CN109666986B - 一种易染聚酯fdy纤维及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种易染聚酯FDY纤维及其制备方法，制备方法为：按FDY工艺由改性聚酯熔体制得改性聚酯FDY丝即易染聚酯FDY纤维，改性聚酯的制备方法为：将对苯二甲酸、乙二醇、带叔丁基侧基的二元酸和经过高温焙烧的固体杂多酸粉体混合均匀后先后进行酯化反应和缩聚反应，带叔丁基侧基的二元酸为5‑叔丁基‑1,3‑苯二甲酸、2‑叔丁基‑1,6‑己二甲酸、3‑叔丁基‑1,6‑己二甲酸或2,5‑二叔丁基‑1,6‑己二甲酸。制得产品在120℃的温度条件下的上染率为87.7～92.2％，K/S值为22.54～25.87。本发明制备方法简单，成本低廉，提高了聚酯的水解速率，改善了聚酯纤维的染色性能。

Description

一种易染聚酯FDY纤维及其制备方法

技术领域

本发明属于聚酯纤维技术领域，涉及一种易染聚酯FDY纤维及其制备方法。

背景技术

聚酯(PET)纤维生产规模的不断扩大与发展，使得聚酯纤维及其产品在很多领域中得到了广泛的应用，尤其是服装、箱包和产业用等领域。随着经济的不断发展和人民生活的提高，人们对箱包和服装面料的要求越来越高，这就对聚酯纤维的性能提出了更高的要求。

涤纶长丝是以精对苯二甲酸或对苯二甲酸二甲酯和乙二醇为原料，经酯化或酯交换和缩聚反应而制得的成纤高聚物—聚对苯二甲酸乙二醇酯，经纺丝和后处理制成的纤维。按生产方式可分初生丝、拉伸丝和变形丝，目前市场主要品种有预取向丝POY、全拉伸丝FDY和拉伸变形丝DTY。FDY全牵伸丝是在POY高速纺丝中引入拉伸，将纺丝、拉伸和卷绕集为一体的一步法连续工艺制得的具有全取向结构的拉伸丝。FDY纤维相比POY纤维，有共同的高取向，但FDY的结晶度比POY高，前者可直接用于织造，后者必须经过后加工。

PET纤维由于其规整的分子结构和较高的结晶度而具有优良的物理机械性能，但这同时也给PET纤维带来了染色的困难。分子结构中缺少能与染料发生键合的活性基团，只能利用分散染料进行染色。分散染料属于非离子型染料，分子尺寸较大，水溶性很低，加上PET纤维吸水性低，在水中不易膨化，所以用常规方法染色时，染料的分散质点难以从溶液进入纤维。即使在沸腾状态下上染率也很低。一般采用载体染色法或高温高压法，载体染色价格昂贵，并在技术和生态两个方面带来问题；载体的内增塑作用有利于染料在纤维内部的扩散，但残留的载体会使染料的耐光性变差，并引起污染。高温高压染色需使用特殊的耐压设备，且不适于大型连续化生产，而且耗能大，生产不安全。

另外，随着PET产业的快速发展，虽然PET不会直接对环境造成危害，但由于其使用后的废品数目巨大且对大气和微生物试剂的抵抗性很强，PET废弃物己成为全球性的环境污染有机物。目前，常见的对PET废弃物的处理方法有填埋、焚烧及回收利用，填埋和焚烧虽然是最简单的方法，对环境亦将造成一定的污染，降解回收是处理PET废弃物有效而科学的途径，但由于PET结构致密，结晶度高，自然降解时间很长，目前回收利用的比例还很小。基于环境意识的增强、资源节约及可持续性的需求，服用聚酯纤维的自然降解己成为我国科技工作者迫切需要解决的问题。

因此，研究一种染色性能好、降解速率快且降解效果好的易染聚酯FDY纤维及其制备方法极具现实意义。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中服用聚酯纤维染色性差、降解速率慢且降解效果差的缺陷，提供一种通过对聚酯进行改性来提高聚酯降解速率和降解效果以及染色性能的易染聚酯FDY纤维及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种易染聚酯FDY纤维的制备方法，按FDY工艺由改性聚酯熔体制得改性聚酯FDY丝，即得易染聚酯FDY纤维；

所述改性聚酯的制备方法为：将对苯二甲酸、乙二醇、带叔丁基侧基的二元酸和经过高温焙烧的固体杂多酸粉体混合均匀后先后进行酯化反应和缩聚反应；

带叔丁基侧基的二元酸为5-叔丁基-1,3-苯二甲酸、2-叔丁基-1,6-己二甲酸、3-叔丁基-1,6-己二甲酸或2,5-二叔丁基-1,6-己二甲酸；

固体杂多酸粉体高温焙烧的温度为400～700℃，固体杂多酸为SiO₂-TiO₂、SiO₂-ZrO₂、B₂O₃-Al₂O₃、TiO₂-ZnO和SiO₂-CaO中的一种以上，高温焙烧的目的是除去聚酯中的杂质，在一定气氛和温度下使催化剂中间体(催化剂的前驱体到催化剂的过程中，前驱体发生氧化、还原等反应，催化剂中间体就指该过程中物质，成分不确定，为泛指)分解和活化，温度的设定主要满足的是催化剂中间体分解和活化条件，高温焙烧的温度可在适当范围内的进行调整，但调整幅度不宜过大，高温焙烧的温度过高部分SiO₂会气化，影响到设定的配比，温度过低达不到催化剂中间体分解和活化的要求。

本发明使用5-叔丁基-1,3-苯二甲酸、2-叔丁基-1,6-己二甲酸、3-叔丁基-1,6-己二甲酸或2,5-二叔丁基-1,6-己二甲酸对聚酯进行改性，容易引起主链活动性的变化，从而改变了链单元间的相互作用力，分子链单元间的距离亦会发生相应的改变，增大改性聚酯空洞自由体积。分散染料是一类分子比较小且结构上不带水溶性基团的染料，其大多以颗粒形式存在，粒径在几百纳米到一微米之间，本发明改性聚酯开始染色时，聚酯大分子链中的侧基先于分子链开始运动，当染浴温度需提高到120℃时，侧基运动的剧烈程度大于分子链的，同时由于侧基叔丁基形成的空洞自由体积比分子链形成的狭缝自由体积更大，因此颗粒状染料向纤维内部的扩散速率提升显著，从而显著降低了染料分子、空气或水分子渗透进入改性聚酯内部的难度，提高改性聚酯的染色性能，降低染色温度，缩短染色的时间，减少能耗，提高改性聚酯的上染率，也在一定程度上提高了改性聚酯的自然降解性能。

本发明在聚酯中引入固体杂多酸粉体以改善聚酯的自然降解性能。

由于聚酯体系中的端羧基是聚酯水解最先发生的位置，羧基中的羟基氧原子上的未共用电子对与羰基的π电子共扼，发生电子的离域作用，离域的结果是氢氧键作用力减弱，使羧酸离解成负离子和质子，离解后生成的羧基负离子也由于电子的离域使羧基的负电荷平均分配于两个氧原子上，增加了羧基负离子的稳定性，有利于羧酸离解成离子。本发明通过在聚酯制备过程中引入固体杂多酸，固体杂多酸能够离解产生H⁺离子，H⁺离子能够进攻羧基负离子生成带正离子的四面体的中间体，使得羰基的氧质子化，氧上带正电荷，从而吸引羰基碳上的电子，使羰基碳具有正电性，从而更容易被碱性较弱的亲核试剂(比如H₂O)进攻，亲核试剂进攻后，四面体的中间体的酰氧基发生断裂，分解成酸和醇，如此循环，羰基不断被破坏，大分子链不断断裂，端羧基含量不断增加，进一步促进了聚酯水解，提高了水解速率。

固体杂多酸SiO₂-TiO₂具体制备过程为：

按重量份计，首先，将1份二氧化硅粉体和50-60份水搅拌分散，逐滴加入2-3份浓度为4-5wt％的硫酸氧钛溶液，再用浓度为0.5-1.0mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值至中性，接着用浓度为8-10wt％的硫酸调节pH值为8，陈化1-2h后，去离子水洗涤至无SO₄ ^2-后抽滤，滤饼用无水乙醇多次洗涤，再置于干燥箱中在100℃温度条件下烘干，最后将样品分别在400℃-700℃下煅烧2-4h，得到固体杂多酸SiO₂-TiO₂。

固体杂多酸SiO₂-ZrO₂具体制备过程为：

按重量份计，首先，将1份的二氧化硅粉体和50-60份水搅拌分散，逐滴加入2-3份浓度为4-5wt％的硫酸锆溶液，再用浓度为0.5-1.0mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值至中性，接着用浓度为8-10wt％的硫酸调节pH值为8，陈化1-2h后，去离子水洗涤至无SO₄ ^2-后抽滤，滤饼用无水乙醇多次洗涤，再置于干燥箱中在100℃温度条件下烘干，最后将样品分别在400℃-700℃下煅烧2-4h，得到固体杂多酸SiO₂-ZrO₂。

固体杂多酸B₂O₃-Al₂O₃具体制备过程为：

按重量份计，首先，向1份的硼酸中逐滴加入2-3份浓度为4-5wt％硫酸铝溶液，再用浓度为0.5-1.0mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值至中性，接着用浓度为8-10wt％的硫酸调节pH值为8，陈化1-2h后，去离子水洗涤至无SO₄ ^2-后抽滤，滤饼用无水乙醇多次洗涤，再置于干燥箱中在100℃温度条件下烘干，最后将样品分别在400℃-700℃下煅烧2-4h，得到固体杂多酸B₂O₃-Al₂O₃。

固体杂多酸TiO₂-ZnO具体制备过程为：

按重量份计，首先，向1份的硫酸锌中逐滴加入2-3份浓度为4-5wt％硫酸氧钛溶液，再用浓度为0.5-1.0mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值至中性，接着用浓度为8-10wt％的硫酸调节pH值为8，陈化1-2h后，去离子水洗涤至无SO₄ ^2-后抽滤，滤饼用无水乙醇多次洗涤再置于干燥箱中在100℃温度条件下烘干，最后将样品分别在400℃-700℃下煅烧2-4h，得到固体杂多酸TiO₂-ZnO。

固体杂多酸SiO₂-CaO具体制备过程为：

按重量份计，首先，将1份的二氧化硅粉体和50-60份水搅拌分散，逐滴加入2-3份浓度为4-5wt％硫酸钙溶液，再用浓度为0.5-1.0mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值至中性，接着用浓度为8-10wt％的硫酸调节pH值为8，陈化1-2h后，去离子水洗涤至无SO₄ ^2-后抽滤，滤饼用无水乙醇多次洗涤再置于干燥箱中在100℃温度条件下烘干，最后将样品分别在400℃-700℃下煅烧2-4h，得到固体杂多酸SiO₂-CaO。

作为优选的技术方案：

如上所述的一种易染聚酯FDY纤维的制备方法，所述2-叔丁基-1,6-己二甲酸、3-叔丁基-1,6-己二甲酸和2,5-二叔丁基-1,6-己二甲酸的合成方法为：

首先将钨酸和过氧化氢混合，在室温下搅拌10～15min，然后加入原料醇先在80～85℃的温度条件下反应1～2h，再升温至90～95℃反应2～3h，反应过程中，反应物始终处于回流状态，最后进行冷却结晶、洗涤和精制；

反应开始时，钨酸、原料醇和过氧化氢的摩尔比为1:30～40:120～150；

所述2-叔丁基-1,6-己二甲酸、3-叔丁基-1,6-己二甲酸和2,5-二叔丁基-1,6-己二甲酸对应的原料醇分别为2-叔丁基环己醇、4-叔丁基环己醇和2,4-二叔丁基环己醇。

如上所述的一种易染聚酯FDY纤维的制备方法，高温焙烧的时间为2～4h；SiO₂-TiO₂、SiO₂-ZrO₂、B₂O₃-Al₂O₃、TiO₂-ZnO和SiO₂-CaO中TiO₂、ZrO₂、Al₂O₃、ZnO和CaO的含量分别为30～50wt％、30～50wt％、20～40wt％、20～40wt％和20～50wt％；固体杂多酸在高温焙烧后进行粉碎得到平均粒径小于0.5微米的粉体。

如上所述的一种易染聚酯FDY纤维的制备方法，所述改性聚酯的制备步骤如下：

(1)酯化反应；

将对苯二甲酸、乙二醇和带叔丁基侧基的二元酸配成浆料，加入经过高温焙烧的固体杂多酸粉体、催化剂、消光剂和稳定剂混合均匀后，在氮气氛围中加压进行酯化反应，加压压力为常压～0.3MPa，酯化反应的温度为250～260℃，当酯化反应中的水馏出量达到理论值的90％以上时为酯化反应终点；

(2)缩聚反应；

酯化反应结束后，在负压条件下开始低真空阶段的缩聚反应，该阶段压力在30～50min内由常压平稳抽至绝对压力500Pa以下，反应温度为250～260℃，反应时间为30～50min，然后继续抽真空，进行高真空阶段的缩聚反应，使反应压力进一步降至绝对压力100Pa以下，反应温度为270～275℃，反应时间为40～75min。

如上所述的一种易染聚酯FDY纤维的制备方法，所述对苯二甲酸、乙二醇和带叔丁基侧基的二元酸的摩尔比为1:1.2～2.0:0.04～0.07，所述经过高温焙烧的固体杂多酸粉体、催化剂、消光剂和稳定剂的加入量分别为对苯二甲酸加入量的0.03～0.05wt％、0.03～0.05wt％、0.20～0.25wt％和0.01～0.05wt％。本发明带叔丁基侧基的二元酸和固体杂多酸的加入量并不限于此，本领域技术人员可实际情况进行调整，但调整幅度不宜过大，添加量过大对聚酯大分子结构的规整性破坏太大，对纤维的结晶度以及力学性能影响过大，不利于纤维的生产和应用，添加量过低，则染色效果和降解效果提升不明显；

如上所述的一种易染聚酯FDY纤维的制备方法，所述催化剂为三氧化二锑、乙二醇锑或醋酸锑，所述消光剂为二氧化钛，所述稳定剂为磷酸三苯酯、磷酸三甲酯或亚磷酸三甲酯。

如上所述的一种易染聚酯FDY纤维的制备方法，所述改性聚酯的数均分子量为25000～30000，分子量分布指数为1.8～2.2。

如上所述的一种易染聚酯FDY纤维的制备方法，所述FDY工艺的流程为：计量、喷丝板挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕；

所述FDY工艺的参数为：纺丝温度280～290℃，冷却温度20～25℃，网络压力0.20～0.30MPa，一辊速度2200～2600m/min，一辊温度75～90℃，二辊速度3800～4100m/min，二辊温度115～135℃，卷绕速度3730～4015m/min。

本发明还提供一种采用如上所述的一种易染聚酯FDY纤维的制备方法制得的一种易染聚酯FDY纤维，为改性聚酯FDY丝；

所述改性聚酯的分子链包括对苯二甲酸链段、乙二醇链段和带叔丁基侧基的二元酸链段；所述改性聚酯中分散有所述经过高温焙烧的固体杂多酸粉体。

作为优选的技术方案：

如上所述的一种易染聚酯FDY纤维，其易染聚酯FDY纤维的单丝纤度为0.3～0.5dtex，断裂强度≥3.8cN/dtex，断裂伸长率为25.0±3.0％，网络度为12±4个/m，线密度偏差率≤1.00％，断裂强度CV值≤5.00％，断裂伸长CV值≤8.0％，沸水收缩率为8.0±0.5％；本发明通过含带叔丁基侧基的二元酸和固体杂多酸对聚酯进行改性，制得的纤维的品质和质量相比于现有技术未降低，改性后的纤维仍具有良好的力学性能和可纺性等；

易染聚酯FDY纤维在120℃的温度条件下的上染率为87.7～92.2％，K/S值为22.54～25.87；在其他测试条件相同的情况下，对比样在130℃的温度条件下的上染率为83.2％，K/S值为20.52，对比样与本发明的易染聚酯FDY纤维的区别仅在于其材质为普通聚酯且未添加经过高温焙烧的固体杂多酸粉体；

易染聚酯FDY纤维在温度为25℃且相对湿度为65％的条件下放置60个月后，其特性粘度下降15～19％；相同条件下，对比样的特性粘度下降3.5％，对比样与本发明的易染聚酯FDY纤维的区别仅在于其材质为普通聚酯且未添加经过高温焙烧的固体杂多酸粉体。

发明机理：

本发明通过带叔丁基侧基的二元酸对聚酯进行改性，增大改性聚酯空洞自由体积，空洞自由体积的增大能够降低染料分子、空气及水分子渗透进入改性聚酯内部的难度，使制得的易染聚酯FDY纤维染色性能得到了大大提升，也一定程度上提高了聚酯的降解性能；另外，又由于固体杂多酸对聚酯的改性，可在水解过程促进亲核加成反应的进行，又显著提高了降解速率。

带叔丁基侧基的二元酸对聚酯改性提高聚酯纤维的染色性能及降解性能的具体作用机理如下：

聚合物中的大分子链不是完全紧密的堆砌，在大分子链之间总是有空隙存在，这部分空隙体积即为自由体积。要使小分子渗透到高分子内部，高分子内或高分子间要有足够大的空隙，所以小分子的渗透率和扩散性与高分子结构中的空隙大小(即自由体积的尺寸)有关，在一定范围内，自由体积的尺寸越大，小分子的渗透率越高，扩散性越好。自由体积又分为空洞自由体积和狭缝自由体积，空洞自由体积较狭缝自由体积具更大的空间尺寸，对于小分子的渗透率的提升，增加空洞自由体积较增加狭缝自由体积时的效果更加明显。

自由体积的尺寸和类型主要取决于聚合物的结构，影响聚合物结构的主要因素为立体阻碍、侧基大小以及侧基结构等。当聚合物主链上某一位置被侧基取代时，必然引起主链活动性的变化，从而改变了链与链间的相互作用力，链与链间的距离亦会发生相应的改变，结果导致内聚能和自由体积的变化，高分子侧链上的取代基的极性、大小与长短等对分子链的刚性和分子间的相互作用乃至聚合物结构的自由体积分数都有一定的影响，因此，取代基不同产生的效应不同，往往导致聚合物的渗透分离性能也各不相同。

对于间苯二甲酸和己二甲酸等直链分子，当间苯二甲酸苯环上的H原子或者己二甲酸亚甲基上的H原子被甲基(-CH₃)取代时，侧基上的C原子与主链C原子不在同一平面内，于是，中心C上的四个sp3杂化轨道分别与周围四个C原子上的空轨道重叠，形成四个完全相同的σ键，呈正四面体排列，四个碳原子分别位于正四面体的四个顶点，当甲基的三个氢进一步被甲基取代时，这时就相当于叔丁基取代，形成一个更大的四面体结构，这种正四面体排列的分子链相对呈锯齿形排列，空洞自由体积明显增大了很多，能够显著提高小分子的渗透率和扩散性；而当间苯二甲酸苯环上的H原子或者己二甲酸亚甲基上的H原子被长支链取代基取代时，主要增大的是狭缝自由体积，增大幅度较小，对小分子的渗透率和扩散性的提升效果有限，同时由于长支链取代基的刚性较小，分子链之间容易发生缠结，不利于自由体积的增大。本发明通过在聚酯分子链中引入带叔丁基侧基的二元酸显著提升了易染聚酯FDY纤维的染色性能，带叔丁基侧基的二元酸为5-叔丁基-1,3-苯二甲酸、2-叔丁基-1,6-己二甲酸、3-叔丁基-1,6-己二甲酸或2,5-二叔丁基-1,6-己二甲酸，其中2-叔丁基-1,6-己二甲酸、3-叔丁基-1,6-己二甲酸和2,5-二叔丁基-1,6-己二甲酸为己二酸，是一种脂肪酸，其刚性小于5-叔丁基-1,3-苯二甲酸，有利于提升聚酯链段的柔软性，带叔丁基侧基的二元酸中叔丁基的存在会引起主链活动性的变化，从而改变了链单元间的相互作用力，分子链单元间的距离亦会发生相应的改变，导致改性聚酯的空洞自由体积的增大。与短支链取代基(如甲基、乙基等基团)相比，叔丁基占据了较大的空间位置，在分子链排列的方式上将获得更大的自由体积；与长支链取代基相比，一方面叔丁基增大的是空洞自由体积，而长支链取代基增大的是狭缝自由体积，另一方面叔丁基的刚性大于长支链取代基，减少了分子链之间的缠结，因而叔丁基较长支链取代基在分子链排列的方式上具有更多的自由体积。此外，当带叔丁基侧基的二元酸为5-叔丁基-1,3-苯二甲酸时，间位二甲酸连接的苯环将形成一个更大的非对称性链段，不仅增加了链段间迁移的位阻而且增加了链段内绕间位连接键旋转的位阻，间位异构体的引入有利于自由体积的增加。带叔丁基侧基的二元酸的引入使得改性聚酯的空洞自由体积增大，空洞自由体积的增大将使水、空气或其它分子如染料等更容易渗透到改性聚酯大分子内部，对改性聚酯的染色等产生积极的影响，可降低染色的温度，减少能耗，同时在染色时提高了纤维的上染率，也一定程度上提高了聚酯的降解性能。

固体杂多酸对聚酯改性提高聚酯纤维的降解性能的具体作用机理如下：

聚酯的水解反应是酯化反应的逆反应，其实质是酯键中酰氧键的断裂过程，即亲核试剂在羰基上发生亲核加成，形成四面体中间体后消除负离子完成水解。普通聚酯水解速率较慢的一个重要原因是聚酯中的羰基碳原子接受亲核试剂进攻的能力低，这是因为聚酯中的羰基碳原子的周围都是给电子基团，缺少吸电子基团，造成聚酯中的羰基碳原子接受亲核试剂进攻的能力低，往往需要较强的亲核基团才能与聚酯中的羰基碳原子发生亲核反应。

本发明通过在聚酯制备原料中加入固体杂多酸显著提高了聚酯中的羰基碳原子接受亲核试剂进攻的能力，进而提高了聚酯的水解速率。本发明选用的固体杂多酸是一类通过氧原子桥联杂原子(中心原子)和金属原子(配位原子)组成的强酸性多核配位物酸催化剂，其耐高温和耐催化性能强，其催化功能来源于固体表面上存在的具有催化活性的酸性部位，由于其耐高温，因而固体杂多酸可在聚酯合成时加入；由于聚酯的酯化反应是在酸性条件下进行的，酸可作为聚酯酯化催化剂，因而固体杂多酸的加入不会对聚合反应产生不利影响，只会有助于对苯二甲酸与乙二醇的酯化反应，降低酯化反应温度，减少酯化过程副反应。

聚酯体系中的端羧基是聚酯水解最先发生的位置，羧基中的羟基氧原子上的未共用电子对与羰基的π电子共扼，发生电子的离域作用，离域的结果是氢氧键作用力减弱，使羧酸离解成负离子和质子，离解后生成的羧基负离子也由于电子的离域使羧基的负电荷平均分配于两个氧原子上，增加了羧基负离子的稳定性，有利于羧酸离解成离子。固体杂多酸能够离解产生H⁺离子，H⁺离子能够进攻羧基负离子生成带正离子的四面体的中间体，使得羰基的氧质子化，氧上带正电荷，从而吸引羰基碳上的电子，使羰基碳具有正电性，从而更容易被碱性较弱的亲核试剂(比如H₂O)进攻，亲核试剂进攻后，四面体的中间体的酰氧基发生断裂，分解成酸和醇，如此循环，羰基不断被破坏，大分子链不断断裂，端羧基含量不断增加，进一步促进了聚酯水解，提高了水解速率。常规的聚酯FDY纤维虽然力学性能优良，但纤维的结构致密，结晶度高，自然降解时间很长，作为服装的主要用途在回收利用方面难度很大，本发明通过在聚酯制备原料中加入固体杂多酸显著提高了聚酯中的羰基碳原子接受亲核试剂进攻的能力，进而提高了聚酯的水解速率，在有限的时间内使得易染聚酯FDY纤维可自然降解。

本发明的固体杂多酸与带叔丁基侧基的二元酸存在一定的协同作用，带叔丁基侧基的二元酸增大改性聚酯空洞自由体积，降低空气及水分子渗透进入改性聚酯内部的难度，一定程度上提高了聚酯的降解性能，促进了降解反应，固体杂多酸加剧了羰基的氧质子化，进一步促进了降解反应，两者相互协同显著提高了聚酯的降解速率。

有益效果：

(1)本发明的一种易染聚酯FDY纤维的制备方法，通过添加固体杂多酸对聚酯进行改性，促进了水解过程中亲核加成反应的进行，提高了聚酯的降解速率，用于服装织造可有效解决废旧服装回收利用问题；

(2)本发明的一种易染聚酯FDY纤维的制备方法，通过带叔丁基侧基的二元酸对聚酯进行改性，使改性聚酯的空洞自由体积增大，提高了纤维的染色性能，也在一定程度上提高了纤维的降解性能；

(3)本发明的一种易染聚酯FDY纤维的制备方法，工艺简单、成本低廉，极具应用前景；

(4)本发明的一种易染聚酯FDY纤维，染色性能优良，降解性能优良。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

一种易染聚酯FDY纤维的制备方法，步骤如下：

(1)制备改性聚酯；

(1.1)制备固体杂多酸粉体SiO₂-TiO₂；

按重量份计，首先，将1份二氧化硅粉体和55份水搅拌分散，逐滴加入2份浓度为4.5wt％的硫酸氧钛溶液，再用浓度为1.0mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值至中性，接着用浓度为10wt％的硫酸调节pH值为8，陈化2h后，去离子水洗涤至无SO₄ ^2-后抽滤，滤饼用无水乙醇多次洗涤，再置于干燥箱中在100℃温度条件下烘干，最后将样品分别在500℃下煅烧2h后进行粉碎得到平均粒径为0.4微米的固体杂多酸SiO₂-TiO₂粉体，SiO₂-TiO₂中TiO₂的含量为42wt％；

(1.2)酯化反应；

将对苯二甲酸、乙二醇和5-叔丁基-1,3-苯二甲酸配成浆料，加入经过高温焙烧的SiO₂-TiO₂粉体、三氧化二锑、二氧化钛和亚磷酸三甲酯混合均匀后，在氮气氛围中加压进行酯化反应，加压压力为0.3MPa，酯化反应的温度为260℃，当酯化反应中的水馏出量达到理论值的92％时为酯化反应终点，其中对苯二甲酸、乙二醇和5-叔丁基-1,3-苯二甲酸的摩尔比为1:1.5:0.04，经过高温焙烧的SiO₂-TiO₂粉体、三氧化二锑、二氧化钛和磷酸三苯酯的加入量分别为对苯二甲酸加入量的0.03wt％、0.033wt％、0.20wt％和0.04wt％；

(1.3)缩聚反应；

酯化反应结束后，在负压条件下开始低真空阶段的缩聚反应，该阶段压力在40min内由常压平稳抽至绝对压力为400Pa，反应温度为250℃，反应时间为40min，然后继续抽真空，进行高真空阶段的缩聚反应，使反应压力进一步降至绝对压力为80Pa，反应温度为272℃，反应时间为65min，制得的改性聚酯的数均分子量为28000，分子量分布指数为1.8。

(2)制备易染聚酯FDY纤维；

将改性聚酯熔体经计量、喷丝板挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕制得改性聚酯FDY丝，即得易染聚酯FDY纤维，FDY工艺的参数为：纺丝温度290℃，冷却温度20℃，网络压力0.28MPa，一辊速度2200m/min，一辊温度80℃，二辊速度3900m/min，二辊温度120℃，卷绕速度3730m/min。

最终制得的易染聚酯FDY纤维为改性聚酯FDY丝，其单丝纤度为0.3dtex，断裂强度为3.85cN/dtex，断裂伸长率为22.0％，网络度为11个/m，线密度偏差率为0.95％，断裂强度CV值为4.85％，断裂伸长CV值为7.88％，沸水收缩率为8.0％；

易染聚酯FDY纤维在120℃的温度条件下的上染率为90.58％，K/S值为25.87；

易染聚酯FDY纤维在温度为25℃且相对湿度为65％的条件下放置60个月后，其特性粘度下降16％。

对比例1

一种聚酯FDY纤维的制备方法，制备步骤与实施例1基本相同，不同之处在于，不添加5-叔丁基-1,3-苯二甲酸和固体杂多酸SiO₂-TiO₂粉体，即不对聚酯进行改性，制得的聚酯FDY纤维的单丝纤度为0.3dtex，断裂强度为3.80cN/dtex，断裂伸长率为24.0％，网络度为11个/m，线密度偏差率为0.98％，断裂强度CV值为4.93％，断裂伸长CV值为7.70％，沸水收缩率为8.1％，在与实施例1其他测试条件相同的情况下，其在130℃的温度条件下的上染率为83.2％，K/S值为20.52；其在温度为25℃且相对湿度为65％的条件下放置60个月后特性粘度下降3.5％。

与实施例1对比发现，本发明的易染聚酯FDY纤维相比于对比例1的聚酯FDY纤维大幅提高了纤维上染率，降低染色温度，缩短染色的时间，减少能耗，并且本发明的阳离子可染聚酯纤维的自然降解速率相比于对比例1的聚酯FDY纤维有了极大地提升，通过对降解条件进行调整还可进一步加快其降解速率，进而方便纤维的回收利用，同时固体杂多酸SiO₂-TiO₂粉体及5-叔丁基-1,3-苯二甲酸的添加对纤维其他性能影响较小，并不影响其加工性能及机械性能。

对比例2

一种聚酯FDY纤维的制备方法，制备步骤与实施例1基本相同，不同之处在于，步骤(1)中采用1,2十二烷基二醇替代5-叔丁基-1,3-苯二甲酸。制得的聚酯FDY纤维的单丝纤度为0.3dtex，断裂强度为3.76cN/dtex，断裂伸长率为24.0％，网络度为11个/m，线密度偏差率为0.98％，断裂强度CV值为4.91％，断裂伸长CV值为7.89％，沸水收缩率为8.2％；在与实施例1其他测试条件相同的情况下，其在130℃的温度条件下的上染率为86.2％，K/S值为21.23；其在温度为25℃且相对湿度为65％的条件下放置60个月后特性粘度下降11.5％。

与实施例1对比可以发现，带叔丁基侧基的二元酸(即5-叔丁基-1,3-苯二甲酸)相对于含长支链取代基的1,2十二烷基二醇更有利于提升纤维的染色性能及降解性能，这主要是因为一方面带叔丁基侧基的二元酸中的叔丁基增大的自由体积更多的是空洞自由体积，而长支链取代基增大的自由体积更多的是狭缝自由体积，另一方面带叔丁基侧基的二元酸中的叔丁基的刚性大于长支链取代基，减少了分子链之间的缠结，因而带叔丁基侧基的二元酸较含长支链取代基的1,2十二烷基二醇在聚酯分子链排列的方式上具有更多的自由体积，进而更有利于提升纤维的染色性能及降解性能。

实施例2

一种易染聚酯FDY纤维的制备方法，步骤如下：

(1)制备改性聚酯；

(1.1)制备2-叔丁基-1,6-己二甲酸：首先将钨酸和过氧化氢混合，在室温下搅拌10min，然后加入2-叔丁基环己醇先在80℃的温度条件下反应1h，再升温至94℃反应2h，反应过程中，反应物始终处于回流状态，最后进行冷却结晶、洗涤和精制，其中反应开始时，钨酸、2-叔丁基环己醇和过氧化氢的摩尔比为1:35:120；

(1.2)制备固体杂多酸粉体SiO₂-ZrO₂；

按重量份计，首先，将1份的二氧化硅粉体和58份水搅拌分散，逐滴加入2份浓度为5wt％的硫酸锆溶液，再用浓度为1.0mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值至中性，接着用浓度为10wt％的硫酸调节pH值为8，陈化1h后，去离子水洗涤至无SO₄ ^2-后抽滤，滤饼用无水乙醇多次洗涤，再置于干燥箱中在100℃温度条件下烘干，最后将样品分别在400℃℃下煅烧4h后进行粉碎得到平均粒径为0.45微米的固体杂多酸SiO₂-ZrO₂粉体，SiO₂-ZrO₂中ZrO₂的含量为45wt％；

(1.3)酯化反应；

将对苯二甲酸、乙二醇和2-叔丁基-1,6-己二甲酸配成浆料，加入经过高温焙烧的SiO₂-ZrO₂粉体、三氧化二锑、二氧化钛和亚磷酸三甲酯混合均匀后，在氮气氛围中加压进行酯化反应，加压压力为0.3MPa，酯化反应的温度为260℃，当酯化反应中的水馏出量达到理论值的92％时为酯化反应终点，其中对苯二甲酸、乙二醇和2-叔丁基-1,6-己二甲酸的摩尔比为1:1.5:0.05，经过高温焙烧的SiO₂-ZrO₂粉体、乙二醇锑、二氧化钛和磷酸三甲酯的加入量分别为对苯二甲酸加入量的0.04wt％、0.03wt％、0.25wt％和0.01wt％；

(1.4)缩聚反应；

酯化反应结束后，在负压条件下开始低真空阶段的缩聚反应，该阶段压力在40min内由常压平稳抽至绝对压力为400Pa，反应温度为250℃，反应时间为40min，然后继续抽真空，进行高真空阶段的缩聚反应，使反应压力进一步降至绝对压力为80Pa，反应温度为272℃，反应时间为65min，制得的改性聚酯的数均分子量为28000，分子量分布指数为1.8。

(2)制备易染聚酯FDY纤维；

将改性聚酯熔体经计量、喷丝板挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕制得改性聚酯FDY丝，即得易染聚酯FDY纤维，FDY工艺的参数为：纺丝温度290℃，冷却温度20℃，网络压力0.28MPa，一辊速度2200m/min，一辊温度80℃，二辊速度3900m/min，二辊温度120℃，卷绕速度3730m/min。

最终制得的易染聚酯FDY纤维为改性聚酯FDY丝，其单丝纤度为0.5dtex，断裂强度为3.88cN/dtex，断裂伸长率为25.0％，网络度为12个/m，线密度偏差率为1.00％，断裂强度CV值为4.94％，断裂伸长CV值为7.96％，沸水收缩率为8.2％；

易染聚酯FDY纤维在120℃的温度条件下的上染率为87.7％，K/S值为23.84；

易染聚酯FDY纤维在温度为25℃且相对湿度为65％的条件下放置60个月后，其特性粘度下降17％。

实施例3

一种易染聚酯FDY纤维的制备方法，步骤如下：

(1)制备改性聚酯；

(1.1)制备2-叔丁基-1,6-己二甲酸：首先将钨酸和过氧化氢混合，在室温下搅拌12min，然后加入2-叔丁基环己醇先在83℃的温度条件下反应1.5h，再升温至90℃反应2h，反应过程中，反应物始终处于回流状态，最后进行冷却结晶、洗涤和精制，其中反应开始时，钨酸、2-叔丁基环己醇和过氧化氢的摩尔比为1:33:120；

(1.2)制备固体杂多酸粉体B₂O₃-Al₂O₃；

按重量份计，首先，向1份的硼酸中逐滴加入2.5份浓度为4wt％硫酸铝溶液，再用浓度为1.0mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值至中性，接着用浓度为9wt％的硫酸调节pH值为8，陈化1.5h后，去离子水洗涤至无SO₄ ^2-后抽滤，滤饼用无水乙醇多次洗涤，再置于干燥箱中在100℃温度条件下烘干，最后将样品分别在700℃下煅烧2h后进行粉碎得到固体杂多酸B₂O₃-Al₂O₃粉体，B₂O₃-Al₂O₃中Al₂O₃的含量分别为30wt％；

(1.3)酯化反应；

将对苯二甲酸、乙二醇和2-叔丁基-1,6-己二甲酸配成浆料，加入经过高温焙烧的B₂O₃-Al₂O₃粉体、乙二醇锑、二氧化钛和磷酸三苯酯混合均匀后，在氮气氛围中加压进行酯化反应，加压压力为0.2MPa，酯化反应的温度为255℃，当酯化反应中的水馏出量达到理论值的90％时为酯化反应终点，其中对苯二甲酸、乙二醇和2-叔丁基-1,6-己二甲酸的摩尔比为1:2.0:0.053，经过高温焙烧的B₂O₃-Al₂O₃粉体、醋酸锑、二氧化钛和亚磷酸三甲酯的加入量分别为对苯二甲酸加入量的0.04wt％、0.04wt％、0.21wt％和0.03wt％；

(1.4)缩聚反应；

酯化反应结束后，在负压条件下开始低真空阶段的缩聚反应，该阶段压力在45min内由常压平稳抽至绝对压力为450Pa，反应温度为256℃，反应时间为50min，然后继续抽真空，进行高真空阶段的缩聚反应，使反应压力进一步降至绝对压力为100Pa，反应温度为275℃，反应时间为60min，制得的改性聚酯的数均分子量为25000，分子量分布指数为2.0。

(2)制备易染聚酯FDY纤维；

将改性聚酯熔体经计量、喷丝板挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕制得改性聚酯FDY丝，即得易染聚酯FDY纤维，FDY工艺的参数为：纺丝温度285℃，冷却温度20℃，网络压力0.25MPa，一辊速度2600m/min，一辊温度90℃，二辊速度3800m/min，二辊温度125℃，卷绕速度3852m/min。

最终制得的易染聚酯FDY纤维为改性聚酯FDY丝，其单丝纤度为0.3dtex，断裂强度为3.8cN/dtex，断裂伸长率为28.0％，网络度为8个/m，线密度偏差率为0.96％，断裂强度CV值为5.00％，断裂伸长CV值为7.93％，沸水收缩率为8.0％；

易染聚酯FDY纤维在120℃的温度条件下的上染率为87.7％，K/S值为22.54；

易染聚酯FDY纤维在温度为25℃且相对湿度为65％的条件下放置60个月后，其特性粘度下降19％。

实施例4

一种易染聚酯FDY纤维的制备方法，步骤如下：

(1)制备改性聚酯；

(1.1)制备3-叔丁基-1,6-己二甲酸：首先将钨酸和过氧化氢混合，在室温下搅拌13min，然后加入4-叔丁基环己醇先在85℃的温度条件下反应2h，再升温至90℃反应3h，反应过程中，反应物始终处于回流状态，最后进行冷却结晶、洗涤和精制，其中反应开始时，钨酸、4-叔丁基环己醇和过氧化氢的摩尔比为1:30:130；

(1.2)制备固体杂多酸粉体TiO₂-ZnO；

按重量份计，首先，向1份的硫酸锌中逐滴加入3份浓度为5wt％的硫酸氧钛溶液，再用浓度为1.0mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值至中性，接着用浓度为10wt％的硫酸调节pH值为8，陈化2h后，去离子水洗涤至无SO₄ ^2-后抽滤，滤饼用无水乙醇多次洗涤再置于干燥箱中在100℃温度条件下烘干，最后将样品分别在600℃下煅烧2.5h后进行粉碎得到平均粒径为0.45微米的固体杂多酸TiO₂-ZnO粉体，TiO₂-ZnO中ZnO的含量分别为35wt％；

(1.3)酯化反应；

将对苯二甲酸、乙二醇和3-叔丁基-1,6-己二甲酸配成浆料，加入经过高温焙烧的TiO₂-ZnO粉体、乙二醇锑、二氧化钛和亚磷酸三甲酯混合均匀后，在氮气氛围中加压进行酯化反应，加压压力为0.1MPa，酯化反应的温度为250℃，当酯化反应中的水馏出量达到理论值的90％时为酯化反应终点，其中对苯二甲酸、乙二醇和3-叔丁基-1,6-己二甲酸的摩尔比为1:1.5:0.07，经过高温焙烧的TiO₂-ZnO粉体、醋酸锑、二氧化钛和磷酸三苯酯的加入量分别为对苯二甲酸加入量的0.03wt％、0.05wt％、0.20wt％和0.02wt％；

(1.4)缩聚反应；

酯化反应结束后，在负压条件下开始低真空阶段的缩聚反应，该阶段压力在50min内由常压平稳抽至绝对压力为420Pa，反应温度为260℃，反应时间为35min，然后继续抽真空，进行高真空阶段的缩聚反应，使反应压力进一步降至绝对压力为85Pa，反应温度为270℃，反应时间为40min，制得的改性聚酯的数均分子量为29000，分子量分布指数为2.2。

(2)制备易染聚酯FDY纤维；

将改性聚酯熔体经计量、喷丝板挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕制得改性聚酯FDY丝，即得易染聚酯FDY纤维，FDY工艺的参数为：纺丝温度288℃，冷却温度25℃，网络压力0.30MPa，一辊速度2400m/min，一辊温度85℃，二辊速度4000m/min，二辊温度130℃，卷绕速度4015m/min。

最终制得的易染聚酯FDY纤维为改性聚酯FDY丝，其单丝纤度为0.4dtex，断裂强度为3.83cN/dtex，断裂伸长率为25.0％，网络度为8个/m，线密度偏差率为0.86％，断裂强度CV值为4.97％，断裂伸长CV值为8.0％，沸水收缩率为8.5％；

易染聚酯FDY纤维在120℃的温度条件下的上染率为92.2％，K/S值为22.54；

易染聚酯FDY纤维在温度为25℃且相对湿度为65％的条件下放置60个月后，其特性粘度下降15％。

实施例5

一种易染聚酯FDY纤维的制备方法，步骤如下：

(1)制备改性聚酯；

(1.1)制备3-叔丁基-1,6-己二甲酸：首先将钨酸和过氧化氢混合，在室温下搅拌14min，然后加入4-叔丁基环己醇先在82℃的温度条件下反应2h，再升温至92℃反应3h，反应过程中，反应物始终处于回流状态，最后进行冷却结晶、洗涤和精制，其中反应开始时，钨酸、4-叔丁基环己醇和过氧化氢的摩尔比为1:40:130；

(1.2)制备固体杂多酸粉体SiO₂-CaO；

按重量份计，首先，将1份的二氧化硅粉体和50份水搅拌分散，逐滴加入3份浓度为5wt％硫酸钙溶液，再用浓度为1.0mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值至中性，接着用浓度为10wt％的硫酸调节pH值为8，陈化2h后，去离子水洗涤至无SO₄ ^2-后抽滤，滤饼用无水乙醇多次洗涤再置于干燥箱中在100℃温度条件下烘干，最后将样品分别在650℃下煅烧3.5h后进行粉碎得到平均粒径为0.45微米固体杂多酸SiO₂-CaO粉体，SiO₂-CaO中CaO的含量为45wt％；

(1.3)酯化反应；

将对苯二甲酸、乙二醇和3-叔丁基-1,6-己二甲酸配成浆料，加入经过高温焙烧的SiO₂-CaO粉体、醋酸锑、二氧化钛和磷酸三甲酯混合均匀后，在氮气氛围中加压进行酯化反应，加压压力为0.3MPa，酯化反应的温度为252℃，当酯化反应中的水馏出量达到理论值的90％时为酯化反应终点，其中对苯二甲酸、乙二醇和3-叔丁基-1,6-己二甲酸的摩尔比为1:1.6:0.064，经过高温焙烧的SiO₂-CaO粉体、乙二醇锑、二氧化钛和磷酸三苯酯的加入量分别为对苯二甲酸加入量的0.05wt％、0.04wt％、0.24wt％和0.01wt％；

(1.4)缩聚反应；

酯化反应结束后，在负压条件下开始低真空阶段的缩聚反应，该阶段压力在30min内由常压平稳抽至绝对压力为500Pa，反应温度为256℃，反应时间为45min，然后继续抽真空，进行高真空阶段的缩聚反应，使反应压力进一步降至绝对压力为88Pa，反应温度为272℃，反应时间为75min，制得的改性聚酯的数均分子量为30000，分子量分布指数为1.9。

(2)制备易染聚酯FDY纤维；

将改性聚酯熔体经计量、喷丝板挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕制得改性聚酯FDY丝，即得易染聚酯FDY纤维，FDY工艺的参数为：纺丝温度284℃，冷却温度20℃，网络压力0.28MPa，一辊速度2300m/min，一辊温度80℃，二辊速度3900m/min，二辊温度135℃，卷绕速度3730m/min。

最终制得的易染聚酯FDY纤维为改性聚酯FDY丝，其单丝纤度为0.35dtex，断裂强度为3.8cN/dtex，断裂伸长率为28.0％，网络度为16个/m，线密度偏差率为1.00％，断裂强度CV值为4.88％，断裂伸长CV值为7.9％，沸水收缩率为7.5％；

易染聚酯FDY纤维在120℃的温度条件下的上染率为90.36％，K/S值为25.87；

易染聚酯FDY纤维在温度为25℃且相对湿度为65％的条件下放置60个月后，其特性粘度下降15％。

实施例6

一种易染聚酯FDY纤维的制备方法，步骤如下：

(1)制备改性聚酯；

(1.1)制备2,5-二叔丁基-1,6-己二甲酸：首先将钨酸和过氧化氢混合，在室温下搅拌15min，然后加入2,4-二叔丁基环己醇先在83℃的温度条件下反应1.5h，再升温至92℃反应2.5h，反应过程中，反应物始终处于回流状态，最后进行冷却结晶、洗涤和精制，其中反应开始时，钨酸、2,4-二叔丁基环己醇和过氧化氢的摩尔比为1:40:120；

(1.2)制备固体杂多酸粉体；

固体杂多酸粉体由平均粒径均为0.45微米的SiO₂-TiO₂粉体和SiO₂-ZrO₂粉体按质量比1:1混合得到，其中，SiO₂-TiO₂和SiO₂-ZrO₂中TiO₂和ZrO₂的含量分别为30wt％和50wt％；

(1.3)酯化反应；

将对苯二甲酸、乙二醇和2,5-二叔丁基-1,6-己二甲酸配成浆料，加入经过高温焙烧的固体杂多酸粉体、三氧化二锑、二氧化钛和磷酸三苯酯混合均匀后，在氮气氛围中加压进行酯化反应，加压压力为常压，酯化反应的温度为260℃，当酯化反应中的水馏出量达到理论值的95％时为酯化反应终点，其中对苯二甲酸、乙二醇和2,5-二叔丁基-1,6-己二甲酸的摩尔比为1:1.8:0.06，经过高温焙烧的固体杂多酸粉体、三氧化二锑、二氧化钛和磷酸三甲酯的加入量分别为对苯二甲酸加入量的0.05wt％、0.03wt％、0.21wt％和0.05wt％；

(1.4)缩聚反应；

酯化反应结束后，在负压条件下开始低真空阶段的缩聚反应，该阶段压力在30min内由常压平稳抽至绝对压力为490Pa，反应温度为260℃，反应时间为50min，然后继续抽真空，进行高真空阶段的缩聚反应，使反应压力进一步降至绝对压力为90Pa，反应温度为270℃，反应时间为55min，制得的改性聚酯的数均分子量为27000，分子量分布指数为1.9。

(2)制备易染聚酯FDY纤维；

将改性聚酯熔体经计量、喷丝板挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕制得改性聚酯FDY丝，即得易染聚酯FDY纤维，FDY工艺的参数为：纺丝温度290℃，冷却温度22℃，网络压力0.25MPa，一辊速度2200m/min，一辊温度75℃，二辊速度4000m/min，二辊温度115℃，卷绕速度3900m/min。

最终制得的易染聚酯FDY纤维为改性聚酯FDY丝，其单丝纤度为0.5dtex，断裂强度为3.85cN/dtex，断裂伸长率为22.0％，网络度为16个/m，线密度偏差率为0.9％，断裂强度CV值为5.00％，断裂伸长CV值为7.85％，沸水收缩率为8.0％；

易染聚酯FDY纤维在120℃的温度条件下的上染率为92.2％，K/S值为24.79；

易染聚酯FDY纤维在温度为25℃且相对湿度为65％的条件下放置60个月后，其特性粘度下降15％。

实施例7

一种易染聚酯FDY纤维的制备方法，步骤如下：

(1)制备改性聚酯；

(1.1)制备2,5-二叔丁基-1,6-己二甲酸：首先将钨酸和过氧化氢混合，在室温下搅拌11min，然后加入2,4-二叔丁基环己醇先在80℃的温度条件下反应1h，再升温至95℃反应2.2h，反应过程中，反应物始终处于回流状态，最后进行冷却结晶、洗涤和精制，其中反应开始时，钨酸、2,4-二叔丁基环己醇和过氧化氢的摩尔比为1:35:150；

(1.2)制备固体杂多酸粉体；

固体杂多酸粉体由平均粒径均为0.45微米的SiO₂-TiO₂粉体、B₂O₃-Al₂O₃粉体和SiO₂-ZrO₂粉体按质量比1:1:1混合得到，其中，SiO₂-TiO₂、B₂O₃-Al₂O₃和SiO₂-ZrO₂中TiO₂、Al₂O₃和ZrO₂的含量分别为50wt％、20wt％和20wt％；

(1.3)酯化反应；

将对苯二甲酸、乙二醇和2,5-二叔丁基-1,6-己二甲酸配成浆料，加入经过高温焙烧的固体杂多酸粉体、乙二醇锑、二氧化钛和亚磷酸三甲酯混合均匀后，在氮气氛围中加压进行酯化反应，加压压力为0.2MPa，酯化反应的温度为250℃，当酯化反应中的水馏出量达到理论值的92％时为酯化反应终点，其中对苯二甲酸、乙二醇和2,5-二叔丁基-1,6-己二甲酸的摩尔比为1:1.2:0.05，经过高温焙烧的固体杂多酸粉体、乙二醇锑、二氧化钛和亚磷酸三甲酯的加入量分别为对苯二甲酸加入量的0.03wt％、0.04wt％、0.25wt％和0.03wt％；

(1.4)缩聚反应；

酯化反应结束后，在负压条件下开始低真空阶段的缩聚反应，该阶段压力在40min内由常压平稳抽至绝对压力为440Pa，反应温度为260℃，反应时间为40min，然后继续抽真空，进行高真空阶段的缩聚反应，使反应压力进一步降至绝对压力为95Pa，反应温度为274℃，反应时间为50min，制得的改性聚酯的数均分子量为30000，分子量分布指数为2.0。

(2)制备易染聚酯FDY纤维；

将改性聚酯熔体经计量、喷丝板挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕制得改性聚酯FDY丝，即得易染聚酯FDY纤维，FDY工艺的参数为：纺丝温度290℃，冷却温度24℃，网络压力0.30MPa，一辊速度2500m/min，一辊温度90℃，二辊速度3800m/min，二辊温度125℃，卷绕速度3750m/min。

最终制得的易染聚酯FDY纤维为改性聚酯FDY丝，其单丝纤度为0.3dtex，断裂强度为3.9cN/dtex，断裂伸长率为22.0％，网络度为16个/m，线密度偏差率为0.93％，断裂强度CV值为4.9％，断裂伸长CV值为8.0％，沸水收缩率为8.0％；

易染聚酯FDY纤维在120℃的温度条件下的上染率为88.12％，K/S值为25.87；

易染聚酯FDY纤维在温度为25℃且相对湿度为65％的条件下放置60个月后，其特性粘度下降19％。

Claims (10)

1.一种易染聚酯FDY纤维的制备方法，其特征是：按FDY工艺由改性聚酯熔体制得改性聚酯FDY丝，即得易染聚酯FDY纤维；

所述改性聚酯的制备方法为：将对苯二甲酸、乙二醇、带叔丁基侧基的二元酸和经过高温焙烧的固体酸粉体混合均匀后先后进行酯化反应和缩聚反应；

带叔丁基侧基的二元酸为5-叔丁基-1,3-苯二甲酸、2-叔丁基-1,6-己二甲酸、3-叔丁基-1,6-己二甲酸或2,4-二叔丁基-1,6-己二甲酸；

固体酸粉体高温焙烧的温度为400～700℃，固体酸为SiO₂-TiO₂、SiO₂-ZrO₂、B₂O₃-Al₂O₃、TiO₂-ZnO和SiO₂-CaO中的一种以上。

2.根据权利要求1所述的一种易染聚酯FDY纤维的制备方法，其特征在于，所述2-叔丁基-1,6-己二甲酸、3-叔丁基-1,6-己二甲酸和2,4-二叔丁基-1,6-己二甲酸的合成方法为：

首先将钨酸和过氧化氢混合，在室温下搅拌10～15min，然后加入原料醇先在80～85℃的温度条件下反应1～2h，再升温至90～95℃反应2～3h，反应过程中，反应物始终处于回流状态，最后进行冷却结晶、洗涤和精制；

反应开始时，钨酸、原料醇和过氧化氢的摩尔比为1:30～40:120～150；

所述2-叔丁基-1,6-己二甲酸、3-叔丁基-1,6-己二甲酸和2,4-二叔丁基-1,6-己二甲酸对应的原料醇分别为2-叔丁基环己醇、4-叔丁基环己醇和2,4-二叔丁基环己醇。

3.根据权利要求2所述的一种易染聚酯FDY纤维的制备方法，其特征在于，高温焙烧的时间为2～4h；SiO₂-TiO₂、SiO₂-ZrO₂、B₂O₃-Al₂O₃、TiO₂-ZnO和SiO₂-CaO中TiO₂、ZrO₂、Al₂O₃、ZnO和CaO的含量分别为30～50wt％、30～50wt％、20～40wt％、20～40wt％和20～50wt％；固体酸在高温焙烧后进行粉碎得到平均粒径小于0.5微米的粉体。

4.根据权利要求3所述的一种易染聚酯FDY纤维的制备方法，其特征在于，所述改性聚酯的制备步骤如下：

(1)酯化反应；

将对苯二甲酸、乙二醇和带叔丁基侧基的二元酸配成浆料，加入经过高温焙烧的固体酸粉体、催化剂、消光剂和稳定剂混合均匀后，在氮气氛围中加压进行酯化反应，加压压力为常压～0.3MPa，酯化反应的温度为250～260℃，当酯化反应中的水馏出量达到理论值的90％以上时为酯化反应终点；

(2)缩聚反应；

酯化反应结束后，在负压条件下开始低真空阶段的缩聚反应，该阶段压力在30～50min内由常压平稳抽至绝对压力500Pa以下，反应温度为250～260℃，反应时间为30～50min，然后继续抽真空，进行高真空阶段的缩聚反应，使反应压力进一步降至绝对压力100Pa以下，反应温度为270～275℃，反应时间为40～75min。

5.根据权利要求4所述的一种易染聚酯FDY纤维的制备方法，其特征在于，所述对苯二甲酸、乙二醇和带叔丁基侧基的二元酸的摩尔比为1:1.2～2.0:0.04～0.07，所述经过高温焙烧的固体酸粉体、催化剂、消光剂和稳定剂的加入量分别为对苯二甲酸加入量的0.03～0.05wt％、0.03～0.05wt％、0.20～0.25wt％和0.01～0.05wt％。

6.根据权利要求5所述的一种易染聚酯FDY纤维的制备方法，其特征在于，所述催化剂为三氧化二锑、乙二醇锑或醋酸锑，所述消光剂为二氧化钛，所述稳定剂为磷酸三苯酯、磷酸三甲酯或亚磷酸三甲酯。

7.根据权利要求6所述的一种易染聚酯FDY纤维的制备方法，其特征在于，所述改性聚酯的数均分子量为25000～30000，分子量分布指数为1.8～2.2。

8.根据权利要求1所述的一种易染聚酯FDY纤维的制备方法，其特征在于，所述FDY工艺的流程为：计量、喷丝板挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕；

所述FDY工艺的参数为：纺丝温度280～290℃，冷却温度20～25℃，网络压力0.20～0.30MPa，一辊速度2200～2600m/min，一辊温度75～90℃，二辊速度3800～4100m/min，二辊温度115～135℃，卷绕速度3730～4015m/min。

9.采用如权利要求1～8任一项所述的一种易染聚酯FDY纤维的制备方法制得的一种易染聚酯FDY纤维，其特征是：为改性聚酯FDY丝；

所述改性聚酯的分子链包括对苯二甲酸链段、乙二醇链段和带叔丁基侧基的二元酸链段；所述改性聚酯中分散有所述经过高温焙烧的固体酸粉体。

10.根据权利要求9所述的一种易染聚酯FDY纤维，其特征在于，易染聚酯FDY纤维的单丝纤度为0.3～0.5dtex，断裂强度≥3.8cN/dtex，断裂伸长率为25.0±3.0％，网络度为12±4个/m，线密度偏差率≤1.00％，断裂强度CV值≤5.00％，断裂伸长CV值≤8.0％，沸水收缩率为8.0±0.5％；

易染聚酯FDY纤维在120℃的温度条件下的上染率为87.7～92.2％，K/S值为22.54～25.87；易染聚酯FDY纤维在温度为25℃且相对湿度为65％的条件下放置60个月后，其特性粘度下降15～19％。