超细旦涤纶低弹丝及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种超细旦涤纶低弹丝及其制备方法，制备方法为：按POY工艺由改性聚酯熔体制得改性聚酯POY丝，再按DTY工艺由改性聚酯POY丝制得改性聚酯DTY丝，即得超细旦涤纶低弹丝；改性聚酯的分子链包括对苯二甲酸链段、乙二醇链段、带叔丁基侧基的二元酸链段和2,5,6,6‑四甲基‑2,5‑庚二醇链段；改性聚酯中分散有经过高温焙烧的固体碱催化剂粉体。制得的产品在温度为25℃且相对湿度为65％的条件下放置60个月后，其特性粘度下降13～20％；在123℃的温度条件下的上染率为86.3～91.5％。本发明专利技术的制备方法，工艺简单，成本低廉；制得的产品，染色性能优良，自然降解速率快，应用前景好。

Ultrafine Denier Polyester Low Elasticity Yarn and Its Preparation Method

The invention relates to an ultra-fine denier polyester low elastic filament and its preparation method. The preparation method is as follows: modified polyester POY filament is prepared by modified polyester melt system according to POY process, and then modified polyester POY filament is prepared by modified polyester POY filament according to DTY process, that is, ultra-fine denier polyester low elastic filament is obtained; the molecular chain of modified polyester includes terephthalic acid segment, ethylene glycol segment and dibasic acid segment with tert butyl side group. 2,5,6,6 tetramethyl 2,5 heptanediol chain segment; modified polyester dispersed with high temperature roasted solid base catalyst powder. The intrinsic viscosity of the product decreases by 13-20% after 60 months at 25 C and 65% relative humidity, and the dyeing rate is 86.3-91.5% at 123 C. The preparation method of the invention has the advantages of simple process and low cost, excellent dyeing performance, fast natural degradation rate and good application prospect.

【技术实现步骤摘要】
超细旦涤纶低弹丝及其制备方法
本专利技术属于改性聚酯纤维
，涉及一种超细旦涤纶低弹丝及其制备方法。
技术介绍
细旦、超细旦纤维是近年来发展十分迅速的一种差别化纤维，是一种高品质高技术的纺织原料，是化学纤维向高技术高仿真化方向发展的典型代表。关于细旦和超细旦纤维的定义，现在还没有一个被业界接受的统一标准，绝大多数厂商以单丝纤度为标准。我国将细旦纤维定义为单丝纤度<1.2dtex的纤维，超细旦纤维定义为单丝纤度<0.56dtex的纤维。超细旦纤维具有柔软性好、比表面积大、覆盖性大及蓬松感好的特性，由其制得的织物表面具有凹凸结构，粉末感好，同时由于其具有毛细管芯吸性，能够提高织物的透湿性，同时其填充密度较高，由其制得的织物的保暖性能优良。涤纶低弹丝是以聚酯切片(PET)为原料，采用高速纺制涤纶预取向丝(POY)，再经牵伸假捻加工而成的产品。其除具有一般涤纶的断裂强度和弹性模量高、热定型性优异、回弹性能好、耐热性、耐光性、耐腐蚀性强及易洗快干等特点外，还具有膨松性高、隔热性好、手感舒适和光泽柔和等特点，是一种优秀的织物面料用丝。但随着人们生产水平的不断提高，对生活质量的要求也越来越高，人们对织物面料的要求也越来越高。现有的织物面料用丝已经越来越难以满足人们的使用要求了。为此人们开发了超细旦涤纶DTY丝，由于其具有比重轻、强度高、回潮率低、易清洗、保温性能好、耐磨性能优异、使用寿命长、回弹性好、抗褶皱性能好、耐化学性强、防霉抗菌切导湿性能好等优点，成为了纺织行业的热点产品，由其能够织造更轻、易洗、保暖、耐用且舒适度高的纺织品，将引领内衣、运动服、保温服等服装领域走向一个新的高度。但超细旦涤纶DTY丝由于其纤度较小，其表面反射光较多，对其进行上染时，其色泽比用同样量染料染色的粗旦纤维的色泽要浅得多。为增加表面色泽深度，则要求由染色纤维内部返回的折射光尽可能地少，即只有提高纤维内部染料浓度才能实现，而纤维纤度愈细，则表面反射光愈大，这给染深色带来了极大的挑战。此外，但随着PET产业的快速发展，虽然PET不会直接对环境造成危害，但由于其使用后的废品数目巨大且对大气和微生物试剂的抵抗性很强，涤纶纤维废弃不易处理，会给环境间接造成危害。目前涤纶纤维废弃物的处理方法主要有：填埋、焚烧及回收利用。从环境角度而言，填埋和焚烧虽然是最简单的方法，却有许多缺陷，对环境亦会造成一定的污染。化学降解回收是处理PET废弃物有效而科学的途径，主要方法包括醇解、氨解等，化学降解的产物如醇、酸、酯等还可以作为化学原料重新利用。但由于PET结构致密、结晶度高，自然降解时间很长(常规涤纶纤维的降解周期可达16～48年)，这大大限制了化学降解回收在PET废弃物处理领域的应用。因此，开发一种染色性能好且自然降解速率快的超细旦涤纶低弹丝极具现实意义
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术超细旦涤纶低弹丝染色性能较差且自然降解速率慢的缺陷，提供一种染色性能好且自然降解速率快的超细旦涤纶低弹丝及其制备方法。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：超细旦涤纶低弹丝的制备方法，按POY工艺由改性聚酯熔体制得改性聚酯POY丝，再按DTY工艺由改性聚酯POY丝制得改性聚酯DTY丝，即得超细旦涤纶低弹丝；所述改性聚酯的制备方法为：将对苯二甲酸、乙二醇、带叔丁基侧基的二元酸、2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇和经过高温焙烧的固体碱催化剂粉体混合均匀后先后进行酯化反应和缩聚反应；带叔丁基侧基的二元酸为5-叔丁基-1,3-苯二甲酸、2-叔丁基-1,6-己二甲酸、3-叔丁基-1,6-己二甲酸或2,5-二叔丁基-1,6-己二甲酸；2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇的结构式如下：固体碱催化剂高温焙烧的温度为400～700℃，固体碱催化剂为MgO、BaO和SiO2-BaO中的一种以上，高温焙烧能够除掉易挥发的组分而保留一定化学组成，另外在高温焙烧的过程中由于发生固态反应，可以得到一定的晶型、晶粒尺寸、孔隙结构和比表面，温度设定也是从以上方面考虑的，高温焙烧的温度可在适当范围内进行调整，但是不宜过高或过低，焙烧温度过高有效物质也会挥发，过低晶型的转变等均达不到技术要求；本专利技术使用2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇和带叔丁基侧基的二元酸对聚酯进行改性，2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇和带叔丁基侧基的二元酸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-庚二醇和带叔丁基侧基的二元酸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，提高改性聚酯的上染率。此外，改性聚酯空洞自由体积的增大，还能降低其他大分子如空气或水进入改性聚酯内部的难度，会对聚酯的自然降解产生积极的影响，将显著提高聚酯的自然降解速率；本专利技术通过在聚酯中引入固体碱催化剂，增强了亲核试剂的进攻能力，提高了聚酯的降解速率。本专利技术所选用的固体碱为经过高温焙烧的MgO、BaO或SiO2-BaO，MgO或BaO在低温时主要为弱碱性的羟基，但经过高温焙烧后，表面会产生点、线、面等晶格缺陷，晶体表面的氧会在尖端处富集，固体碱催化剂带电时，电荷分布在其表面，其尖端处的电荷密度最大，使得MgO或BaO表面具有不同的强碱性位，当与水结合时更容易电离出OH-，OH-相对于H2O具有更强的亲核能力，因而在聚酯中引入固体碱催化剂后，降低了发生亲核加成反应的难度，进而提升了聚酯的降解速率。此外，SiO2-BaO为载体负载碱金属，其相对于BaO还增加了载体SiO2，载体SiO2作为活性组分的骨架起着分散BaO和增加BaO强度的作用，还能够改变BaO的晶体结构，形成缺陷和空洞，增大BaO的比表面积和孔径，从而增加BaO的碱性，强化了BaO对亲核试剂的进攻能力的增强效果。本专利技术空洞自由体积的增加与添加的固体碱催化剂相互配合能够显著提升聚酯的自然降解速率。所述DTY工艺的第二热箱温度为135～160℃，没有用第二热箱加热的一般为高弹丝，用第二热箱加热的一般为低弹丝，本专利技术制得的为低弹丝。作为优选的技术方案：如上所述的超细旦涤纶低弹丝的制备方法，所述2-叔丁基-1,6-己二甲酸、3-叔丁基-1,6-己二甲酸和2,5-二叔丁基-1,6-己二甲酸的合成方法为：首先将钨酸和过氧化氢混合，在室温下搅拌10～15min，然后加入原料醇先在80～85℃的温度条件下反应1～2h，再升温至90～95℃反应2～3h，反应过程中，反应物始终处于回流状态，最后进行冷却结晶、洗涤和精制；反应开始时，钨酸、原料醇和过氧化氢的摩尔比为1:30～40:120～150；所述2-叔丁基-1,6-己二甲酸、3-叔丁基-1,6-己二甲酸和2,5-二叔丁基-1,6-己二甲酸对应的原料醇分别为2-叔丁基环己醇、4-叔丁基环己醇和2,4-二叔丁基环己醇；所述2,5,6,6-四甲基-2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.超细旦涤纶低弹丝的制备方法，其特征是：按POY工艺由改性聚酯熔体制得改性聚酯POY丝，再按DTY工艺由改性聚酯POY丝制得改性聚酯DTY丝，即得超细旦涤纶低弹丝；所述改性聚酯的制备方法为：将对苯二甲酸、乙二醇、带叔丁基侧基的二元酸、2,5,6,6‑四甲基‑2,5‑庚二醇和经过高温焙烧的固体碱催化剂粉体混合均匀后先后进行酯化反应和缩聚反应；带叔丁基侧基的二元酸为5‑叔丁基‑1,3‑苯二甲酸、2‑叔丁基‑1,6‑己二甲酸、3‑叔丁基‑1,6‑己二甲酸或2,5‑二叔丁基‑1,6‑己二甲酸；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.超细旦涤纶低弹丝的制备方法，其特征是：按POY工艺由改性聚酯熔体制得改性聚酯POY丝，再按DTY工艺由改性聚酯POY丝制得改性聚酯DTY丝，即得超细旦涤纶低弹丝；所述改性聚酯的制备方法为：将对苯二甲酸、乙二醇、带叔丁基侧基的二元酸、2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇和经过高温焙烧的固体碱催化剂粉体混合均匀后先后进行酯化反应和缩聚反应；带叔丁基侧基的二元酸为5-叔丁基-1,3-苯二甲酸、2-叔丁基-1,6-己二甲酸、3-叔丁基-1,6-己二甲酸或2,5-二叔丁基-1,6-己二甲酸；2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇的结构式如下：固体碱催化剂高温焙烧的温度为400～700℃，固体碱催化剂为MgO、BaO和SiO2-BaO中的一种以上；所述DTY工艺的第二热箱温度为135～160℃。2.根据权利要求1所述的超细旦涤纶低弹丝的制备方法，其特征在于，所述2-叔丁基-1,6-己二甲酸、3-叔丁基-1,6-己二甲酸和2,5-二叔丁基-1,6-己二甲酸的合成方法为：首先将钨酸和过氧化氢混合，在室温下搅拌10～15min，然后加入原料醇先在80～85℃的温度条件下反应1～2h，再升温至90～95℃反应2～3h，反应过程中，反应物始终处于回流状态，最后进行冷却结晶、洗涤和精制；反应开始时，钨酸、原料醇和过氧化氢的摩尔比为1:30～40:120～150；所述2-叔丁基-1,6-己二甲酸、3-叔丁基-1,6-己二甲酸和2,5-二叔丁基-1,6-己二甲酸对应的原料醇分别为2-叔丁基环己醇、4-叔丁基环己醇和2,4-二叔丁基环己醇；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所述的超细旦涤纶低弹丝的制备方法，其特征在于，SiO2-BaO中BaO的含量为40～80wt％；高温焙烧的过程为：首先升温至400℃后保温2～3h，然后升温至700℃后保温1～2h，最后在空气中冷却；固体碱催化剂在高温焙烧后进行粉碎得到平均粒径小于0.5微米的粉体。4.根据权利要求3所述的超细旦涤纶低弹丝的制备方法，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、带叔丁基侧基的二元酸和2,5,6,6-四甲基-2,5-庚二醇配成浆料，加入经过高温焙烧的固体碱催化剂粉体、聚酯聚合催化剂、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...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨超明，陈瑞，汤方明，
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