CN101570596A

CN101570596A - 阳离子可染共聚酯的制备方法

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Publication number: CN101570596A
Application number: CN 200910026798
Authority: CN
Inventors: 浦金龙; 陶冶; 沈建兴; 吴洪磊
Original assignee: JIANGSU JIANGNAN GAOXIAN CO Ltd
Current assignee: JIANGSU JIANGNAN GAOXIAN CO Ltd
Priority date: 2009-04-30
Filing date: 2009-04-30
Publication date: 2009-11-04
Anticipated expiration: 2029-04-30
Also published as: CN101570596B

Abstract

本发明涉及一种阳离子可染共聚酯的制备方法，用所得产品纺丝制得的毛条，具有很好的抗毛抗起球效果和纺丝性能。所述阳离子可染共聚酯的制备方法包括以下步骤：(1)乙二醇、对苯二甲酸进行酯化反应；(2)酯化反应所得混合物中加入乙二醇，混合均匀后加入SIPE溶液，进行酯交换反应；(3)酯交换反应所得混合物进行缩聚反应，制得阳离子可染共聚酯，其中，步骤(2)中加入的乙二醇与对苯二甲酸的摩尔比为0.1∶1～0.2∶1，SIPE溶液中的磺酸基团的摩尔数是对苯二甲酸的2％～3.5％。本发明所得阳离子可染共聚酯具有很好的纺丝性能，同时纺丝制得的毛条可染性好，并具有很好的抗毛抗起球效果，可以替代羊毛。

Description

阳离子可染共聚酯的制备方法

技术领域

本发明涉及一种阳离子可染共聚酯的制备方法。

背景技术

聚酯纤维是一种常见的化纤面料纤维，普通聚酯由于其分子链的规整性好，没有着色基团，因此难以染色，需要在其中添加第三单体进行改性，制备而得阳离子可染共聚酯。第三单体为间苯二甲酸二羟乙酯-5-磺酸钠(以下简称SIPE)，由间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠(以下简称SIPM)与乙二醇进行酯交换反应得到，乙二醇同时作为溶剂，因酯交换为平衡可逆反应，因此所得的SIPE溶液实际为SIPE、SIPM和间苯二甲酸甲酯羟乙酯-5-磺酸钠混合的乙二醇溶液，计量时以溶液中总的磺酸基团摩尔数计。由于聚酯的大分子结构发生变化，使其超分子状态不像普通聚酯纤维结构那么紧密，因此，其物理及化学性能也相应发生变化，表现在纤维低起始模量、低强度，易染色，具有一定的抗起球效果纤维手感柔软，有类似于天然纤维的质感，通常用来与羊毛混纺制得呢绒织物。但是因SIPE极易自聚，SIPE加入量较大时，会引起纺丝时断头严重，因此为了保证纺丝性能，要严格限制SIPE的加入量。目前用阳离子可染聚酯进行纺丝制得的毛条，抗毛抗起球效果不明显，手感柔软度不够，与天然纤维羊毛相差太大。因此没有推广价值和使用价值。

发明内容

本发明提供一种阳离子可染共聚酯的制备方法，用所得产品纺丝制得的毛条，具有很好的抗毛抗起球效果和纺丝性能。

所述阳离子可染共聚酯的制备方法，包括以下步骤：

(1)乙二醇(以下简称EG)、对苯二甲酸(以下简称PTA)进行酯化反应；

(2)酯化反应所得混合物中加入乙二醇，混合均匀后加入SIPE溶液，进行酯交换反应；

(3)酯交换反应所得混合物进行缩聚反应，制得阳离子可染共聚酯，

其中，步骤(2)中加入的乙二醇与对苯二甲酸的摩尔比为0.1∶1～0.2∶1，SIPE溶液中的磺酸基团的摩尔数是对苯二甲酸的2％～3.5％。

作为本发明的改进，步骤(2)中，加入乙二醇之前还加入消光剂，并混合均匀。所述消光剂为占共聚酯总质量0.23％～0.33％的TiO₂。为了防止纤维和织物反光，需要在共聚酯合成过程中加入消光剂二氧化钛以改善织物的视觉性能，而二氧化钛容易自聚，使得共聚酯在纺丝时容易发生断头现象。在步骤(2)中，加入乙二醇之前加入二氧化钛，并混合均匀，可有有效防止二氧化钛自聚，保证所得共聚酯的纺丝性能。

本领域的技术人员可以根据现有技术，确定所述阳离子可染共聚酯的制备方法中的工艺条件和原料配比。

作为优选，步骤(1)中乙二醇与对苯二甲酸的摩尔比为1.1∶1～1.6∶1。步骤(1)的酯化率为90～98％。

作为优选，步骤(2)中SIPE溶液由28％～36％的间苯二甲酸二甲酯-5-苯磺酸钠、60％～80％的乙二醇、0.8％～1.5％的醋酸钠和0.01％～0.02％的醋酸钙反应得到，上述百分比为质量百分比。所述生成SIPE溶液的反应中，反应生成物包括甲醇，甲醇的质量为间苯二甲酸二甲酯-5-苯磺酸钠的15-25％。所述反应完成后，加EG调整溶液比重至1.237-1.243，得到SIPE溶液。

作为优选，步骤(2)中酯交换反应的温度为230～290℃，反应时间为1～2h。

作为优选，步骤(3)在60Pa以下进行1～1.5h。

在阳离子可染共聚酯的制备过程中，添加的SIPE的量越多，纤维的可染性越好，强度越低，可以较好的抗毛抗起球，但是同时因SIPE极易自聚，SIPE加入量较大时，会引起纺丝时断头严重，另外由于SIPE链段水溶性好，纤维在后续程序中容易减量。

申请人发现，在添加SIPE溶液前加入适量的乙二醇，可以稀释酯化反应所得混合物，使之粘度大大降低，随后添加的SIPE溶液轻易地均匀分散在混合物中，从而大大降低了SIPE溶液的自聚倾向，这样一来，可以在SIPE的加入量较高的情况下，使得纤维的可染性、抗毛抗起球性提高的同时，保证了纺丝性能，纺丝时很少出现断头。

另外，按照本发明制得的阳离子可染共聚酯纺丝后，纤维不会在后续程序中快速减量，有利于产品性能的稳定和控制。

按照本发明制得的阳离子可染共聚酯，可以按照现有技术纺丝，得到各种产品，如毛条、短纤维等。其中制备毛条、短纤维的关键在于半成品长丝束的纺丝工艺，所述半成品长丝束的纺丝工艺如下：

(1)将阳离子可染共聚酯切片在130～145℃下干燥，干燥时间为10～15h，干燥后切片含水率控制在50ppm以下；

(2)干燥后的共聚酯切片经螺杆熔融挤出，螺杆温度为290～300℃，箱体温度：280～290℃；

(3)熔融挤出的熔体经喷丝板喷丝得到UDY未牵伸丝，采用抽风式环吹风，其中吹风温度为28～30℃，纺丝速度为900～1000m/min；

(4)得到的UDY未牵伸丝进行两步式牵伸，即60～70℃下进行第一次水浴牵伸和85～95℃下进行第二次牵伸，第一牵伸比为3.4～3.6，第二牵伸比为1.1～1.2，第二次牵伸介质可为油浴或蒸汽，牵伸后丝束卷曲上油后，在130～138℃下进行松驰热定型，得到半成品长丝束。因采用本发明所述阳离子可染共聚酯切片纺的纤维结构松散，为保证可纺性，含油率比普通聚酯略高，一般控制含油率为0.25％～0.45％。所得半成品长丝束可以根据客户要求按现有技术制成短纤维或毛条，如将半成品长丝束在成条机上制成纤维条，经针梳机梳理，最后用成球机制成毛条。

所得毛条具有以下优点：

①易染色；

②具有低强、低伸、低模量的特点；

③热稳定性能优良，毛条经DSC热谱分析发现，热谱曲线在Tm前，无任何凹坑，说明熔点前已无再结晶，化纤内部结构比较完整，从本质上解决了耐热性问题。

④仿毛功能提高到了一个新水平，主要表现在用本产品与羊毛以50％∶50％的高比例混纺呢绒抗起毛起球达4-5级，缓弹性角达318度，手感糯而滑，悬垂性好，有上乘的质感。

上述毛条可用阳离子染料或分散性染料染色，一般要求染色温度在110～120℃，如果染色温度达125℃，纤维强力损失失约5％左右，一般深色在120℃即可达到要求，PH值5左右，不要太低。

本发明通过添加一定量的第三单体溶液，优化制备方法，使第三单体可以充分分散到反应混合物中，尽量减少SIPE的自聚，所得阳离子可染共聚酯具有很好的纺丝性能，纺丝过程中断头少，同时纺丝制得的毛条可染性好，并具有很好的抗毛抗起球效果，可以替代羊毛，并降低毛纺织品的原料成本，同时更为毛纺开发各种中、高档原料，满足人们衣着水平日益提高的需求。所用原料组分简单，操作可行，在保证产品性能的同时降低了成本。

具体实施方式

以下实施例中所述的SIPE溶液是按下述方法配置的：在配制釜中先加入700kg的EG，搅拌下加入300kg的SIPM、3kg醋酸钠和45g醋酸钙，升温，控制塔顶温度在65℃左右接收甲醇65～70kg。加EG调整溶液比重至1.237，得到SIPE溶液900L。降温至50～70℃搅拌储存备用。

实施例1

将3000kg的PTA、1369kg的EG、三氧化二锑1kg和磷酸三甲酯0.45kg投入第一酯化釜中，在250℃下进行酯化反应，脱水650L后，导入第二酯化釜降温至240℃，加入质量百分比浓度为12.6％的TiO₂的EG溶液96kg，搅拌均匀后加入167kg的EG，搅拌5min，使溶液混合均匀后，加入SIPE溶液375L，在240℃下反应90min，收集EG共300kg左右。将反应混合物导入缩聚釜，升温，当温度达到250℃时，开始抽真空，在60Pa以下进行缩聚反应60min，温度控制在250℃～285℃，出料，切粒，得到共聚酯切片1。

实施例2

将3000kg的PTA、1234kg的EG、三氧化二锑1kg和磷酸三甲酯0.45kg投入第一酯化釜中，在250℃下进行酯化反应，脱水650L后，导入第二酯化釜降温至240℃，加入222kg的EG，搅拌10min，使溶液混合均匀后，加入SIPE溶液312L，在240℃下反应90min，收集EG共250kg。将反应混合物导入缩聚釜，升温，当温度达到250℃时，开始抽真空，在60Pa以下进行缩聚反应80min，温度控制在250℃～285℃，出料，切粒，得到共聚酯切片2。

实施例3

将3000kg的PTA、1683kg的EG、三氧化二锑1kg和磷酸三甲酯0.45kg投入第一酯化釜中，在250℃下进行酯化反应，脱水650L后，导入第二酯化釜降温至240℃，加入111kg的EG，搅拌10min，使溶液混合均匀后，加入SIPE溶液438L，在240℃下反应90min，收集EG共250kg。将反应混合物导入缩聚釜，升温，当温度达到250℃时，开始抽真空，在60Pa以下进行缩聚反应90min，温度控制在250℃～285℃，出料，切粒，得到共聚酯切片3。

共聚酯切片1～3的物理指标见表1。

表1共聚酯切片的物理指标

序号	项目	单位	共聚酯切片1	共聚酯切片2	共聚酯切片3
序号	项目	单位	共聚酯切片1	共聚酯切片2	共聚酯切片3	1	熔点	℃	248～250	251～252	247～249
2	色度	-	3.0±1.0	3.0±1.0	3.0±1.0	1	熔点	℃	248～250	251～252	247～249
2	色度	-	3.0±1.0	3.0±1.0	3.0±1.0	3	粘度	dl/g	0.46～0.47	0.49～0.50	0.44～0.45
4	二氧化钛	％	0.280±0.03	0	0	3	粘度	dl/g	0.46～0.47	0.49～0.50	0.44～0.45
4	二氧化钛	％	0.280±0.03	0	0	5	含水量	％	≤0.40	≤0.40	≤0.40
6	异状粒子	％	≤0.50	≤0.50	≤0.50	5	含水量	％	≤0.40	≤0.40	≤0.40

实施例4

将共聚酯切片1在130～145℃下干燥，干燥时间为12h，干燥后切片含水率控制在50ppm以下；干燥后的共聚酯切片经螺杆熔融挤出，螺杆温度为290～300℃，箱体温度：280～290℃；熔融挤出的熔体经喷丝板喷丝得到UDY未牵伸丝，采用抽风式环吹风，其中吹风温度为28～30℃，纺丝速度为900～1000m/min；得到的UDY未牵伸丝进行两步式牵伸，即60～70℃下进行第一次水浴牵伸和85～95℃下进行第二次牵伸，第一牵伸比为3.4～3.6，第二牵伸比为1.1～1.2，牵伸后丝束卷曲上油(含油率0.38％)后，在130～138℃下进行松驰热定型，得到半成品长丝束1，单丝纤度2.22dtex。纺丝时断头数量为每个纺位1个/24Hr。将半成品长丝束在成条机上制成纤维条，经针梳机梳理，最后用成球机制成毛条1。其中，在成条机上，喂入轮总旦数150万旦，出条速度：280～300m/min，出条重量16～18g/m。出条定长2500m/桶，切断长度88m，横动距离25mm。前罗拉隔距3～4cm，输入牵伸倍数0.92，预牵伸倍数1.4～1.7，前牵伸倍数5.5～6，总牵伸倍数8～11，螺旋罗拉压力0.3～0.4Mpa，切割刀辊压力0.3～0.4Mpa，后罗拉压力0.3～0.4Mpa，前罗拉压力0.3～0.4MPa；在针梳机上，喂入根数8根，出条速度280～300m/min，出条重量16～20g/m，出条定长：2500m/桶，牵伸倍数6～10，前罗拉隔距0.3～0.4cm，前罗拉压力0.3～0.4MPa；在成球机上：喂入根数8根，出条速度280～300m/min，出条重量19～21g/m，出条定长：600m/桶，牵伸倍数5～8，前罗拉隔距0.3～0.4cm，前罗拉压力0.3～0.4Mpa，横动动程360min。

实施例5

将共聚酯切片2按照实施例4所述方法纺半成品长丝束2，单丝纤度2.22dtex，然后制成毛条2。纺丝时断头数量为每个纺位1个/24Hr。

实施例6

将共聚酯切片3按照实施例4所述方法纺半成品长丝束3，单丝纤度2.22dtex，然后制成毛条3。纺丝时断头数量为每个纺位2个/24Hr。

所得半成品长丝束1～3和毛条1～3的性能指标分别见表2和表3。

表2半成品长丝束的性能指标

项目	单位	半成品长丝束1	半成品长丝束2	半成品长丝束3
项目	单位	半成品长丝束1	半成品长丝束2	半成品长丝束3	单纤维强力	CN/dtex	2.8～3.2	2.6～3.4	2.4～3.0
断裂伸长率	％	35	42	35	单纤维强力	CN/dtex	2.8～3.2	2.6～3.4	2.4～3.0

表3毛条的性能指标

序号	项目	单位	毛条1	毛条2	毛条3
序号	项目	单位	毛条1	毛条2	毛条3	1	条重中心值	g/m	20	20	20
2	条重偏差	g/m	1	1	1	1	条重中心值	g/m	20	20	20
2	条重偏差	g/m	1	1	1	3	条重变异系数	％	3.2	3.5	3
4	长度偏差率	％	5	5	5	3	条重变异系数	％	3.2	3.5	3
4	长度偏差率	％	5	5	5	5	毛粒	只/g	4	4.5	4.8
6	毛片	只/m	1	1.2	1.1	5	毛粒	只/g	4	4.5	4.8
6	毛片	只/m	1	1.2	1.1	7	疵点	mg/100g	5	6	8.5
8	＞200mm长纤维	mg/100g	10	10	12	7	疵点	mg/100g	5	6	8.5

Claims

1.一种阳离子可染共聚酯的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)乙二醇、对苯二甲酸进行酯化反应；

2.如权利要求1所述的阳离子可染共聚酯的制备方法，其特征在于步骤(2)中，加入乙二醇之前还加入消光剂，并混合均匀。

3.如权利要求2所述的阳离子可染共聚酯的制备方法，其特征在于所述消光剂为占聚合物总质量0.23％～0.33％的TiO₂。

4.如权利1-3中任一项所述的阳离子可染共聚酯的制备方法，其特征在于步骤(1)中乙二醇与对苯二甲酸的摩尔比为1.1∶1～1.6∶1。

5.如权利1-3中任一项所述的阳离子可染共聚酯的制备方法，其特征在于步骤(1)的酯化率为90～98％。

6.如权利1-3中任一项所述的阳离子可染共聚酯的制备方法，其特征在于步骤(2)中SIPE溶液由28％～36％的间苯二甲酸二甲酯-5-苯磺酸钠、60％～80％的乙二醇、0.8％～1.5％的醋酸钠和0.01％～0.02％的醋酸钙反应后用乙二醇调整溶液比重得到，上述百分比为质量百分比。

7.如权利6所述的阳离子可染共聚酯的制备方法，其特征在于所述生成SIPE溶液的反应中，反应生成物包括甲醇，甲醇的质量为间苯二甲酸二甲酯-5-苯磺酸钠的15～25％。

8.如权利6所述的阳离子可染共聚酯的制备方法，其特征在于SIPE溶液的比重为1.237～1.243。

9.如权利1-3中任一项所述的阳离子可染共聚酯的制备方法，其特征在于步骤(2)中酯交换反应的温度为230～290℃，反应时间为1～2h。

10.如权利1-3中任一项所述的阳离子可染共聚酯的制备方法，其特征在于步骤(3)在60Pa以下进行1～1.5h。