良好的
抗靜電性。經測定，本發明改性滌綸的體積電阻率為1.7xl06~6.0xl05Q*cm， 遠小于純滌綸的體積電阻率(1016Q.cm)，說明改性后的滌綸的抗靜電性能大 大增強。
圖1為本改性滌綸的紅外光譜圖
1——純滌綸
2——苯二甲酸二甲酯:乙二醇氯化1，3-二 (2-羥基乙基)咪唑結構的離 子液體=201:200:1
3——苯二甲酸二甲酯:乙二醇氯化1,3-二 (2-羥基乙基)咪唑結構的離 子液體=51:50:1
4——苯二甲酸二甲酯:乙二醇氯化1，3-二 (2-羥基乙基)咪唑結構的離 子液體=21:20:1
圖2為本發明改性滌綸中離子液體的含量對改性漆綸親水性能的影響 圖3為本發明改性滌綸中離子液體的含量對改性滌綸抗靜電性能的影響
具體實施例方式
下面通過具體實施例對本發明改性滌綸的結構、制備及其性能作進一步的 說明。
實施例一、
1、 氯化1，3-二 (2-羥基乙基)咪唑結構的離子液體的制備將咪唑與2-氯乙醇以1:2 1:2.2的摩爾比混合，加入咪唑2 2.5倍摩爾量的無水乙醇， 0.05 0.07倍摩爾比的金屬鈉，在攪拌下，于-l 2。C反應7 8小時，然后升 溫至10 60°C，反應40 48h后，過濾得到淺黃色的液體，減壓蒸去甲醇和 未反應完的2-氯乙醇，于0 -2。C冷凍40 48小時，用乙酸乙酯洗滌即得氯 化1，3-二 (2-羥基乙基)咪唑離子液體。
2、 改性滌綸的制備將對苯二甲酸二甲酯、乙二醇、氯化1，3-二 (2-羥 基乙基)咪唑結構的離子液體按201:200:1 6:5:1的摩爾比加入到反應器中， 加入苯二甲酸二甲酯摩爾量3 6%的催化劑SnCl2，在惰性氣體的保護下，于 170 18(TC下反應3 3.5h，抽真空，繼續反應3 3.5h后，在惰性氣體下冷卻到 室溫即得改性滌綸。
3、 改性滌綸的結構
經紅外光譜的測定，本實施例改性滌綸的結構如下所示-~^~6-0CH2CH20J-f"S、 ^~&-OCH2CH2—|^N-CH2CH20^——
m=0.005 0.2
4、改性滌綸的性能測試
(1) 親水性能的測試
采用接觸角的測定方法將上述制備的滌綸研磨、制成片狀，用CA-A型 接觸角測定儀(日本協和科學株式會社CA-A type contact angle meter (Kyowa Scientific Co. Ltd.O)進行測定。經測定，本實施例改性滌綸接觸角為27.5-70 度。
(2) 抗靜電性能的測試
采用體積電阻率的測定方法將上述制備的滌綸研磨、制成片狀，采用 TH2818 Automatic Component Analyzer (常州市同惠電子有限公司)在25°C 下測定。經測定，本實施例改性滌綸的體積電阻率為2.8xl0S 6.0xl()SO'cm。
實施例二
1、 四氟硼酸1，3-二 (2-羥基乙基)咪唑離子液體的制備將氯化1，3-二 (2-羥基乙基)咪唑離子液體與四氟硼酸鈉以1:0.8 1:L2摩爾比溶于丙酮中，室溫 攪拌24 48h，過濾，蒸去丙酮即得。氯化l，3-二 (2-羥基乙基)咪唑離子液體 的制備與實施例l同。
2、 改性滌綸的制備將對苯二甲酸二甲酯、乙二醇、四氟硼酸l,3-二 (2-羥基乙基)咪唑結構的離子液體按201:200:1-6:5:1的摩爾比加入到反應器中， 加入苯二甲酸二甲酯摩爾量3~6%的催化劑SnCl2，在惰性氣體的保護下，于 17(M80'C下反應3 3.5h，抽真空，繼續反應3 3.5h后，在惰性氣體下冷卻到 室溫即得改性滌綸。
3、 改性滌綸的結構
經紅外光譜的測定，本實施例改性滌綸的結構如下所示
<formula>formula see original document page 7</formula>
4、改性滌綸的性能測試
(1) 親水性能的測試
采用接觸角的測定方法測試儀器與方法與實施例1同。經測定，本實施 例改性滌綸接觸角為37.5-70.5度。
(2) 抗靜電性能的測試
采用體積電阻率的測定方法測試儀器與方法與實施例1同。經測定，本 實施例改性滌綸的體積電阻率為7.7xl06~5.2xl05Q'cm。 實施例三
1、 醋酸1，3-二 (2-羥基乙基)咪唑離子液體的制備將氯化1,3-二 (2畫 羥基乙基)咪唑離子液體與醋酸鈉以1:0.8 1:1.2摩爾比溶于丙酮中，室溫攪拌 24~48h，過濾，蒸去丙酮即得。氯化1,3-二 (2-羥基乙基)咪唑離子液體的制 備與實施例1同。
2、 改性滌綸的制備將對苯二甲酸二甲酯、乙二醇、醋酸1，3-二 (2-羥 基乙基)咪唑結構的離子液體按201:200:1 6:5:1的摩爾比加入到反應器中， 加入苯二甲酸二甲酯摩爾量3~6%的催化劑SnCl2，在惰性氣體的保護下，于 170 18(TC下反應3 3.5h，抽真空，繼續反應3 3.5h后，在惰性氣體下冷卻到 室溫即得改性滌綸。
3、 改性滌綸的結構
經紅外光譜的測定，本實施例改性滌綸的結構如下所示
m=0.005 0.2
4、改性滌綸的性能測試
(1) 親水性能的測試
采用接觸角的測定方法測試儀器與方法與實施例1同。經測定，本實施 例改性滌綸接觸角為27.9 76.5度。
(2) 抗靜電性能的測試
采用體積電阻率的測定方法測試儀器與方法與實施例1同。經測定，本 實施例改性滌綸的體積電阻率為1.7xl06~6.0xl05Q'cm。
權利要求
1.一種功能離子液體改性滌綸，其結構式如下所示X＝Cl、BF4、CH3COO；m＝0. 005～0.2。
2、 如權利要求1所述功能離子液體改性滌綸的制備方法，其特征在于將對苯二甲酸二甲酯、乙二醇、含有1,3-二 (2-羥基乙基)咪唑結構的離子液 體按201:200:1-6:5:1的摩爾比加入到反應器中，加入苯二甲酸二甲酯摩爾量 3~6%的催化劑SnCl2，在惰性氣體的保護下，于170 18(TC下反應3 3.5h，抽 真空，繼續反應3 3.5h后，在惰性氣體下冷卻到室溫即得改性滌綸。
3、 如權利要求2所述功能離子液體改性滌綸的制備方法，其特征在于-所述含有1，3-二 (2-羥基乙基)咪唑結構的離子液體為氯化1,3-二 (2-羥基乙 基)咪唑離子液體；或四氟硼酸1，3-二 (2-羥基乙基)咪唑離子液體；或醋酸 1，3-二 (2-羥基乙基)咪唑離子液體。
4、 如權利要求3所述功能離子液體改性滌綸的制備方法，其特征在于 所述含有1,3-二 (2-羥基乙基)咪唑結構的離子液體由如下工藝制備而成將 咪唑與2-氯乙醇以1:2 1:2.2的摩爾比混合，加入咪唑2 2.5倍摩爾量的無 水乙醇，0.05 0.07倍摩爾比的金屬鈉，在攪拌下，于-l 2。C反應7 8小時， 然后升溫至10 6(TC，反應40 48h后，過濾得到淺黃色的液體，減壓蒸去 甲醇和未反應完的2-氯乙醇，于0 -2。C冷凍40 48小時，用乙酸乙酯洗滌 即得氯化1，3-二 (2-羥基乙基)咪唑離子液體。
5、 如權利要求3所述功能離子液體改性滌綸的制備方法，其特征在于 所述四氟硼酸l，3-二 (2-羥基乙基)咪唑離子液體由如下工藝制備而成將氯 化l，3-二 (2-羥基乙基)咪唑離子液體與四氟硼酸鈉以1:0.8 1:1.2摩爾比溶于 丙酮中，室溫攪拌24 48h，過濾，蒸去丙酮即得。
6、 如權利要求3所述功能離子液體改性滌綸的制備方法，其特征在于 所述醋酸1，3-二 (2-羥基乙基)咪唑離子液體由如下工藝制備而成將氯化1，3-二 (2-羥基乙基)咪唑離子液體與醋酸鈉以1:0.8 1:1.2摩爾比溶于丙酮中，室 溫攪拌24 48h，過濾，蒸去丙酮即得。<formula>formula see original document page 2</formula>
全文摘要
本發明提供一種親水性能和抗靜電性能較好的改性滌綸，其將對苯二甲酸二甲酯、乙二醇、含有1，3-二(2-羥基乙基)咪唑結構的離子液體按201∶200∶1～6∶5∶1的摩爾比加入到反應器中，加入苯二甲酸二甲酯摩爾量3～6％的催化劑SnCl<sub>2</sub>，在惰性氣體的保護下，于170～180℃下反應3～3.5h，然后抽真空，繼續反應3～3.5h后，在惰性氣體下冷卻到室溫即得。經測定，本發明制備的改性滌綸接觸角為27.5～76.5度，體積電阻率為1.7×10<sup>6</sup>～6.0×10<sup>5</sup>Ω·cm，滌綸的親水性和抗靜電性能得到較好的改善，可廣泛應用于服裝、裝飾、工農業等領域。
文檔編號C08G63/78GK101367911SQ20081023172
公開日2009年2月18日 申請日期2008年9月29日 優先權日2008年9月29日
發明者吳稱意, 熊玉兵, 鴻 王, 王榮民, 胡登衛 申請人:西北師范大學