CN105002588A - 仿棉聚酯-pet/pa6共聚物纤维的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种仿棉聚酯-PET/PA6共聚物纤维的制备方法，通过乙二醇及回用乙二醇并用，将其和对苯二甲酸制得低聚物对苯二甲酸双羟乙酯，再将其与尼龙在聚合釜中进行共聚得到共聚物，然后将共聚物进行熔体纺丝制备得到仿棉聚酯纤维。本发明在聚酯大分子链中接入了含有亲水性的酰胺基，改进了聚合物大分子链间的相互作用、规整度，使其吸湿性能、结构稳定性的缺点得到改善，解决了单纯用共混改性的弊端。并且，在PET-PA6共聚物的制备中实现了资源有限再利用，对反应产生的废乙二醇进行回收，并投入制备PET-PA6共聚物纤维。为该项技术工程化推广奠定良好的基础，为仿棉产品用PET原料进行制备的聚合工艺提供了理论依据。

Description

仿棉聚酯-PET/PA6共聚物纤维的制备方法

技术领域

本发明涉及一种仿棉纤维的制备方法，特别是涉及一种改性PET聚酯纤维的制备方法，应用于共聚物纤维纺织技术领域。

背景技术

棉纤维是用量最大的天然服用纤维，棉织物具有吸湿性好、手感柔软、穿着卫生舒适等优良性能,深受广大消费者喜爱。今年我国棉花资源紧缺,而且常规聚酯纤维产能过剩。与棉织物相比,聚酯纤维织物坚牢耐用、保形性好、性价比高，但是也存在吸湿性差、穿着闷热，触觉、视觉舒适感不理想等缺陷。聚酯仿棉就是通过对现有涤纶纤维进行改性,配合纺纱、织造和后整理等技术,使聚酯纤维织物具有类似棉织物的外观与服用性能。

国内外科研人员对开发仿棉纤维、仿棉聚酯切片等做了很多研发工作：东丽公司的发明专利200610161484.3和200710134808.9中公开了两种仿棉长丝织物的制备方法，通过对纱线和坯布的精炼、定型等后处理方法得到仿棉长丝织物。发明专利201010137901.7中公开了一种仿棉纤维的制备方法，纺丝时添加硫酸钙颗粒，牵伸后用碱洗,使纤维的表面形成微孔，以达到纤维异形改性、具有吸湿性的目的，发明专利201110251232.0公开了以CaSO3、NH(CHZCHZOH)2、PEG、SIPE、PTA、EG为原料，采用原位聚合的方法制备得到聚酯切片，经过异形喷丝板，利用FDY或者POY-DTY的纺丝工艺，熔融纺制成涤纶长丝，经过碱处理制得高吸湿率仿棉涤纶长丝，但这两个工艺中使用碱液溶解硫酸钙或亚硫酸钙，不但污染环境，而且纤维表面会有残留。发明专利ZL200910200062.6公开了在共聚酯制备中添加第三组分1,3-间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠(SIPM)和第四组分一种多元醇的方式对聚酯分子结构进行改性,改善了纤维的染色性能,上染率达99%以上，但纤维的吸湿性能差,无法达到仿棉的效果。发明专利201080066312.2在共聚酯制备中添加的2,6-二卤代-4-Y-1,3,5-三嗪衍生物，得到的纤维不会像现有的功能性聚酯纤维那样功能剂的层积在聚酯纤维表面或形成覆膜，将交联剂共价键合在聚酯纤维本身所加入的反应基团上，该交联剂与功能剂强固结合，因此不会破坏聚酯纤维结构的稳定状态，不会产生由于出现了纤维结构的粗硬化及强伸度的降低而损伤衣着舒适性这样的品质降低，但吸湿性依然不够理想。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种仿棉聚酯-PET/PA6共聚物纤维的制备方法，新鲜乙二醇（EG）及回用乙二醇并用与PTA进行酯化反应，并与PA6共聚制备共聚物，以此制备仿棉聚酯纤维。本发明在聚酯（PET）大分子链中接入了含有亲水性的酰胺基，用于改进聚合物大分子链间的相互作用、规整度，使其吸湿性能、结构稳定性的缺点得到改善，并制备仿棉化纤，特别是在聚合中添加PA6，实现共聚，解决了单纯用共混改性的弊端。

为达到上述发明创造目的，本发明采用下述技术方案：

一种仿棉聚酯-PET/PA6共聚物纤维的制备方法，包括如下步骤：

① 采用乙二醇和对苯二甲酸制备低聚物对苯二甲酸双羟乙酯，酯化反应温度控制在250～270℃；作为优选的技术方案，乙二醇部分采用回用乙二醇，采用回用乙二醇的量占总乙二醇用量的比优选为0～40%；

② 再将在所述步骤①中制备的对苯二甲酸双羟乙酯与尼龙在聚合釜中进行共聚制备共聚物，添加尼龙6的温度控制在200～230℃，真空度控制在3000~50Pa；

③ 在250～260℃的温度下，对在所述步骤②中制备的共聚物进行熔体纺丝，再经后续处理得到仿棉聚酯纤维。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

1. 本发明通过乙二醇（EG）及回用乙二醇并用，将其和对苯二甲酸（PTA）制得低聚物对苯二甲酸双羟乙酯（BHET），再将其与尼龙（PA6）在聚合釜中进行共聚得到共聚物，然后将共聚物进行熔体纺丝制备得到仿棉聚酯纤维，本发明制备的仿棉聚酯-PET/PA6共聚物纤维与市场上的棉纤维进行比较坚牢耐用、保形性好，具有接近的吸湿性，触觉更轻盈舒适；

2. 本发明在聚酯（PET）大分子链中接入了含有亲水性的酰胺基，改进了聚合物大分子链间的相互作用、规整度，使其吸湿性能、结构稳定性的缺点得到改善，本发明制备的仿棉化纤解决了单纯用共混改性的弊端；

3. 本发明在PET-PA6共聚物的制备中，实现了资源的再利用，对反应产生的废乙二醇进行回收、并投入制备PET-PA6共聚物纤维的制备，废弃物资源化效果明显；

4. 本发明能够实现工业应用，并为仿棉产品用PET原料进行制备的聚合工艺提供了理论依据和现实工业化基础。

具体实施方式

本发明的优选实施例详述如下：

实施例一：

在本实施例中，一种仿棉聚酯-PET/PA6共聚物纤维的制备方法，包括如下步骤：

① 用电子天平分别称取452g的乙二醇（EG）及808g对苯二甲酸（PTA），并放入反应装置四口烧瓶中，然后取预先制备好的对苯二甲酸乙二醇酯（BHET）1050g作为母料加入四口烧瓶中，打开电热套加热一段时间，直到搅拌器能手动搅动后打开搅拌器进行搅拌，在常压下、顶温100℃、内温260℃的条件下进行酯化反应8小时，待溶液澄清后出料，即得到低聚物对苯二甲酸双羟乙酯；

② 取700g在所述步骤①中制备的酯化产物BHET投入聚合釜中，并加入所需用量的锑系催化剂，向聚合釜投料完毕后，开始加热进行聚合反应，当温度为200℃时，向聚合釜中加入PA6继续反应，当继续升温到230℃时开始对聚合釜抽低真空，控制聚合釜内真空度为3000Pa，然后进行模拟预缩聚反应，再经过30分钟后将真空度控制在50Pa，进行高真空聚合反应，同时收集反应过程中抽出的乙二醇，观察搅拌机电流变化，等电流明显上升且趋于稳定后，即可从聚合釜内出料、切粒，得到共聚物切片；

③ 以260℃的纺丝温度、300m/min的纺丝速度、4倍的牵伸倍数和8.2r/min的泵转数，对在所述步骤②中制备的共聚物切片进行熔体纺丝，进行性能指标分析，得到的仿棉聚酯纤维性能指标见表1。

本实施例采用纯乙二醇并用与PTA进行酯化反应，并与PA6共聚制备共聚物，以此制备仿棉聚酯纤维。在聚酯（PET）大分子链中接入了含有亲水性的酰胺基，改进了聚合物大分子链间的相互作用、规整度，使其吸湿性能、结构稳定性的缺点得到改善，解决了单纯用共混改性的弊端。本实施例工艺为该项技术工程化推广奠定良好的基础，为仿棉产品用PET原料进行制备的聚合工艺提供了理论依据。

实施例二：

本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，一种仿棉聚酯-PET/PA6共聚物纤维的制备方法，包括如下步骤：

① 采用回用乙二醇与新鲜乙二醇按20:80的比例，与对苯二甲酸进行酯化反应，具体为：用电子天平称取166g的反应废液收集得到的乙二醇（EG）、664g纯乙二醇（EG）及808g对苯二甲酸（PTA），一并放入反应装置四口烧瓶中，然后取预先制备好的对苯二甲酸乙二醇酯（BHET）1050g作为母料加入四口烧瓶中，打开电热套加热一段时间，直到搅拌器能手动搅动后打开搅拌器进行搅拌，在常压下、顶温100℃、内温260℃的条件下进行酯化反应8小时，待溶液澄清后出料，即得到低聚物对苯二甲酸双羟乙酯；

② 本步骤与实施例一相同；

③ 以255℃的纺丝温度、300m/min的纺丝速度、4倍的牵伸倍数和8.2r/min的泵转数，对在所述步骤②中制备的共聚物切片进行熔体纺丝，进行性能指标分析，得到的仿棉聚酯纤维性能指标见表1。本实施例将回用乙二醇与新鲜乙二醇按比例投放进行酯化反应和聚合过程，得到回用乙二醇制备的PET-PA6共聚物切片样品，实现资源的有效利用。

实施例三：

本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，一种仿棉聚酯-PET/PA6共聚物纤维的制备方法，包括如下步骤：

① 采用回用乙二醇与新鲜乙二醇按40:60的比例，与对苯二甲酸进行酯化反应，具体为：用电子天平称取332g的反应废液收集得到的乙二醇（EG）、498g纯乙二醇（EG）及808g对苯二甲酸（PTA），一并放入反应装置四口烧瓶中，然后取预先制备好的对苯二甲酸乙二醇酯（BHET）1050g作为母料加入四口烧瓶中，打开电热套加热一段时间，直到搅拌器能手动搅动后打开搅拌器进行搅拌，在常压下、顶温100℃、内温260℃的条件下进行酯化反应8小时，待溶液澄清后出料，即得到低聚物对苯二甲酸双羟乙酯；

② 本步骤与实施例一相同；

③ 以250℃的纺丝温度、300m/min的纺丝速度、4倍的牵伸倍数和8.2r/min的泵转数，对在所述步骤②中制备的共聚物切片进行熔体纺丝，进行性能指标分析，得到的仿棉聚酯纤维性能指标见表1。本实施例将回用乙二醇与新鲜乙二醇按比例投放进行酯化反应和聚合过程，并采用比实施例二更高比例的乙二醇回用率，得到回用乙二醇制备的PET-PA6共聚物切片样品，本实施例与实施例二制备的仿棉聚酯-PET/PA6共聚物纤维的性能指标基本无区别，可以更加有效地实现资源利用。

对比例一：

本对比例的特别之处在于：

在本对比例中，一种仿棉聚酯-PET纤维的制备方法，以275℃的纺丝温度、300m/min的纺丝速度、4倍的牵伸倍数和8.2r/min的泵转数，对特性粘数为0.67dL/g的常规PET的共聚物切片进行熔体纺丝，进行性能指标分析，得到的仿棉聚酯纤维性能指标见表1。

对比例二：

本对比例的特别之处在于：

在本对比例中，选用植物棉纤维进行性能指标分析。

表1. 各实施例和对比例所制备和选用的纤维性能指标

从表1中可知，上述实施例利用聚酰胺改性的对苯二甲酸乙二醇酯进行纺丝制备仿棉聚酯纤维，在对聚酯(PET)改性中，引入了酰胺类结构(即PA)，改进了聚合物大分子链间的相互作用、规整度。尼龙（PA6）结构中含有大量羧基、酰胺基或末端氨基，是一种强极性、具有一定反应活性的聚合物。其与PET进行熔融共混可发生链交换反应生成嵌段共聚物，使用酰胺类结构改性PET聚酯纤维可以使吸湿性等缺点得到改善。上述实施例制备的仿棉聚酯-PET/PA6共聚物纤维的断裂强度为3.02～3.04cN/dtex，断裂伸长率为26%～28%，沸水收缩率为8.9%～9.3%，回潮率为1.02%～1.05%。上述实施例制备的仿棉聚酯-PET/PA6共聚物纤维与对比例一中制备的仿棉聚酯-PET纤维相比，纤维断裂强度、纤维断裂伸长率、沸水收缩率和回潮率明显优化，上述实施例制备的仿棉聚酯-PET/PA6共聚物纤维与植物棉纤维相比，具有接近的吸湿性。

上面对本发明实施例进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明仿棉聚酯-PET/PA6共聚物纤维的制备方法的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种仿棉聚酯-PET/PA6共聚物纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

① 采用乙二醇和对苯二甲酸制备低聚物对苯二甲酸双羟乙酯，酯化反应温度控制在250～270℃；

② 再将在所述步骤①中制备的对苯二甲酸双羟乙酯与尼龙在聚合釜中进行共聚制备共聚物，添加尼龙6的温度控制在200～230℃，真空度控制在3000~50Pa；

③ 在250～260℃的温度下，对在所述步骤②中制备的共聚物进行熔体纺丝，再经后续处理得到仿棉聚酯纤维。

2.根据权利要求1所述仿棉聚酯-PET/PA6共聚物纤维的制备方法，其特征在于：在所述步骤①中，乙二醇部分采用回用乙二醇，采用回用乙二醇的量占总乙二醇用量的比为0～40%。