一种聚酯纤维及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种聚酯纤维及其制备方法，聚酯纤维的原料为由对苯二甲酸链段、乙二醇链段和含支链的二元醇链段组成的改性聚酯。聚酯纤维的制备方法为将对苯二甲酸与含支链的二元醇，在浓硫酸的催化，进行酯化反应得到对苯二甲酸二元醇酯；然后将对苯二甲酸和乙二醇配成进行酯化反应，得到对苯二甲酸乙二醇酯；最后将两者搅拌混合，在催化剂和稳定剂的作用下，进行低真空阶段和高真空阶段的缩聚反应，制得改性聚酯，改性聚酯经计量、挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕，制得聚酯纤维。聚酯纤维的空间间隙的增加幅度远远大于同等温度下无支链的聚酯纤维，有利于染色剂等微小颗粒进入改性聚酯内部的程度，染色速率提高。

Polyester fiber and preparation method thereof

The present invention relates to a polyester fiber and a preparation method thereof, polyester fiber raw material from terephthalic acid and ethylene glycol chain segments and branched diols modified polyester segments. Preparation method of polyester fiber for terephthalic acid and branched diols in concentrated sulfuric acid, catalyst, esterification of terephthalic acid glycol ester obtained; then terephthalic acid and ethylene glycol as esterification by ethylene terephthalate; the two mixing in catalysts and stabilizers, polycondensation the reaction stage of low vacuum and high vacuum stage, prepared modified polyester, modified polyester metering, extrusion, cooling, oiling, stretching, heat setting and winding, made of polyester fiber. The increase of the space gap of polyester fiber is much larger than that of polyester fiber at the same temperature, which is beneficial to the dyeing of polyester and other small particles into the modified polyester.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属聚酯纤维
，涉及一种聚酯纤维及其制备方法。
技术介绍
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET纤维或聚酯纤维)纤维自问世以来，具有断裂强度和弹性模量高，回弹性适中，热定型优异，耐热耐光性好以及耐酸耐碱耐腐蚀性等一系列优良性能，且织物具有抗皱免资，挺括性好等优点，广泛应用于服装、家纺等领域。但由于PET的结晶度高，结构致密，且分子链上没有与染料相结合的官能团，致使染料分子很难进入纤维内部，染色困难。无法满足人们对鲜艳靓丽、风格独特的织物需求。造成PET染色困难的原因为PET属于对称性的直链大分子，分子链不含有侧链基团，规整性非常好，它的主链含有刚性的苯环和柔性的烃基，而直接与苯环相连接的酯基与苯环又构成了刚性的共轭体系，从而制约了其柔性链段的自由旋转。这种结构增加了分子链段运动的壁垄，导致PET的玻璃化转变温度较高，需要在很高的温度条件下促进染料分子向纤维内部的扩散，完成染色步骤。另外，PET的分子链规整，结晶性好，分子链排列紧密，并且分子链上没有与染料分子发生作用的极性基团，使PET纤维的上色更加困难。因此，通常的PET纤维的染色一般高温高压下，选择分散染料染色，当温度达到PET纤维得玻璃化温度以上时，PET纤维聚合物分子间空隙增大，但其自由体积增加的程度小，染色速率不高，因此，高温高压法所带来的能耗以及上染率低是现在面临的主要问题。另外，PET纤维熔体粘度较高，不利于加工。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种聚酯纤维及其制备方法，本专利技术聚酯纤维的原料为改性聚酯，改性聚酯的分子链中引入含支链的二元醇链段，经改性聚酯制备的改性聚酯纤维，一定温度条件下，改性聚酯纤维内部分子链间的空间间隙的增加幅度远远大于同等温度下无支链的聚酯纤维，有利于染色剂等微小颗粒进入内部的程度，提高染色速率；改性聚酯纤维的熔体粘度降低，降低加工温度，减少降解速率，有利于加工；另外含支链的二元醇链段对改性聚酯纤维的结构规整性没有大的破坏，保持了聚酯纤维的优良性能。一种聚酯纤维，所述聚酯纤维的材料为改性聚酯，所述改性聚酯由对苯二甲酸链段、乙二醇链段和含支链的二元醇链段组成，所述含支链的二元醇链段是指支链位于二元醇链段中的一个非端基碳上且支链为含有5-10个碳原子的直链碳链的二元醇链段；所述聚酯纤维在温度为80～130℃下，纤维内部分子链间的空间间隙增大10～30v/v％，在260～290℃下，熔体粘度下降10-20％；所述聚酯纤维的断裂强度≥3.8cN/dtex，断裂伸长率为33.0±3.0％。聚酯纤维的材料为改性聚酯，在改性聚酯大分子长链上引入含支链的二元醇链段，而支链的长短和数量对改性聚酯的结晶性能和流动行为的影响较大，支链长度太短达不到聚酯改性的目的，长度太长会引起新的缠结，影响其流动行为，当支链位于二元醇链段中的一个非端基碳上且支链为含有5-10个碳原子的直链碳链时，经改性聚酯制备的聚酯纤维，在一定温度条件下，聚酯纤维内部分子链间的空间间隙的增加幅度远远大于同等温度下无支链的聚酯纤维，有利于染色剂等微小颗粒进入改性聚酯纤维内部的程度，提高染色速率，同时，改性聚酯纤维熔体粘度降低，便于进一步的加工。作为优选的技术方案：如上所述的一种聚酯纤维，所述聚酯纤维的条干不匀率CV≤2.00％，沸水收缩率7.5±0.5％，含油率0.90±0.20％，线密度偏差率≤1.5％，断裂强度CV值≤5.0％，断裂伸长CV值≤10.0％；所述改性聚酯的数均分子量为15000～30000；所述的分子链间的空间间隙增大是指改性聚酯与常规聚酯在相同温度的分子链间的空间间隙的对比；所述熔体粘度下降是指改性聚酯与常规聚酯在相同温度的熔体粘度的对比。如上所述的一种聚酯纤维，所述含支链的二元醇链段为2-戊基-1,3丙二醇链段、2-己基-1,3丙二醇链段、2-庚基-1,3丙二醇链段、2-辛基-1,3丙二醇链段、2-壬基-1,3丙二醇链段、2-癸基-1,3丙二醇链段、2-戊基-1,4丁二醇链段、2-己基-1,4丁二醇链段、2-庚基-1,4丁二醇链段、2-辛基-1,4丁二醇链段、2-壬基-1,4丁二醇链段、2-癸基-1,4丁二醇链段、2-戊基-1,5戊二醇链段、2-己基-1,5戊二醇链段、2-庚基-1,5戊二醇链段、2-辛基-1,5戊二醇链段、2-壬基-1,5戊二醇链段、2-癸基-1,5戊二醇链段、2-戊基-1,6己二醇链段、2-己基-1,6己二醇链段、2-庚基-1,6己二醇链段、2-辛基-1,6己二醇链段、2-壬基-1,6己二醇链段或2-癸基-1,6己二醇链段中的一种以上；所述含支链的二元醇链段与乙二醇链段的摩尔百分比值为2～5％。如上所述的一种聚酯纤维，包括以下步骤：将改性聚酯经计量、挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕，制得聚酯纤维；所述挤出的温度为280～290℃；所述冷却的风温为20～25℃；所述卷绕的速度为4000～4200m/min；所述改性聚酯的制备步骤为：(1)对苯二甲酸二元醇酯的制备：将对苯二甲酸与含支链的二元醇配成浆料，在浓硫酸的催化作用下，进行酯化反应，酯化反应在氮气氛围中加压反应，加压压力为常压～0.3MPa，温度为180～240℃，当酯化反应中的水馏出量达到理论值的90％以上时为酯化反应终点；得到对苯二甲酸二元醇酯；对于含支链的二元醇，其支链为烷基，是吸电子基团，在支链的存在，使分子链的空间体积增加，溶剂化作用变小，二元醇中质子不易离解，使得含支链的二元醇与对苯二甲酸的反应活性小于乙二醇，若采用同乙二醇混合与对苯二甲酸反应，会造成含支链的二元醇反应不完整，从而影响含支链的二元醇在聚酯大分子中的比例，进而影响聚酯的性能。本专利技术采用先将含支链的二元醇在硫酸的催化作用下与对苯二甲酸进行酯化反应，其产物在乙二醇与对苯二甲酸酯化结束后加入，保证了含支链的二元醇配比的稳定性。(2)对苯二甲酸乙二醇酯的制备：将对苯二甲酸和乙二醇配成浆料后进行酯化反应，酯化反应在氮气氛围中加压反应，加压压力为常压～0.3MPa，温度为250～260℃，当酯化反应中的水馏出量达到理论值的90％以上时为酯化反应终点，得到对苯二甲酸乙二醇酯；(3)改性聚酯的制备：在步骤(2)中的酯化反应结束后，加入步骤(1)中制备的对苯二甲酸二元醇酯，搅拌混合15-20分钟，在催化剂和稳定剂的作用下，在负压的条件下开始低真空阶段的缩聚反应，该阶段压力由常压平稳抽至绝对压力500Pa以下，温度控制在260～270℃，反应时间为30～50分钟；然后继续抽真空，进行高真空阶段的缩聚反应，使反应压力降至绝对压力小于100Pa，反应温度控制在275～280℃，反应时间50～90分钟，制得改性聚酯。如上所述的一种聚酯纤维，所述步骤(1)中，对苯二甲酸与含支链的二元醇的摩尔比为1:1.3-1.5；浓硫酸加入量为对苯二甲酸重量的0.3-0.5％；所述浓硫酸的浓度为50-60wt％。如上所述的一种聚酯纤维，所述步骤(2)中，对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比为1:1.2～2.0。如上所述的一种聚酯纤维，所述步骤(3)中，所述对苯二甲酸二元醇酯与对苯二甲酸乙二醇酯的摩尔百分比值为2～5％；所述催化剂为三氧化二锑、乙二醇锑或醋酸锑，催化剂加入量为对苯二甲酸总重量的0.01％～本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚酯纤维，其特征是：所述聚酯纤维的材料为改性聚酯，所述改性聚酯由对苯二甲酸链段、乙二醇链段和含支链的二元醇链段组成，所述含支链的二元醇链段是指支链位于二元醇链段中的一个非端基碳上且支链为含有5‑10个碳原子的直链碳链的二元醇链段；所述聚酯纤维在温度为80～130℃下，纤维内部分子链间的空间间隙增大10～30v/v％，在260～290℃下，熔体粘度下降10‑20％；所述聚酯纤维的断裂强度≥3.8cN/dtex，断裂伸长率为33.0±3.0％。

【技术特征摘要】
1.一种聚酯纤维，其特征是：所述聚酯纤维的材料为改性聚酯，所述改性聚酯由对苯二甲酸链段、乙二醇链段和含支链的二元醇链段组成，所述含支链的二元醇链段是指支链位于二元醇链段中的一个非端基碳上且支链为含有5-10个碳原子的直链碳链的二元醇链段；所述聚酯纤维在温度为80～130℃下，纤维内部分子链间的空间间隙增大10～30v/v％，在260～290℃下，熔体粘度下降10-20％；所述聚酯纤维的断裂强度≥3.8cN/dtex，断裂伸长率为33.0±3.0％。2.根据权利要求1所述的一种聚酯纤维，其特征在于，所述聚酯纤维的条干不匀率CV≤2.00％，沸水收缩率7.5±0.5％，含油率0.90±0.20％，线密度偏差率≤1.5％，断裂强度CV值≤5.0％，断裂伸长CV值≤10.0％；所述改性聚酯的数均分子量为15000～30000。3.根据权利要求1所述的一种聚酯纤维，其特征在于，所述含支链的二元醇链段为2-戊基-1,3丙二醇链段、2-己基-1,3丙二醇链段、2-庚基-1,3丙二醇链段、2-辛基-1,3丙二醇链段、2-壬基-1,3丙二醇链段、2-癸基-1,3丙二醇链段、2-戊基-1,4丁二醇链段、2-己基-1,4丁二醇链段、2-庚基-1,4丁二醇链段、2-辛基-1,4丁二醇链段、2-壬基-1,4丁二醇链段、2-癸基-1,4丁二醇链段、2-戊基-1,5戊二醇链段、2-己基-1,5戊二醇链段、2-庚基-1,5戊二醇链段、2-辛基-1,5戊二醇链段、2-壬基-1,5戊二醇链段、2-癸基-1,5戊二醇链段、2-戊基-1,6己二醇链段、2-己基-1,6己二醇链段、2-庚基-1,6己二醇链段、2-辛基-1,6己二醇链段、2-壬基-1,6己二醇链段或2-癸基-1,6己二醇链段中的一种以上；所述含支链的二元醇链段与乙二醇链段的摩尔百分比值为2～5％。4.如权利要求1-3中任一项所述的聚酯纤维的制备方法，其特征是：包括以下步骤：将改性聚酯经计量、挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕，制得聚酯纤维；所述挤出的温度为280～290℃；所述冷却的风温为20～25℃；所述卷绕的速度为4000～4200m/min；所述改性聚酯的制备步骤为：(1)对苯二甲酸二元醇酯的制备：将对苯二甲酸与含支链的二元醇配成浆料，在浓硫酸的催化作用下，进行酯化反应，酯化反应在氮气氛围中加压反应，加压压力为常压～0.3MPa，温度为180～240℃，当酯化反应中的水馏出量达到理论值的90％以上时为酯化反...

【专利技术属性】
技术研发人员：范红卫，王山水，王丽丽，刘志立，汤方明，尹立新，
申请(专利权)人：江苏恒力化纤股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32