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：先将对苯二甲酸、乙二醇和主链含硅的二元醇混合均匀后先后进行酯化反应和缩聚反应制得改性聚酯，然后按HOY工艺由改性聚酯熔体制得改性聚酯HOY纤维，最终制得的聚酯HOY纤维在120℃的温度条件下的上染率为88.3～94.6％，K/S值为23.15～25.7，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工艺简单，成本低廉，通过在聚酯中引入主链含硅的二元醇聚酯进行改性，降低了染色的温度，缩短了染色的时间，提高了纤维的上染率，降低能耗，同时增加了可纺性能，制得的产品染色性能好。

A kind of polyester HOY fiber and its preparation method

The invention relates to a polyester HOY fiber and a preparation method thereof. The preparation method is as follows: first, the mixture of phthalic acid, ethylene glycol and silicon-containing diol in the main chain is homogeneous, then the modified polyester HOY fiber is prepared by esterification reaction and polycondensation reaction, then the modified polyester HOY fiber is obtained by melting the modified polyester according to the HOY process, and finally the dyeing rate of the polyester HOY fiber is obtained at 120 ~C. 88.3-94.6%, K/S 23.15-25.7, soaping fastness 5, dry friction fastness 5, wet friction fastness 4. The preparation method of the present invention has simple process and low cost. By introducing silicon-containing diol polyester in the main chain of the polyester to modify, the dyeing temperature is reduced, the dyeing time is shortened, the dyeing rate of the fiber is increased, the energy consumption is reduced, and the spinnability is increased, and the dyeing performance of the product is good.

【技术实现步骤摘要】
一种聚酯HOY纤维及其制备方法
本专利技术属于合成纤维领域，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。PET属于对称性的直链大分子，分子链不含有侧链基团，规整性非常好，这种结构的玻璃化转变温度较高，需要在很高的温度下染色，促进染料分子向纤维内部的扩散。另外，PET的分子链规整，结晶性好，分子链排列紧密，并且分子链上没有与染料分子发生作用的极性基团，使聚酯纤维的上色更加困难。由于它分子中没有亲水基团，吸湿性很差，这导致涤纶的染色比较困难。涤纶分散染料染色主要高温高压染色法方法HOY即高取向纤维，HOY产品一般需6000m/min以上的超高速纺丝工艺生产，有稳定的内部结构及较好的均匀性，取向度高，结晶区取向充分但非晶区取向很低，染色比FDY更容易吸色且更均匀。强度比常规FDY偏低，伸长大，沸水收缩低，因此纤维柔软性好，可作为最终产品直接织造使用。因此，研究一种染色性能优异的HOY纤维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现有技术中存在的问题，提供一种染色性能优异的聚酯HOY纤维及其制备方法。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种聚酯HOY纤维的制备方法，按HOY工艺由改性聚酯熔体制得改性聚酯HOY纤维；所述改性聚酯的制备方法为：将对苯二甲酸、乙二醇和主链含硅的二元醇混合均匀后先后进行酯化反应和缩聚反应；主链含硅的二元醇为二甲基硅二醇、二甲基二苯基二硅氧烷二醇或四甲基二硅氧烷二醇。本专利技术通过将对苯二甲酸、乙二醇和主链含硅的二元醇混合均匀后先后进行酯化反应和缩聚反应，显著提升了聚酯的空洞自由体积。分散染料是一类分子比较小且结构上不带水溶性基团的染料，其大多以颗粒形式存在，粒径在几百纳米到一微米之间。本专利技术改性聚酯开始染色时，随着温度的不断提高，由于聚酯大分子链中含有-Si-O-Si-键，硅氧键较碳氧键长，内旋转活化能较低，先于含碳氧键的分子链开始运动，当染浴温度需提高到120～130℃，含有硅氧键的大分子链运动的剧烈程度大于只含碳氧键分子链，同时由于空洞自由体积更大，含有硅氧键的大分子链形成的空洞自由体积比只含碳氧键分子链形成的自由体积效率更高，因此颗粒状染料向纤维内部的扩散速率提升显著，染料小分子也更容易渗透到改性聚酯大分子内部，对纤维的染色等产生积极的影响，可降低染色温度，缩短染色的时间，减少能耗，同时也提高了纤维的上染率和色泽深度，使聚酯HOY纤维容易染深色。作为优选的技术方案：如上所述的一种聚酯HOY纤维的制备方法，所述改性聚酯的制备步骤如下：(1)酯化反应；将对苯二甲酸、乙二醇和主链含硅的二元醇配成浆料，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270～275℃，反应时间为50～90min。如上所述的一种聚酯HOY纤维的制备方法，所述对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比为1:1.2～2.0，所述主链含硅的二元醇的加入量为对苯二甲酸加入量的3～5mol％。如上所述的一种聚酯HOY纤维的制备方法，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％；本专利技术的主链含硅的二元醇的添加量优选该范围既能保证改性后的纤维具有良好的力学性能和结晶度，同时还能显著提高纤维的染色性能，有利于纤维的生产和应用，主链含硅的二元醇的添加量可根据实际需要适当调整，但不宜太过，添加量过高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影响过大，不利于纤维的生产和应用，过低则染色效果提升不明显。如上所述的一种聚酯HOY纤维的制备方法，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。如上所述的一种聚酯HOY纤维的制备方法，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。如上所述的方法，所述HOY工艺的流程为：计量、喷丝板挤出、冷却、上油和高速卷绕；所述HOY工艺的参数为：挤出温度290～300℃，冷却风温20～25℃，卷绕速度6000～7000m/min。本专利技术还提供采用如上所述的一种聚酯HOY纤维的制备方法制得的一种聚酯HOY纤维，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、乙二醇链段和主链含硅的二元醇链段，主链含硅的二元醇为二甲基硅二醇、二甲基二苯基二硅氧烷二醇或四甲基二硅氧烷二醇。作为优选的技术方案：如上所述的一种聚酯HOY纤维，聚酯HOY纤维的单丝纤度为0.5～1.0dtex，线密度偏差率≤0.5％，断裂强度≥2.8cN/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％；本专利技术主链含硅的二元醇链段的纤维的品质和质量相比于现有技术未降低，改性后的纤维仍具有良好的力学性能和可纺性等。如上所述的一种聚酯HOY纤维，聚酯HOY纤维在120℃的温度条件下的上染率为88.3～94.6％，K/S值为23.15～25.7，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；在其他测试条件相同的情况下，对比样在130℃的温度条件下的上染率为87.7％，K/S值为22.56，耐皂洗色牢度小于5级，涤沾色为4～5级，棉沾色为4级，干摩擦牢度为4～5级，湿摩擦牢度为3～4级，对比样与本专利技术的聚酯HOY纤维的区别仅在于其材质为普通聚酯。专利技术机理：本专利技术的主链含硅的二元醇为二甲基硅二醇、二甲基二苯基二硅氧烷二醇或四甲基二硅氧烷二醇，结构式分别如下：高分子链的刚性决定于分子链内旋转势垒的大小，主链结构不同，其中键角和键长不等或键接方式不同，刚性也各不相同，本专利技术引入主链含硅的二元醇后，高分子主链上含有-Si-O-Si-键，硅氧键间隙较大，内旋转活化能较低，有利于原子自由旋转，同时高分子主链上的Si原子与-CH3连接，-CH3垂直于Si-O-Si原子所在的平面，由于Si-C键比C-C键键长，导致-CH3中的三个H呈撑开状态，-CH3中的三个撑开的H原子可以自由旋转而使相邻的Si-O分子链段间距离变大，此外侧链的惰性甲基又阻碍了高分子的接近，因而高分子材料非常柔顺，空洞自由体积相对于未引入主链含硅的二元醇的高分子材料增大明显；而当高分子主链上的Si原子与长支链取代基连接时，主要增大的是狭缝自由体积，增大幅度较小，对小分子的渗透率和扩散性的提升效果有限，同时由于长支链取代基的刚性较小，分子链之间容易发生缠结，不利于自由本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚酯HOY纤维的制备方法，其特征是：按HOY工艺由改性聚酯熔体制得改性聚酯HOY纤维；所述改性聚酯的制备方法为：将对苯二甲酸、乙二醇和主链含硅的二元醇混合均匀后先后进行酯化反应和缩聚反应；主链含硅的二元醇为二甲基硅二醇、二甲基二苯基二硅氧烷二醇或四甲基二硅氧烷二醇。

【技术特征摘要】
1.一种聚酯HOY纤维的制备方法，其特征是：按HOY工艺由改性聚酯熔体制得改性聚酯HOY纤维；所述改性聚酯的制备方法为：将对苯二甲酸、乙二醇和主链含硅的二元醇混合均匀后先后进行酯化反应和缩聚反应；主链含硅的二元醇为二甲基硅二醇、二甲基二苯基二硅氧烷二醇或四甲基二硅氧烷二醇。2.根据权利要求1所述的一种聚酯HOY纤维的制备方法，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、乙二醇和主链含硅的二元醇配成浆料，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270～275℃，反应时间为50～90min。3.根据权利要求2所述的一种聚酯HOY纤维的制备方法，其特征在于，所述对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比为1:1.2～2.0，所述主链含硅的二元醇的加入量为对苯二甲酸加入量的3～5mol％。4.根据权利要求3所述的一种聚酯HOY纤维的制备方法，其特征在于，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....

【专利技术属性】
技术研发人员：范红卫，王丽丽，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