一种多叶异形聚酯纤维FDY丝及其制备方法技术

本发明专利技术属于聚酯纺丝领域，涉及一种多叶异形聚酯纤维FDY丝及其制备方法，聚酯为改性聚酯，改性聚酯的分子链包括对苯二甲酸链段、乙二醇链段和刚性结构链段，其中刚性结构链段为2,6‑萘二甲酸链段、双酚A链段、1,4‑环己烷二甲醇链段、2,2‑联苯二甲酸链段、4,4‑二苯醚二甲酸链段、2,4‑联苯二甲酸链段、3,4‑联苯二甲酸链段、4,4‑联苯二甲酸链段或对羟基苯甲酸链段，刚性结构链段与对苯二甲酸链段的摩尔比为0.02‑0.05:1，改性聚酯熔体的挤出胀大比为1.25‑1.35。本发明专利技术制得的多叶异形聚酯纤维FDY丝具有良好的保形效果。

【技术实现步骤摘要】
一种多叶异形聚酯纤维FDY丝及其制备方法
本专利技术属于聚酯纺丝领域，涉及一种多叶异形聚酯纤维FDY丝及其制备方法。
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，且织物具有抗皱免烫，挺括性好等优点，广泛应用于服装、家纺等领域。家用纺织品是纺织业三大最终产品领域之一，随着人们生活质量的改善，舒适性、功能性、和环保性日益成为消费者对家纺用品的新的要求。市场用于家纺生产的涤纶长丝产品以常规普通涤纶产品为主，在手感、光泽以及后道加工难度上均存在一定的缺陷，已经不能满足人们日益增长的舒适性、功能性的要求。纤维截面的异形化可使纺织产品的光泽性、蓬松性、吸湿性、抗起毛、起球性、耐污性、硬挺度、弹性、手感等得到不同程度的改善，异形纤维在服用、家用及产业用纺织品领域内得到十分广泛的应用。常见的异形纤维有三角形、三叶形、多叶形、十字形、中空纤维等等。异形纤维采用经专门设计制造的异形喷丝板，经特殊纺丝工艺制备而成的方法，这是国内外生产异形纤维最普遍使用的方法，通过对喷丝板导孔和微孔加工技术以及纺丝技术的改进和优化可以生产出任意截面形状的异形纤维，但是异形纤维由于熔体黏度的原因会产生挤出膨大效应，产品会出现异形度不高，导致纤维达不到设计的效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术制备多叶异形纤维的保形效果较差的问题，提供一种减弱挤出胀大效应的聚酯纺丝方法，本专利技术在聚酯分子中引入少量的刚性结构链段增加聚酯分子链的刚性，一方面由于刚性结构链段的含量较少，能够保持聚酯本体的优良特性，另一方面聚酯分子链的刚性增加能够减弱挤出胀大效应同时减小表面张力，进而制备保形效果较好的多叶异形纤维。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种减弱挤出胀大效应的聚酯纺丝方法，按照多叶异形聚酯纤维FDY纺丝工艺，其中聚酯为改性聚酯，改性聚酯的分子链包括对苯二甲酸链段、乙二醇链段和刚性结构链段；所述刚性结构链段为2,6-萘二甲酸链段、双酚A链段、1,4-环己烷二甲醇链段、2,2-联苯二甲酸链段、4,4-二苯醚二甲酸链段、2,4-联苯二甲酸链段、3,4-联苯二甲酸链段、4,4-联苯二甲酸链段或对羟基苯甲酸链段；所述刚性结构链段与对苯二甲酸链段的摩尔比为0.02-0.05:1，所述改性聚酯熔体的挤出胀大比为1.25-1.35。本专利技术的挤出胀大比测试方法为：利用高速摄影机围绕喷丝板做圆周运动，拍出熔体从喷丝板的喷丝微孔挤出时的动态影像，通过三维模拟建立三维图形，计算从喷丝微孔挤出的熔体的最大横截面积和喷丝微孔的横截面积之比定为挤出胀大比B，得出一次实验的挤出胀大值B1，连续取50组数据取平均值，得出最终B值。作为优选的技术方案：如上所述的一种多叶异形聚酯纤维FDY丝的制备方法，改性聚酯熔体经计量、挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕制得多叶异形聚酯纤维FDY丝，所述多叶异形聚酯纤维FDY丝的主要纺丝工艺参数为：挤出温度：285-300℃；冷却温度：20-25℃；网络压力：0.20-0.30MPa；一辊速度：2200-2600m/min；一辊温度：75-90℃；二辊速度：3600-3900m/min；二辊温度：115-135℃；卷绕速度：4000-4600m/min。如上所述的一种多叶异形聚酯纤维FDY丝的制备方法，喷丝板采用多叶异形纤维纺丝用喷丝板。如上所述的一种多叶异形聚酯纤维FDY丝的制备方法，所述改性聚酯的数均分子量为20000-28000。如上所述的一种多叶异形聚酯纤维FDY丝的制备方法，所述改性聚酯的制备步骤如下：(1)酯化反应制得二元酸二元醇酯；将对苯二甲酸、乙二醇和含刚性结构的单体配成浆料，加入催化剂和稳定剂混合均匀后，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，酯化反应的温度为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；所述含刚性结构的单体为2,6-萘二甲酸、双酚A的二对苯二甲酸酯、1,4-环己烷二甲醇、2,2-联苯二甲酸、4,4-二苯醚二甲酸、2,4-联苯二甲酸、3,4-联苯二甲酸、4,4-联苯二甲酸或对苯二甲酸对羟基苯甲酸酯；所述对苯二甲酸、乙二醇和含刚性结构的单体的摩尔比为1:1.2-2.0:0.02-0.05；(2)缩聚反应制得改性聚酯；在步骤(1)中的酯化反应结束后，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30-50min；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275-285℃，反应时间50-90min，制得改性聚酯。如上所述的一种多叶异形聚酯纤维FDY丝的制备方法，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重量的0.01-0.05％，所述稳定剂为磷酸三苯酯、磷酸三甲酯或亚磷酸三甲酯，稳定剂加入量为对苯二甲酸重量的0.01-0.05％。本专利技术还提供了一种多叶异形聚酯纤维FDY丝，所述多叶异形聚酯纤维FDY丝的保形效果优良，所述多叶异形聚酯纤维FDY丝的单丝纤度为2.0-4.0dtex，断裂强度≥3.8cN/dtex，断裂伸长率为33.0±3.0％；所述多叶异形聚酯纤维FDY丝的线密度偏差率≤0.5％，断裂强度CV值≤4.0％，断裂伸长CV值≤8.0％，条干不匀率CV值≤2.0％。采用熔融纺丝方法制备多叶异形纤维时一般无法达到理想的设计效果，这主要是由于两方面原因导致的，一方面高聚物熔体通过喷丝板时会产生挤出胀大效应，另一方面高聚物熔体的表面张力较大，聚酯熔体受到表面张力的影响，比较“圆润”没有棱角，导致多叶异形纤维的保形效果较差。聚酯熔体从喷丝微孔挤出时截面形状一直在发生变化，聚酯熔体在距离喷丝微孔出口2mm内的区域开始挤出胀大，在距离喷丝微孔出口2mm时挤出胀大达到最大，当距离喷丝微孔出口大于4mm时挤出胀大对截面形状的影响消除，此时聚酯熔体的表面张力开始对聚酯熔体的截面形状产生影响。本专利技术通过在聚酯分子中引入刚性结构链段增加聚酯分子链的刚性，从而减弱挤出胀大效应同时减小表面张力，进而制备保形效果较好的多叶异形纤维。聚酯熔体的挤出胀大由弹性变形效应或记忆效应引起的，当熔体进入口模时，由于流线收缩，在流动方向上产生速度梯度，即拉伸变形，如果在口模中停留时间短，来不及松弛，离模后产生收缩，导致挤出胀大。聚酯熔体的挤出胀大也会由法向应力差引起，熔体在口模内流动受到剪切变形，在垂直于剪切方向上存在正应力，进一步引起挤出胀大。当聚酯分子链中引入刚性结构链段时，聚酯分子链的刚性增加，当聚酯熔体进入喷丝微孔时，聚酯熔体的可压缩程度减少，弹性变形效应降低，法向应力差减小，当聚酯熔体从喷丝微孔挤出时，记忆效应减弱，从而导致挤出胀大比减少。聚酯熔体的表面张力是由于物质表面分子受到不平衡的分子间力的作用形成的，高聚物熔体的表面张力与等张比容的四次方成正比，等张比容是聚合物单元结构中各个原子和基团贡献常数的加和，等张比容具有加和性，不同原子和基团对等张比容的贡献常数不同，当聚酯分子中引入刚性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多叶异形聚酯纤维FDY丝的制备方法，其特征是：按照多叶异形聚酯纤维FDY纺丝工艺，其中聚酯为改性聚酯，改性聚酯的分子链包括对苯二甲酸链段、乙二醇链段和刚性结构链段；所述刚性结构链段为2,6‑萘二甲酸链段、双酚A链段、1,4‑环己烷二甲醇链段、2,2‑联苯二甲酸链段、4,4‑二苯醚二甲酸链段、2,4‑联苯二甲酸链段、3,4‑联苯二甲酸链段、4,4‑联苯二甲酸链段或对羟基苯甲酸链段；所述刚性结构链段与对苯二甲酸链段的摩尔比为0.02‑0.05:1，所述改性聚酯熔体的挤出胀大比为1.25‑1.35。

【技术特征摘要】
1.一种多叶异形聚酯纤维FDY丝的制备方法，其特征是：按照多叶异形聚酯纤维FDY纺丝工艺，其中聚酯为改性聚酯，改性聚酯的分子链包括对苯二甲酸链段、乙二醇链段和刚性结构链段；所述刚性结构链段为2,6-萘二甲酸链段、双酚A链段、1,4-环己烷二甲醇链段、2,2-联苯二甲酸链段、4,4-二苯醚二甲酸链段、2,4-联苯二甲酸链段、3,4-联苯二甲酸链段、4,4-联苯二甲酸链段或对羟基苯甲酸链段；所述刚性结构链段与对苯二甲酸链段的摩尔比为0.02-0.05:1，所述改性聚酯熔体的挤出胀大比为1.25-1.35。2.根据权利要求1所述的一种多叶异形聚酯纤维FDY丝的制备方法，其特征在于，改性聚酯熔体经计量、挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕制得多叶异形聚酯纤维FDY丝，所述多叶异形聚酯纤维FDY丝的主要纺丝工艺参数为：挤出温度：285-300℃；冷却温度：20-25℃；网络压力：0.20-0.30MPa；一辊速度：2200-2600m/min；一辊温度：75-90℃；二辊速度：3600-3900m/min；二辊温度：115-135℃；卷绕速度：4000-4600m/min。3.根据权利要求1所述的一种多叶异形聚酯纤维FDY丝的制备方法，其特征在于，喷丝板采用多叶异形纤维纺丝用喷丝板。4.根据权利要求1所述的一种多叶异形聚酯纤维FDY丝的制备方法，其特征在于，所述改性聚酯的数均分子量为20000-28000。5.根据权利要求1所述的一种多叶异形聚酯纤维FDY丝的制备方法，其特征在于，所述改性聚酯的制备步骤如下：(1)酯化反应制得二元酸二元醇酯；将对苯二甲酸、乙二醇和含刚性结构的单体配成浆料，加入催化剂和稳定剂混合均匀后，进行酯化反应，酯化反应在氮气氛...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦开顺，朱冬妹，银少和，丛茂鹏，
申请(专利权)人：江苏恒科新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32