一种常压阳离子可染聚酯纤维的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种常压阳离子可染聚酯纤维的制备方法，首先将间苯二甲酸二甲酯‑5‑苯磺酸钠、乙二醇、催化剂和防醚剂混合后进行酯交换反应，反应结束后加入乙二醇和乙二醇钠进行调制，再将对苯二甲酸、乙二醇和催化剂混合后进行酯化反应，然后将酯交换反应结束后调制制得的产物和聚乙二醇加入已到达酯化反应终点的酯化反应体系中进行缩聚反应制得纺丝熔体，最后将纺丝熔体经计量、挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕制得常压阳离子可染聚酯纤维。本发明专利技术方法减少了聚酯纤维生产过程中杂质的产生，从而降低了纺丝组件和过滤器的压力升，延长了其使用周期，保证了整个生产流程的连续性和安全性，有很好的经济价值和推广价值。

Preparation of a cationic dyeable polyester fiber at atmospheric pressure

The invention relates to a preparation method of normal pressure cation dyeable polyester fiber, the benzene two formic acid two methyl 5 benzene sulfonate, ethylene glycol, catalyst and anti ether agent mixed ester exchange reaction, after the reaction with ethylene glycol and ethylene glycol sodium are modulated, and then terephthalic acid, ethylene glycol and catalyst mixing after esterification, and then esterification reaction after transesterification reaction prepared products and modulation of polyethylene glycol has reached the end point in the esterification polycondensation melt spinning, the spinning melt metering, extrusion, cooling, oiling, stretching, heat setting and winding prepared under atmospheric pressure cationic dyeable polyester fiber. The method reduces the production of impurities in polyester fiber production process, thereby reducing the pressure rise of the spinning assembly and filter, prolonging the service life, ensuring the continuity and safety of the whole production process, and has good economic value and popularization value.

【技术实现步骤摘要】
一种常压阳离子可染聚酯纤维的制备方法
本专利技术属于聚酯纺丝领域，涉及一种常压阳离子可染聚酯纤维的制备方法。
技术介绍
由于PET纤维的高结晶度、高取向度及较高的玻璃化温度，在常压无载体存在的情况下染料往往难以扩散到PET分子中去，造成PET纤维染色困难，因此，PET纤维的染色需在高温高压或有载体存在的情况下进行。阳离子染料可染PET切片(CDP)是在PET的大分子链中引入第三组分使之与其形成的共聚物，其克服了涤纶不易染色的缺点，目前已经成为继大有光和半消光PET切片之后又一重要的PET品种，其中第三组分一般含有强酸性的磺酸钠基团-SO3Na，磺酸钠基团可与阳离子染料发生化学反应，且对其具有亲和性，使染料易于固定在纤维上，染色后的织物具有色泽鲜亮、色谱齐全、上染率高和洗涤后不易褪色掉色等优点，能够充分满足现代生活多样化的需求，因此，近年来阳离子染料可染PET得到迅速发展。常压沸染型阳离子可染涤纶(ECDP)是由阳离子可染涤纶(CDP)衍生的新型改性聚酯纤维，其不仅具有CDP纤维的抗起球性、阳离子染料易染色的优点，还具有常压低温下可染和沸染深色等特点。ECDP纤维不仅解决了涤纶染色困难的问题，且使产品开发多样化，在染料用量方面，改性涤纶比常规涤纶节约了20％左右的染料，因此，常压沸染型阳离子可染涤纶(ECDP)具有非常广阔的发展前景。然而，该产品在生产过程中存在一个主要问题：由于CDP熔体中第三组分的加入，其表观黏度较大，生产过程中产生的杂质也相应增多，造成部分纺丝组件的压力以及过滤器的压差上升速度较快，同时在管道内壁有炭化结焦物生成，这些炭化结焦物粘附于管道内壁，容易造成管路系统的堵塞，且不易被清除，给管道疏通工作带来非常大的困难，另外，在生产该种纤维的过程中过滤器使用周期大幅降低，一般只有一周，而其他某些纺丝组件的使用周期一般只有10天，因而就需要频繁地进行清洗和更换纺丝组件，这样不仅会增加运行成本，而且还会影响整个生产流程的连续性和安全性。因此，亟待需要研究出一种能够有效减少聚酯纤维生产过程中杂质的产生的常压阳离子可染聚酯纤维的制备方法。
技术实现思路
在常压阳离子染料可染聚酯生产过程中，为了提高聚酯纤维的上染率往往会加入带有磺酸基-SO3-的第三组分，磺酸基-SO3-的结构特征为：1)磺酸-SO3-基有三个氧原子，既可以从不同的方向上连接金属离子形成结构维数比较高的的配合物，也可以作为氢键的受体在不同的方位上同时接受三个氢键，形成发散性的氢键；2)磺酸基具有较强的吸电子能力，能够降低苯环上π电子密度，能使其金属配合物的电功能性质加强，容易形成孔状配合物；3)磺酸基的配位度可调。磺酸基-SO3-与金属离子共有十多种不同的配位方式，能与金属和过渡金属进行配位。常压阳离子染料可染聚酯聚合阶段往往会加入Sb系催化剂(乙二醇锑或氧化锑)，加入量一般为对苯二甲酸万分之几，而在结焦物中Sb的含量却非常高，很明显，这些Sb应该全部来源于催化剂中，金属Sb的富集是由于Sb系催化剂中的锑离子容易与第三组分和/或多聚体中的磺酸基-SO3-通过配位键的方式结合形成配位化合物导致的，一旦锑离子与磺酸基-SO3-以配合作用方式被富集起来就会导致纺丝熔体中杂质增多，在熔体管道内壁生成炭化结焦物，造成管路系统的堵塞，这种炭化结焦物的难溶性给管道疏通工作带来非常大的困难，同时部分组件压力、过滤器压差上升速度较快，严重影响了过滤器和某些组件的使用周期，过滤器的使用周期只为一周，组件的使用周期只为10天左右。清洗次数和组件更换频度的增加，不仅仅会增加运行成本，而且还会影响整个生产流程的连续性和安全性。因此，减少这种杂质的产生成为阳离子染料可染聚酯纤维纺丝的关键所在。本专利技术的目的是克服上述现有技术中存在的问题，提供一种能够有效减少聚酯纤维生产过程中杂质的产生的常压阳离子可染聚酯纤维的制备方法。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种常压阳离子可染聚酯纤维的制备方法，步骤如下：a)制备纺丝熔体；(1)将间苯二甲酸二甲酯-5-苯磺酸钠、乙二醇、催化剂和防醚剂混合后进行酯交换反应，反应结束后加入乙二醇和乙二醇钠进行调制；酯交换反应过程中防醚剂的加入可以有效降低酯交换反应中二甘醇的产生，提高制得的聚酯的品质；酯交换反应后加入乙二醇的目的是用来调节间苯二甲酸双羟乙酯-5-磺酸钠(SIPE)在乙二醇溶液中的百分浓度，因为当间苯二甲酸双羟乙酯-5-磺酸钠(SIPE)的浓度大于40wt％时会发生沉淀，不利于后续反应的进行；现有技术中阳离子染料可染聚酯聚合阶段使用的催化剂一般为乙二醇锑或氧化锑，催化剂中的锑离子与PET切片中引入的第三组分中的磺酸基团常会发生配位化学反应形成配合物，配合物再进一步随着第三组分发生自聚反应从而生成结焦物沉积在管道表面以及喷丝板上，形成堵塞，本专利技术中乙二醇钠能够提供一定量的与锑离子存在竞争关系的共存离子，影响并削弱锑离子与磺酸基团的配位作用，有效减少磺酸基团与催化剂因配位而形成的配合物，即减少了纺丝熔体中的杂质，保持了聚酯良好的流动性能，进而保证了常压阳离子可染聚酯纤维的可纺性；(2)将对苯二甲酸、乙二醇和催化剂混合后进行酯化反应；(3)将(1)的产物和聚乙二醇加入(2)中进行缩聚反应制得纺丝熔体；聚乙二醇的加入主要是调节并降低阳离子聚酯的Tg和Tm，以实现其在常压下可染的目的；b)纺丝；纺丝熔体经计量、挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕制得常压阳离子可染聚酯纤维。作为优选的技术方案：如上所述的一种常压阳离子可染聚酯纤维的制备方法，制备纺丝熔体的具体步骤如下：(1)酯交换反应制备间苯二甲酸双羟乙酯-5-磺酸钠；将间苯二甲酸二甲酯-5-苯磺酸钠和乙二醇投入配制釜中，加入催化剂Zn(Ac)2与防醚剂NaAc后在175～185℃下进行酯交换反应至水的馏出量达到理论值的90％以上时结束，得到间苯二甲酸双羟乙酯-5-磺酸钠，加入乙二醇和乙二醇钠进行调制得到含30～35wt％间苯二甲酸双羟乙酯-5-磺酸钠的乙二醇溶液；(2)酯化反应制备对苯二甲酸乙二醇酯；将对苯二甲酸和乙二醇配成浆料后加入催化剂混合均匀后进行酯化反应得到对苯二甲酸乙二醇酯，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；(3)缩聚反应制备纺丝熔体；将(1)的产物和聚乙二醇加入(2)中，首先在负压条件下进行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，反应温度为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，反应温度为275～285℃，反应时间为50～90min，制得纺丝熔体。如上所述的一种常压阳离子可染聚酯纤维的制备方法，步骤(1)中，酯交换反应开始时，间苯二甲酸二甲酯-5-苯磺酸钠与乙二醇的摩尔比为10～12:1，催化剂Zn(Ac)2的加入量为间苯二甲酸二甲酯-5-苯磺酸钠加入量的0.2～0.5wt％，防醚剂NaAc的加入量为间苯二甲酸二甲酯-5-苯磺酸钠加入量的0.1～0.2wt％；调制时，乙二醇钠的加入量为间苯二甲酸二甲酯-5-苯磺酸钠加入量的1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种常压阳离子可染聚酯纤维的制备方法，其特征是，步骤如下：a)制备纺丝熔体；(1)将间苯二甲酸二甲酯‑5‑苯磺酸钠、乙二醇、催化剂和防醚剂混合后进行酯交换反应，反应结束后加入乙二醇和乙二醇钠进行调制；(2)将对苯二甲酸、乙二醇和催化剂混合后进行酯化反应；(3)将(1)的产物和聚乙二醇加入(2)中进行缩聚反应制得纺丝熔体；b)纺丝；纺丝熔体经计量、挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕制得常压阳离子可染聚酯纤维。

【技术特征摘要】
1.一种常压阳离子可染聚酯纤维的制备方法，其特征是，步骤如下：a)制备纺丝熔体；(1)将间苯二甲酸二甲酯-5-苯磺酸钠、乙二醇、催化剂和防醚剂混合后进行酯交换反应，反应结束后加入乙二醇和乙二醇钠进行调制；(2)将对苯二甲酸、乙二醇和催化剂混合后进行酯化反应；(3)将(1)的产物和聚乙二醇加入(2)中进行缩聚反应制得纺丝熔体；b)纺丝；纺丝熔体经计量、挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕制得常压阳离子可染聚酯纤维。2.根据权利要求1所述的一种常压阳离子可染聚酯纤维的制备方法，其特征在于，制备纺丝熔体的具体步骤如下：(1)酯交换反应制备间苯二甲酸双羟乙酯-5-磺酸钠；将间苯二甲酸二甲酯-5-苯磺酸钠和乙二醇投入配制釜中，加入催化剂Zn(Ac)2与防醚剂NaAc后在175～185℃下进行酯交换反应至水的馏出量达到理论值的90％以上时结束，得到间苯二甲酸双羟乙酯-5-磺酸钠，加入乙二醇和乙二醇钠进行调制得到含30～35wt％间苯二甲酸双羟乙酯-5-磺酸钠的乙二醇溶液；(2)酯化反应制备对苯二甲酸乙二醇酯；将对苯二甲酸和乙二醇配成浆料后加入催化剂混合均匀后进行酯化反应得到对苯二甲酸乙二醇酯，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；(3)缩聚反应制备纺丝熔体；将(1)的产物和聚乙二醇加入(2)中，首先在负压条件下进行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，反应温度为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，反应温度为275～285℃，反应时间为50～90min，制得纺丝熔体。3.根据权利要求2所述的一种常压阳离子可染聚酯纤维的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，酯交换反应开始时，间苯二甲酸二甲酯-5-苯磺酸钠与乙二醇的摩尔比为10～12:1，催化剂Zn(Ac)2的加入量为间苯二甲酸二甲酯-5-苯磺酸钠加入...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳敦雷，林枢珑，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