一种含苯并咪唑结构的无规共聚涤纶及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种含苯并咪唑结构的无规共聚涤及其制备方法和应用，以对苯二甲酸、乙二醇、四氨基苯衍生物为原料，在催化剂、消光剂作用下，进行酯化聚合反应，制得含苯并咪唑结构的无规共聚涤纶，再经涤纶纺丝工艺加工，制成弯头纱地毯用共聚涤纶纤维。本发明专利技术在对苯二甲酸乙二酯结构中引入了苯并咪唑结构，苯并咪唑以无规共聚的形式存在于共聚涤纶中。将其纺丝得到的共聚涤纶纤维，其强度可达到4 cN/dtex以上。在涤纶中引入了力学性能优良的苯并咪唑结构，得到的共聚涤纶纤维具有非常好的强度、模量和弹性回复性，从而更适合制备触感和弹性优异的弯头纱地毯。本发明专利技术工艺简单，对设备要求较低，适于规模化生产。

A random copolymer polyester fiber containing benzimidazole structure and its preparation method and Application

The invention discloses a random copolymer polyester with benzimidazole structure and its preparation method and application. The random copolymer polyester fiber with benzimidazole structure is prepared by esterification polymerization with terephthalic acid, ethylene glycol and tetraminobenzene derivatives as raw materials, under the action of catalyst and extinction agent, and then processed by polyester spinning process to produce copolymer polyester fiber for elbow carpet. \u3002 The invention introduces a benzimidazole structure into the structure of ethylene terephthalate, and the benzimidazole exists in the copolymer polyester in the form of random copolymerization. The strength of the copolymerized polyester fibers obtained by spinning the copolymerized polyester fibers can reach more than 4 cN/dtex. Benzimidazole structure with excellent mechanical properties was introduced into polyester fibers. The copolymer polyester fibers obtained have excellent strength, modulus and elastic resilience, so they are more suitable for preparing elbow yarn carpets with excellent touch and elasticity. The invention has simple process and low requirement for equipment, and is suitable for large-scale production.

【技术实现步骤摘要】
一种含苯并咪唑结构的无规共聚涤纶及其制备方法和应用
本专利技术属于纤维制造
，具体涉及一种含苯并咪唑结构的无规共聚涤及其制备方法和应用。
技术介绍
弯头纱地毯即所谓的强捻地毯，用于这种地毯的地毯纱由于有互相缠结的弯头，使得毯面有硬实的触感和强劲的弹性，而且由于弯头方向性不确定，所以毯面有特殊的情调和个性。对于弯头纱地毯的制造过程，已经进行了广泛的研究，其制备一般包括纺丝、加捻、弯头、热定型、织地毯这几个工序。而要提高地毯毯面的硬实触感和强劲弹性，目前最常用的方法是在加捻工序增加地毯纱的加捻捻度。通过一般情况下，加捻捻度越大，地毯纱的弯头就越密集，弯头之间的缠结也越多，弯头的触感和弹性也越好。但这一方法的缺陷之一在于，加捻过弱过少则没有强劲弹性的效果，而加捻过强过密的话容易损害纤维本体强度导致纤维容易断裂；缺陷之二在于加捻是一种物理定型的方法，其弯头强度受限于地毯纱纤维的强度，由于地毯在使用过程中会受到反复踩踏，因此弯头部位很容易因为受到反复的压力作用而导致加捻减弱甚至纤维倒伏，地毯失去弹性。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种含苯并咪唑结构的无规共聚涤及其制备方法和应用，旨在提高地毯纱纤维的强度、模量和弹性回复性，从而制得触感和弹性优异的弯头纱地毯。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种含苯并咪唑结构的无规共聚涤纶，具有以下结构单元：其中，x的值为0.01～0.1。本专利技术的进一步改进方案为：一种含苯并咪唑结构的无规共聚涤纶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：以对苯二甲酸、乙二醇、四氨基苯衍生物为原料，在催化剂、消光剂作用下，进行酯化聚合反应，制得含苯并咪唑结构的无规共聚涤纶。所述对苯二甲酸：乙二醇与四氨基苯衍生物合计的摩尔比为1:1，乙二醇：四氨基苯衍生物的摩尔比为0.01-0.1:0.9-0.99；催化剂为对苯二甲酸、乙二醇和四氨基苯衍生物总重量的0.05％-0.5％，消光剂为对苯二甲酸、乙二醇和四氨基苯衍生物总重量的0.1％-1％。所述酯化聚合反应在抽真空条件下进行，反应温度为280-320℃，真空度应不高于1bar，反应时间为8-12小时。优选的，所述酯化聚合反应在常压下进行，反应温度为150-180℃，反应时间为2-4小时。本专利技术的再进一步改进方案为：所述四氨基苯衍生物的结构式为所述催化剂为三氧化二锑、二氧化锗、钛酸四正丁酯中的一种或两种以上组合。所述消光剂为二氧化钛、氧化硅、氧化铝中的一种或两种以上组合。本专利技术的更进一步改进方案为：一种含苯并咪唑结构的无规共聚涤纶经涤纶纺丝工艺加工，制成弯头纱地毯用共聚涤纶纤维。本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术在对苯二甲酸乙二酯结构中引入了苯并咪唑结构，由于苯并咪唑为刚性棒状结构，力学性能优异，因此该共聚涤纶纤维具有非常好的力学性能，共聚涤纶纤维的拉伸强度和弹性模量都远超超普通涤纶，其中拉伸强度达4cN/dtex以上，弹性模量达100cN/dtex以上。(2)本专利技术制备的共聚涤纶为对苯二甲酸乙二酯和苯并咪唑结构，其中的苯并咪唑结构无规分布在对苯二甲酸乙二酯结构中，因两者的相容性很好，不会出现由于两种结构不相容而导致的断头增加、纤维力学性能劣化等现象。(3)本专利技术整体制备工艺简单，可使用现有的聚酯生产用聚合和纺丝设备，仅需做工艺上的调整，以及添置少量辅助设备，适于在现有聚酯纤维生产企业推广。具体实施方式实施例1将16.6公斤的对苯二甲酸(100摩尔)、6.138公斤的乙二醇(99摩尔)、0.23公斤的四氨基苯衍生物(1摩尔)、8.3克催化剂三氧化二锑、83克消光剂二氧化钛投入聚合反应釜中，酯化聚合反应在常压下进行，反应温度为150-180℃，反应时间为2-4小时，得到的共聚酯其特性粘度为1.09。共聚酯中，含涤纶(对苯二甲酸乙二酯)的摩尔分数为0.9，含苯并咪唑摩尔分数为0.1。其反应式如下：将共聚酯在FDY纺丝线上进行纺丝，纺速3300米，箱体温度为314℃。得到48孔共聚酯FDY纤维，其强度为7.1cN/dtex，弹性模量为117cN/dtex。实施例2将实施例1中的四氨基苯衍生物进行改变(见反应式)，反应物的量做相应的改变，其它操作步骤同实施例1中的步骤。反应物的量为：16.6公斤的对苯二甲酸(100摩尔)、6.138公斤的乙二醇(99摩尔)、0.21公斤的四氨基苯衍生物(1摩尔)、8.3克催化剂二氧化锗、83克消光剂氧化硅。酯化聚合反应在抽真空条件下进行，反应温度为280-320℃，真空度应不高于1bar，反应时间为8-12小时，得到的共聚酯其特性粘度为1.22。共聚酯中，含涤纶(对苯二甲酸乙二酯)的摩尔分数为0.9，含苯并咪唑摩尔分数为0.1。其中四氨基苯衍生物的具体化学结构为：将共聚酯在FDY纺丝线上进行纺丝，纺速3300米，与实施例1不同的是，箱体温度为305℃。得到48孔共聚酯FDY纤维，其强度为6.4cN/dtex，弹性模量为106cN/dtex。实施例3反应物的量为：16.6公斤的对苯二甲酸(100摩尔)、6.194公斤的乙二醇(99.9摩尔)、0.023公斤的四氨基苯衍生物(0.1摩尔)、8.3克催化剂钛酸四正丁酯、83克消光剂氧化铝投入聚合反应釜中，酯化聚合反应在常压下进行，反应温度为150-180℃，反应时间为2-4小时，得到的共聚酯其特性粘度为0.82。共聚酯中，含涤纶(对苯二甲酸乙二酯)的摩尔分数为0.99，含苯并咪唑摩尔分数为0.01。将共聚酯在FDY纺丝线上进行纺丝，纺速3300米，与实施例1不同的是，箱体温度为285℃。得到48孔共聚酯FDY纤维，其强度为4.1cN/dtex，弹性模量为101cN/dtex。其余实施如实施例1。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含苯并咪唑结构的无规共聚涤纶，其特征在于，具有以下结构单元：

【技术特征摘要】
1.一种含苯并咪唑结构的无规共聚涤纶，其特征在于，具有以下结构单元：其中，x的值为0.01～0.1。2.一种含苯并咪唑结构的无规共聚涤纶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：以对苯二甲酸、乙二醇、四氨基苯衍生物为原料，在催化剂、消光剂作用下，进行酯化聚合反应，制得含苯并咪唑结构的无规共聚涤纶。3.根据权利要求2所述的一种含苯并咪唑结构的无规共聚涤纶的制备方法，其特征在于：所述对苯二甲酸：乙二醇与四氨基苯衍生物合计的摩尔比为1:1，乙二醇：四氨基苯衍生物的摩尔比为0.01-0.1:0.9-0.99；催化剂为对苯二甲酸、乙二醇和四氨基苯衍生物总重量的0.05％-0.5％，消光剂为对苯二甲酸、乙二醇和四氨基苯衍生物总重量的0.1％-1％。4.根据权利要求2所述的一种含苯并咪唑结构的无规共聚涤纶的制备方法，其特征在于：所述酯化聚合反应在常压...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟明，陈健伍，胡浩然，王建忠，沈慧娟，黄建军，
申请(专利权)人：江苏凯普特新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32