用于高空作业安全带的涤纶工业丝及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种用于高空作业安全带的涤纶工业丝及其制备方法，将改性聚酯熔体进行固相缩聚增粘、熔融、计量、挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕制得用于高空作业安全带的涤纶工业丝；固相缩聚增粘前改性聚酯的制备方法为：将对苯二甲酸、乙二醇、带三甲硅基侧基的二元醇、带叔丁基侧基的己二醇和氧化锌粉体混合均匀后先后进行酯化反应和缩聚反应，用于高空作业安全带的涤纶工业丝的耐光照牢度为7～8级，紫外线透过率小于5％，在130℃的温度条件下的上染率为88.4～93.7％，K/S值为24.24～26.56。本发明专利技术方法工艺简单，制得的涤纶工业丝染色性能好。

Polyester industrial yarn for high altitude safety belt and its preparation method

The present invention relates to a polyester industrial yarn for high-altitude work safety belt and its preparation method. The modified polyester melt is prepared by solid-phase polycondensation, tackification, melting, metering, extrusion, cooling, oiling, stretching, heat setting and winding to produce polyester industrial yarn for high-altitude work safety belt. The preparation method of the modified polyester before solid-phase polycondensation and tackification is as follows: terephthalic acid, ethylene glycol, winding. Diol with trimethylsilyl side group, hexanediol with tert-butyl side group and zinc oxide powders were mixed evenly and then esterified and polycondensated. The light fastness of polyester industrial yarn used for high altitude seat belts was 7-8 grade, the ultraviolet transmittance was less than 5%, the dyeing rate was 88.4-93.7% and the K/S value was 24.24-26.56 at 130 C. The method has simple process and good dyeing performance of the polyester industrial yarn.

【技术实现步骤摘要】
用于高空作业安全带的涤纶工业丝及其制备方法
本专利技术属于改性聚酯纤维
，涉及一种用于高空作业安全带的涤纶工业丝及其制备方法。
技术介绍
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维自问世以来，因其具有的优异的性能而得到迅猛地发展，其产量已经成为世界合成纤维之冠。聚酯纤维具有断裂强度高、弹性模量高、回弹性适中、热定型性能优异、耐热耐光性好以及耐酸耐碱耐腐蚀性好等一系列的优良性能，且由其制备的织物具有抗皱和挺括性好等优点，所以，聚酯纤维广泛地应用于服装和家纺等领域。安全带是预防高处作业工人坠落事故的个人防护用品，由带子、绳子和金属配件组成，总称安全带，其在围杆、悬挂、攀登等高处作业场合下适用，高强型涤纶工业丝是制作高空作业安全带的绝佳材料，安全带一般都需要染色便于区分。然而由于涤纶属于疏水性纤维，其分子上不含有亲水性基团，其分子结构中缺少像纤维素或蛋白质纤维那样的能和染料发生结合的活性基团，虽然涤纶纤维上的酯基具有能与分散染料形成氢键的作用，但是由于涤纶分子链结构紧密，染料分子要想进入纤维内部还是很困难。所以在对涤纶进行染色的时候通常只能选用分散性的染料，涤纶纤维的染色性能不佳。此外，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，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。目前涤纶(PET)纤维一般选用分散染料在高温(130℃)高压下进行染色，只有在高温高压下进行染色才能保证纤维的上染率，而高温高压对设备的要求较高，能耗较大，同时由于上染难度大，其染色所需时间较长，导致该工艺的成本较高，一定程度上限制了高强涤纶纤维的应用。因此，亟待研究一种染色性好的用于高空作业安全带的涤纶工业丝。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服上述现有技术中存在的问题，提供一种染色性好的用于高空作业安全带的涤纶工业丝及其制备方法。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：用于高空作业安全带的涤纶工业丝的制备方法，将改性聚酯熔体进行固相缩聚增粘、熔融、计量、挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕制得用于高空作业安全带的涤纶工业丝；所述固相缩聚增粘前改性聚酯的制备方法为：将对苯二甲酸、乙二醇、带三甲硅基侧基的二元醇、带叔丁基侧基的己二醇和氧化锌粉体混合均匀后先后进行酯化反应和缩聚反应；所述固相缩聚增粘前改性聚酯中氧化锌粉体的含量为0.3～0.5wt％，所述氧化锌粉体的平均粒径小于0.3微米；带三甲硅基侧基的二元醇和带叔丁基侧基的己二醇的结构式分别如式(I)和式(II)所示：式(I)中，R为-CH2-、-CH(CH3)-或-C((CH3)2)-，式(II)中，R为-H、-CH2CH3或-C(CH3)3。本专利技术通过在聚酯合成过程中采用带三甲硅基侧基的二元醇和带叔丁基侧基的己二醇作为反应物，从而改善了涤纶工业丝的染色效果，具体为：带叔丁基侧基的己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，导致改性聚酯的空洞自由体积增大。而带三甲硅基侧基的二元醇也能够显著增大改性聚酯的空间自由体积，特别是带三甲硅基侧基的二元醇中三甲硅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，空洞自由体积的增大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。分散染料是一类分子比较小，结构上不带水溶性基团的染料，大多以颗粒形式存在，粒径在几百纳米到一微米之间。染料在100℃以内上染速率很慢，即使在沸腾的染浴中染色，上染速率和上染百分率也不高，随着温度的不断提高，聚酯大分子链中侧基先于分子链开始运动，当染浴温度提高到120～130℃，侧基运动的剧烈程度大于分子链的，对于颗粒状染料向纤维内部进行扩散时，因此带三甲硅基侧基的二元醇和带叔丁基侧基的己二醇形成的空洞自由体积比分子链形成的狭缝自由体积更大，扩散速率更高。作为优选的技术方案：如上所述的用于高空作业安全带的涤纶工业丝的制备方法，所述带三甲硅基侧基的二元醇的合成步骤如下：(1)按1:5～10:10～15的摩尔比将原料烯、过乙酸和二氯甲烷混合，在35～40℃的温度条件下反应5～8h，反应时伴以搅拌，反应结束后去除溶剂，经提纯和精制得到三甲硅基丙烯环氧化物；(2)将水、浓硫酸和三甲硅基丙烯环氧化物混合，在搅拌条件下水浴加热至80～85℃，保温反应l0～15min，反应结束后冷却至室温，经中和、蒸馏、分离和提纯得到带三甲硅基侧基的二元醇，所述浓硫酸为质量浓度70％的硫酸，反应开始时，三甲硅基丙烯环氧化物与水的摩尔比为1:20～40，浓硫酸的质量占混合物质量之和的0.1～0.15％；式(I)中R为-CH(CH3)-和-C((CH3)2)-时，所述原料烯对应为3-三甲硅基-3-甲基丙烯和3-三甲硅基-3,3-二甲基丙烯；所述带叔丁基侧基的己二醇的合成方法为：首先，按原料A与硫酸的摩尔比为1.5～2:1的比例将浓度为300～350g/L的原料A溶液和浓度为200～300g/L的稀硫酸溶液混合加入阴极电解池中，然后，将混合液冷却至10～15℃，接着进行电解还原至原料A的浓度低于10wt％，最后进行冷却结晶、分离和提纯；式(II)中R为-H、-CH2CH3和-C(CH3)3时，原料A分别对应为2,2-甲基丙醛、2,2-二甲基3-戊酮和2,24,4-四甲基3-戊酮。如上所述的用于高空作业安全带的涤纶工业丝的制备方法，所述固相缩聚增粘前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、带三甲硅基侧基的二元醇和带叔丁基侧基的己二醇配成浆料，加入氧化锌粉体、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270～282℃，反应时间为50～90min。如上所述的用于高空作业安全带的涤纶工业丝的制备方法，所述对苯二甲酸、乙二醇、带三甲硅基侧基的二元醇和带叔丁基侧基的己二醇的摩尔比为1:1.2～2.0:0.02～0.03:0.01～0.02；带叔丁基侧基的己二醇的含量可在适当范围内进行调整，但是不宜过高或过低，过高会对纤维的力学性能产生一定的影响，过低作用不明显；带三甲硅基侧基的二元醇的加入量并不限于此，本领域技术人员可实际情况进行调整，但调整幅度不宜过大，添加量过大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，添加量过低，则效果不明显；所述氧化锌粉体、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0.3～0.5wt％、0.03～0.05wt％、0.20～0.25wt本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于高空作业安全带的涤纶工业丝的制备方法，其特征是：将改性聚酯熔体进行固相缩聚增粘、熔融、计量、挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕制得用于高空作业安全带的涤纶工业丝；所述固相缩聚增粘前改性聚酯的制备方法为：将对苯二甲酸、乙二醇、带三甲硅基侧基的二元醇、带叔丁基侧基的己二醇和氧化锌粉体混合均匀后先后进行酯化反应和缩聚反应；所述固相缩聚增粘前改性聚酯中氧化锌粉体的含量为0.3～0.5wt％，所述氧化锌粉体的平均粒径小于0.3微米；带三甲硅基侧基的二元醇和带叔丁基侧基的己二醇的结构式分别如式(I)和式(II)所示：

【技术特征摘要】
1.用于高空作业安全带的涤纶工业丝的制备方法，其特征是：将改性聚酯熔体进行固相缩聚增粘、熔融、计量、挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕制得用于高空作业安全带的涤纶工业丝；所述固相缩聚增粘前改性聚酯的制备方法为：将对苯二甲酸、乙二醇、带三甲硅基侧基的二元醇、带叔丁基侧基的己二醇和氧化锌粉体混合均匀后先后进行酯化反应和缩聚反应；所述固相缩聚增粘前改性聚酯中氧化锌粉体的含量为0.3～0.5wt％，所述氧化锌粉体的平均粒径小于0.3微米；带三甲硅基侧基的二元醇和带叔丁基侧基的己二醇的结构式分别如式(I)和式(II)所示：式(I)中，R为-CH2-、-CH(CH3)-或-C((CH3)2)-，式(II)中，R为-H、-CH2CH3或-C(CH3)3。2.根据权利要求1所述的用于高空作业安全带的涤纶工业丝的制备方法，其特征在于，所述带三甲硅基侧基的二元醇的合成步骤如下：(1)按1:5～10:10～15的摩尔比将原料烯、过乙酸和二氯甲烷混合，在35～40℃的温度条件下反应5～8h，反应时伴以搅拌，反应结束后去除溶剂，经提纯和精制得到三甲硅基丙烯环氧化物；(2)将水、浓硫酸和三甲硅基丙烯环氧化物混合，在搅拌条件下水浴加热至80～85℃，保温反应l0～15min，反应结束后冷却至室温，经中和、蒸馏、分离和提纯得到带三甲硅基侧基的二元醇，所述浓硫酸为质量浓度70％的硫酸，反应开始时，三甲硅基丙烯环氧化物与水的摩尔比为1:20～40，浓硫酸的质量占混合物质量之和的0.1～0.15％；式(I)中R为-CH(CH3)-和-C((CH3)2)-时，所述原料烯对应为3-三甲硅基-3-甲基丙烯和3-三甲硅基-3,3-二甲基丙烯；所述带叔丁基侧基的己二醇的合成方法为：首先，按原料A与硫酸的摩尔比为1.5～2:1的比例将浓度为300～350g/L的原料A溶液和浓度为200～300g/L的稀硫酸溶液混合加入阴极电解池中，然后，将混合液冷却至10～15℃，接着进行电解还原至原料A的浓度低于10wt％，最后进行冷却结晶、分离和提纯；式(II)中R为-H、-CH2CH3和-C(CH3)3时，原料A分别对应为2,2-甲基丙醛、2,2-二甲基3-戊酮和2,24,4-四甲基3-戊酮。3.根据权利要求2所述的用于高空作业安全带的涤纶工业丝的制备方法，其特征在于，所述固相缩聚增粘前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、带三甲硅基侧基的二元醇和带叔丁基侧基的己二醇配成浆料，加入氧化锌粉体、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...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨超明，丁竹君，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