一種聚酯并列復(fù)合絲及其制備方法
【專利摘要】一種聚酯并列復(fù)合絲，所述聚酯并列復(fù)合絲是由PBT、改性聚酯PET切片通過并列復(fù)合紡絲而得，所述改性聚酯由聚酯與氨基脂肪酸乙二醇酯構(gòu)成，所述氨基脂肪酸乙二醇酯分散在所述聚酯的分子鏈間，且所述氨基脂肪酸乙二醇酯與所述聚酯的分子鏈間有氫鍵作用，使所述氨基脂肪酸乙二醇酯與所述聚酯的分子鏈的相對位置固定；所述聚酯并列復(fù)合絲聚酯在溫度為90～130℃條件下，纖維內(nèi)部分子鏈間的自由體積空間增大20～30v/v％；所述聚酯并列復(fù)合絲在采用分散紅3B等染料的情況下，具有比普通纖維高得多的上染率，染色后形成的浮色較少；所述聚酯并列復(fù)合絲在服裝面料領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。
【專利說明】一種聚酯并列復(fù)合絲及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬纖維【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種聚酯并列復(fù)合絲及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET)纖維自問世以來，因其優(yōu)異的性能而得到了迅猛地 發(fā)展，其產(chǎn)量已經(jīng)成為世界合成纖維之冠。聚酯纖維具有斷裂強(qiáng)度和彈性模量高，回彈性 適中，熱定型優(yōu)異，耐熱耐光性好以及耐酸耐堿耐腐蝕性等一系列優(yōu)良性能，且織物具有抗 皺、挺括性好等優(yōu)點(diǎn)，所以，聚酯纖維廣泛應(yīng)用于服裝、家紡等領(lǐng)域。
[0003] PET屬于對稱性的直鏈大分子，分子鏈不含有側(cè)鏈基團(tuán)，規(guī)整性非常好，它的主鏈 含有剛性的苯環(huán)和柔性的烴基，而直接與苯環(huán)相連接的酯基與苯環(huán)又構(gòu)成了剛性的共軛體 系，從而制約了其柔性鏈段的自由旋轉(zhuǎn)。這種結(jié)構(gòu)對玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的影響是明顯的，增加 了分子鏈段運(yùn)動(dòng)的壁壟，PET的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度較高，需要在很高的溫度下染色，促進(jìn)染料 分子向纖維內(nèi)部的擴(kuò)散。另外，PET的分子鏈規(guī)整，結(jié)晶性好，分子鏈排列緊密，并且分子鏈 上沒有與染料分子發(fā)生作用的極性基團(tuán)，使聚酯纖維的上色更加困難。
[0004] 為解決PET纖維染色困難的問題，現(xiàn)采用技術(shù)或方法主要是通過引入染料分子接 受基或增加聚酯無定型區(qū)域量的方法，雖然可以提高聚酯的染色性能，破壞了 PET的鏈段 規(guī)整性，以降低聚酯纖維的性能來獲得染色性能的提高。在不破壞聚酯纖維結(jié)晶性和整列 度的情況下，目前采用的方法有載體法、高溫高壓法和高溫?zé)崛芊ǖ热N染色方法。
[0005] 聚酯并列復(fù)合絲是利用PET和PBT這兩種組分的熱收縮率不同，通過并列復(fù)合紡 絲，獲得具有自卷曲能力、可提供優(yōu)良彈性的PET/PBT并列復(fù)合雙組分纖維。由于兩組份熱 收縮率的差異在后處理過程中被釋放出來從而產(chǎn)生了永久性的二維螺旋卷曲"收縮率較 高的PBT在螺旋的內(nèi)側(cè)，收縮率較低的PET在螺旋外側(cè)。兩種組分收縮率的差異與聚合物 內(nèi)部因素（如大分子鏈化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)不同）及外部條件（如拉伸、熱定型條件的變化） 有關(guān)。同時(shí)由于PBT染色溫度較PET低10-20°C，帶來的困難是選擇低溫染色，則PET上染 不夠；選擇高溫染色，則復(fù)合絲的彈性受損。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種聚酯并列復(fù)合絲及其制備方法，本發(fā)明利用氨基脂肪酸 乙二醇酯在一定溫度條件時(shí)，自由體積的增加幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于聚酯大分子鏈的特性，通過提 高分散染料微小顆粒進(jìn)入聚酯內(nèi)部的程度，來提高聚酯的染色性能，同時(shí)也可降低染色溫 度來達(dá)到染色效果，減少復(fù)合絲的彈性受損程度；同時(shí)由于氨基脂肪酸乙二醇酯分子中在 首位氨基的存在，增加其與聚酯大分子鏈之間的氫鍵作用，增加了它與聚酯的相容性以及 在聚酯中的分散，最大限度地減少了遷移。同時(shí)對聚酯結(jié)構(gòu)規(guī)整性、結(jié)晶性沒有破壞，保持 了聚酯的優(yōu)良性能。
[0007] 本發(fā)明的一種聚酯并列復(fù)合絲，所述聚酯并列復(fù)合絲是由PBT、改性聚酯PET切片 通過并列復(fù)合紡絲而得，所述改性聚酯是由聚酯與氨基脂肪酸乙二醇酯構(gòu)成，所述氨基脂 肪酸乙二醇酯分散在所述聚酯的分子鏈間，且所述氨基脂肪酸乙二醇酯與所述聚酯的分子 鏈間有氫鍵作用，使所述氨基脂肪酸乙二醇酯與所述聚酯的分子鏈的相對位置固定；所述 聚酯并列復(fù)合絲在溫度為90?130°C條件下，纖維內(nèi)部分子鏈間的自由體積空間增大；
[0008] 所述氨基脂肪酸乙二醇酯的分子結(jié)構(gòu)為：
[0009] H2N (CH2) nC00CH2CH200C (CH2) nNH2 ；
[0010] 其中，η = 10-50。
[0011] 作為優(yōu)選的技術(shù)方案：
[0012] 所述的一種聚酯并列復(fù)合絲，所述聚酯并列復(fù)合絲的線密度偏差率< 0. 5%，斷裂 強(qiáng)度彡3. OcN/dtex，斷裂強(qiáng)度CV值< 5. 0%，斷裂伸長率為30. 0±3. 0%，斷裂伸長CV值 彡10. 0%，條干不勻率CV彡2. 00%，沸水收縮率10. 0±0. 5%，含油率I. 00±0. 20%。
[0013] 所述的一種聚酯并列復(fù)合絲，所述氨基脂肪酸乙二醇酯占所述聚酯并列復(fù)合絲的 重量百分比為〇. 5?2. 5%。
[0014] 本發(fā)明還提供了一種聚酯并列復(fù)合絲的制備方法，其特征是由PBT、改性聚酯PET 切片分別經(jīng)不同螺桿，在復(fù)合組件處進(jìn)行復(fù)合分配，并在復(fù)合噴絲板擠出、冷卻、上油、拉 伸、熱定型和卷繞，制得聚酯并列復(fù)合絲；
[0015] 所述擠出的溫度為275?285°C ;
[0016] 所述冷卻的風(fēng)溫為20?25 °C ;
[0017] 所述卷繞的速度為4000?4600m/min ;
[0018] 單絲纖度為0· 7?I. 5dtex ;
[0019] 所述改性聚酯的制備步驟包括：
[0020] (1)氨基脂肪酸乙二醇酯的制備：
[0021] 1)將二元脂肪酸與甲醇以1:1. 5摩爾比的量加入反應(yīng)器中，在濃硫酸的催化下， 加熱到80?110°C，回流酯化，冷卻，分離提純得到二元脂肪酸單甲酯；所述二元脂肪酸為 十二烷二羧酸到五十二烷二羧酸中的一種；反應(yīng)方程式為：
[0022] HOOC (CH2) nC00H+CH30H - CH3OOC (CH2) nC00H
[0023] 其中 η = 10 ?50 ;
[0024] 2)將所述二元脂肪酸單甲酯、四乙酸鉛和溴化鋰按摩爾比1: 1:1溶在苯中，其中 二元脂肪酸單甲酯的濃度為〇. 05?0. lmol/L，在氮?dú)夥諊拢?0?90°C反應(yīng)，回流，當(dāng) 不再有氣體產(chǎn)生時(shí)，加入一定量的稀硫酸反應(yīng)2?3小時(shí)，然后洗滌、提純及干燥，得到產(chǎn)物 溴代脂肪酸；反應(yīng)方程式為：
[0025]
【權(quán)利要求】
1. 一種聚酯并列復(fù)合絲，其特征是：所述聚酯并列復(fù)合絲是由PBT和改性聚酯切片通 過并列復(fù)合紡絲而得，所述改性聚酯由聚酯與氨基脂肪酸乙二醇酯構(gòu)成，所述氨基脂肪酸 乙二醇酯分散在所述聚酯的分子鏈間，且所述氨基脂肪酸乙二醇酯與所述聚酯的分子鏈間 有氫鍵作用，使所述氨基脂肪酸乙二醇酯與所述聚酯的分子鏈的相對位置固定；所述聚酯 并列復(fù)合絲聚酯在溫度為90?130°C條件下，纖維內(nèi)部分子鏈間的自由體積空間增大20? 30v/v% ； 所述氨基脂肪酸乙二醇酯的分子結(jié)構(gòu)為： H2N (CH2) nCOOCH2CH2OOC (CH2) n NH2 ； 其中，n = 10-50。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚酯并列復(fù)合絲，其特征在于，所述聚酯并列復(fù)合 絲的線密度偏差率< 〇. 5%，斷裂強(qiáng)度彡3.0cN/dteX，斷裂強(qiáng)度CV值< 5.0%，斷裂伸 長率為30. 0±3. 0%，斷裂伸長CV值彡10. 0%，條干不勻率CV彡2. 00%，沸水收縮率 10. 0±0. 5%，含油率 1. 00±0. 20%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚酯并列復(fù)合絲，其特征在于，所述氨基脂肪酸乙二醇 酯占所述聚酯并列復(fù)合絲的重量百分比為〇. 5?2. 5%。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種聚酯并列復(fù)合絲的制備方法，其特征是：將PBT和改性聚 酯切片分別經(jīng)不同螺桿，在復(fù)合組件處進(jìn)行復(fù)合分配，并在復(fù)合噴絲板擠出、冷卻、上油、拉 伸、熱定型和卷繞，制得聚酯并列復(fù)合絲； 所述擠出的溫度為275?285°C ; 所述冷卻的風(fēng)溫為20?25 °C ; 所述卷繞的速度為4000?4600m/min ; 單絲纖度為〇. 7?1. 5dtex ; 所述改性聚酯的制備步驟包括： (1)氨基脂肪酸乙二醇酯的制備： 1) 將二元脂肪酸與甲醇以1:1. 5摩爾比的量加入反應(yīng)器中，在濃硫酸的催化下，加熱 到80?110°C，回流酯化，冷卻，分離提純得到二元脂肪酸單甲酯；所述二元脂肪酸為十二 烷二羧酸到五十二烷二羧酸中的一種； 2) 將所述二元脂肪酸單甲酯、四乙酸鉛和溴化鋰按摩爾比1:1:1溶在苯中，其中二元 脂肪酸單甲酯的濃度為〇. 05?0. lmol/L，在氮?dú)夥諊?，?0?90°C反應(yīng)，回流，當(dāng)不再 有氣體產(chǎn)生時(shí)，加入一定量的稀硫酸反應(yīng)2?3小時(shí)，然后洗滌、提純及干燥，得到產(chǎn)物溴 代脂肪酸； 3) 將溴代脂肪酸與15?25wt %的氨水按摩爾比1:2加入到反應(yīng)器中，攪拌，在室溫下 反應(yīng)，再將反應(yīng)產(chǎn)物加熱蒸餾，且用冷水吸收氨氣，加熱蒸餾的溫度不超過70°C，直至無氣 泡產(chǎn)生，即停止蒸餾，然后進(jìn)行冷卻和抽濾，濾餅用去離子水洗至無溴離子為止，將產(chǎn)品真 空干燥得到產(chǎn)物氨基脂肪酸； 4) 將乙二醇和氨基脂肪酸按摩爾比為1. 1:2攪拌均勻，并按氨基脂肪酸重量的1? 3%加入濃度為40?50wt %的硫酸，進(jìn)行酯化反應(yīng)，酯化反應(yīng)溫度為160?220°C，酯化水 餾出量達(dá)到理論值的90%以上為酯化反應(yīng)終點(diǎn)；反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)分離提純得到氨基脂肪酸乙 二醇酯； (2)改性聚酯的制備，包括酯化反應(yīng)和縮聚反應(yīng)： 所述酯化反應(yīng)： 采用對苯二甲酸和乙二醇作為原料，配成均勻漿料后進(jìn)行酯化反應(yīng)，得到酯化產(chǎn)物；酯 化反應(yīng)在氮?dú)夥諊屑訅海瑝毫刂圃诔?0. 3MPa，溫度在250?260°C，酯化水餾出量 達(dá)到理論值的90%以上為酯化反應(yīng)終點(diǎn)； 所述縮聚反應(yīng)： 包括縮聚反應(yīng)低真空階段和縮聚反應(yīng)高真空階段： 所述縮聚反應(yīng)低真空階段，在酯化產(chǎn)物中加入催化劑和穩(wěn)定劑，在負(fù)壓的條件下開始 縮聚反應(yīng)，該階段壓力由常壓平穩(wěn)抽至絕對壓力500Pa以下，溫度控制在260?270°C，反應(yīng) 時(shí)間為30?50分鐘； 在所述縮聚反應(yīng)低真空階段結(jié)束后加入氨基脂肪酸乙二醇酯，并攪拌； 所述縮聚反應(yīng)高真空階段，經(jīng)所述縮聚反應(yīng)低真空階段后，繼續(xù)抽真空，使反應(yīng)壓力降 至絕對壓力小于lOOPa，反應(yīng)溫度控制在275?280°C，反應(yīng)時(shí)間50?90分鐘；制得改性聚 酯。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種聚酯并列復(fù)合絲的制備方法，其特征在于，所述乙二醇 與所述對苯二甲酸的摩爾比為1.2?2. 0:1。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種聚酯并列復(fù)合絲的制備方法，其特征在于，所述催化 劑選自三氧化二銻、乙二醇銻和醋酸銻中的一種，催化劑用量為所述對苯二甲酸重量的 0. 01%?0. 05% ;所述穩(wěn)定劑選自磷酸三苯酯、磷酸三甲酯和亞磷酸三甲酯中的一種，穩(wěn)定 劑用量為所述對苯二甲酸重量的〇. 01 %?〇. 05%。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種聚酯并列復(fù)合絲的制備方法，其特征在于，加入氨基脂 肪酸乙二醇酯后的攪拌，時(shí)間為15?20分鐘；用去離子水洗至無溴離子為止采用硝酸銀溶 液檢測。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種聚酯并列復(fù)合絲的制備方法，其特征在于，所述的PBT切 片特性黏度[n ]為1. 10?1. 30dl/g ;所述的改性聚酯PET切片特性黏度[n ]為〇? 64? 0?75dl/g。
9. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種聚酯并列復(fù)合絲的制備方法，其特征在于，所述濃硫酸 是指質(zhì)量濃度為70?80 %的硫酸，濃硫酸加入量為二元脂肪酸的1?3wt % ;所述一定 量的稀硫酸是指質(zhì)量濃度為40?50%的硫酸，稀硫酸加入量為二元脂肪酸單甲酯的1? 3wt % 〇
10. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種聚酯并列復(fù)合絲的制備方法，其特征在于，復(fù)合絲中 PBT與PET重量的比例為4:6?6:4。
【文檔編號(hào)】D01F8/14GK104499091SQ201410852074
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月31日
【發(fā)明者】明丹, 劉文斌, 李文剛, 張富偉, 金管范, 任懷林 申請人:江蘇恒力化纖股份有限公司