一種多孔PBT纖維HOY絲及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)涉及一種多孔PBT纖維HOY絲及其制備方法，將改性PBT聚酯采用多孔噴絲板紡絲制得多孔PBT纖維HOY絲；多孔噴絲板上噴絲孔的排列方式為橢圓形排列，即噴絲孔的孔中心位于同心橢圓上，同心橢圓為系列橢圓，所有橢圓的長(zhǎng)軸共線，且短軸共線。多孔PBT纖維HOY絲由改性PBT聚酯經(jīng)計(jì)量、擠出、冷卻、上油和卷繞制得，改性PBT聚酯的制備方法為：對(duì)苯二甲酸與1,4?丁二醇反應(yīng)制得對(duì)苯二甲酸1,4?丁二醇酯，加入對(duì)苯二甲酸與含支鏈的二元醇反應(yīng)制得的對(duì)苯二甲酸二元醇酯，繼續(xù)反應(yīng)得到改性PBT聚酯。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)制得的纖維性能優(yōu)良，線密度偏差率≤0.2％，斷裂強(qiáng)度CV值≤2.5％，斷裂伸長(zhǎng)CV值≤5.0％。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專(zhuān)利技術(shù)屬于PBT纖維領(lǐng)域，涉及一種多孔PBT纖維HOY絲及其制備方法。
技術(shù)介紹
PBT纖維的分子結(jié)構(gòu)中既有與聚酯相同的芳香環(huán)，又具有與錦綸相同的較長(zhǎng)的次甲基鏈段，因此，它兼具滌綸的耐久性，尺寸穩(wěn)定性，耐皺性以及濕態(tài)強(qiáng)力和強(qiáng)力不變等性質(zhì)，以及錦綸的柔軟和耐摩擦性，而其可染性和著色超過(guò)滌綸和錦綸，可不用載體而用分散性燃料直接進(jìn)行常壓沸染。PBT纖維的最大優(yōu)點(diǎn)是有良好的回彈性，其卷曲彈性良好，延伸性接近氨綸，兩者均比滌綸高。近幾年隨著差別化纖維的發(fā)展，PBT作為纖維的使用價(jià)值逐步被得到肯定，其加工成的產(chǎn)品具有高彈性、高起皺性、手感好、立體感強(qiáng)、風(fēng)格奇特的高檔品質(zhì)，在各個(gè)領(lǐng)域中的到了廣泛的應(yīng)用。特別適用于制作游泳衣、連襪褲、訓(xùn)練服、體操服、健美服、網(wǎng)球服、舞蹈緊身衣、彈力牛仔服、滑雪褲、長(zhǎng)筒襪、醫(yī)療上應(yīng)用的繃帶等高彈性紡織品，是一種很有發(fā)展前途的纖維。制備PBT纖維的方法很多，其中熔融紡絲法是目前工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中較多的一種。熔融紡絲過(guò)程中有許多參數(shù)，這些參數(shù)決定纖維成型的歷程和紡出纖維的結(jié)構(gòu)和性能，生產(chǎn)上就是通過(guò)控制這些參數(shù)來(lái)制得所需性能的纖維。按照工藝過(guò)程可將生產(chǎn)中控制的主要紡絲參數(shù)歸納為熔融條件、噴絲條件、固化條件、繞絲條件等，其中絲條冷卻固化條件對(duì)纖維結(jié)構(gòu)與性能有決定性的影響，為控制聚酯熔體細(xì)流的冷卻速度及其均勻性，生產(chǎn)中普遍采取冷卻吹風(fēng)。冷卻吹風(fēng)可加速熔體細(xì)流的冷卻速度，有利于提高紡絲速度；加強(qiáng)絲條周?chē)諝獾膶?duì)流，使內(nèi)外層絲條冷卻均勻，為采用多孔噴絲板創(chuàng)造了條件；冷卻吹風(fēng)可使初生纖維質(zhì)量提高，拉伸性能提高，有利于提高設(shè)備的生產(chǎn)能力。長(zhǎng)期以來(lái)化纖生產(chǎn)都采用側(cè)吹風(fēng)作為冷卻方式，能源消耗占到長(zhǎng)絲生產(chǎn)成本的很大部分，隨著人們對(duì)化纖性能和品質(zhì)要求日益提高，化纖長(zhǎng)絲新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)向高附加值的差別化纖維方向發(fā)展，要求更高的冷卻吹風(fēng)條件，于是提出了環(huán)吹風(fēng)裝置。環(huán)吹風(fēng)裝置不僅具備每束絲受風(fēng)均勻的優(yōu)勢(shì)，而且能耗相比較低，有效的解決了側(cè)吹風(fēng)由于吹風(fēng)面積大而造成的風(fēng)能損失問(wèn)題。在紡絲過(guò)程中，盡管環(huán)吹風(fēng)有著明顯的優(yōu)勢(shì)，但仍無(wú)法很好地解決多孔絲的冷卻不均的問(wèn)題，由于紡出的絲從圓形噴絲板擠出后，通過(guò)環(huán)吹風(fēng)冷卻，由于圓形噴絲板圈數(shù)較多，使得環(huán)吹風(fēng)很難進(jìn)入最內(nèi)層，導(dǎo)致在最外層的絲已經(jīng)冷卻后最內(nèi)層的絲可能還未冷卻，從而所得的絲出現(xiàn)纖度不勻，強(qiáng)度不勻，染色不勻等問(wèn)題，致使后續(xù)對(duì)絲的進(jìn)一步加工出現(xiàn)難度。HOY即高取向纖維，有穩(wěn)定的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及較好的均勻性，取向度高，結(jié)晶區(qū)取向充分但非晶區(qū)取向很低，染色比FDY更容易吸色且更均勻。強(qiáng)度比常規(guī)FDY偏低，伸長(zhǎng)大，沸水收縮低，因此纖維柔軟性好，可作為最終產(chǎn)品直接織造使用。但HOY產(chǎn)品一般需6000m/min以上的超高速紡絲工藝生產(chǎn)，需特殊的紡絲油劑，以及對(duì)設(shè)備及工藝要求高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)的目的是克服現(xiàn)有PBT纖維染色不勻、力學(xué)性能較差等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模化的生產(chǎn)紡絲，提供一種多孔PBT纖維HOY絲及其制備方法。本專(zhuān)利技術(shù)的PBT纖維的原料為改性PBT聚酯，改性PBT聚酯的分子鏈中引入含支鏈的二元醇鏈段，經(jīng)改性PBT聚酯制備的改性PBT纖維，一定溫度條件下，改性PBT纖維內(nèi)部分子鏈間的空間間隙的增加幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于同等溫度下無(wú)支鏈的普通PBT纖維，有利于染色劑等微小顆粒進(jìn)入內(nèi)部的程度，提高染色速率；改性PBT纖維的熔體粘度降低，降低加工溫度，減少降解速率，有利于加工；另外含支鏈的二元醇鏈段對(duì)改性PBT纖維的結(jié)構(gòu)規(guī)整性沒(méi)有大的破壞，保持了PBT纖維的優(yōu)良性能。本專(zhuān)利技術(shù)紡絲過(guò)程中采用噴絲孔橢圓形排列的噴絲板，有利于纖維在紡絲過(guò)程中的均勻、充分冷卻，纖維之間的性能和結(jié)構(gòu)相差較小，提高了纖維的染色均勻性和力學(xué)性能。為達(dá)到上述目的，本專(zhuān)利技術(shù)采用的技術(shù)方案為：一種多孔PBT纖維HOY絲，所述多孔PBT纖維HOY絲的材質(zhì)為改性PBT聚酯，所述改性PBT聚酯由對(duì)苯二甲酸鏈段、1,4-丁二醇鏈段和含支鏈的二元醇鏈段組成，所述含支鏈的二元醇鏈段是指支鏈位于二元醇鏈段中的一個(gè)非端基碳上且支鏈為含有5-10個(gè)碳原子的直鏈碳鏈的二元醇鏈段；所述多孔PBT纖維HOY絲的單絲纖度為0.3～1.0dtex，斷裂強(qiáng)度≥2.6cN/dtex，斷裂伸長(zhǎng)率為50.0±5.0％；所述多孔PBT纖維HOY絲在溫度為80～130℃下，纖維內(nèi)部分子鏈間的空間間隙增大10～30v/v％；所述多孔PBT纖維HOY絲的線密度偏差率≤0.2％，斷裂強(qiáng)度CV值≤2.5％，斷裂伸長(zhǎng)CV值≤5.0％，所述的分子鏈間的空間間隙增大是指改性聚酯與常規(guī)聚酯在相同溫度的分子鏈間的空間間隙的對(duì)比。本專(zhuān)利技術(shù)還提供了一種多孔PBT纖維HOY絲的制備方法，將改性PBT聚酯采用多孔噴絲板紡絲制得多孔PBT纖維HOY絲；所述多孔噴絲板上噴絲孔的排列方式為橢圓形排列，所述橢圓形排列是指噴絲孔的孔中心位于同心橢圓上，所述同心橢圓為系列橢圓，所有橢圓的長(zhǎng)軸共線，且短軸共線；所述多孔PBT纖維HOY絲的制備方法為：改性PBT聚酯經(jīng)切粒得到改性聚酯切片；再經(jīng)計(jì)量、擠出、冷卻、上油和高速卷繞，制得多孔聚酯纖維HOY絲；所述多孔PBT纖維HOY絲的制備方法為：對(duì)苯二甲酸、含支鏈的二元醇和1,4-丁二醇縮聚制得改性PBT聚酯，再經(jīng)切粒得到改性PBT聚酯切片；再經(jīng)計(jì)量、擠出、冷卻、上油和卷繞，制得多孔PBT纖維HOY絲；所述改性PBT聚酯的制備步驟為：(1)對(duì)苯二甲酸二元醇酯的制備；將對(duì)苯二甲酸與含支鏈的二元醇配成漿料后，在濃硫酸的催化作用下，進(jìn)行酯化反應(yīng)得到對(duì)苯二甲酸二元醇酯；所述含支鏈的二元醇是指支鏈位于二元醇鏈段中的一個(gè)非端基碳上且支鏈為含有5-10個(gè)碳原子的直鏈碳鏈的二元醇；對(duì)于含支鏈的二元醇，其支鏈為烷基，是吸電子基團(tuán)，在支鏈的存在，使分子鏈的空間體積增加，溶劑化作用變小，二元醇中質(zhì)子不易離解，使得含支鏈的二元醇與對(duì)苯二甲酸的反應(yīng)活性小于1,4-丁二醇，若采用同1,4-丁二醇混合與對(duì)苯二甲酸反應(yīng)，會(huì)造成含支鏈的二元醇反應(yīng)不完整，從而影響含支鏈的二元醇在聚酯大分子中的比例，進(jìn)而影響聚酯的性能。本專(zhuān)利技術(shù)采用先將含支鏈的二元醇在硫酸的催化作用下與對(duì)苯二甲酸進(jìn)行酯化反應(yīng)，其產(chǎn)物在1,4-丁二醇與對(duì)苯二甲酸酯化結(jié)束后加入，保證了含支鏈的二元醇配比的穩(wěn)定性；(2)對(duì)苯二甲酸1,4-丁二醇酯的制備；將對(duì)苯二甲酸和1,4-丁二醇配成漿料后，在負(fù)壓下進(jìn)行酯化反應(yīng)，得到對(duì)苯二甲酸1,4-丁二醇酯；(3)改性PBT聚酯的制備；在步驟(2)中的酯化反應(yīng)結(jié)束后，加入步驟(1)中制備的對(duì)苯二甲酸二元醇酯，攪拌混合，在催化劑和穩(wěn)定劑的作用下，在負(fù)壓的條件下，依次進(jìn)行低真空階段的縮聚反應(yīng)和高真空階段的縮聚反應(yīng)，制得改性PBT聚酯。作為優(yōu)選的技術(shù)方案：如上所述的一種多孔PBT纖維HOY絲的制備方法，所述改性PBT聚酯的具體制備步驟為：(1)對(duì)苯二甲酸二元醇酯的制備；將對(duì)苯二甲酸與含支鏈的二元醇配成漿料，在濃硫酸的催化作用下，進(jìn)行酯化反應(yīng)，酯化反應(yīng)在氮?dú)夥諊屑訅悍磻?yīng)，加壓壓力為常壓～0.3MPa，溫度為180～240℃，當(dāng)酯化反應(yīng)中的水餾出量達(dá)到理論值的90％以上時(shí)為酯化反應(yīng)終點(diǎn)，得到對(duì)苯二甲酸二元醇酯；(2)對(duì)苯二甲酸1,4-丁二醇酯的制備；將對(duì)苯二甲酸和1,4-丁二醇配成漿料后，進(jìn)行酯化反應(yīng)，酯化反應(yīng)在氮?dú)夥諊斜疚臋n來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種多孔PBT纖維HOY絲，其特征是：所述多孔PBT纖維HOY絲的材質(zhì)為改性PBT聚酯，所述改性PBT聚酯由對(duì)苯二甲酸鏈段、1,4?丁二醇鏈段和含支鏈的二元醇鏈段組成，所述含支鏈的二元醇鏈段是指支鏈位于二元醇鏈段中的一個(gè)非端基碳上且支鏈為含有5?10個(gè)碳原子的直鏈碳鏈的二元醇鏈段；所述多孔PBT纖維HOY絲的單絲纖度為0.3～1.0dtex，斷裂強(qiáng)度≥2.6cN/dtex，斷裂伸長(zhǎng)率為50.0±5.0％；所述多孔PBT纖維HOY絲在溫度為80～130℃下，纖維內(nèi)部分子鏈間的空間間隙增大10～30v/v％；所述多孔PBT纖維HOY絲的線密度偏差率≤0.2％，斷裂強(qiáng)度CV值≤2.5％，斷裂伸長(zhǎng)CV值≤5.0％，所述的分子鏈間的空間間隙增大是指改性聚酯與常規(guī)聚酯在相同溫度的分子鏈間的空間間隙的對(duì)比。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種多孔PBT纖維HOY絲，其特征是：所述多孔PBT纖維HOY絲的材質(zhì)為改性PBT聚酯，所述改性PBT聚酯由對(duì)苯二甲酸鏈段、1,4-丁二醇鏈段和含支鏈的二元醇鏈段組成，所述含支鏈的二元醇鏈段是指支鏈位于二元醇鏈段中的一個(gè)非端基碳上且支鏈為含有5-10個(gè)碳原子的直鏈碳鏈的二元醇鏈段；所述多孔PBT纖維HOY絲的單絲纖度為0.3～1.0dtex，斷裂強(qiáng)度≥2.6cN/dtex，斷裂伸長(zhǎng)率為50.0±5.0％；所述多孔PBT纖維HOY絲在溫度為80～130℃下，纖維內(nèi)部分子鏈間的空間間隙增大10～30v/v％；所述多孔PBT纖維HOY絲的線密度偏差率≤0.2％，斷裂強(qiáng)度CV值≤2.5％，斷裂伸長(zhǎng)CV值≤5.0％，所述的分子鏈間的空間間隙增大是指改性聚酯與常規(guī)聚酯在相同溫度的分子鏈間的空間間隙的對(duì)比。2.如權(quán)利要求1所述的一種多孔PBT纖維HOY絲的制備方法，其特征是：將改性PBT聚酯采用多孔噴絲板紡絲制得多孔PBT纖維HOY絲；所述多孔噴絲板上噴絲孔的排列方式為橢圓形排列，所述橢圓形排列是指噴絲孔的孔中心位于同心橢圓上，所述同心橢圓為系列橢圓，所有橢圓的長(zhǎng)軸共線，且短軸共線；所述多孔PBT纖維HOY絲的制備方法為：對(duì)苯二甲酸、含支鏈的二元醇和1,4-丁二醇縮聚制得改性PBT聚酯，再經(jīng)切粒得到改性PBT聚酯切片；再經(jīng)計(jì)量、擠出、冷卻、上油和高速卷繞，制得多孔PBT纖維HOY絲；所述改性PBT聚酯的制備步驟為：(1)對(duì)苯二甲酸二元醇酯的制備；將對(duì)苯二甲酸與含支鏈的二元醇配成漿料后，在濃硫酸的催化作用下，進(jìn)行酯化反應(yīng)得到對(duì)苯二甲酸二元醇酯；所述含支鏈的二元醇是指支鏈位于二元醇鏈段中的一個(gè)非端基碳上且支鏈為含有5-10個(gè)碳原子的直鏈碳鏈的二元醇；(2)對(duì)苯二甲酸1,4-丁二醇酯的制備；將對(duì)苯二甲酸和1,4-丁二醇配成漿料后，在負(fù)壓下進(jìn)行酯化反應(yīng)，得到對(duì)苯二甲酸1,4-丁二醇酯；(3)改性PBT聚酯的制備；在步驟(2)中的酯化反應(yīng)結(jié)束后，加入步驟(1)中制備的對(duì)苯二甲酸二元醇酯，攪拌混合，在催化劑和穩(wěn)定劑的作用下，在負(fù)壓的條件下，依次進(jìn)行低真空階段的縮聚反應(yīng)和高真空階段的縮聚反應(yīng)，制得改性PBT聚酯。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多孔PBT纖維HOY絲的制備方法，其特征在于，所述改性PBT聚酯的具體制備步驟為：(1)對(duì)苯二甲酸二元醇酯的制備；將對(duì)苯二甲酸與含支鏈的二元醇配成漿料，在濃硫酸的催化作用下，進(jìn)行酯化反應(yīng)，酯化反應(yīng)在氮?dú)夥諊屑訅悍磻?yīng)，加壓壓力為常壓～0.3MPa，溫度為180～240℃，當(dāng)酯化反應(yīng)中的水餾出量達(dá)到理論值的90％以上時(shí)為酯化反應(yīng)終點(diǎn)，得到對(duì)苯二甲酸二元醇酯；(2)對(duì)苯二甲酸1,4-丁二醇酯的制備；將對(duì)苯二甲酸和1,4-丁二醇配成漿料后，進(jìn)行酯化反應(yīng)，酯化反應(yīng)在氮?dú)夥諊校瑝毫刂圃谛∮诮^對(duì)壓力1KPa，溫度在160～220℃，當(dāng)酯化反應(yīng)中的水餾出量達(dá)到理論值的90％以上時(shí)為酯化反應(yīng)終點(diǎn)，得到對(duì)苯二甲酸1,4-丁二醇酯；(3)改性PBT聚酯的制備；在步驟(2)中的酯化反應(yīng)結(jié)束后，加入步驟(1)中制備的對(duì)苯二甲酸二元醇酯，攪拌混合15-20分鐘，在催化劑和穩(wěn)定劑的作用下，在負(fù)壓的條件下開(kāi)始低真空階段的縮聚反應(yīng)，該階段壓力由常壓平穩(wěn)抽至絕對(duì)壓力500Pa以下，溫...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：范紅衛(wèi)，王麗麗，邵義偉，溫浩，孫曉華，金管范，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：江蘇恒力化纖股份有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：江蘇;32