阳涤复合全牵伸丝及其制备方法技术

本发明专利技术涉及阳涤复合全牵伸丝及其制备方法，先将对苯二甲酸、乙二醇、间苯二甲酸乙二醇酯磺酸钠和带叔丁基侧基的二元醇混合均匀后先后进行酯化反应和缩聚反应制得阳离子改性聚酯，然后按FDY工艺由聚酯熔体和阳离子改性聚酯熔体制得阳涤复合全牵伸丝，聚酯熔体和阳离子改性聚酯熔体从同一喷丝板上不同的喷丝孔挤出，带叔丁基侧基的二元醇的结构式如下：

Yang-polyester composite full draft yarn and its preparation method

The present invention relates to a cationic polyester composite full draft wire and its preparation method. The cationic modified polyester is prepared by esterification reaction and polycondensation reaction of the mixture of terephthalic acid, ethylene glycol, sodium ethylene glycol isophthalate sulfonate and the binary alcohol with tert-butyl side group. Then the cationic modified polyester is prepared by the melt of polyester and the melt of cationic modified polyester according to FDY process. The ester melt and cationic modified polyester melt are extruded from different spinneret holes on the same spinneret. The structure of dibasic alcohols with tert-butyl side groups is as follows:

【技术实现步骤摘要】
阳涤复合全牵伸丝及其制备方法
本专利技术属于改性聚酯
，涉及一种阳涤复合全牵伸丝及其制备方法。
技术介绍
PET大分子主链具有高度的立体规整性和对称性，所有的芳环几乎都在同一平面上，因此大分子结构致密，易于结晶且结晶度较大，纤维取向度较高，染料分子不易进入纤维内部，同时缺乏能与直接染料、酸性染料、碱性染料等结合的官能团，因此，可使用染料种类少、色泽单调，同时，其吸湿性能差、易积聚静电等缺点也同样限制了聚酯的应用范围。由于常规聚酯纤维结构致密，染色困难，在常规聚酯的生产中添加第三单体间苯二甲酸乙二醇酯磺酸钠，使分子链中引入可用阳离子染料进行染色的极性基团磺酸钠，是对聚酯改性最有效的方法。阳离子染料可染聚酯对改进聚酯的染色性能是很有效的，它已成为改性聚酯的第一大品种，与普通聚酯纤维相比，染色后的CDP纤维色泽艳丽、自然且抗起球，深受广大消费者的喜爱，CDP纤维可制成仿毛织物，手感好，CDP纤维也可与其他纤维复合，由复合丝制得的混纺织物具有双色效果，市场接受度极高，深受消费者的喜爱，其中阳涤复合全牵伸丝成为最重要的品种之一。然而，阳离子改性聚酯欲得到理想的染色性能需要加入较多的第三单体间苯二甲酸乙二醇酯磺酸钠，间苯二甲酸乙二醇酯磺酸钠的加入量一般为对苯二甲酸加入量的2-3mol％(摩尔百分比)左右，其加入量较大，第三单体的引入，会生成凝聚粒子并与金属离子反应生成沉淀物，同时聚合物的生产过程中引发的副反应较多，使沉淀物成分复杂难以去除，造成阳离子改性聚酯的可纺性较差，纺丝过程中纺丝组件更换时间短，纤维的技术指标稳定性不够优异，但若加入的第三单体间苯二甲酸乙二醇酯磺酸钠较少，染料对于涤纶纤维的亲和性较差，进而会导致纤维的染色性能差。因此，如何克服阳离子改性聚酯合成过程中第三单体间苯二甲酸乙二醇酯磺酸钠加入量较高的问题，制备一种具有双色效果的阳涤复合全牵伸丝成为当前亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中阳离子改性聚酯合成过程中第三单体间苯二甲酸乙二醇酯磺酸钠加入量较高的问题，制备一种具有双色效果的阳涤复合全牵伸丝，本专利技术通过在阳离子改性聚酯中引入叔丁基结构，增大了聚酯的空洞自由体积，使得染料分子更容易进入纤维内部，进而可以在一定程度上降低染色温度，减少间苯二甲酸磺酸钠的加入量，有效提高阳离子改性聚酯纤维的性能。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：阳涤复合全牵伸丝的制备方法，按FDY工艺由聚酯熔体和阳离子改性聚酯熔体制得阳涤复合全牵伸丝，聚酯熔体和阳离子改性聚酯熔体从同一喷丝板上不同的喷丝孔挤出；所述阳离子改性聚酯的制备方法为：将对苯二甲酸、乙二醇、间苯二甲酸乙二醇酯磺酸钠和带叔丁基侧基的二元醇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醇的结构式如下：式中，R为-H(带叔丁基侧基的庚二醇为2,6,6-三甲基-2,5庚二醇)、-CH2CH3(带叔丁基侧基的庚二醇为2,6,6-三甲基-5-乙基-2,5-庚二醇)、-CH(CH3)2(带叔丁基侧基的庚二醇为2,6,6-三甲基-5-异丙基-2,5-庚二醇)或-C(CH3)3(带叔丁基侧基的庚二醇为2,6,6-三甲基-5-叔丁基-2,5-庚二醇)。带叔丁基侧基的二元醇能够增大阳离子改性聚酯的空洞自由体积，有利于染料分子的进入，进而提升纤维的染色效果，使得第三单体的加入量降低，阳离子改性聚酯的可纺性提升，阳离子改性聚酯纤维的性能提升，如用短支链取代基或长支链取代基替换叔丁基，则效果会显著降低，因为短支链取代基(如甲基、乙基等基团)相对于叔丁基占据的空间位置较小，获得的自由体积较小，不利于染料分子的进入；长支链取代基相对于叔丁基，一方面长支链取代基增大的是狭缝自由体积，叔丁基增大的是空洞自由体积，狭缝自由体积的体积小于空洞自由体积，同时由于其较为狭长，不利于结构较大的染料分子进入，另一方面，长支链取代基的刚性小于叔丁基，分子链之间非常容易发生缠结，导致自由体积增大较小。作为优选的技术方案：如上所述的阳涤复合全牵伸丝的制备方法，所述带叔丁基侧基的二元醇的合成步骤如下：(1)按异丁醇与氢氧化钾的摩尔比为5～6:1的比例将氢氧化钾水溶液和异丁醇混合，在100～110℃的温度条件下反应4～5h制得异丁醇钾，反应时伴以搅拌，氢氧化钾水溶液的质量浓度为40～50％；(2)去除(1)的体系内的杂质并降至常温后，按异丁醇钾与二甲苯的摩尔比为1.3～1.5:2.0～3.0的比例向(1)的体系内加入二甲苯，冷却至0～5℃；(3)向(2)的体系内加入3-甲基-3-羟基丁炔和M后，在25～35℃的温度条件下反应3h，再进行冷却结晶、离心分离和干燥得到辛炔二醇，反应开始时，3-甲基-3-羟基丁炔、M与二甲苯的摩尔比为1:1.2～1.3:2.0～3.0；(4)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带叔丁基侧基的二元醇；所述带叔丁基侧基的二元醇的结构式中R为-H、-CH2CH3、-CH(CH3)2和-C(CH3)3时，M分别对应为2,2-二甲基丙醛、2,2-二甲基-3-戊酮、2,2,4-三甲基-3-戊酮和2,2,4,4-四甲基-3-戊酮。如上所述的阳涤复合全牵伸丝的制备方法，所述阳离子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、间苯二甲酸乙二醇酯磺酸钠和带叔丁基侧基的二元醇配成浆料，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240～250℃，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。如上所述的阳涤复合全牵伸丝的制备方法，所述对苯二甲酸、乙二醇和带叔丁基侧基的二元醇的摩尔比为1:1.2～2.0:0.03～0.05，所述间苯二甲酸乙二醇酯磺酸钠的加入量为对苯二甲酸加入量的1.2～1.6mol％(摩尔百分比)，现有技术中，间苯二甲酸乙二醇酯磺酸钠的加入量一般为对苯二甲酸加入量的2-3mol％(摩尔百分比)左右，本专利技术通过在阳离子改性聚酯中引入带叔丁基侧基的二元醇显著提升了阳离子改性聚酯纤维的染色性能，进而降低了第三单体间苯二甲酸乙二醇酯磺酸钠的加入量，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)。如上所述的阳涤复合全牵伸丝的制备方法，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。如上所述的阳涤复合全牵伸丝的制备方法，聚酯的数均分子量为25000～30000，分子量分布指数为1.8～2.2；阳离子改性聚酯的数均分子量为240本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.阳涤复合全牵伸丝的制备方法，其特征是：按FDY工艺由聚酯熔体和阳离子改性聚酯熔体制得阳涤复合全牵伸丝，聚酯熔体和阳离子改性聚酯熔体从同一喷丝板上不同的喷丝孔挤出；所述阳离子改性聚酯的制备方法为：将对苯二甲酸、乙二醇、间苯二甲酸乙二醇酯磺酸钠和带叔丁基侧基的二元醇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醇的结构式如下：

【技术特征摘要】
1.阳涤复合全牵伸丝的制备方法，其特征是：按FDY工艺由聚酯熔体和阳离子改性聚酯熔体制得阳涤复合全牵伸丝，聚酯熔体和阳离子改性聚酯熔体从同一喷丝板上不同的喷丝孔挤出；所述阳离子改性聚酯的制备方法为：将对苯二甲酸、乙二醇、间苯二甲酸乙二醇酯磺酸钠和带叔丁基侧基的二元醇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醇的结构式如下：式中，R为-H、-CH2CH3、-CH(CH3)2或-C(CH3)3。2.根据权利要求1所述的阳涤复合全牵伸丝的制备方法，其特征在于，所述带叔丁基侧基的二元醇的合成步骤如下：(1)按异丁醇与氢氧化钾的摩尔比为5～6:1的比例将氢氧化钾水溶液和异丁醇混合，在100～110℃的温度条件下反应4～5h制得异丁醇钾，反应时伴以搅拌，氢氧化钾水溶液的质量浓度为40～50％；(2)去除(1)的体系内的杂质并降至常温后，按异丁醇钾与二甲苯的摩尔比为1.3～1.5:2.0～3.0的比例向(1)的体系内加入二甲苯，冷却至0～5℃；(3)向(2)的体系内加入3-甲基-3-羟基丁炔和M后，在25～35℃的温度条件下反应3h，再进行冷却结晶、离心分离和干燥得到辛炔二醇，反应开始时，3-甲基-3-羟基丁炔、M与二甲苯的摩尔比为1:1.2～1.3:2.0～3.0；(4)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带叔丁基侧基的二元醇；所述带叔丁基侧基的二元醇的结构式中R为-H、-CH2CH3、-CH(CH3)2和-C(CH3)3时，M分别对应为2,2-二甲基丙醛、2,2-二甲基-3-戊酮、2,2,4-三甲基-3-戊酮和2,2,4,4-四甲基-3-戊酮。3.根据权利要求2所述的阳涤复合全牵伸丝的制备方法，其特征在于，所述阳离子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、间苯二甲酸乙二醇酯磺酸钠和带叔丁基侧基的二元醇配成浆料，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240～250℃，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。4.根据权利要求3所述的阳涤复合全牵伸丝的制备方法，其特征在于，所述对苯二甲酸、乙二醇和带叔...

【专利技术属性】
技术研发人员：王山水，王丽丽，陈明，
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