一种中空涤纶长丝及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种中空涤纶长丝及其制备方法，制备方法为：采用中空喷丝板按FDY工艺由改性聚酯熔体制得中空改性聚酯FDY丝，即为中空涤纶长丝；改性聚酯的制备方法为：将对苯二甲酸、乙二醇和2,5,6,6‑四甲基‑2,5‑庚二醇混合均匀后先后进行酯化反应和缩聚反应。制得的中空涤纶长丝在120℃的温度条件下的上染率为85.3～89.2％，K/S值为22.35～25.43，耐皂洗色牢度达到5级，干摩擦牢度达到5级，湿摩擦牢度大于4级。本发明专利技术的制备方法简单，成本低廉，通过引入2,5,6,6‑四甲基‑2,5‑庚二醇对聚酯进行改性，降低染色的温度，缩短染色的时间，提高上染率；制得的产品染色性能优良，机械性能好。

【技术实现步骤摘要】
一种中空涤纶长丝及其制备方法
本专利技术属于聚酯纤维
，涉及一种中空涤纶长丝及其制备方法。
技术介绍
涤纶是我国聚酯纤维的商品名称，是合成纤维中的一个重要品种，中空涤纶纤维被称为新一代的合成纤维，具有保暖、轻盈、透气、贴身、舒适以及柔软等特点，在服装面料领域，取得了其他纤维难以取得的成效。目前用中空涤纶纤维开发的主流品种中，以中空涤纶仿真丝针织物最为引人注目。它既具有真丝吸湿透气，穿着舒适等优点，又克服了真丝面料易皱、粘身以及牢度差等缺点，特别在针织物组织结构中，更加赋予织物良好的延伸性、悬垂性和透气性，是高附加值、高技术的产品，有着广阔的市场前景和良好的经济效益。然而由于涤纶属于疏水性纤维，分子上不含有亲水性基团，其分子结构中也缺少能与染料发生结合的活性基团，涤纶纤维的染色性能不佳。另外，涤纶纤维成品为部分结晶的超分子结构，其结晶部分分子链相互平行，大多呈反式构象，而无定形区则多呈顺式构象，且其分子排列相当紧密，这进一步增大了涤纶纤维的上染难度。常规PET纤维的染色一般采用分散染料染色，通常需要在高温(大于130℃)高压下进行染色，此法除了增加工艺上的复杂度之外，对设备要求较高，生产成本高，染色性能差，而且对于中空涤纶纤维，纤维上染速率又与纤维横截面积大小有一定的关系，比表面积大的纤维(较细)与比表面积小的纤维(较粗)相比，其上染速率较快，上染率高，这就会导致上染不匀，在实际应用中通过光的折射及干涉，人眼更容易分辨出染色不匀。因此，研究一种能耗低、生产工艺简单且染色性能优异的中空涤纶长丝成为目前亟待需要解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中存在的缺陷，提供一种能耗低、生产工艺简单且染色性能优异的中空涤纶长丝及其制备方法。本专利技术通过在聚酯中引入2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇对聚酯进行改性，使得聚酯的空间自由体积增大，使染料等更容易渗透到改性聚酯大分子内部，降低了染色的温度，提高了纤维的上染率，极大地改善了染色性能。为了达到上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：中空涤纶长丝的制备方法，采用中空喷丝板按FDY工艺由改性聚酯熔体制得中空改性聚酯FDY丝，即得中空涤纶长丝；所述改性聚酯的制备方法为：将对苯二甲酸、乙二醇和2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇混合均匀后先后进行酯化反应和缩聚反应；2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇的结构式如下：本专利技术使用2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇对聚酯进行改性，2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇能够显著增大改性聚酯的空间自由体积，特别是2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇中叔丁基的存在会引起主链活动性的变化，从而改变了链单元间的相互作用力，分子链单元间的距离亦会发生相应的改变，增大改性聚酯空洞自由体积。由于在温度作用下，聚酯大分子链中侧基先于分子链开始运动，侧基运动的剧烈程度大于分子链的，对于颗粒状染料而言，空洞自由体积相比于狭缝自由体积更利于其扩散到纤维内部，能够降低染料分子渗透进入改性聚酯内部的难度，提高改性聚酯的染色性能，降低染色温度，缩短染色的时间，减少能耗，显著提高改性聚酯的上染率。作为优选的技术方案：如上所述的中空涤纶长丝的制备方法，所述改性聚酯的制备方法为：将对苯二甲酸、乙二醇和2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二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。如上所述的方法，所述2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇的合成步骤如下：(1)按1～1.2:1:1.2～1.3:2.0～3.0的摩尔比将KOH粉末、3-甲基-3-羟基丁炔、3,3-二甲基-2-丁酮和异丙醚混合，在冰浴条件下反应2～4h，反应结束后进行冷却结晶、离心分离、洗涤、精制和干燥得到辛炔二醇；(2)按2～3:10:0.01～0.03的重量比将辛炔二醇、乙醇和钯催化剂混合，在40～50℃的温度条件下反应50～60min，反应过程中持续通入氢气，反应结束后进行分离和提纯得到2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇。如上所述的中空涤纶长丝的制备方法，所述改性聚酯的制备步骤如下：(1)酯化反应；将对苯二甲酸、乙二醇和2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇配成浆料，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250～260℃，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270～280℃，反应时间为50～90min，制得改性聚酯。如上所述的中空涤纶长丝的制备方法，所述对苯二甲酸、乙二醇和2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇的摩尔比为1:1.2～2.0:0.03～0.05，所述催化剂、消光剂和稳定剂的加入量分别为对苯二甲酸加入量的0.03～0.05wt％、0.20～0.25wt％和0.01～0.05wt％(质量百分比)。2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇的添加量过多(如大于0.1)，对聚酯大分子结构的规整性破坏太大，对纤维的结晶度以及力学性能(刚性)影响过大，不利于纤维的生产和应用；添加量过少(如小于0.01)，对聚酯空洞自由体积的增大不明显，难以显著提升聚酯的染色性能。如上所述的中空涤纶长丝的制备方法，所述催化剂为三氧化二锑、乙二醇锑或醋酸锑，所述消光剂为二氧化钛，所述稳定剂为磷酸三苯酯、磷酸三甲酯或亚磷酸三甲酯。如上所述的中空涤纶长丝的制备方法，改性聚酯的数均分子量为25000～30000，分子量分布指数为1.8～2.2。如上所述的中空涤纶长丝的制备方法，所述FDY工艺的流程为：计量、喷丝板挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕；所述FDY工艺的参数为：纺丝温度285～300℃，冷却温度20～25℃，网络压力0.20～0.30MPa，一辊速度2200～2600m/min，一辊温度75～90℃，二辊速度3600～3900m/min，二辊温度115～135℃，卷绕速度3550～3835m/min。本专利技术的FDY工艺的具体参数并不仅限于此，此处仅给出一可行的工艺参数。本专利技术还提供一种采用如上所述的中空涤纶长丝的制备方法制得的中空涤纶长丝，具有中空结构，材质为改性聚酯；所述改性聚酯的分子链包括对苯二甲酸链段、乙二醇链段和2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇链段。作为优选的技术方案：如上所述的中空涤纶长丝，中空涤纶长丝的单丝纤度为0.7～1.2dtex，断裂强度≥3.5cN/dtex，断裂伸长率为40.0±2.0％，网络度为12±4个/m，线密度偏差率≤0.8％，断裂强度CV值≤5.0％，断裂伸长CV值≤8.0％，沸水收缩率为6.0±0.5％，中空度为25.3～33.1％；本专利技术制得的中空涤纶长丝的机械性能与现有技术制得的中空涤纶长丝相当，并未因提高染色性能而降低其机械性能。如上所述的中空涤纶长丝，中空涤纶长丝在120℃的温度条件下的上染率为85.3～89.2％，K/S值为22.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.中空涤纶长丝的制备方法，其特征是：采用中空喷丝板按FDY工艺由改性聚酯熔体制得中空改性聚酯FDY丝，即得中空涤纶长丝；所述改性聚酯的制备方法为：将对苯二甲酸、乙二醇和2,5,6,6‑四甲基‑2,5‑庚二醇混合均匀后先后进行酯化反应和缩聚反应；2,5,6,6‑四甲基‑2,5‑庚二醇的结构式如下：

【技术特征摘要】
1.中空涤纶长丝的制备方法，其特征是：采用中空喷丝板按FDY工艺由改性聚酯熔体制得中空改性聚酯FDY丝，即得中空涤纶长丝；所述改性聚酯的制备方法为：将对苯二甲酸、乙二醇和2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇混合均匀后先后进行酯化反应和缩聚反应；2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇的结构式如下：2.根据权利要求1所述的中空涤纶长丝的制备方法，其特征在于，所述2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇的合成步骤如下：(1)按1～1.2:1:1.2～1.3:2.0～3.0的摩尔比将KOH粉末、3-甲基-3-羟基丁炔、3,3-二甲基-2-丁酮和异丙醚混合，在冰浴条件下反应2～4h，反应结束后进行冷却结晶、离心分离、洗涤、精制和干燥得到辛炔二醇；(2)按2～3:10:0.01～0.03的重量比将辛炔二醇、乙醇和钯催化剂混合，在40～50℃的温度条件下反应50～60min，反应过程中持续通入氢气，反应结束后进行分离和提纯得到2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇。3.根据权利要求2所述的中空涤纶长丝的制备方法，其特征在于，所述改性聚酯的制备步骤如下：(1)酯化反应；将对苯二甲酸、乙二醇和2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇配成浆料，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250～260℃，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270～280℃，反应时间为50～90min。4.根据权利要求3所述的中空涤纶长丝的制备方法，其特征在于，所述对苯二甲酸、乙二醇和2,5,6,6-四...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈瑞，王雪，张元华，
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