具体实施方式

本发明公开的技术方案之一为，所述高白度聚酯纤维中含有无机粒子以及如式1所示的季铵碱。

无机粒子的折射率比较高，表面反射多，能够提高聚酯纤维的白度。

所述无机粒子优选二氧化钛、碳酸钙、硫酸钡、氧化锌、氧化锆、氧化铁中的至少一种，其中更优选二氧化钛。和其他型号的二氧化钛，如锐钛型二氧化钛相比，金红石型二氧化钛具有更高的折射率，表面反射的白光会更多，呈现出来的白度会更高。并且金红石型二氧化钛在紫外380～425nm区域具有较高的吸收，在蓝色区域波长范围内反射出更强的蓝光，也使得它可以呈现出更高的白度。因此，本发明所述的无机粒子最优选金红石型二氧化钛。

所述无机粒子的粒径优选在1.5μm以下。当无机粒子的粒径太大时，在纺丝过程中无机粒子容易堵塞纺丝组件中的过滤网，导致组件压力快速上升，短时间内超过组件可使用的压力上限，必须停机，影响生产性；同时，纺丝过程中断丝、飘丝增多，影响纺丝操业性及纤维的基本物性。本发明无机粒子的粒径更优选在1.0μm以下。

所述无机粒子的含量优选相对于纤维重量为2～20wt%。当无机粒子的含量太低时，对聚酯纤维的白度提高完全没有效果；当无机粒子的含量太高时，由于表面无机粒子露出导致无机粒子脱落的可能增大，另外无机粒子通常具有较大的硬度，纺丝过程与纺丝机的导丝器等摩擦，极易损伤这些部件。本发明无机粒子的含量更优选相对于纤维重量为2～15wt%。

一般无机粒子表面带有负电荷，在酸性体系下会中和掉无机粒子表面的负电荷而使无机粒子在聚合过程产生凝集。通过碱性物质的加入可以中和聚合体系的酸性，从而达到抑制无机粒子凝集的效果。然而现有技术往往添加金属醋酸盐类碱性物质，金属醋酸盐类碱性物质的引入会导致聚酯中异物的增加，从而使后续加工过程中的滤压上升。本发明的高白度聚酯纤维中使用具有强碱性的季铵碱，完全解离出的氢氧根基团可以中和聚合体系中的酸性成分，从而达到抑制无机粒子凝集的效果。且由于季铵碱中不含金属成分，后续加工过程中不会产生滤压上升的问题。

上述季铵碱的结构式如式1所示：

式1，

式1中，R₁、R₂、R₃、R₄分别为如式2或式3所示基团，

式2，

式3，

式2中n为0～17的整数，式3中m为0～3的整数。

所述季铵碱优选四甲基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵或四丙基氢氧化铵中的一种或几种。

本发明的高白度聚酯纤维中季铵碱的含量优选以氮元素计相对于纤维重量为1～100ppm。当季铵碱的含量太低时，起不到抑制无机粒子凝集的效果；当季铵碱的含量太高时，会导致聚酯的色调变差。

本发明公开的技术方案之二为，所述高白度聚酯纤维中含有有机粒子。

有机粒子具有圆形的结构特征，在聚酯中具有单一分散性，不产生凝集。且有机粒子具有光扩散效果，能够增加光的反射，提高聚酯纤维的白度。

所述有机粒子可以是丙烯酸微粒、聚氨酯微粒、聚苯乙烯微粒、有机硅酮微粒，其中优选有机硅酮。

所述有机粒子的粒径优选在3.0μm以下。当有机粒子的粒径太大时，在纺丝过程中，有机粒子容易堵塞纺丝组件中的过滤网，导致组件压力快速上升短时间内超过组件可使用的压力上限，必须停机，影响生产性。

所述有机粒子的含量优选相对于聚酯纤维重量为2～20wt%。当聚酯纤维中有机粒子含量太低时，对聚酯纤维的白度提高没有效果；当聚酯纤维中机粒子含量太高时，聚酯纤维的白度达到平衡，且纺丝过程中滤压上升明显。

本发明公开的技术方案之三为，所述高白度聚酯纤维中同时含有无机粒子和有机粒子，并且含有如式1所示的季铵碱。

为了达到更高的白度，本发明中无机粒子和有机粒子可以并用。有机粒子与无机粒子并用的情况下，对聚酯纤维的白度具有加成作用，这是由于有机粒子具有光扩散作用，能使无机粒子的漫反射作用增强，达到更高的白度。

本发明高白度聚酯纤维可以以现有技术中的各种形态存在，如单纤维、海岛纤维、芯鞘纤维、并列纤维、长纤维、短纤维等。本发明优选高白度聚酯纤维的形态为芯鞘纤维，更优选芯鞘复合纤维的芯成分为含有无机粒子的聚酯，鞘成分为含有有机粒子的聚酯。芯成分无机粒子具有比聚酯高的折射率，鞘成分有机粒子具有比聚酯低的折射率，当光照射到聚酯纤维表面时，容易进入低折射率的鞘成分到达芯鞘界面，芯部分由于具有高折射率，内部反射增多，这样聚酯纤维的整体白度就会得到提高。

所述芯鞘纤维中芯成分和鞘成分的质量比优选20:80～80:20。如果芯成分太少的话，聚酯纤维的白度增加不明显；如果鞘成分太少的话，鞘成分厚度不足以完全包覆住芯成分，会导致无机粒子裸露，高速纺丝时损伤纺丝设备，另外裸露的无机粒子容易脱落，从而影响芯鞘复合纤维的特性。在芯鞘纤维中，无机粒子的含量为相对于芯成分的2～20wt%，有机粒子的含量为相对于鞘成分的2～20wt%。

本发明的高白度聚酯纤维可以通过公知的方法制备得到。比如，当本发明高白度聚酯纤维为芯鞘纤维时，其制备方法可以举例如下：

（1）将对苯二甲酸、乙二醇、丙二醇或丁二醇混合均匀投入到反应釜中，在一定的温度下进行酯化反应，在酯化结束后加入一定比例的二氧化钛的乙二醇溶液，并且追加乙二醇；

（2）将上述反应产物移入缩聚釜，加入钛化合物或者锑化合物作为催化剂，本发明优选乙二醇锑催化剂，添加热稳定剂、调色剂等，并且加入其余部分的二氧化钛，也可加入硅酮粒子，于280℃进行缩聚反应，待聚合物达到需要粘度后吐出、切粒，得到高白度聚酯；

（3）或者上述（1）中不添加二氧化钛粒子，直接在步骤（2）中添加硅酮粒子，经过聚合反应后吐出、切粒，得到高白度聚酯；

（4）将上述（2）所得聚酯或者（3）所得聚酯，分别在280度下进行熔融纺丝得到聚酯纤维；

（5）所得含二氧化钛粒子的聚酯作为芯成分，含硅酮粒子的聚酯作为鞘成分，进行芯鞘复合纺丝、假捻制得高白度聚酯纤维。

本发明的聚酯纤维的白度WI值为80以上。

本发明所述高白度聚酯纤维的制备方法简单，在纺丝加工阶段滤压上升少、组件寿命长、成本低。本发明聚酯纤维的白度高，白度WI值可达到80以上，且在没有紫外光照射时也能体现出高白度效果。

实施例中涉及的物性参数由以下方法测定。

（1）白度WI值

纺丝后得到的纤维织成筒编物，使用测色仪（Data Colour），在波长400～780nm条件下进行测定。

（2）纺丝时滤压差ΔPa

使用一锤纺丝机进行纺丝。在一定的吐出量条件下，使芯鞘聚酯分别通过滤网，滤网孔径为15μm，纺丝温度为聚酯的熔点＋25℃，芯鞘的总吐出量为25.2g/min，实施例中按芯鞘比例分别算得芯鞘成分的吐出量，开始进料后30min时滤网前的压力记为初压Pa1，纺丝结束时的终了压力记为Pa2，这滤压上升值ΔPa＝（Pa2－Pa1）/纺丝时间。ΔPa越小时则表示聚酯中异物越少，纺丝越稳定。单一成分纺丝时，用纺丝结束时的终了压力与初始压力的差来表征。

（3）N元素含量的测试

称取15～20mg的样品，将样品置于氧气流中燃烧，用氧化剂使其有机成分充分氧化，令N元素定量地转化成与其相对应的挥发性氧化物，使这些产物流经硅胶填充柱色谱，用热导池检测器分别测定其浓度，最后用外标法确定N元素的含量。

（4）纤维中无机粒子含量

取该纤维4g左右，熔融制样，通过X射线荧光光谱仪（生产商：Rigaku，型号：ZSX PrimusⅢ+）测定其中金属元素的含量，然后通过分子式推算出织物中无机粒子含量。

（5）纤维中有机粒子含量

纤维中同时含有无机粒子和有机粒子时，先用方法（4）测出纤维中无机粒子含量，然后将纤维燃烧，用灰分测试仪经过燃烧后得到灰分值，减去方法（4）测出的无机粒子的含量，经换算得到纤维中有机粒子的含量。

纤维中仅含有有机粒子时，直接将纤维燃烧，用灰分测试仪经过燃烧后得到灰分值，经换算得到纤维中有机粒子的含量。

（6）无机粒子、有机粒子平均粒径

通过SEM拍摄出纤维横截面照片，打印出来后，选取10个微粒，分别测量通过微粒中心的直径，最终结果取10组数据的平均值。

（7）纤维中芯成分和鞘成分的断面比率

通过SEM拍摄该复合纤维断面，将断面照片打印在纸上，通过面积仪求出芯成分断面面积S₁，鞘成分断面面积S₂，芯成分比例＝S₁/（S₁＋S₂）。

（8）金红石二氧化钛

所得纤维通过熔融制得薄膜，使用X射线衍射装置进行测试结晶峰位置，同时测试通常金红石二氧化钛的结晶峰位置，通过两者所得的结晶峰位置的比较来判断二氧化钛的晶型。

下面通过实施例对本发明作更为详细的说明。

实施例1

将82重量份对苯二甲酸、35.3重量份乙二醇投入酯化釜进行酯化反应，在240℃的条件下进行酯化反应，出水量达到理论量后判断反应结束，再追加26重量份乙二醇，搅拌30分钟后向聚合釜移行。添加0.04重量份乙二醇锑、0.02重量份磷酸、2重量份（二氧化钛量）用四乙基氢氧化铵配置好的二氧化钛乙二醇溶液，其中四乙基氢氧化铵在二氧化钛的乙二醇溶液中的含量为1000ppm，在280℃高真空条件下反应到达所需粘度时吐出。所得聚合物进行纺丝、假捻制得高白度聚酯纤维。所得聚酯纤维的白度WI值为85。

实施例2

在酯化反应结束后添加3重量份（二氧化钛量）用四乙基氢氧化铵配置好的二氧化钛乙二醇溶液，其余同实施例1。

实施例3

在酯化反应结束后添加8重量份（二氧化钛量）用四乙基氢氧化铵配置好的二氧化钛乙二醇溶液，其余同实施例1。

实施例4

在酯化反应结束后添加13重量份（二氧化钛量）用四乙基氢氧化铵配置好的二氧化钛乙二醇溶液，其余同实施例1。

实施例5

在酯化反应结束后添加18重量份（二氧化钛量）用四乙基氢氧化铵配置好的二氧化钛乙二醇溶液，其余同实施例1。

实施例6

配置二氧化钛乙二醇溶液时的四乙基氢氧化铵含量为5000ppm，其余同实施例5。

实施例7

将82重量份对苯二甲酸、35.3重量份乙二醇投入酯化釜进行酯化反应，在240℃的条件下进行酯化反应，出水量达到理论量后判断反应结束，再追加26重量份乙二醇，搅拌30分钟后向聚合釜移行。添加0.04重量份乙二醇锑、0.02重量份磷酸、2重量份（有机硅酮量）的有机硅酮乙二醇溶液，在280℃高真空条件下反应到达所需粘度时吐出。所得聚合物进行纺丝、假捻制得高白度聚酯纤维。所得聚酯纤维的白度WI值为82。

实施例8

在酯化结束后，添加3重量份（有机硅酮量）的有机硅酮乙二醇溶液，其余同实施例7。

实施例9

在酯化结束后，添加8重量份（有机硅酮量）的有机硅酮乙二醇溶液，其余同实施例7。

实施例10

在酯化结束后，添加13重量份（有机硅酮量）的有机硅酮乙二醇溶液，其余同实施例7。

实施例11

在酯化结束后，添加18重量份（有机硅酮量）的有机硅酮乙二醇溶液，其余同实施例7。

实施例12

在酯化结束后，添加3重量份（二氧化钛量）用四乙基氢氧化铵配置好的二氧化钛乙二醇溶液，以及5重量份（有机硅酮量）的有机硅酮乙二醇溶液，其余同实施例2。

实施例13

在酯化结束后，添加8重量份（二氧化钛量）用四乙基氢氧化铵配置好的二氧化钛乙二醇溶液，以及10重量份（有机硅酮量）的有机硅酮乙二醇溶液，其余同实施例2。

实施例14

配置二氧化钛乙二醇溶液时的四乙基氢氧化铵含量为5000ppm，其余同实施例13。

实施例15

使用锐钛型二氧化钛，其余同实施例5。

实施例16

聚合前添加金红石型二氧化钛1重量分，其余同实施例1。

实施例17

金红石型二氧化钛在酯化阶段添加28重量分，其余同实施例1。

实施例18

配置二氧化钛乙二醇溶液时的四乙基氢氧化铵含量为6500ppm，其余同实施例3。

实施例19

聚合前添加有机硅酮1重量分，其余同实施例7。

实施例20

酯化反应后添加有机硅酮28重量分，聚合前添加有机硅酮2重量分，其余同实施例7。

实施例21

配置二氧化钛的季铵碱为四丙基氢氧化铵，其余同实施例13。

实施例22

与实施例2同样的方法制得的聚酯作为芯成分，与实施例8同样的方法制得的聚酯作为鞘成分，按芯鞘比例20：80进行芯鞘复合纺丝，假捻制得高白度聚酯纤维。所得聚酯纤维的白度WI值为112。

实施例23

与实施例5同样的方法制得的聚酯作为芯成分，与实施例11同样的方法制得的聚酯作为鞘成分，按芯鞘比例20：80进行芯鞘复合纺丝，假捻制得高白度聚酯纤维。

实施例24

芯鞘复合比为40：60，其余同实施例23。

实施例25

芯鞘复合比为60：40，其余同实施例23。

实施例26

芯鞘复合比为80：20，其余同实施例23。

实施例27

与实施例6同样的方法制得的聚酯作为芯成分，其余同实施例26。

实施例28

芯鞘比例为10：90，其余同实施例22。

实施例29

芯部分聚酯的酯化反应阶段添加28重量分的金红石型二氧化钛，鞘部分聚酯的酯化反应阶段添加28重量分的有机硅酮粒子，其余同实施例26。

实施例30

芯鞘比例为90：10，其余同实施例23。

实施例31

芯鞘比例为10：90，其余同实施例23。

实施例32

配置二氧化钛的季铵碱为四丙基氢氧化铵和四乙基氢氧化铵的混合液，两者的质量比为1：1，其余同实施例26。

实施例33

无机粒子使用纳米硫酸钡，其余同实施例26。

比较例1

配置二氧化钛时没有添加季铵碱，其余同实施例5。由于没有季铵碱的分散，二氧化钛在纤维中凝集，平均粒径较大，导致纺丝滤压大。

比较例2

配置二氧化钛时添加与N元素同等摩尔量Na元素的氢氧化钠，其余同实施例5。添加其他类别的碱性化合物，虽然对二氧化钛的分散有一定效果，但是氢氧化钠本身也构成了异物，导致纺丝滤压大。

比较例3

配置二氧化钛时没有添加季铵碱，其余同实施例24。添加其他类别的碱性化合物，虽然对二氧化钛的分散有一定效果，但是氢氧化钠本身也构成了异物，导致纺丝滤压大。

比较例4

配置二氧化钛时添加与N元素同等摩尔量Na元素的氢氧化钠，其余同实施例24。添加其他类别的碱性化合物，虽然对二氧化钛的分散有一定效果，但是氢氧化钠本身也构成了异物，导致纺丝滤压大。