CN109137098B - 一种自卷曲远红外中空复合长丝及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及纺丝领域,公开了一种自卷曲远红外中空复合长丝及其制备方法,该长丝呈两组分并列型,两组分分别为聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丙二醇酯;其中,一侧的组分为实心结构,另一侧的组分为中空结构;呈实心结构的组分中添加有远红外母粒。本发明以聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯作为两种组分,并在无中空结构的一侧组分中添加远红外母粒,然后采用并列型中空复合喷丝板,制得的自卷曲远红外中空复合长丝具有高弹性、高蓬松性、优良保暖性、吸湿性、抑菌性、保健功能等特性,克服了现有技术中无法实现该类型长丝量产的技术难题。
Description
技术领域
本发明涉及纺丝领域,尤其涉及一种自卷曲远红外中空复合长丝及其制备方法。
背景技术
自卷曲纤维,又叫三维卷曲纤维,呈螺旋状卷曲,与波浪状的二维卷曲纤维不同,其无需经过后加工就可得到。目前自卷曲纤维有两种制备方法,一是通过特殊设计的喷丝孔和不对称冷却方式生产单组分三维卷曲纤维,二是通过并列或偏芯复合方式生产双组分三维卷曲纤维。后者纤维的弹性好,产品种类丰富,且兼有两种组分的优良性能,成为目前主要的生产方式,应用于仿毛及弹性织物或填充材料。
根据两组分的性能差异可以选择不同的复合方式。并列型适用于两组分的分子结构、黏度相近,具有良好的黏合性,如聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯/PBT等;偏心型适用于两组分的分子结构、黏度有一定差异,对粘合力的要求不如并列型严格,如聚对苯二甲酸乙二醇酯/PA6、PA/PU等。
目前并列型复合纤维的制备技术发展很快,如申请号CN201510062799.1公开了“一种无机械卷曲聚对苯二甲酸丙二醇酯/聚对苯二甲酸乙二醇酯并列复合自卷曲复合长丝的生产方法”,以聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丙二醇酯为原料,通过特殊的大容量双通道复合纺丝组件,制得聚对苯二甲酸丙二醇酯/聚对苯二甲酸乙二醇酯并列复合自卷曲复合长丝。申请号CN200610118440.2公开了“一种PBT/聚对苯二甲酸乙二醇酯三维卷曲纤维的制备方法及应用”,以PBT/聚对苯二甲酸乙二醇酯为原料,制得三维卷曲长丝。但是并列型复合纤维大多采用的是聚酯,在吸湿排汗及保暖性能等方面较差。
中空纤维,轴向带有细管状空腔,通过特殊设计的喷丝板(C形、环形中空、偏心中空)可以制得该产品。中空纤维比重轻、蓬松、具有舒适的保暖性以及良好的透湿性,也可利用自身不对称结构产生自卷曲,目前适用于棉被、合纤絮绒、仿羽绒等方面。但单一组分的中空纤维结构不稳定,容易压扁,耐压性差,易造成保暖效果下降。
申请号CN201510190045.4公开了“一种新型中空复合纤维”,采用碱溶性聚酯作为填充C型截面的缺口,聚对苯二甲酸乙二醇酯为C型组分,经碱溶液处理,缺口打开,得到C型中空纤维;申请号CN200720066521.2公开了“一种三维卷曲中空合成纤维”,设计了偏心中空型喷丝板,获得自卷曲中空纤维。
并列复合纤维和中空纤维的制备技术目前较为成熟,都有各自的优点,且都是通过特殊设计的喷丝板制得。若将两种纤维结合起来,就可以制得自卷曲中空复合长丝,产品附加值极高。该纤维蓬松、保暖、吸湿排汗,可应用于高档服装面料或填充料等领域。目前关于此方面的研究较少,且大多涉及短纤方面,作为填充料,对纤维的力学性能要求不高。而采用关于长丝方面的内容很少,因为中空长丝的力学性能要求达不到直接织造的要求,还未有相关技术的生成。申请号CN200810032588.3公开了“一种8字形聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚对苯二甲酸丙二醇酯中空纤维及其制备方法”,通过特殊设计的喷丝板达到两种组分并列且中空,呈现8字形,获得保暖、高度吸湿排汗的自卷曲中空纤维。
在该专利中,采用两组分并列对称中空,但是要想获得一组分实心,另一组分空心的中空纤维,目前在技术上还很难实现,原因在于该纤维重心偏位,易出现弯角,给纺丝造成困难,因此尚无能够实现该种纤维的量产。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种自卷曲远红外中空复合长丝及其制备方法,本发明以聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯作为两种组分,并在无中空结构的一侧组分中添加远红外母粒,然后采用并列型中空复合喷丝板,制得的自卷曲远红外中空复合长丝具有高弹性、高蓬松性、优良保暖性、吸湿性、抑菌性、保健功能等特性,克服了现有技术中无法实现该类型长丝量产的技术难题。
本发明的具体技术方案为:一种自卷曲远红外中空复合长丝,呈两组分并列型,两组分分别为聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丙二醇酯;其中,一侧的组分为实心结构,另一侧的组分为中空结构;呈实心结构的组分中添加有远红外母粒。
本发明的长丝具有以下有益效果:
1、在自卷曲中空纤维的制备过程中,纤维截面的设计是制备具有高卷曲性能和高中空度纤维的关键。本发明所形成的成品长丝的截面是类似“8”字型,其中一种组分为中空结构。经过热处理后,由于截面的不对称结构以及两种组分的收缩差,产生高卷曲的复合长丝,且有一定的中空度,能够实现自卷曲和高中空、吸湿排汗等性能的结合,产品附加值较高,可应用于高档弹性织物、家纺产品等生产。
2、本发明的长丝因采用了具有优良弹性的聚对苯二甲酸丙二醇酯作为其中一种组分,通过并列复合的方式制得聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚对苯二甲酸丙二醇酯复合长丝,不但具有自卷曲纤维的卷曲性能和蓬松性,还具有优良的弹性伸长率和弹性回复率。
3、本发明为了提高产品的保暖效果,向其中实心结构的一侧组分中添加远红外母粒,将远红外母粒的保暖效果与中空纤维的保暖效果结合一起,在两者协同增效下,可达到羽绒纤维的保暖效果,同时还赋予纤维抑菌性、保健功能等特性,适用于产品在服饰、家纺的应用,有利于消费者的健康。
4、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丙二醇酯具有良好的相容性,且两者有一定的热收缩差,形成自卷曲弹性纤维。若选用聚对苯二甲酸乙二醇酯作为实心结构,则聚对苯二甲酸丙二醇酯作为中空结构,成本较低,纤维强度较大;若选用聚对苯二甲酸丙二醇酯作为实心结构,则聚对苯二甲酸丙二醇酯作为中空结构,则纤维的弹性较好。
作为优选,两种组分的复合质量比为30~70∶70~30。
作为优选,所述聚对苯二甲酸丙二醇酯的特性粘度为1.0±0.010dl/g,熔点220-230℃,干切片含水量小于50ppm。
作为优选,所述聚对苯二甲酸乙二醇酯的特性粘度为0.56±0.010dl/g,熔点250-270℃,干切片含水量小于50ppm。
作为优选,所述远红外母粒为纳米级,选自二氧化硅、三氧化二铝、氧化镁、二氧化钛、氧化钙和氧化锰中的至少一种,添加量为长丝总质量的5~10%,远红外母粒含水量小于100ppm。
作为优选,所述自卷曲远红外中空复合长丝的规格为100dtex/24~36f。
一种自卷曲远红外中空复合长丝的制备方法,包括以下步骤:
1)分别取聚对苯二甲酸乙二醇酯切片和聚对苯二甲酸丙二醇酯切片,将其中一种切片作为中空结构的组分并与远红外母粒混合。
2)两种组分分别经螺杆挤压机熔融挤出,进入双组分复合纺丝设备及并列型中空复合喷丝孔中,将从喷丝孔喷出的熔体依次经冷却、上油、牵伸、热定型、卷绕后,制得成品。
作为优选,步骤2)中,螺杆各区温度为260~285℃,双组分复合纺丝设备的纺丝箱体温度为265~280℃,冷却时侧吹风风速为0.6~0.8m/s;牵伸时第一热辊速度为1000~1500m/min,温度为70~95℃;第二热辊速度为3500~4500m/min,温度为120~150℃;上油率为0.8~1.0%。
作为优选,步骤2)中,所述并列型中空复合喷丝孔呈8字型,由一个封闭圆槽和一个C型圆槽组成,其中封闭圆槽的孔径为0.15mm,C型圆槽的外径为0.15mm,内径为0.13mm,狭缝宽度(即C型圆槽的厚度)和两狭缝尖端(即C型圆槽开口两端间距)距离均为0.1mm。
在本发明长丝的制备过程中,需要克服以下技术难点:
如背景技术中所述,并列型长丝对两组分的粘合力要求较高,因此现有技术中大多采用两组分并列对称中空(即两组分均为中空结构)。现有技术中尚无法控制某一组分呈现中空结构,另一种组分为实心结构。本发明团队经过研究后发现其原因在于,长丝相较与短纤来说,长度更长,卷曲的长丝更易出现弯角,给纺丝造成困难(短纤不存在上述问题)。为此,本发明而通过自主设计出特殊的并列型中空复合喷丝板。本发明在采用该特殊结构的喷丝板的前提下,同时调节合理的纺丝工艺,克服了两组分并列型不对称中空结构难以实现的技术难题,成功制得自卷曲中空复合长丝。
与现有技术对比,本发明的有益效果是:
1、本发明以聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯作为两种组分,并在无中空结构的一侧组分中添加远红外母粒,然后采用并列型中空复合喷丝板,首次成功实现了并列型不对称中空结构自卷曲中空复合长丝的制备。
2、本发明的长丝具有高弹性、高蓬松性、优良保暖性、吸湿性、抑菌性、保健功能等特性。
附图说明
图1为本发明的并列型中空复合喷丝板的结构示意图;
图2为本发明长丝的截面结构图。
附图标记为:1.封闭圆槽;2.C型圆槽。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
总实施例
一种自卷曲远红外中空复合长丝,规格为100dtex/24~36f。呈两组分并列型,两组分分别为聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丙二醇酯;其中,如图2所示,一侧的组分为实心结构,另一侧的组分为中空结构;呈实心结构的组分中添加有远红外母粒。
其中,两种组分的复合质量比为30~70∶70~30。
聚对苯二甲酸丙二醇酯的特性粘度为1.0±0.010dl/g,熔点220-230℃,干切片含水量小于50ppm。
聚对苯二甲酸乙二醇酯的特性粘度为0.56±0.010dl/g,熔点250-270℃,干切片含水量小于50ppm。
远红外母粒为纳米级,选自二氧化硅、三氧化二铝、氧化镁、二氧化钛、氧化钙和氧化锰中的至少一种,添加量为长丝总质量的5~10%,远红外母粒含水量小于100ppm。
自卷曲远红外中空复合长丝的制备,包括以下步骤:
1)分别取聚对苯二甲酸乙二醇酯切片和聚对苯二甲酸丙二醇酯切片,将其中一种切片作为实心结构的组分并与远红外母粒混合。
2)两种组分分别经螺杆挤压机熔融挤出,进入双组分复合纺丝设备及并列型中空复合喷丝孔中,将从喷丝孔喷出的熔体依次经冷却、上油、牵伸、热定型、卷绕后,制得成品。其中,螺杆各区温度为260~285℃,双组分复合纺丝设备的纺丝箱体温度为265~280℃,冷却时侧吹风风速为0.6~0.8m/s;牵伸时第一热辊速度为1000~1500m/min,温度为70~95℃;第二热辊速度为3500~4500m/min,温度为120~150℃;上油率为0.8~1.0%。
如图1所示,所述并列型中空复合喷丝孔呈8字型,由一个封闭圆槽1和一个C型圆槽2组成,其中封闭圆槽的孔径为0.15mm,C型圆槽的外径为0.15mm,内径为0.13mm,狭缝宽度和两狭缝尖端距离均为0.1mm。
实施例1
聚对苯二甲酸丙二醇酯切片的特性粘度(按GB/T 14190-2008,以苯酚与四氯乙烷1∶1作溶剂进行检测)1.00dl/g,熔点225℃,干切片含水量小于50ppm,螺杆各区温度260~285℃。
聚对苯二甲酸乙二醇酯的特性粘度(按GB/T 14190-2008,以苯酚与四氯乙烷1∶1作溶剂进行检测)0.56dl/g,熔点260℃,干切片含水量小于50ppm,螺杆各区温度260~285℃。
其中聚对苯二甲酸丙二醇酯作为实心结构的组分,聚对苯二甲酸乙二醇酯作为中空结构的组分,复合比为30∶70,远红外母粒添加量5%,纺丝箱体温度275℃,侧吹风风速0.7m/s;第一热辊纺丝速度1200m/min,温度95℃;第二热辊速度4000m/min,温度130℃。
所述并列型中空复合喷丝孔如图1所示,呈8字型,由一个封闭圆槽1和一个C型圆槽2组成,其中封闭圆槽的孔径为0.15mm,C型圆槽的外径为0.15mm,内径为0.13mm,狭缝宽度和两狭缝尖端距离均为0.1mm。
上述工艺所制备的自卷曲复合长丝规格100dtex/24f。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于:
复合比为40∶60,远红外母粒添加量10%,纺丝箱体温度278℃,侧吹风风速0.7m/s;第一热辊纺丝速度1200m/min,温度95℃;第二热辊速度4000m/min,温度128℃。
上述工艺所制备的自卷曲复合长丝规格100dtex/36f。
实施例3
本实施例与实施例1的区别在于:
聚对苯二甲酸丙二醇酯作为中空结构组分,聚对苯二甲酸乙二醇酯作为实心结构组分,且复合比为60∶40,远红外母粒添加量5%,纺丝箱体温度273℃,侧吹风风速0.6m/s;第一热辊纺丝速度1200m/min,温度85℃;第二热辊速度4000m/min,温度120℃。
上述工艺所制备的自卷曲复合长丝规格100dtex/24f。
实施例4
本实施例与实施例1的区别在于:
聚对苯二甲酸丙二醇酯作为中空结构组分,聚对苯二甲酸乙二醇酯作为实心结构组分,且复合比为70∶30,远红外母粒添加量10%,纺丝箱体温度273℃,侧吹风风速0.6m/s;第一热辊纺丝速度1200m/min,温度85℃;第二热辊速度4000m/min,温度120℃。
上述工艺所形成的自卷曲复合长丝规格100dtex/36f。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于,喷丝板的结构参数不同:
常规中空并列复合喷丝孔结构在于,为双C形结构,C孔的外径为0.8mm,内径为0.6mm,狭缝宽度和两狭缝尖端距离均为0.1mm。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于,纺丝工艺不同:
聚对苯二甲酸丙二醇酯切片的特性粘度(按GB/T 14190-2008,以苯酚与四氯乙烷1∶1作溶剂进行检测)1.00dl/g,熔点225℃,干切片含水量小于50ppm,螺杆各区温度260~285℃。
聚对苯二甲酸乙二醇酯的特性粘度(按GB/T 14190-2008,以苯酚与四氯乙烷1∶1作溶剂进行检测)0.56dl/g,熔点260℃,干切片含水量小于50ppm,螺杆各区温度260~285℃。
其中聚对苯二甲酸丙二醇酯作为实心结构的组分,聚对苯二甲酸乙二醇酯作为中空结构的组分,复合比为30∶70,远红外母粒添加量5%,纺丝箱体温度285℃,侧吹风风速0.5m/s;第一热辊纺丝速度800m/min,温度95℃;第二热辊速度3000m/min,温度115℃。
对比例3
本对比例与实施例1的区别在于,纺丝工艺不同:
聚对苯二甲酸丙二醇酯切片的特性粘度(按GB/T 14190-2008,以苯酚与四氯乙烷1∶1作溶剂进行检测)1.00dl/g,熔点225℃,干切片含水量小于300ppm,螺杆各区温度260~285℃。
聚对苯二甲酸乙二醇酯的特性粘度(按GB/T14190-2008,以苯酚与四氯乙烷1∶1作溶剂进行检测)0.56dl/g,熔点260℃,干切片含水量小于300ppm,螺杆各区温度260~285℃。
其中聚对苯二甲酸丙二醇酯作为实心结构的组分,聚对苯二甲酸乙二醇酯作为中空结构的组分,复合比为30∶70,远红外母粒添加量15%,纺丝箱体温度290℃,侧吹风风速0.7m/s;第一热辊纺丝速度800m/min,温度85℃;第二热辊速度2500m/min,温度125℃。
将上述实施例与对比例所制备的长丝按《GB/T-14337长丝拉伸性能试验方法》、《GB/T-14338长丝卷曲性能试验方法》及《GB/T-6505-2008化学纤维-长丝热收缩率试验方法》进行物理性能的测试,具体参见表1所示。
表1主要制备工艺与纤维物理指标
结合上述实施例、对比例以及表1的对比可以看出,本发明以聚对苯二甲酸乙二醇酯(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(聚对苯二甲酸丙二醇酯)作为并列型两种组分,制得具有优良的蓬松性、保暖性、吸湿排汗、高弹性、抑菌性以及保健功能等优点的自卷曲远红外中空复合长丝。
该纤维的力学性能达到了相关的标准要求,因采用了具有优良弹性的聚对苯二甲酸丙二醇酯作为其中一种组分,通过并列复合的方式制得聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚对苯二甲酸丙二醇酯复合长丝,不但具有自卷曲纤维的三维卷曲性能,还具有优良的弹性伸长率和弹性回复性能。经过热处理后,由于截面的不对称结构以及两种组分的收缩差,产生高弹性的自卷曲复合长丝,且有一定的中空度,实现自卷曲和高中空、吸湿排汗等性能的结合。另外往其中无中空结构的一侧组分中添加远红外母粒,将远红外母粒的保暖效果与中空纤维的保暖效果结合一起,可达到羽绒纤维的保暖效果,同时还赋予纤维抑菌性、保健功能等多种优点,产品附加值较高,可应用于高档弹性织物、家纺产品等的生产,且有利于消费者的健康。
由表可知,选用聚对苯二甲酸乙二醇酯作为实心结构,则聚对苯二甲酸丙二醇酯作为中空结构,成本较低,纤维强度较大;选用聚对苯二甲酸丙二醇酯作为实心结构,则聚对苯二甲酸丙二醇酯作为中空结构,则纤维的弹性较好,但强度下降。随着远红外母粒含量的增加,纤维的强度指标会下降,可纺性下降。与对比例相比,实施例利用不对称结构以及两种组分的热收缩差产生优异卷曲性能。
此外,在实施例1-4中,聚对苯二甲酸乙二醇酯切片的制备方法有以下两种:
第一种:
硅钛复合均相催化剂的制备:往装有磁力搅拌和冷凝装置的500ml的烧瓶中加入74.4g(1.2mol)乙二醇,向其中溶入5.9216g(0.06mol)醋酸钠和2.0908g(0.006mol)十二烷基苯磺酸钠,然后向溶液中加入20.2g(0.06mol)钛酸正丁酯、50.0g(0.24mol)正硅酸乙酯和27.6g(0.6mol)乙醇,在85℃反应2.5h,蒸馏除去小分子后,再向反应体系中加入12.6056g(0.06mol)柠檬酸一水和9.5352g(0.06mol)苯基膦酸,在85℃反应2.5h,蒸馏除去小分子后,即制得含钛1.4001%的液态催化剂。
聚对苯二甲酸乙二醇酯切片的制备:将16.6kg(25mol)对苯二甲酸(PTA)、1.86kg(30mol)乙二醇(EG)以及硅钛复合均相催化剂溶液(以PET重量计,Ti含量为1~6ppm)混合均匀,加入反应釜中,在250℃,压力不超过0.3MPa下进行酯化反应。待酯化反应结束后,抽真空至压力低于100MPa,在280℃下反应1~3h后,得聚对苯二甲酸乙二醇酯,干燥切片后制得聚对苯二甲酸乙二醇酯切片。
第二种:
环保型聚酯用钛系复合催化剂的制备:将十六烷基三甲溴化铵和十二烷基苯磺酸钠按照摩尔比4∶1溶解于1000ml的去离子水当中,配制成总浓度为0.03mol/L的溶液,超声0.5h后静置24h。然后加入氨水10ml,乙醇250ml,乙醚250ml,剧烈搅拌0.5h后加入30g正硅酸乙酯,继续搅拌4h完成反应。反应液进行抽滤,滤饼用乙醇和水反复洗涤5次后置于60℃的烘箱中烘干12h,然后将产物置于550℃的马弗炉中焙烧3h,粉碎后制得介孔二氧化硅纳米微球。然后将乙二醇、醋酸镁、四氯化钛依次加入到三口烧瓶中,添加摩尔比为20∶4∶1,然后加入介孔二氧化硅纳米微球,与四氯化钛的质量比为5∶1,在氮气的保护作用下,超声反应4h,反应温度控制160℃,搅拌转速120r/min。反应结束静置24h后过滤得到固态物,用乙醇和去离子水反复个洗涤3次烘干即得环保型聚酯用钛系复合催化剂。
聚对苯二甲酸乙二醇酯切片的制备:将1.86kg乙二醇、16.6kg精对苯二甲酸以及环保型聚酯用钛系复合催化剂(钛原子的质量为5ppm,以聚酯的理论产量计算)加入到2L的反应釜当中进行打浆。控制酯化温度在240℃,压力0.3MPa,时间2.5h,酯化率93%;酯化结束加入消光剂二氧化钛,添加量为0.25%(以聚酯的理论产量计算);预缩聚控制温度260℃,反应压力50KPa;终缩聚控制温度为280℃,压力50Pa,缩聚时间2.5h得到聚对苯二甲酸乙二醇酯。干燥切片后制得聚对苯二甲酸乙二醇酯切片。
实施例1-4所述的催化剂的有益效果可参考本申请人的在先专利“一种用于聚酯合成的硅钛复合均相催化剂的制备方法及其应用”和“一种环保型聚酯用钛系复合催化剂的制备方法及应用”)中的详细记载(不构成本申请的现有技术)。
本发明中所用原料、设备,若无特别说明,均为本领域的常用原料、设备;本发明中所用方法,若无特别说明,均为本领域的常规方法。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何限制,凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换,均仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (9)
1.一种自卷曲远红外中空复合长丝,其特征在于:呈两组分并列型,两组分分别为聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丙二醇酯;其中,一侧的组分为实心结构,另一侧的组分为中空结构;呈实心结构的组分中添加有远红外母粒;
上述两组分通过并列型中空复合喷丝孔喷出实现并列复合,所述并列型中空复合喷丝孔呈8字型,由一个封闭圆槽(1)和一个C型圆槽(2)组成,其中封闭圆槽的孔径为0.15mm,C型圆槽的外径为0.15mm,内径为0.13mm,狭缝宽度和两狭缝尖端距离均为0.1mm;
所述聚对苯二甲酸乙二醇酯的制备方法有以下两种:
第一种:
硅钛复合均相催化剂的制备:在74.4g乙二醇中溶入5.9216g醋酸钠和2.0908g十二烷基苯磺酸钠,然后加入20.2g钛酸正丁酯、50.0g正硅酸乙酯和27.6g乙醇,在85℃反应2.5h,蒸馏除去小分子后,再向反应体系中加入12.6056g柠檬酸一水和9.5352g苯基膦酸,在85℃反应2.5h,蒸馏除去小分子后,即制得含钛1.4001%的液态催化剂;
聚对苯二甲酸乙二醇酯切片的制备:将16.6kg对苯二甲酸、1.86kg乙二醇以及以聚对苯二甲酸乙二醇酯重量计Ti含量为1~6ppm的硅钛复合均相催化剂溶液混合均匀,加入反应釜中,在250℃,压力不超过0.3MPa下进行酯化反应;待酯化反应结束后,抽真空至压力低于100MPa,在280℃下反应1~3h后,得聚对苯二甲酸乙二醇酯,干燥切片后制得聚对苯二甲酸乙二醇酯切片;
第二种:
环保型聚酯用钛系复合催化剂的制备:将十六烷基三甲溴化铵和十二烷基苯磺酸钠按照摩尔比4:1溶解于1000ml的去离子水中,配制成总浓度为0.03mol/L的溶液,超声0.5h后静置24h;然后加入氨水10ml,乙醇250ml,乙醚250ml,剧烈搅拌0.5h后加入30g正硅酸乙酯,继续搅拌4h完成反应;反应液进行抽滤,滤饼用乙醇和水反复洗涤后置于60℃下烘干12h,然后将产物于550℃下焙烧3h,粉碎后制得介孔二氧化硅纳米微球;然后将乙二醇、醋酸镁、四氯化钛按摩尔比20:4:1混合,然后加入介孔二氧化硅纳米微球,与四氯化钛的质量比为5:1,在氮气的保护作用下,超声反应4h,反应温度控制160℃,搅拌转速120r/min;反应结束静置24h后过滤得到固态物,用乙醇和去离子水反复洗涤烘干即得环保型聚酯用钛系复合催化剂;
聚对苯二甲酸乙二醇酯切片的制备:将1.86kg乙二醇、16.6kg精对苯二甲酸以及以聚酯的理论产量计算钛原子的质量为5ppm的环保型聚酯用钛系复合催化剂加入到反应釜当中进行打浆;控制酯化温度在240℃,压力0.3MPa,时间2.5h,酯化率93%;酯化结束加入消光剂二氧化钛,添加量为0.25%;预缩聚控制温度260℃,反应压力50KPa;终缩聚控制温度为280℃,压力50Pa,缩聚时间2.5h得到聚对苯二甲酸乙二醇酯;干燥切片后制得聚对苯二甲酸乙二醇酯切片。
2.如权利要求1所述的一种自卷曲远红外中空复合长丝,其特征在于,两种组分的复合质量比为30~70:70~30。
3.如权利要求1或2所述的一种自卷曲远红外中空复合长丝,其特征在于,所述聚对苯二甲酸丙二醇酯的特性粘度为1.0±0.010 dl/g,熔点220-230℃,干切片含水量小于50ppm。
4.如权利要求1或2所述的一种自卷曲远红外中空复合长丝,其特征在于,所述聚对苯二甲酸乙二醇酯的特性粘度为0.56±0.010 dl/g,熔点250-270℃,干切片含水量小于50ppm。
5.如权利要求1所述的一种自卷曲远红外中空复合长丝,其特征在于,所述远红外母粒为纳米级,选自二氧化硅、三氧化二铝、氧化镁、二氧化钛、氧化钙和氧化锰中的至少一种,添加量为长丝总质量的5~10%,远红外母粒含水量小于100 ppm。
6.如权利要求1所述的一种自卷曲远红外中空复合长丝,其特征在于,所述自卷曲远红外中空复合长丝的规格为100 dtex/24~36f。
7.一种如权利要求1所述自卷曲远红外中空复合长丝的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
1)分别取聚对苯二甲酸乙二醇酯切片和聚对苯二甲酸丙二醇酯切片,将其中一种切片作为中空结构的组分,另一种切片作为实心结构的组分,并与远红外母粒混合;
2)两种组分分别经螺杆挤压机熔融挤出,进入双组分复合纺丝设备及并列型中空复合喷丝孔中,将从喷丝孔喷出的熔体依次经冷却、上油、牵伸、热定型、卷绕后,制得成品;
所述聚对苯二甲酸乙二醇酯切片的制备方法有以下两种:
第一种:
硅钛复合均相催化剂的制备:在74.4g乙二醇中溶入5.9216g醋酸钠和2.0908g十二烷基苯磺酸钠,然后加入20.2g钛酸正丁酯、50.0g正硅酸乙酯和27.6g乙醇,在85℃反应2.5h,蒸馏除去小分子后,再向反应体系中加入12.6056g柠檬酸一水和9.5352g苯基膦酸,在85℃反应2.5h,蒸馏除去小分子后,即制得含钛1.4001%的液态催化剂;
聚对苯二甲酸乙二醇酯切片的制备:将16.6kg对苯二甲酸、1.86kg乙二醇以及以聚对苯二甲酸乙二醇酯重量计Ti含量为1~6ppm的硅钛复合均相催化剂溶液混合均匀,加入反应釜中,在250℃,压力不超过0.3MPa下进行酯化反应;待酯化反应结束后,抽真空至压力低于100MPa,在280℃下反应1~3h后,得聚对苯二甲酸乙二醇酯,干燥切片后制得聚对苯二甲酸乙二醇酯切片;
第二种:
环保型聚酯用钛系复合催化剂的制备:将十六烷基三甲溴化铵和十二烷基苯磺酸钠按照摩尔比4:1溶解于1000ml的去离子水中,配制成总浓度为0.03mol/L的溶液,超声0.5h后静置24h;然后加入氨水10ml,乙醇250ml,乙醚250ml,剧烈搅拌0.5h后加入30g正硅酸乙酯,继续搅拌4h完成反应;反应液进行抽滤,滤饼用乙醇和水反复洗涤后置于60℃下烘干12h,然后将产物于550℃下焙烧3h,粉碎后制得介孔二氧化硅纳米微球;然后将乙二醇、醋酸镁、四氯化钛按摩尔比20:4:1混合,然后加入介孔二氧化硅纳米微球,与四氯化钛的质量比为5:1,在氮气的保护作用下,超声反应4h,反应温度控制160℃,搅拌转速120r/min;反应结束静置24h后过滤得到固态物,用乙醇和去离子水反复洗涤烘干即得环保型聚酯用钛系复合催化剂;
聚对苯二甲酸乙二醇酯切片的制备:将1.86kg乙二醇、16.6kg精对苯二甲酸以及以聚酯的理论产量计算钛原子的质量为5ppm的环保型聚酯用钛系复合催化剂加入到反应釜当中进行打浆;控制酯化温度在240℃,压力0.3MPa,时间2.5h,酯化率93%;酯化结束加入消光剂二氧化钛,添加量为0.25%;预缩聚控制温度260℃,反应压力50KPa;终缩聚控制温度为280℃,压力50Pa,缩聚时间2.5h得到聚对苯二甲酸乙二醇酯;干燥切片后制得聚对苯二甲酸乙二醇酯切片。
8.如权利要求7所述的制备方法,其特征在于:步骤2)中,螺杆各区温度为260~285℃,双组分复合纺丝设备的纺丝箱体温度为265~280℃,冷却时侧吹风风速为0.6~0.8 m/s;牵伸时第一热辊速度为1000~1500 m/min,温度为70~95℃;第二热辊速度为3500~4500m/min,温度为120~150℃;上油率为0.8~1.0 %。
9.如权利要求7所述的制备方法,其特征在于:步骤2)中,所述并列型中空复合喷丝孔呈8字型,由一个封闭圆槽(1)和一个C型圆槽(2)组成,其中封闭圆槽的孔径为0.15mm,C型圆槽的外径为0.15mm,内径为0.13mm,狭缝宽度和两狭缝尖端距离均为0.1mm。
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