一种聚酯HOY纤维及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种聚酯HOY纤维及其制备方法，制备方法为：将改性聚酯熔体经计量、挤出、冷却、上油和高速高速卷绕制得聚酯HOY纤维，其中高速高速卷绕的高速卷绕速度≥6000m/min，冷却时，保持纵向高度不变，增大缓冷腔室的横截面积，同时缓冷腔室采用保温的方式保持喷丝板的板面温度。纤维材质为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的改性聚酯，带支链的二元醇的结构式为：

A polyester HOY fiber and its preparation method

The invention relates to a polyester HOY fiber and a preparation method. The preparation method is that polyester HOY fiber is prepared by measuring, extruding, cooling, oil and high-speed high-speed winding. The high speed winding speed of high speed and high speed winding is more than 6000m/min, while cooling, the longitudinal height is kept constant, and the slow cooling chamber is increased. At the same time, the slow cooling chamber keeps the surface temperature of spinneret by thermal insulation. The fiber material is the molecular chain including the modified polyester of the terephthalic chain segment, the ethylene glycol chain segment and the diol chain segment with the branched chain. The structure of the diol with branched chain is as follows:

【技术实现步骤摘要】
一种聚酯HOY纤维及其制备方法
本专利技术属于纤维制备领域，涉及一种聚酯HOY纤维及其制备方法。
技术介绍
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是一种性能优良的聚合物，PET因其具有模量高、强度高、保形性好和阻隔性能好等优点，被广泛应用于纤维、瓶包装、薄膜和片材等领域，产量逐年递增，行业地位显著提升。但在合成对苯二甲酸乙二酯的缩聚反应的过程中，特别是在生成线性高聚物时，由于高温氧化降解也伴生了线性和环状低聚物，环状低聚物是在缩聚阶段由于大分子链端回咬环化而形成的，环状低聚物中约70％以上是环状三聚物，环状三聚物具有易聚集、易结晶、化学和耐热稳定性高等特性，生成环状三聚物会对聚酯加工存在以下影响：(1)会造成纺丝组件的堵塞，影响熔体过滤器和组件的使用寿命；(2)在纤维热定型过程会析出，沉积在加热辊上，造成摩擦力增加以及加热不匀；(3)染色过程会以环状三聚物为中心，使染料聚集并粘附在纤维表面，纤维表面出现染料色点、斑渍和色花等现象，影响由其织造而成的织物的手感和色光，同时充满管道和阀门的环状低聚物会限制熔体的正常液流速度，导致纤维染色不匀，重现性差；(4)粘附在纤维表面，导致绕纱困难，出现断纱和粗细不均等现象，影响纤维的断裂强度及断裂伸长率等力学性能，严重影响产品质量。随着聚酯纤维产量的日益增长，对聚酯质量要求也日益提高，因此由环状低聚物引起的聚酯后加工的问题逐渐引起人们关注，特别是随着细旦聚酯纤维的快速发展，市场对聚酯纤维的染色提出了更高的要求。为了减少聚酯缩聚反应过程中的环状低聚物的产生，国内外研究者进行了大量的研究。现阶段减少聚酯中的环状低聚物的主要方法有：(1)加入五价磷化合物或醚化合物，使其与聚酯合成过程中的金属催化剂相结合，或者增加热稳定剂的量，从而对聚酯产生稳定作用，因而可以在高温熔融下抑制环状三聚物的产生；(2)减少聚酯熔体在高温下的停留时间。但上述方法会造成聚酯分子量降低和分布加宽，影响最终制得的纤维的品质，同时对环状三聚物低聚物的减少作用并不明显。在PET纤维生产工艺中，通常均设置有缓冷区，其目的有二：一是确保丝条不会一出喷丝板后就被迅速冷却，造成丝条外部因急冷而高取向，内部因高温，大分子还处于无序状态，纤维径向结构差异大，即所谓的“皮芯”效应；第二，维持喷丝板面一个较高的温度，使出丝顺畅，孔口膨化效应正常，不至于出现“熔体破裂”形成“弱丝”。对缓冷区的加热方式主要有两种模式，均为主动加热，一是如图1所示，利用箱体的热媒进行加热，纺丝温度一旦确定，一般不再调整，比较被动，难以适应不同的应用条件；另一种如图2所示，采用电加热的方式进行加热，其设置温度可以高于箱体热媒温度，也可以低一些，比较灵活，可以根据实际情况进行设置，但高温会加剧低聚物在喷丝板上的结焦，如果降低温度比如切断电源不加热，由于加热器通常为一传热效果好的质量重的铝质材料构成，会从箱体吸走大量热量，导致组件腔室外沿四周边热媒迅速冷凝，热量补充不足，从而使纺丝组件温度下降，熔体流动性能显著下降，产品出现大量毛丝降等问题，特别是对于异形截面纤维生产，异形截面使得孔口周长明显增加，结焦物在孔口堆积量多，很容易划伤丝条，并出现弯头丝，这种瑕疵的存在，丝条高速运行中产生单丝断裂，在丝饼表面以毛丝降等的形式表现出来，毛丝的存在给后加工退绕带来很大的麻烦，而且使丝束强伸度受到影响，这是生产中要尽量避免的除了加热方式的缺陷外，现有技术中的缓冷区还存在一致命缺陷，即缓冷区为圆柱形腔室，低聚物不能较快地、通畅地逸散，低聚物聚集在高温场中，必定在喷丝板上大量结焦，造成喷丝板堵塞，缩短了清板周期，否则结焦物附着在喷丝孔周围，产生弯头丝，产品外观质量迅速恶化，断头显著增加，生产效率下降，工人劳动强度高，特别是在生产超亮光异形截面纤维上表现的特别明显，严重影响了正常生产运行，造成了生产成本极大的浪费。因此，研究一种能够显著降低聚酯中环状低聚物的含量且可以有效提升聚酯性能的制备方法具有十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服上述现有技术不能显著降低聚酯中环状低聚物的含量且会对聚酯本身的性能产生不良影响的问题，提供一种能够显著降低聚酯中环状低聚物的含量且可以有效提升聚酯纤维的制备方法，主要是通过在聚酯原料中增加具有特定结构的带支链的二元醇实现的。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种聚酯HOY纤维，聚酯HOY纤维的材质为改性聚酯；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；聚酯HOY纤维的色差ΔE小于0.200。作为优选的技术方案：如上所述的一种聚酯HOY纤维，所述聚酯HOY纤维的单丝纤度为0.3～2.0dtex，初始模量≤70cN/dtex，线密度偏差率≤0.2％，断裂强度≥3.0cN/dtex，断裂强度CV值≤2.5％，断裂伸长率为50.0±4.0％，断裂伸长CV值≤5.0％，沸水收缩率为5.5±0.8％，一个丝饼的毛丝≤2个。如上所述的一种聚酯HOY纤维，所述改性聚酯中环状低聚物的含量≤0.6wt％，现有技术制得的聚酯中环状低聚物的量为1.5～2.1wt％，本专利技术相对于现有技术显著降低了环状低聚物的生成量；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，分子量分布指数为1.8～2.2，本专利技术制得的改性聚酯的分子量较高，且分子量分布较窄，能够满足纺丝加工的需求，且有利于制备性能优良的纤维；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％，本专利技术的改性聚酯中带支链的二元醇链段的摩尔含量较低，有利于保持聚酯自身的优良性能；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。如上所述的一种聚酯HOY纤维，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5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚酯HOY纤维，其特征是：聚酯HOY纤维的材质为改性聚酯；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】
1.一种聚酯HOY纤维，其特征是：聚酯HOY纤维的材质为改性聚酯；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；聚酯HOY纤维的色差ΔE小于0.200。2.根据权利要求1所述的一种聚酯HOY纤维，其特征在于，所述聚酯HOY纤维的单丝纤度为0.3～2.0dtex，初始模量≤70cN/dtex，线密度偏差率≤0.2％，断裂强度≥3.0cN/dtex，断裂强度CV值≤2.5％，断裂伸长率为50.0±4.0％，断裂伸长CV值≤5.0％，沸水收缩率为5.5±0.8％，一个丝饼的毛丝≤2个。3.根据权利要求1或2所述的一种聚酯HOY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所述的一种聚酯HOY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...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤方明，王雪，邵义伟，王建根，晏金龙，
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