一种弹性纤维及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种高弹性纤维，它是双组分复合纤维，一种成分是本发明专利技术合成的高收缩性共聚酯ＨＳＰＥＴ，由对苯二甲酸、间苯二甲酸、乙二醇及新戊二醇通过酯化和缩聚反应得到，另一种成分是聚对苯二甲酸丙二醇酯。该并列型复合纤维经热处理后可以得到一种具有螺旋状三维立体卷曲的结构，从而赋予纤维良好的弹性伸长和弹性回复率。是一种适用于织造弹性面料织物的新型功能性纤维材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高分子弹性纤维及其制备方法。具体是一种具有三维立体巻曲结 构的弹性纤维及其制备方法。
技术介绍
有关高分子弹性纤维的研究工作很多，然而实际可产业化并得到应用的为数不多。 最为著名的应当属美国杜邦公司的"Lycra"， 1937年Otto Bayer教授发现了二异氰酸酯的 加聚反应，并制备了商品名为"Perlon"的聚氨酯弹性纤维。此后，Du Pont公司和ICI公 司也分别发现了聚氨酯具有的弹性性能，但它们的熔体稳定性差，难于采用简单的熔 体纺丝法使其纤维化。195 8年，Du Pont公司以"Fiber K",翌年又以"Lycra"为商品名正式 推出了可应用的弹性纤维，它是由聚四氢呋喃(PTMG)与4， 4'二苯甲烷二异氰酸酯 (MDI)合成的聚醚型聚氨酯，以溶液法纺丝制成的弹性纤维，回避了聚氨酯高温下 热稳定性差的问题。该纤维具有非常优良的弹性伸长(600%~700%)和弹性回复率(伸 长200%时可达97%以上)。然而，它也存在着不足之处——生产过程中的安全性和环境 友好性不良，生产工艺流程长，导致生产成本高；纤维耐日晒、耐氯漂性不良，难于 染色，高温染色会损失部分弹性以及作为"三口"——袖口、领口、袜口时对人体有压迫 感，影响血液循环等。近期，随着聚氨酯热稳定性问题的解决，熔体纺丝法聚氨酯纤 维也开始进入了市场，它的推动力是生产成本的降低，但其弹性性能显然不如溶液纺 丝法氨纶。1968年Du Pont公司的W.K.Witsiepe发现了以聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)为硬段， 以聚四氢呋喃(PTMG)为软段构成的嵌段型共聚醚酯具有优良的弹性。1972年，Du Pont 公司和东洋纺(株)几乎同时发表了以"Hytrel"和"乂^y k》"为商品名的弹性体专利 技术。实际上，它们的化学结构都是上述的嵌段型共聚醚酯。上世纪90年代帝人(株) 和工-f力(株)分别以"k夕七"和"廿夕七只"为商品名将上述嵌段型共聚醚酯纤维实 施小批量生产试验，然而性能上的不足未能使它形成大的规模。上世纪80年代，诸多研究者曾试图将聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)制备成弹性纤 维；进入90年代，随着PTT的问世又有人研究PTT弹性纤维，但均不尽如人意。T-400Lycra亦称为"Easy Fit Lycra"，是杜邦公司研制出的 一 种新型弹性纤维产品。 它是PET/PTT双组分并列型复合纤维，断面呈哑铃形，因两种组分的热收縮性能不同， 又有不对称的横断面，所以当纤维取向并受热处理时会产生永久的螺旋巻曲，这种由 其自身性质所决定的立体螺旋巻曲，使得该纤维具有良好的弹性伸长和弹性回复性。 与"莱卡"(Lycra)相比较，这种螺旋巻曲型弹性纤维具有许多特点。它的弹性伸长 (50%~150%左右)和弹性回复率(伸长25%时，为80%左右)显然不如Lycra，但是足 以满足弹性机织物或针织物的需求。然而与Lycra相比较具有多处优点，它的加工工艺 简单，采用熔体纺丝，避免了使用有毒、易燃、易爆的有机溶剂，生产工艺流程短； 而且纤维强度高，利于纺织加工；模量低，服装穿着时对人体无压迫感；耐热性好， 不会因染色加工而损失弹性；耐光性好，耐氯漂，原料成本低，价廉。因此在应用方 面它可以与Lycra互补，此外它的价格优势具有很强的市场竞争能力。近年来，有关并列型弹性复合纤维的研究与开发工作很活跃，其中研究最多的仍属聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)/PTT组合，其中大多为加工工艺条件、加工工艺流 程和加工设备的研究。此外较多的是关于构成并列型复合纤维原料组合的研究工作， 例如采用两种不同特性黏数的PET、两种不同特性黏数的PTT、 PET/改性PET、 PA6/ 改性PA6以及PET/PBT等。PET/PTT组合的并列型复合纤维，在纺丝-拉伸-定型工艺过程中，其所用的PET 组分虽可获得潜在的高收缩性能，但是热收縮率还嫌不足，且收縮率的经时稳定性较 差。因此，由PET/PTT构成的并列型复合纤维的弹性伸长率和弹性回复率及其稳定 性尚待改进；此外该并列型复合纤维通常需要13(TC的高温高压染色，限制了它在羊 毛、羊绒、蚕丝类织物中的应用。
技术实现思路
本专利技术是制备一种弹性纤维，该弹性纤维由具有较好相容性，且热收縮率不同的 两种聚酯类高聚物构成的双组分并列型复合纤维。该并列型复合纤维经热处理后可以 得到一种具有螺旋状三维立体巻曲的结构，从而赋予纤维良好的弹性伸长率、弹性回 复率及其经时稳定性。是一种适用于织造弹性面料织物的新型功能性纤维材料。本专利技术的目的是通过下列技术方案实现的首先制备具有更大潜在性热收缩率和收縮率稳定性的高收縮纤维用共聚酯(HSPET)，以它为原料与聚对苯二甲酸丙二醇 酯(PTT)构成HSPET/PTT并列型复合纤维，该纤维具有良好的弹性伸长率、弹性 回复率及经时稳定性。并且可以采用分散染料常压沸染，有利于与羊毛、羊绒及蚕丝 类纤维同浴染色；避免了 PET/PTT复合纤维必须采用高温高压染色，同时还可降低能 耗。本专利技术首先制备高收縮纤维用共聚酯HSPET:以对苯二甲酸(PTA)和乙二醇(EG) 为基本原料，添加适量的具有间位结构的间苯二甲酸(IPA)和含有侧基结构的新戊 二醇(DTG)，选择性加入环己烷二甲醇(CHDM)。原料的配比以PTAlmol为基准， IPA0,04 0.12mo1， EG 1.18~1.25 mol， DTG为0.01~0.05mol， CHDM为0~0.046 mol;采用半连续直接酯化法于255'C， 3hr内完成酯化反应。而后添加常规聚酯合成时使用 的催化剂和稳定剂，在反应体系余压小于100Pa的条件下进行共缩聚，制得结晶性能 较差的共聚酯HSPET。以该HSPET为原料进行熔体纺丝，而后在较低的温度下完成拉伸-热定型，可以 得到经时稳定性良好、热收縮率达65%以上的潜在性高收縮纤维。该潜在性高收縮纤 维放置半年以上，其热收缩率仅下降2%左右。而通常以PET为原料制备的潜在性高 收縮纤维的热收縮率一般不高于50%，且随放置时间的延续，热收縮率逐渐降低，表 现出热收縮率的不稳定性。本专利技术中对构成并列型复合纤维各个单组分的沸水收縮性能进行了细致的研究。 结果表明，在相同的拉伸-定型温度(卯。C 15(TC范围内)条件下，HSPET纤维与PET 纤维的沸水收縮率均随拉伸-定型温度的下降而提高，且二者的变化斜率几乎是一致 的。在任一拉伸-定型温度时，HSPET纤维比PET纤维的沸水收縮率大体均高出 8%~10%;而PTT纤维有着特殊的变化趋势，在所选择的温度区域范围内，由于PTT 的结晶导致了随拉伸-定型温度的下降而下降。研究结果证明了 HSPET纤维与PTT纤维的沸水收縮率差值大于PET纤维与PTT 纤维的沸水收縮率差值，而且愈是在有利于形成潜在性高收缩超分子结构的较低拉伸-定型温度条件下，上述的沸水收縮率差值愈大。以上正是本专利技术选择HSPET与PTT 作为并列型复合纤维原料的设计依据。采用上述得到的高收缩纤维用共聚酯(HSPET)和聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT) 为原料，组合构成并列型复合纤维，两组分的组成比例在30/70~70/30 (wt)范围较好， 最好是在50/5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高收缩纤维用共聚酯，其特征在于，按下列方法制备得到：以对苯二甲酸（ＰＴＡ）和乙二醇（ＥＧ）为基本原料，添加适量的间苯二甲酸（ＩＰＡ）和新戊二醇（ＤＴＧ），选择性加入环己烷二甲醇（ＣＨＤＭ），原料的配比：以ＰＴＡ　１ｍｏｌ为基准，ＩＰＡ为０．０４～０．１２ｍｏｌ，ＥＧ为１．１８～１．２５ｍｏｌ，ＤＴＧ为０．０１～０．０５ｍｏｌ，ＣＨＤＭ为０～０．０４６ｍｏｌ，进行酯化反应；而后添加常规聚酯合成使用的催化剂和稳定剂，在反应体系余压小于１００Ｐａ的条件下进行共缩聚，制得高收缩纤维用共聚酯（ＨＳＰＥＴ）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张大省，王锐，陈玉顺，王春梅，甘丽，车俊豪，
申请(专利权)人：北京服装学院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]