CN107604473A - 一种具有透气透湿功能的高弹异收缩有色聚酯复合纤维及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有透气透湿功能的高弹异收缩有色聚酯复合纤维及其制备方法，所述复合纤维具有A/B的并列型组分，A组分包含PET，B组分包含PTT，A和B组分中均含有对苯二甲酸‑丙二醇‑乙二醇的三元共聚物、水溶性聚酯，形成的复合纤维中还含有经发泡反应得到的孔，所述复合纤维经喷丝孔喷出后冷却再经热水浸渍处理，使水溶性聚酯溶解使纤维产生微孔，所述孔为在A、B组分中加入微胶囊，该微胶囊在熔融加工过程中发生破裂后得到，所述微胶囊是壳为聚氨酯，芯为发泡剂的核壳结构，所述聚氨酯为熔点低于复合纤维纺丝温度的聚氨酯，该纤维的双组份结合良好，且具有高弹和透水透湿功能，是一种具有广阔市场前景的功能性纤维。

Description

一种具有透气透湿功能的高弹异收缩有色聚酯复合纤维及其 制备方法

技术领域

本发明涉及纤维制造领域，具体涉及一种具有透气透湿功能的高弹异收缩有色聚酯复合纤维及其制备方法。

背景技术

未来衣着用织物将朝舒适、健康的方向发展，以展示经济型、舒适性和功能性的特色。使用透气透湿面料可以改善贴身衣物的舒适性，料既具有棉制品的触感，又具有清爽感。同时，随着杜邦公司推出了莱卡产品，弹性纤维引起的广发的关注。

聚酯纤维作为合成纤维中的三大主力纤维之一，因其优良的物理和化学特性被广泛应用于服装面料及其它非服装领域。聚酯纤维产品自问世以来，也曾以其悬垂性好、强度高而被下游用户当作主要纺织原料来织造各类纺织品。但由于聚酯大分子链规整，不含有亲水基团，纤维表面光滑，容易导致其透水透气性差，使其在对透水透气要求较高的领域中的应用受到了限制。目前吸湿排汗聚酯纤维的研究开发，主要是通过物理改性和化学改性两种方法得以实施。化学改性法主要有两种：1. 在聚酯的分子构造中，引入醚键，羟基，磺酸基团等亲水性基团，在大分子上进行接枝共聚，从而增强聚酯纤维的吸湿性。但该类方法成本较高。2. 亲水性化合物涂层处理，用亲水性整理剂对纤维进行涂层处理以改变聚酯纤维的疏水表面层性能，是广泛应用的方法。国内外已推出了多种以亲水性为主，兼有防污和抗静电性能的整理剂。但是这种方法常因纤维与整理剂结合不牢导致吸湿没有耐久性，经过洗涤，吸湿功能会逐渐降低。物理改性法主要有：1. 使用特殊的纺丝工艺，使得纤维表面具有细长的沟槽，汗水可以快速进入纤维的沟槽，通过纤维自身的微孔、纤维表面及纤维间隙所形成的毛细管的虹吸现象来提高透水透湿性，2. 形成中空微孔结构，纤维为中空纤维状，表面有微孔，当织物与汗水接触时，在毛细效应作用下，一面从内侧贯穿孔将汗水输向中孔并沿中空部分分布，一面又通过外侧微孔向空气中蒸发，较好地满足了穿着舒适性的要求。3. 形成异形截面，几乎所有纤维都属于非标准圆形截面。在化学纤维生产中，采用改变喷丝板孔形及纺丝工艺等方法制造各种非圆形截面形状的纤维，统称为异形纤维。由于纤维的截面形状与纤维的特性密切相关，借助纤维截面形状的改变可获得人们所需要的各种特性。到目前为止已有近百种，用于工业生产的主要有三角形、四叶形、三叶形、多叶形、菱形、中空形和异形中空形等。

由于莱卡属于氨纶类产品，其生产设备及工艺复杂，且不易染深色，不耐含氯介质，热稳定性和耐光性不好等缺陷，因此在一定程度上限制了它的应用，从降低成本和加工方便的考虑，近几年来聚酯类弹性纤维逐渐引起的广泛的关注，特别是双组份复合弹性纤维，其拉伸和压缩性好，手感柔软，卷曲性好，市场前景广阔。目前，比较常见的有并列型双组分纤维，其中以PET/PTT双组分较为常用，并列型双组分纤维是纤维中两种组分在收缩率、收缩能力和弹性模量上具有差别，从而造成一定卷曲潜力。由于纤维内平行排列的两组分具有不同的收缩性和初始模量。复合纤维纺丝牵伸时，两组分产生相同的伸长，但受热后则由于两组分收缩应力不同而产生异收缩效应，并且两组分是粘贴在一起的。因此，收缩时相互有协调牵制作用，收缩快的组分对收缩慢的组分产生收缩压力；反之，收缩快的组分受到收缩慢的组分产生的反向拉伸力。 当这两种作用力随着收缩变形到一定程度后达到平衡，收缩力和拉伸力组成一对力偶，在此力偶作用下，整根纤维自发地产生扭转，形成螺旋卷曲的纤维。这种卷曲状的纤维像弹簧一样，具有不同程度的伸缩性和弹性，因此获得螺旋卷曲的关键是是两组份具有潜在的收缩应力差，这种双组分卷曲弹性纤维和天然羊毛的卷曲弹性非常相似，赋予纤维良好的弹性。现有的并列纺丝时，由于两组分的粘度不同，相容性差可能会导致组分开裂分离。

鉴于此，本发明提供一种既能使双组分纤维很好结合在一起，产生高弹性，且还能透湿透水的功能性纤维材料及其制备方法。

发明内容

本发明提供一种具有透气透湿功能的高弹异收缩有色聚酯复合纤维及其制备方法，其双组份结合良好，不仅具有高弹性，还具有很好的透水透湿性能，是一种具有广阔市场前景的功能性纤维。

本发明采用以下技术方案：一种具有透气透湿功能的高弹异收缩有色聚酯复合纤维，所述复合纤维具有A/B的并列型结构，其中A组分包含PET，B组分包含PTT，且A和B组分中均含有对苯二甲酸-丙二醇-乙二醇的三元共聚物、水溶性聚酯，形成的复合纤维中还含有经发泡反应得到的孔。所述复合纤维经喷丝孔喷出后冷却再经热水浸渍处理，使水溶性聚酯溶解使纤维产生微孔，所述孔为在A、B组分中加入微胶囊，该微胶囊在熔融加工过程中发生破裂后得到，所述微胶囊是壳为聚氨酯，芯为发泡剂的核壳结构，所述聚氨酯为熔点低于复合纤维纺丝温度的聚氨酯。

所述复合纤维中，A组分和B组分的重量份数为10-90:10-90，A组分中，PET、对苯二甲酸-丙二醇-乙二醇的三元共聚物、水溶性聚酯和微胶囊的重量份数为：40-80:10-20:5-20:5-20， B组分中，PTT、对苯二甲酸-丙二醇-乙二醇的三元共聚物、水溶性聚酯和微胶囊的重量份数为：40-80:10-20:5-20:5-20。

对苯二甲酸-丙二醇-乙二醇的三元共聚物是将三种单体混合后在催化剂的作用下进行聚合反应得到的产物。对苯二甲酸、丙二醇、乙二醇的摩尔比为1：（0.3-0.8）：（0.3-0.8），加入反应釜中，反应温度在200-250℃，进行酯化反应即得。

本发明还提供了上述高弹异收缩有色聚酯复合纤维的制备方法，包括如下步骤：

（1）将对苯二甲酸、丙二醇、乙二醇三种单体混合后在催化剂的作用下进行聚合反应得到对苯二甲酸-丙二醇-乙二醇的三元共聚物；

（2）将PET、对苯二甲酸-丙二醇-乙二醇的三元共聚物、水溶性聚酯和微胶囊混合均匀后，经过第一螺杆挤出机的熔融挤出，并将该熔体输送到复合纺丝箱体中，并进一步均匀分配到复合纺丝组件中；

（3）将PTT、对苯二甲酸-丙二醇-乙二醇的三元共聚物、水溶性聚酯和微胶囊混合均匀后，经过第二螺杆挤出机的熔融挤出，并将该聚酯熔体输送到复合纺丝箱体中，并进一步均匀分配到复合纺丝组件中；

（4）将复合组件中成型的两种成份挤出，由喷丝孔挤出得到并列型双组份结构的丝，经冷却后在热水中进行浸渍处理融掉水溶性聚酯、再经拉伸、热处理和卷绕后得到高弹异收缩有色聚酯复合纤维。

PET为对苯二甲酸和乙二醇的酯化产物，PTT为对苯二甲酸和丙二醇的酯化产物，两者在力学性能和热学性能上具有较大的差异，PET强度高，耐热性高、热稳定性优异、耐腐蚀性、酸碱稳定，PTT由于其分子链节中有三个亚甲基，使大分子链形成螺旋状排列，具有柔软的手感、优良的回弹性，但由于多个亚甲基形成的柔性结构，也导致熔点和玻璃化温度均降低，热稳定性稍欠缺，而对苯二甲酸-丙二醇-乙二醇的三元共聚物，其性能介于PET和PTT之间，可以改善PTT的热稳定性和强度，还可以降低PTT带来的成本高的问题，同时，其与PET和PTT的相容性更好，在A和B组分纺成并列型丝的时候，在热收缩过程中更好的结合在一起，不发生裂开。

在A和B组分中加入一定量的水溶性聚酯，在熔融纺丝后在热水中融掉水溶性聚酯，可以在纤维表面和内部形成微孔结构，同时，在纤维熔融挤出过程中，微胶囊的壳成分熔点比纺丝温度低，会发生熔融，在外部热熔融的作用和内部发泡剂的膨胀作用下会发生破裂，同时在螺杆挤出和热的作用下进行发泡，在纤维内部形成孔，水溶性聚酯通过热水溶解形成的微孔大部分分布在表面，微胶囊破裂形成的孔较均匀的分布在纤维上，同时，会有部分表面孔和内部孔的连通，以上共同作用实现了很好的透水透湿效果。更进一步的由于聚氨酯发泡形成的孔也进一步使纤维具有良好的弹性，同时配合PET和PTT不同的收缩性能，由此可以得到既高弹又能耐透水透湿的高弹异收缩有色聚酯复合纤维。

具体实施方式

实施1：（1）将对苯二甲酸、丙二醇、乙二醇三种单体混合后加入反应釜，在240℃和催化剂的作用下进行聚合反应得到的对苯二甲酸-丙二醇-乙二醇三元共聚物；（2）将PET、对苯二甲酸-丙二醇-乙二醇的三元共聚物、水溶性聚酯和微胶囊按照60:15:10:15的重量比例混合均匀后，经过第一螺杆挤出机的熔融挤出，第一螺杆挤出机设有五段加热区，各区的加热温度为：250℃、260℃、270℃、280℃、275℃，并将该熔体输送到复合纺丝箱体中，并进一步均匀分配到复合纺丝组件中；（3）将PTT、对苯二甲酸-丙二醇-乙二醇的三元共聚物、水溶性聚酯和微胶囊按照60:15:10:15的重量比例混合均匀后，经过第二螺杆挤出机的熔融挤出，第二螺杆挤出机设有五段加热区，各区的加热温度为：2350℃、245℃、255℃、260℃、255℃，并将该熔体输送到复合纺丝箱体中，并进一步均匀分配到复合纺丝组件中；（4）将复合组件中成型的两种成份挤出，由喷丝孔挤出得到并列型双组份结构的丝，经冷却后在热水中进行浸渍处理融掉水溶性聚酯、热水温度为100℃左右，处理时间为60分钟，再经拉伸、热处理和卷绕后得到高弹异收缩有色聚酯复合纤维。经测试，该复合纤维具有很好的透水透湿性能和高弹性。

实施2：（1）将对苯二甲酸、丙二醇、乙二醇三种单体混合后加入反应釜，在240℃和催化剂的作用下进行聚合反应得到的对苯二甲酸-丙二醇-乙二醇三元共聚物；（2）将PET、对苯二甲酸-丙二醇-乙二醇的三元共聚物、水溶性聚酯和微胶囊按照70:10:10:10的重量比例混合均匀后，经过第一螺杆挤出机的熔融挤出，第一螺杆挤出机设有五段加热区，各区的加热温度为：250℃、260℃、270℃、280℃、275℃，并将该熔体输送到复合纺丝箱体中，并进一步均匀分配到复合纺丝组件中；（3）将PTT、对苯二甲酸-丙二醇-乙二醇的三元共聚物、水溶性聚酯和微胶囊按照70:10:10:10的重量比例混合均匀后，经过第二螺杆挤出机的熔融挤出，第二螺杆挤出机设有五段加热区，各区的加热温度为：2350℃、245℃、255℃、260℃、255℃，并将该熔体输送到复合纺丝箱体中，并进一步均匀分配到复合纺丝组件中；（4）将复合组件中成型的两种成份挤出，由喷丝孔挤出得到并列型双组份结构的丝，经冷却后在热水中进行浸渍处理融掉水溶性聚酯、热水温度为100℃左右，处理时间为80分钟，再经拉伸、热处理和卷绕后得到高弹异收缩有色聚酯复合纤维。经测试，该复合纤维具有很好的透水透湿性能和高弹性。

Claims (6)

1.一种具有透气透湿功能的高弹异收缩有色聚酯复合纤维，其特征在于：所述复合纤维具有A/B的并列型结构，其中A组分包含PET，B组分包含PTT，且A和B组分中均含有对苯二甲酸-丙二醇-乙二醇的三元共聚物、水溶性聚酯，形成的复合纤维中还含有经发泡反应得到的孔；所述复合纤维经喷丝孔喷出后冷却再经热水浸渍处理，使水溶性聚酯溶解使纤维产生微孔，所述孔为在A、B组分中加入微胶囊，该微胶囊在熔融加工过程中发生破裂后得到，所述微胶囊是壳为聚氨酯，芯为发泡剂的核壳结构，所述聚氨酯为熔点低于复合纤维纺丝温度的聚氨酯。

2.根据权利要求1所述的具有透气透湿功能的高弹异收缩有色聚酯复合纤维，其特征在于：所述复合纤维中，A组分和B组分的重量份数为10-90:10-90，进一步优选30-70:30-70。

3.根据权利要求1所述的具有透气透湿功能的高弹异收缩有色聚酯复合纤维，其特征在于：A组分中，PET、对苯二甲酸-丙二醇-乙二醇的三元共聚物、水溶性聚酯和微胶囊的重量份数为：40-80:10-20:5-20:5-20， B组分中，PTT、对苯二甲酸-丙二醇-乙二醇的三元共聚物、水溶性聚酯和微胶囊的重量份数为：40-80:10-20:5-20:5-20。

4.根据权利要求1所述的具有透气透湿功能的高弹异收缩有色聚酯复合纤维，其特征在于：对苯二甲酸-丙二醇-乙二醇的三元共聚物是将三种单体混合后在催化剂的作用下进行聚合反应得到的产物，对苯二甲酸、丙二醇、乙二醇的摩尔比为1：（0.3-0.8）：（0.3-0.8），加入反应釜中，反应温度在200-250℃，进行酯化反应即得。

5.一种根据权利要求1-4任一项所述的具有透气透湿功能的高弹异收缩有色聚酯复合纤维的制备方法，包括如下步骤：

（1）将对苯二甲酸、丙二醇、乙二醇三种单体混合后在催化剂的作用下进行聚合反应得到对苯二甲酸-丙二醇-乙二醇的三元共聚物；

（2）将PET、对苯二甲酸-丙二醇-乙二醇的三元共聚物、水溶性聚酯和微胶囊混合均匀后，经过第一螺杆挤出机的熔融挤出，并将该熔体输送到复合纺丝箱体中，并进一步均匀分配到复合纺丝组件中；

（3）将PTT、对苯二甲酸-丙二醇-乙二醇的三元共聚物、水溶性聚酯和微胶囊混合均匀后，经过第二螺杆挤出机的熔融挤出，并将该聚酯熔体输送到复合纺丝箱体中，并进一步均匀分配到复合纺丝组件中；

（4）将复合组件中成型的两种成份挤出，由喷丝孔挤出得到并列型双组份结构的丝，经冷却后在热水中进行浸渍处理融掉水溶性聚酯、再经拉伸、热处理和卷绕后得到高弹异收缩有色聚酯复合纤维。

6.根据权利要求5所述的具有透气透湿功能的高弹异收缩有色聚酯复合纤维的制备方法，其特征在于：热水温度为100℃左右，处理时间为60-80分钟。