一种双异型纤维及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种双异型纤维及其制备方法，将纺丝熔体经计量、复合喷丝板挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕制得双异型纤维，制得的一束双异型纤维中同时含有双十字形单丝和圆形单丝，纤维的材质为改性聚酯，改性聚酯中分散有亚光剂，改性聚酯的分子链包括对苯二甲酸链段、乙二醇链段和带支链的二元醇链段，带支链的二元醇的结构式如下：

A double heterotypic fiber and its preparation method

The invention relates to a double shaped fiber and its preparation method. The spinning melt is extruded, cooled, coiled, oil, stretching, hot setting and winding to produce double special-shaped fibers, and a double shaped monofilament and circular monofilament are made in a bundle of double special-shaped fibers, and the material of the fiber is modified polyester, and the modified polyester is modified. The molecular chain of the modified polyester includes the chain segment of terephthalate, the ethylene glycol chain and the chain segment of the diol chain, and the structure of the diol with branched chain is as follows:

【技术实现步骤摘要】
一种双异型纤维及其制备方法
本专利技术属于纤维制备领域，涉及一种双异型纤维及其制备方法。
技术介绍
随着现代纺织技术的发展和人们生活水平不断提高，人们对服用、装饰和工业用纺织品所采用的化学纤维的产量、性能和质量提出更高的要求，因此，近年来，研究人员致力于化学纤维的新品种的研究开发，以满足人们对具有高附加值的纤维的市场需求。纺织材料的柔软性大多表现为具有舒适的触感、光滑的表面和较低的抗弯性能，挺括性大多表现为触摸弹力好，且有反拨力强的感觉，具有挺括性的纤维一般回复性能好且具有较高的抗弯性能，挺括性是纤维的基本风格，也是人们的生理和心理的感觉因素，柔软性和挺括性是一对矛盾体，很难将它们有机的结合在一起。纤维的横截面形状影响着纱线和织物的性能，利用不同的喷丝板横截面形状和尺寸可以纺制出不同横截面形状的异形纤维，纤维的材料与形状特征影响纤维的性能，纤维及纤维在纱线中的排列影响纱线的性能，纱线及纱线在织物中的排列影响织物的性能，因而纤维的形状特征是影响纱线及织物性能的本质。异形纤维是经一定几何形状的喷丝孔纺制而成的具有特殊截面形状和功能的化学纤维。目前己经开发出的异形纤维种类繁多，按其截面形态大致可分为三角形、多角形、扁平形、中空形和菱形等。然而异形纤维的截面形状单一，其功能也相对单一，仅仅通过纤维截面的异形化是无法解决织物无法兼具柔软性和挺括性的问题的，如能实现异形纤维截面形状的多样化，将有望解决织物无法兼具柔软性和挺括性的问题。近年来，同板双异形纤维或同板多双异形纤维是解决现有异形纤维不足的重要手段，其能够综合两种或多种异形纤维的优点，满足人们对异形纤维类纺织品高质量和功能多样化的需求。虽然有文献和专利对同板双异形纤维或同板多双异形纤维进行了相关研究，但纤维在实际生产中却困难重重。由于聚酯熔体为非牛顿流体，是黏弹性流体，其在喷丝孔中作黏性流动的同时，将发生弹性形变，形成一定的压力，因此，聚酯熔体出喷丝孔后会产生一定的压力降，喷丝孔的形状、大小、长度以及相互之间的关系对其压力降都会产生很大的影响，现有的研究一般只考虑到喷丝孔的形状相同或横截面面积相等，而形状、大小和长度相互之间的影响却没有涉及，这样就会造成聚酯熔体从同一喷丝板的不同形状的喷丝孔流出时的压力降不一致，使得截面不同的纤维之间的挤出速度出现差异，影响纤维纺丝加工的顺利进行。因此，如何克服现有技术同板双异形纤维或同板多双异形纤维纺丝困难的缺陷，制备一种同时含多种截面形状的纤维以获得理想的柔软性和挺括性成为当前亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术中的纤维不能同时具有挺括性和柔软性的问题，提供了一种同时具有挺括性和柔软性的双异型纤维及其制备方法。本专利技术改性聚酯中带支链的二元醇的引入，减少了聚酯副反应中产生的环状低聚物；含冠醚油剂的使用，提高了油剂的耐热性和润滑性，提升了纤维的品质；利用其上设置有两种特殊形状的喷丝孔且两种喷丝孔的微孔长度、横截面面积和横截面周长的尺寸具有一定的联系的复合喷丝板，保证了同板异形纤维纺丝顺利稳定的进行，从同一喷丝板挤出的一束纤维中同时含有双十字形单丝和圆形单丝，单丝的截面形状影响其性能，双十字形单丝的挺括性优良，圆形单丝的柔软性能优良，通过两种单丝的相互配合使得纤维同时具有挺括性和柔软性；采用无定型的二氧化钛和无定型的二氧化硅的混合物或者碳酸钙和无定型的二氧化硅的混合物为无机亚光粒子，无机粒子均匀分散在PET中，破坏PET的结晶和取向，使得纤维表面呈亚光状态。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种双异型纤维，同一喷丝板挤出的一束双异型纤维中同时含有双十字形单丝和圆形单丝，双异型纤维的材质为改性聚酯，改性聚酯中分散有亚光剂；材料的弯曲刚度的主要影响因素有：材料的物理特性、材料的截面尺寸的大小和形状等。纤维的抗弯刚度通常是指纤维刚硬或者柔软的程度，是反映纤维抵抗弯曲变形能力的一个重要指标。纤维集合体的抗弯刚度不仅仅取决于单纤维的弯曲性能，更大程度上的是依赖于纤维间的作用。具有双十字截面的单丝与具有圆型截面的单丝相对比，由于双十字截面的单丝的截面面积较大，以及其自身截面形状的特殊性，具有双十字截面的单丝具有更大的弯曲模量，在双异形纤维的性能上表现出更佳的挺括性和尺寸稳定性，同时由于具有圆形截面的超细旦纤维能够起到柔软和丝滑作用，因此具有双十字截面的单丝与具有圆形截面的超细旦纤维的组合而成的双异形纤维能够同时具有柔软性和挺括性。改性聚酯的分子链包括对苯二甲酸链段、乙二醇链段和带支链的二元醇链段，带支链的二元醇的结构式如下：式中，R1和R2各自独立地选自碳原子数为1～3的直链亚烷基，R3选自碳原子数为1～5的烷基，R4选自碳原子数为2～5的烷基，碳原子个数限定的目的：由于二元醇中引入支链结构和长链结构，会使烷氧基部分的电负性减弱，支链结构的碳原子个数过小，对烷氧基部分的电负性影响小，对减少环状低聚物的产生意义不大；支链结构的碳原子个数过大，会产生分子间的缠结，对分子量的分布产生影响，本专利技术减少环状低聚物的原理具体如下：有机化合物中，分子内原子形成的两个化学键之间的夹角称为键角，键角通常用度数表示，有机化合物分子中中心原子和配位原子的电负性，会影响分子的键角。当与中心原子键合的配位原子的电负性增大时，配位原子吸电子能力增强，成键电子对将向配位体方向移动，离中心原子较远，使键对间因斥力减小而相互靠近，从而键角也随之减小，相反，当与中心原子键合的配位原子的电负性减小时，配位原子给电子能力增强，成键电子对将向中心原子方向移动，离中心原子更近，使键对间因斥力增大而相互远离，从而键角也随之增大；根据Pauling电负性标度，C、H和O原子的电负性分别为2.55、2.20和3.44，而根据价电子能量均衡理论，基团电负性的计算公式如下式所示：式中，xi为i原子在键合之前中性原子的电负性，Nve，i为i原子中价电子数目，ni为i原子在分子中的数目。对于较复杂的基团电负性的计算步骤主要为：首先计算出简单基团的电负性，然后将简单基团看作准原子再计算较复杂的基团的电负性，这样逐次迭代，最后得到目标基团的电负性。需要说明的是，在计算准原子的电负性时，把基原子(例如，基团-OH的基原子为O原子)中未成键的价电子看作是准原子的价电子；本专利技术中的对苯二甲酸中羧基的C-O键断裂后C原子会与二元醇中羟基的O原子结合形成酯基中的新的C-O键，酯基中的C原子与苯环上C原子形成的键C-C和新形成的化学键C-O之间的键角记为α，键角α的改变会影响成环反应，当α小于109°时，分子易于成环，而随着α的增加，分子成环的几率会下降。本专利技术引入带支链的二元醇，其结构式如上式所示，该二醇结构由于引入了支链结构和长链结构，会使其烷氧基部分的电负性减弱，通过基团电负性的计算公式也可得出该二醇结构中与二酸中羰基相连的基团的电负性在2.59～2.79之间，而乙二醇中与二酸中羰基相连的基团-OCH2CH2-的电负性为3.04，因而其烷氧基比乙二醇中的-OCH2CH2-具有更强的给电子性，因此使得新形成的化学键C-O键上的成键电子对将向中心C原子方向移动，离中心原子更近，使键对间因斥力增大而相互远离，进而使得键角α大于109°，生成线性聚合物的几率增加，从而减少本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双异型纤维，其特征是：同一喷丝板挤出的一束双异型纤维中同时含有双十字形单丝和圆形单丝，双异型纤维的材质为改性聚酯，改性聚酯中分散有亚光剂；改性聚酯的分子链包括对苯二甲酸链段、乙二醇链段和带支链的二元醇链段，带支链的二元醇的结构式如下：

【技术特征摘要】
1.一种双异型纤维，其特征是：同一喷丝板挤出的一束双异型纤维中同时含有双十字形单丝和圆形单丝，双异型纤维的材质为改性聚酯，改性聚酯中分散有亚光剂；改性聚酯的分子链包括对苯二甲酸链段、乙二醇链段和带支链的二元醇链段，带支链的二元醇的结构式如下：式中，R1和R2各自独立地选自碳原子数为1～3的直链亚烷基，R3选自碳原子数为1～5的烷基，R4选自碳原子数为2～5的烷基；亚光剂为无定型的二氧化钛和无定型的二氧化硅的混合物，或者为碳酸钙和无定型的二氧化硅的混合物。2.根据权利要求1所述的一种双异型纤维，其特征在于，所述双十字形单丝的纤度为2.5～3.5dtex，所述圆形单丝的纤度为0.20～0.30dtex；所述双十字形单丝的弯曲刚度为0.82×10-5～1.38×10-5cN·cm2，所述圆形单丝的弯曲刚度为0.0041×10-5～0.027×10-5cN·cm2；所述双异型纤维的纤度为150～300dtex，断裂强度≥3.6cN/dtex，断裂伸长率为40.0±3.0％，断裂强度CV值≤5.0％，断裂伸长CV值≤10.0％，沸水收缩率为7.5±0.5％，光泽度<50％。3.根据权利要求1或2所述的一种双异型纤维，其特征在于，所述改性聚酯中环状低聚物的含量≤0.6wt％；所述改性聚酯的数均分子量20000～27000，分子量分布指数为1.8～2.2；所述改性聚酯中带支链的二元醇链段的摩尔含量为对苯二甲酸链段摩尔含量的3～5％；所述带支链的二元醇为2-乙基-2-甲基-1,3-丙二醇、2,2-二乙基-1,3-丙二醇、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇、3,3-二乙基-1,5-戊二醇、4,4-二乙基-1,7-庚二醇、4,4-二(1,-甲基乙基)-1,7-庚二醇、3,3-二丙基-1,5-戊二醇、4,4-二丙基-1,7-庚二醇、4-甲基-4-(1,1-二甲基乙基)-1,7-庚二醇、3-甲基-3-戊基-1,6-己二醇或3,3-二戊基-1,5-戊二醇。4.根据权利要求3所述的一种双异型纤维，其特征在于，所述改性聚酯的制备方法为：将对苯二甲酸、乙二醇和所述带支链的二元醇混合均匀后先后进行酯化反应和缩聚反应得到改性聚酯；具体步骤如下：(1)酯化反应；将对苯二甲酸、乙二醇和所述带支链的二元醇配成浆料，加入催化剂、消光剂和稳定剂混合均匀后，在氮气氛围中加压进行酯化反应，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；(2)缩聚反应；酯化反应结束后，在负压条件下开始低真空阶段的缩聚反应，该阶段压力在30～50min内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，使反应压力进一步降至绝对压力100Pa以下，反应温度为275～285℃，反应时间为50～90min，制得改性聚酯。5.根据权利要求4所述的一种双异型纤维，其特征在于，步骤(1)中，对苯二甲酸、乙二醇和所述带支链的二元醇的摩尔比为1:1.2～2.0:0.03～0.06，所述催化剂的加入量为对苯二甲酸重量的0.01～0.05％，所述消光剂的加入量为对苯二甲酸重量的0.20～0.25％，所述稳定剂的加入量为对苯二甲酸重量的0.01～0.05％；所述催化剂为三...

【专利技术属性】
技术研发人员：范红卫，汤方明，尹立新，王山水，
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