渦流紡用滌綸短纖維的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種渦流紡用滌綸短纖維的制備方法，以PTA和IPA為二元酸，以EG為二元醇進(jìn)行酯化反應(yīng)，之后加入DEG，在催化劑催化下縮聚制得共聚酯，然后再經(jīng)過滌綸短纖維紡絲工藝加工，制成渦流紡用滌綸短纖維。由于IPA和內(nèi)添加DEG共同起作用，共聚酯的結(jié)晶性能下降，纖維的模量降低7～50%，斷裂強(qiáng)度降低3-10%，手感柔軟性得到很大程度的增強(qiáng)，滿足了渦流紡的要求。
【專利說明】渦流紡用滌綸短纖維的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種渦流紡用滌綸短纖維的制備方法，屬于聚酯纖維合成加工技術(shù)領(lǐng) 域。

【背景技術(shù)】
[0002] 渦流紡是在噴氣紡的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新的紡紗方法，主要是利用固定不動(dòng) 的渦流紡紗管來代替高速回轉(zhuǎn)的紡紗杯進(jìn)行紡紗。近年來，由于渦流紡具有的優(yōu)異性質(zhì)，國 內(nèi)渦流紡發(fā)展迅速，其在國內(nèi)紗線市場占據(jù)越來越多的份額。渦流紡紗線是一種雙重結(jié)構(gòu) 紗，具有芯纖維和外包纖維兩部分，芯纖維平行排列、無捻度，外包纖維呈規(guī)則螺旋包纏在 芯纖維表面。渦流紡紗線的外層規(guī)則螺旋包纏纖維比重大，以致內(nèi)部未加捻的纖維完全被 覆蓋，克服了傳統(tǒng)噴氣紗的露芯問題，表面纖維排列近似于傳統(tǒng)環(huán)錠紗，結(jié)構(gòu)較為緊密。雖 然渦流紡紗線毛羽大幅度降低，耐磨性和抗起毛起球性能優(yōu)良，但單線強(qiáng)力較傳統(tǒng)環(huán)錠紗 和緊密紡紗低，且手感相對環(huán)錠紗略硬，使得其織物手感較為粗硬。
[0003] 渦流紡專用纖維主要是短纖維或是中長纖維，該專用短纖維不但對纖維種類、細(xì) 度及長度、油劑等有一定要求，還要求纖維剛性不易過大、纖維表面有一定的摩擦性能等特 點(diǎn)。早期渦流紡專用滌綸短纖維只能從國外進(jìn)口，近幾年來國內(nèi)已開始著眼于渦流紡專用 滌綸短纖維的開發(fā)和生產(chǎn)。
[0004] 目前，國內(nèi)渦流紡專用滌綸短纖維的生產(chǎn)方法基本為物理改性，通常是以精對苯 二甲酸（PTA)和乙二醇（EG)合成得到的常規(guī)PET為原料，從纖維的纖度、長度、卷曲性能、 油劑性能及上油率等方面進(jìn)行調(diào)整，以此滿足渦流紡紗專用滌綸短纖維的要求。由于PET 屬剛性高聚物，其分子鏈的鏈段活動(dòng)性較差，纖維模量高、柔性較小、手感硬，采用常規(guī)PET 用做渦流紡原料進(jìn)一步加深了渦流紗手感較硬的缺點(diǎn)。因此，采用常規(guī)PET滌綸短纖維制 成渦流紡紗用原料，不可避免帶來以下缺點(diǎn)：①接頭質(zhì)量較差；②能耗較高。在渦流紡紗生 產(chǎn)中為了保證加捻的效率和成紗強(qiáng)力，使用剛性大的滌綸纖維時(shí)，噴嘴氣壓控制得較高，能 源消耗較其它紗線高。
[0005] 文獻(xiàn)"添加二甘醇對改善滌綸染色性及可紡性的作用"（化纖與紡織技術(shù)，2006， 3, 16-17)報(bào)道了在滌綸長絲生產(chǎn)中，生產(chǎn)負(fù)荷、原料的變化均有可能引起成品中二甘醇含 量的波動(dòng)，進(jìn)而影響纖維的染色均勻性。通過外添加二甘醇（DEG)，可以大大減少因負(fù)荷和 原料的變化而對后加工變形絲染色的影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是解決上述技術(shù)問題，提供一種新的渦流紡用滌綸短纖維的制備方 法，旨在降低普通滌綸短纖維的剛性、提高纖維的手感柔軟性，從根本上提升渦流紡用滌綸 短纖維的品質(zhì)。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種渦流紡用滌綸短纖維的制備方法，以PTA和IPA為 二元酸，以EG為二元醇進(jìn)行酯化反應(yīng)，之后加入DEG，在催化劑催化下縮聚制得共聚酯，然 后再經(jīng)過滌綸短纖維紡絲工藝加工，制成渦流紡用滌綸短纖維。
[0008] 進(jìn)一步地，上述渦流紡用滌綸短纖維的制備方法，包括以下步驟： 酯化步驟，以PTA、IPA、EG為原料，在溫度230?270°C、絕對壓力0· 1?0· 3MPa條件 下進(jìn)行酯化反應(yīng)，反應(yīng)1?5小時(shí)后得到酯化產(chǎn)物； 縮聚步驟，以酯化產(chǎn)物為原料，再加入DEG，在催化劑催化作用下，于240?285°C、絕對 壓力< IOOPa的條件下，反應(yīng)1?4小時(shí)制得共聚酯； 切片制備步驟，將縮聚步驟得到的共聚酯進(jìn)行切粒、干燥，制得共聚酯切片； 短纖維制備步驟，以共聚酯切片為原料，經(jīng)干燥、預(yù)結(jié)晶、螺桿擠壓熔融、噴絲、冷卻成 形、卷繞、往復(fù)、集束、上油、牽伸、卷曲、切斷、打包，制成渦流紡用滌綸短纖維。
[0009] 更進(jìn)一步地，前述的渦流紡用滌綸短纖維的制備方法，所述酯化步驟的反應(yīng)原料 用量，二元酸總量與二元醇的摩爾比為I :1. 3?1.7 ;IPA的用量為PTA用量的0.5-10%，優(yōu) 選 1-4%。
[0010] 再進(jìn)一步地，前述的渦流紡用滌綸短纖維的制備方法，所述縮聚步驟當(dāng)中，DEG的 加入量為PTA、IPA和EG原始使用量質(zhì)量總和的0. 1-3. 5%，優(yōu)選0. 2-2. 0% ;加入的催化劑 為乙二醇銻，其用量為：以PTA和IPA這兩種二元酸的原始使用量之和為基數(shù)，每克使用 (300±50)*l〇-6g 乙二醇銻。
[0011] 本發(fā)明的技術(shù)效果主要體現(xiàn)在以下幾方面： ⑴由于共聚酯中IPA的引入，破壞了常規(guī)PET的規(guī)整結(jié)構(gòu)，同時(shí)也破壞了共聚酯球晶的 完整性和有序性，使其結(jié)晶速率減慢、結(jié)晶度降低，從而引起了渦流紡專用滌綸短纖維結(jié)晶 度的下降，進(jìn)一步使其模量降低，提高了渦流紡專用滌綸短纖維的柔軟性。
[0012] ⑵通過內(nèi)添加 DEG，即在縮聚過程中加入DEG，進(jìn)一步降低了 PET的結(jié)晶性能，使共 聚酯（或纖維）的結(jié)構(gòu)變得疏松，影響熱處理時(shí)的結(jié)晶過程，導(dǎo)致非晶區(qū)增多，從而使共聚 酯的結(jié)晶速率減慢、結(jié)晶度降低，玻璃化溫度和熔點(diǎn)均有所下降。
[0013] ⑶本發(fā)明工藝運(yùn)行穩(wěn)定，得到共聚酯切片之后的紡絲過程可以沿用常規(guī)滌綸短纖 維的工藝路線，制成的渦流紡專用滌綸短纖維的各項(xiàng)物理指標(biāo)未見明顯劣化，但是在IPA 和內(nèi)添加 DEG的共同作用下，纖維的模量降低7?50%，斷裂強(qiáng)度降低3-10%，纖維的手感柔 軟性得到很大程度的增強(qiáng)。
[0014] ⑷由于上述特性，采用本發(fā)明技術(shù)方案制成的滌綸短纖維用于紡制"純滌渦流紗" 時(shí)，生產(chǎn)過程中"白粉"減少，清潔周期延長，電子清紗器打結(jié)失敗率降低，打結(jié)質(zhì)量提高，紗 線的耐磨性能提高，粗節(jié)數(shù)、細(xì)節(jié)數(shù)均有降低，紗疵減少，紡制成的"純滌渦流紗"手感柔軟， 色澤較深，滿足了后道用戶的需求。

【具體實(shí)施方式】
[0015] 本發(fā)明提供一種渦流紡用滌綸短纖維的制備方法，以PTA和IPA為二元酸，以EG 為二元醇進(jìn)行酯化反應(yīng)，之后加入DEG，在催化劑催化下縮聚制得共聚酯，然后再經(jīng)過滌綸 短纖維紡絲工藝加工，制成渦流紡用滌綸短纖維。
[0016] 本發(fā)明所述渦流紡用滌綸短纖維的制備方法包括以下步驟： 酯化步驟，以PTA、IPA、EG為原料，在溫度230?270°C、絕對壓力0· 1?0· 3MPa條件 下進(jìn)行酯化反應(yīng)，反應(yīng)1?5小時(shí)后得到酯化產(chǎn)物； 縮聚步驟，以酯化產(chǎn)物為原料，再加入DEG，在催化劑催化作用下，于240?285°C、絕對 壓力< IOOPa的條件下，反應(yīng)1?4小時(shí)制得共聚酯； 切片制備步驟，將縮聚步驟得到的共聚酯進(jìn)行切粒、干燥，制得共聚酯切片； 短纖維制備步驟，以共聚酯切片為原料，經(jīng)干燥、預(yù)結(jié)晶、螺桿擠壓熔融、噴絲、冷卻成 形、卷繞、往復(fù)、集束、上油、牽伸、卷曲、切斷、打包，制成渦流紡用滌綸短纖維。
[0017] 采用本發(fā)明技術(shù)方案，由于IPA的加入改變了分子鏈的對稱性，破壞了 PET的規(guī)整 結(jié)構(gòu)，使鏈的排列松弛、柔順性提高，運(yùn)動(dòng)能力增強(qiáng)，加快了鏈段向晶核的擴(kuò)散和排列，同時(shí) 也破壞了共聚酯球晶的完整性和有序性，使其結(jié)晶速率減慢、結(jié)晶度降低。隨著IPA用量的 增加，共聚酯熔點(diǎn)、結(jié)晶速率、結(jié)晶度均呈規(guī)律性遞減的趨勢更明顯。
[0018] DEG是兩個(gè)乙二醇分子的縮合物，它作為第四組分參與反應(yīng)，其醚鍵結(jié)構(gòu)破壞了 PET大分子結(jié)構(gòu)的規(guī)整性，降低了大分子內(nèi)部的作用力，增加了柔性脂肪鏈的含量，影響熱 處理時(shí)的結(jié)晶過程，導(dǎo)致非晶區(qū)增多，從而降低了 PET的結(jié)晶性能，使切片或纖維的結(jié)構(gòu)變 得疏松。
[0019] 本發(fā)明通過添加一定比例的IPA和DEG，由于DEG和IPA共同起作用，共聚酯的結(jié) 晶性能下降，使得纖維具有較低的模量、適宜的斷裂伸長、良好的后牽伸性能，纖維的手感 柔軟性增強(qiáng)，同時(shí)纖維的伸長增大。
[0020] 下面結(jié)合具體實(shí)例對本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步說明，所舉的實(shí)施例僅是對本發(fā)明 的方法作概括性例示，并不會(huì)限制本發(fā)明范圍。
[0021] 【實(shí)施例1】 300L聚合裝置上，聚合釜內(nèi)加入PTA、IPA和EG，酸與醇的摩爾比為I :1. 39, IPA的添 加量為PTA的1% (質(zhì)量比，下同)，直接酯化反應(yīng)于230?270°C下進(jìn)行，酯化反應(yīng)的絕對壓 力為0. 1?0. 3MPa，副產(chǎn)物水和剩余EG被蒸餾出，2?3hr酯化反應(yīng)結(jié)束。然后，以乙二醇 銻為催化劑，其用量為300*10_6g乙二醇銻/g (PTA+IPA)，再加入占 PTA、IPA和EG三者總 配料量0. 2%的DEG，開始抽真空、升溫，在絕對壓力不大于lOOPa、溫度270?280°C條件下 進(jìn)行縮聚反應(yīng)，3?4hr反應(yīng)結(jié)束(控制共聚酯熔體的特性粘度在0. 65±0. 03dl/g范圍內(nèi)， 下同)，經(jīng)切粒和干燥制得共聚酯切片，其常規(guī)性能見表1。
[0022] 【實(shí)施例2】 300L聚合裝置上，聚合釜內(nèi)加入PTA、IPA和EG，酸與醇的摩爾比為1 :1. 39, IPA的添加 量為PTA的2%，直接酯化反應(yīng)于230?270°C下進(jìn)行，酯化反應(yīng)的絕對壓力為0. 1?0. 3MPa， 副產(chǎn)物水和剩余EG被蒸餾出，2?3hr酯化反應(yīng)結(jié)束。然后，以乙二醇銻為催化劑，其用量 為300*10_6g乙二醇銻/g (PTA+IPA)，再加入占 PTA、IPA和EG三者總配料量0. 5%的DEG， 開始抽真空、升溫，在絕對壓力不大于IOOPa、溫度270?280°C條件下進(jìn)行縮聚反應(yīng)，3? 4hr反應(yīng)結(jié)束，經(jīng)切粒和干燥制得共聚酯切片，其常規(guī)性能見表1。
[0023] 【實(shí)施例3】 300L聚合裝置上，聚合釜內(nèi)加入PTA、IPA和EG，酸與醇的摩爾比為1 :1. 39, IPA的添加 量為PTA的3%，直接酯化反應(yīng)于230?270°C下進(jìn)行，酯化反應(yīng)的絕對壓力為0. 1?0. 3MPa， 副產(chǎn)物水和剩余EG被蒸餾出，2?3hr酯化反應(yīng)結(jié)束。然后，以乙二醇銻為催化劑，其用量 為300*10_6g乙二醇銻/g (PTA+IPA)，再加入占 PTA、IPA和EG三者總配料量1. 5%的DEG， 開始抽真空、升溫，在絕對壓力不大于IOOPa、溫度270?280°C條件下進(jìn)行縮聚反應(yīng)，3? 4hr反應(yīng)結(jié)束，經(jīng)切粒和干燥制得共聚酯切片，其常規(guī)性能見表1。
[0024] 表1 :聚酯切片常規(guī)性能

【權(quán)利要求】
1. 渦流紡用滌綸短纖維的制備方法，其特征在于：以PTA和IPA為二元酸，以EG為二 元醇進(jìn)行酯化反應(yīng)，之后加入DEG，在催化劑催化下縮聚制得共聚酯，然后再經(jīng)過滌綸短纖 維紡絲工藝加工，制成渦流紡用滌綸短纖維。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦流紡用滌綸短纖維的制備方法，其特征在于包括以下步 驟： 酯化步驟，以PTA、IPA、EG為原料，在溫度230?270°C、絕對壓力0· 1?0· 3MPa條件 下進(jìn)行酯化反應(yīng)，反應(yīng)1?5小時(shí)后得到酯化產(chǎn)物； 縮聚步驟，以酯化產(chǎn)物為原料，再加入DEG，在催化劑催化作用下，于240?285°C、絕對 壓力< lOOPa的條件下，反應(yīng)1?4小時(shí)制得共聚酯； 切片制備步驟，將縮聚步驟得到的共聚酯進(jìn)行切粒、干燥，制得共聚酯切片； 短纖維制備步驟，以共聚酯切片為原料，經(jīng)干燥、預(yù)結(jié)晶、螺桿擠壓熔融、噴絲、冷卻成 形、卷繞、往復(fù)、集束、上油、牽伸、卷曲、切斷、打包，制成渦流紡用滌綸短纖維。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的渦流紡用滌綸短纖維的制備方法，其特征在于：所述酯化步 驟的反應(yīng)原料用量，二元酸總量與二元醇的摩爾比為1 :1. 3?1. 7。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的渦流紡用滌綸短纖維的制備方法，其特征在于：所述酯化步 驟的反應(yīng)原料當(dāng)中，IPA的用量為PTA用量的0. 5-10%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的渦流紡用滌綸短纖維的制備方法，其特征在于：所述酯化步 驟的反應(yīng)原料當(dāng)中，IPA的用量為PTA用量的1-4%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的渦流紡用滌綸短纖維的制備方法，其特征在于：所述縮聚步 驟當(dāng)中，DEG的加入量為PTA、IPA和EG原始使用量質(zhì)量總和的0. 1-3. 5%。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的渦流紡用滌綸短纖維的制備方法，其特征在于：所述縮聚步 驟當(dāng)中，DEG的加入量為PTA、IPA和EG原始使用量質(zhì)量總和的0. 2-2. 0%。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的渦流紡用滌綸短纖維的制備方法，其特征在于：所述縮聚步 驟當(dāng)中加入的催化劑為乙二醇銻，其用量為，以PTA和IPA這兩種二元酸的原始使用量之和 為基數(shù)，每克使用（300±50)*10_ 6g乙二醇銻。
【文檔編號】C08G63/672GK104233500SQ201310235451
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年6月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月14日
【發(fā)明者】史利梅, 李映 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石化儀征化纖股份有限公司