專(zhuān)利名稱(chēng)：一種共聚酯短纖及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種共聚酯短纖及其制造方法，更具體的說(shuō)是一種常壓分散染料可染共聚酯短纖，屬于合成纖維領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
聚酯纖維由于具有優(yōu)異性能，自大規(guī)模生產(chǎn)以來(lái)已取得了令人矚目的發(fā)展。而隨著技術(shù)發(fā)展，聚酯纖維在數(shù)量上不斷滿(mǎn)足社會(huì)需求的同時(shí)，在質(zhì)量上也進(jìn)行著更加人性化的改良。在改良手感方面，人們通過(guò)異型斷面，共聚等手段使聚酯擁有更令人舒適的手感，在改良外觀方面，人們通過(guò)特殊的加工方法，使布面呈現(xiàn)深淺色條紋效果或粗細(xì)節(jié)條紋效果等。而在提高聚酯的染色性能方面仍然是個(gè)很難的課題。眾所周知，聚酯纖維由于大分子鏈間緊密的結(jié)構(gòu)特性，只能在高溫高壓下染色，不僅在環(huán)保及節(jié)能上存在問(wèn)題且對(duì)染色設(shè)備和工藝要求苛刻，成本也比較高。目前，通過(guò)共聚合技術(shù)來(lái)改善聚合物染色性能是主要的手段之一，例如與聚乙二醇之類(lèi)的聚亞烷基二醇共聚后形成的聚合物、或己二酸、癸二酸等直鏈脂肪族羧酸共聚后形成的聚合物。但是這些方法必須加入醚鍵或多單體共聚合會(huì)導(dǎo)致耐熱性下降。也有的采取染色助劑或改變?nèi)玖系慕Y(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)聚酯低溫條件下的染色，但實(shí)際的效果并不明顯。專(zhuān)利CN101063236A、CN1534114A中公開(kāi)了通過(guò)與帶側(cè)鏈的二元醇共聚形成聚酯的方法。但是這些聚酯的耐熱性依然不好，導(dǎo)致紡絲難或纖維的物性不良等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種染色性能好、耐熱性高且染色牢度好的常溫常壓分散可染共聚酯短纖及其制備方法。本發(fā)明的聚酯短纖為含2-甲基-1，3-丙二醇結(jié)構(gòu)的共聚酯纖維，且該短纖中 2-甲基-1，3-丙二醇的含量為1 20mol%，纖維長(zhǎng)度為150mm以下。構(gòu)成該含2-甲基-1，3-丙二醇結(jié)構(gòu)的共聚酯短纖中的聚酯的末端羧基COOH的含量為25當(dāng)量/ton以下，如末端羧基的含量大于25當(dāng)量/ton時(shí)，會(huì)使共聚酯的耐熱性降低。優(yōu)選20當(dāng)量/ton以下。聚酯中二甘醇的含量為2. 以下，此時(shí)共聚物的耐熱性非常好。二甘醇是在聚酯合成時(shí)副生而成且以與聚酯共聚合的形態(tài)存在，二甘醇的含量超過(guò)2. 時(shí)，紡絲時(shí)聚酯的熔點(diǎn)或開(kāi)始熔融的溫度低，會(huì)引起耐熱性下降，由該纖維織成的成品的手感下降等問(wèn)題。優(yōu)選二甘醇含量為1. 5wt%以下。在迅速進(jìn)行聚合反應(yīng)的同時(shí)， 也要保持聚酯的高耐熱性，所以本發(fā)明的聚酯中的磷原子含量P和金屬原子含量M滿(mǎn)足式(1)和式(2)5 彡[P]彡 100 (ppm)式(1)0. 1 彡[M] / [P] ^ 30式(2)。磷原子的含量小于5ppm、大于IOOppm時(shí)，共聚酯的耐熱性不好，且聚合反應(yīng)不能順利進(jìn)行因而生成效率低下。
而金屬原子與磷原子的含量比小于0. 1、大于30時(shí)，聚合反應(yīng)很難進(jìn)行，并且生產(chǎn)率低，同時(shí)得到的聚合物的耐熱性不佳。優(yōu)選1 < [M]/[P] ^ 15。該方法制得的共聚酯短纖的纖度為0. 01 lOdtex，斷裂強(qiáng)度彡2. 5cN/dtex,斷裂伸長(zhǎng)率> 20%。該短纖可在常溫常壓下染色，采用分散染料，染色溫度為90 100°C時(shí)，與 130°C染色的未經(jīng)改質(zhì)的聚酯相比，L值在其-6到+10之間且色牢度好，達(dá)到節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的共聚酯短纖的制備方法如下將2-甲基-1，3-丙二醇含量為1 20mol%的聚酯切片在真空烘箱中干燥，在270 290°C經(jīng)噴絲板熔融紡制成絲，然后經(jīng)卷繞、絡(luò)筒、平衡集束、導(dǎo)絲、預(yù)拉伸、上油，再經(jīng)一次或二次拉伸后施加卷曲、切斷、打包制得。這里所使用的噴絲板為圓型、異型或復(fù)合型噴絲板。本發(fā)明的共聚酯短纖可以常溫常壓下染色，節(jié)能省耗，并且其染色性能佳、耐熱性能好；生產(chǎn)方法簡(jiǎn)單易行。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于服裝領(lǐng)域，裝飾領(lǐng)域和無(wú)紡布等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更詳細(xì)的說(shuō)明。另外，實(shí)施例中的物性值由以下方法測(cè)定。(1)聚合物中的末端羧基COOH(當(dāng)量/ton)以鄰甲苯酚作為溶劑，在25°C下用濃度0. 02mol/L的NaOH水溶液在自動(dòng)滴定裝置 (平沼產(chǎn)業(yè)公司產(chǎn)的C0M-550)上進(jìn)行測(cè)定。(2)聚合物中二甘醇的含量(wt % )以單乙醇胺作為溶劑，與1，6_乙二醇/甲醇混合后加熱溶解，然后加入甲醇用超聲波清洗器清洗10分鐘。然后加入酸進(jìn)行中和處理，過(guò)濾后，使用氣相色譜儀(島津制作所產(chǎn)GC-14A)測(cè)定濾液。(3)紗線纖度按國(guó)標(biāo)GB/T 14343-200 法測(cè)試(4) L 值將樣品重疊成不透光狀后用分光測(cè)色計(jì)(Datacolor AsiaPacif ic (H. K.) Ltd.制造的Datacolor 650)測(cè)色，自動(dòng)得出L值。L是指L*a*b*表色系的明度，數(shù)值越小染色性越好。(5)耐光色牢度按JIS L 0842第4露光法進(jìn)行測(cè)試(6)水洗堅(jiān)牢度按JIS L 0844A-2法進(jìn)行測(cè)試(7)2-甲基-1，3-丙二醇的含量測(cè)定使用核磁共振(NMR)測(cè)定得到2-甲基_1，3_丙二醇與對(duì)苯二甲酸(TPA)中的氫原子峰的峰高或面積的比值實(shí)施例1將對(duì)苯二甲酸雙羥乙酯加入酯化反應(yīng)槽，保持溫度250°C、壓力1.2X IO5Pa,將 8. 25kg的高純度對(duì)苯二甲酸和3. Mkg的乙二醇漿料在4小時(shí)內(nèi)逐漸加入到酯化反應(yīng)層，再進(jìn)行1小時(shí)的酯化反應(yīng)，最后從得到的酯化反應(yīng)物中取10. 2kg加入到縮聚反應(yīng)層。
將酯化反應(yīng)生成物保持在250°C、常壓下，加入相當(dāng)于所得聚酯中全部二元醇 10mol%量的2-甲基-1，3丙二醇進(jìn)行30分鐘的攪拌。然后加入磷原子量相當(dāng)于聚合物的 ISppm的磷酸，5分鐘后加入銻原子量相當(dāng)于聚合物230ppm的三氧化二銻，以及鈷原子量相當(dāng)于聚合物15ppm的醋酸鈷。再過(guò)5分鐘后加入氧化鈦粒子量相當(dāng)于聚合物0. 3wt%的含氧化鈦粒子的乙二醇漿料。5分鐘后開(kāi)始減壓、升溫。溫度由250°C升至^KTC、壓力降至 40Pa。90分鐘后達(dá)到最終溫度、最終壓力。到達(dá)一定的攪拌程度后，向反應(yīng)體系里導(dǎo)入氮?dú)饣刂脸?，停止縮聚反應(yīng)。聚合物呈條狀吐出，在水槽中冷卻后切片。所得聚合物的固有粘度為0. 67、末端基COOH的濃度為19當(dāng)量/ton、DEG的含量為0. 95wt%、磷原子的含量為18ppm、鈷原子的含量為15ppm、銻原子的含量為230ppm([M]/ [P] = 3. 7)、氧化鈦粒子的含量為0. 3wt%。將得到的切片干燥使其水分率保持在50ppm，然后在290°C的紡絲溫度下經(jīng)三葉型噴絲板熔融紡絲、卷繞、絡(luò)筒、平衡集束、導(dǎo)絲、預(yù)拉伸、上油，再經(jīng)一次拉伸后施加卷曲、 切斷、打包制得2-甲基-1，3丙二醇含量為9. 2mol%，纖度為1. 5dtex、長(zhǎng)度為38mm三葉形截面短纖，經(jīng)紡紗得到45支紗線。該紗線進(jìn)行筒編染色試驗(yàn)，首先在精練劑2g/l，氫氧化鈉 2g/l，95°C *15min，織物與水的浴比1 20-50的條件下進(jìn)行精練處理，再通過(guò)170°C *lmin 烘箱熱定型，用UR -MINI-COLOR (紅外線小型染色機(jī)，TEXAM技術(shù)研究制造)在95°C X 30min 的條件下染色。染料及助劑如下Dianix Blue E-Plus (德司達(dá)公司制造、分散染料)0. 3owf %和 5owf%NIKKA SUNSALT (日華化學(xué)公司制造、勻染劑)lg/1醋酸(pH調(diào)節(jié)劑)lg/1染色后，在80°C X20min的條件下使用下面的藥劑進(jìn)行還原清洗。氫氧化鈉2g/l保險(xiǎn)粉2g/l然后，將筒編物水洗、風(fēng)干后，測(cè)定筒編物的L值，染料0. 30Wf%時(shí)，L值為38，耐光色牢度為4級(jí)以上；染料5owf %時(shí)，L值為25，水洗堅(jiān)牢度為4級(jí)以上。比較例1不添加2-甲基-1，3-丙二醇，其余條件同實(shí)施例1，即得到普通未經(jīng)改性的聚酯短纖45支紗線。制得筒編物在染色溫度為95°C、染料0.3OWf%時(shí)，L值為48、耐光色牢度為3-4級(jí)；染料5%時(shí)，L值為36，水洗堅(jiān)牢度為3-4級(jí)。染色溫度為130°C，染料0. 30Wf% 時(shí)，L值為39，耐光色牢度為4級(jí)以上；染料5%時(shí)，L值為M，水洗堅(jiān)牢度為4級(jí)。從比較例1可以清楚地看出，與沒(méi)有與2-甲基-1，3-丙二醇共聚合的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯相比，本發(fā)明的短纖在常壓下的分散染色性能具有極佳的優(yōu)勢(shì)。實(shí)施例2選用同實(shí)施例1所述的共聚酯中添加PEG10003wt%后制得2-甲基_1，3丙二醇含量為9. 2m0l%、長(zhǎng)度為38mm短纖，紡為45支紗線后按實(shí)施例1所述方法染色后筒編物，染料0. 3owf%時(shí)，L值為35，耐光色牢度為4級(jí)以上。染料5owf%時(shí)，L值為22，水洗堅(jiān)牢度為4級(jí)。通過(guò)添加PEG的方法可以有效地提高其常壓染色時(shí)的染色性。實(shí)施例3通過(guò)實(shí)施例1所述的切片制得方法，酯化反應(yīng)生成物保持在250°C、常壓下，加入相當(dāng)于所得聚酯中全部二元醇21mol%量的2-甲基-1，3丙二醇的在280°C的紡絲溫度下采用十字截面的噴絲板，熔融紡絲、卷繞、絡(luò)筒、平衡集束、導(dǎo)絲、預(yù)拉伸、上油，再經(jīng)一次后施加卷曲、切斷、打包制得2-甲基-1，3丙二醇含量為19. 8m0l%、纖度為1. 5dtex、長(zhǎng)度為 38mm十字截面短纖，經(jīng)紡紗得到45支紗線，按實(shí)施例1所述染色方法95°C X 30min的條件下染色、染料0. 3owf %時(shí)，筒編物的L值L值為32，耐光色牢度為4級(jí)；染料5owf %時(shí)，L值為21，水洗堅(jiān)牢度為4級(jí)以上。而未添加2-甲基-1，3丙二醇同等品，染色溫度為130°C，染料0. 3owf %時(shí)，L值為 38，耐光色牢度為4級(jí)；染料5%時(shí)，L值為27，水洗堅(jiān)牢度為4級(jí)以上。與未添加品相比， 本發(fā)明常壓可染且具有優(yōu)異的發(fā)色性。實(shí)施例4采用圓孔噴絲板，采用實(shí)施例1所述切片、紡絲后經(jīng)卷繞、絡(luò)筒、平衡集束、導(dǎo)絲、 預(yù)拉伸、上油，再經(jīng)二次拉伸后施加卷曲、切斷為長(zhǎng)度為97mm，纖度為0. 8dtex、2-甲基-1，3 丙二醇含量為9. 2mol%的短纖，將該短纖加工得到的無(wú)紡布在常壓下使用實(shí)施例1所述條件染色。與相同規(guī)格的普通未經(jīng)改性的聚酯短纖無(wú)紡布在130°C高溫染色相比，染色后的L 值在其"3到+1之間。
權(quán)利要求
1.一種共聚酯短纖，其特征是該共聚酯短纖為含2-甲基-1，3-丙二醇結(jié)構(gòu)的共聚酯纖維，該短纖中2-甲基-1，3-丙二醇的含量為1 20mOl%，且該短纖長(zhǎng)度為150mm以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共聚酯短纖，其特征是構(gòu)成該含2-甲基-1，3-丙二醇結(jié)構(gòu)的共聚酯短纖中的聚酯的末端羧基COOH的含量為25當(dāng)量/ton以下，聚酯中二甘醇的含量為2. 以下，聚酯中磷原子的含量P和金屬原子的含量M滿(mǎn)足式(1)和式O):5ppm ≤[P]≤ 100ppm 式(1)0. 1 ≤[M]/[P]≤ 30 式(2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的共聚酯短纖，其特征是所述共聚酯短纖的纖度為 0. 01 lOdtex。
4.一種如權(quán)利要求1所述共聚酯短纖的制備方法，其特征是將含2-甲基-1，3-丙二醇結(jié)構(gòu)的聚酯切片在真空烘箱中干燥，在270 290°C經(jīng)噴絲板熔融紡制成絲，然后經(jīng)卷繞、絡(luò)筒、平衡集束、導(dǎo)絲、預(yù)拉伸、上油，再經(jīng)一次或二次拉伸后施加卷曲、切斷、打包制得。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的共聚酯短纖的制備方法，其特征是所述噴絲板為圓型、異型或復(fù)合型噴絲板。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種共聚酯短纖及其制備方法，該共聚酯短纖為含2-甲基-1，3-丙二醇結(jié)構(gòu)的共聚酯纖維，該短纖中2-甲基-1，3-丙二醇的含量為1～20mol％，且該短纖長(zhǎng)度為150mm以下。該共聚酯短纖染色性能好、耐熱性高且染色牢度好，可常溫常壓下染色。
文檔編號(hào)D01D5/08GK102477593SQ201010557669
公開(kāi)日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2010年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月25日
發(fā)明者周永華, 景紅川, 清水敏昭 申請(qǐng)人:東麗纖維研究所(中國(guó))有限公司