CN109735932B - 一种易染聚酯dty纤维及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种易染聚酯DTY纤维及其制备方法，制备方法为：按POY工艺由改性聚酯熔体制得改性聚酯POY丝，再按DTY工艺对其进行加工制得易染聚酯DTY纤维；改性聚酯的制备方法为：将对苯二甲酸、乙二醇、带三甲硅基侧基的二元醇和掺杂改性的Sb2O3粉体混合均匀后先后进行酯化反应和缩聚反应。制得产品在120℃的温度条件下的上染率为85.3～89.2％，K/S值为22.58～24.47。本发明制备方法简单，染色性能好，且有效降低了合成聚酯时锑系催化剂的添加量，制得的产品上染率高，力学性能优异，极具应用前景。

Description

一种易染聚酯DTY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DTY纤维及其制备方法。

背景技术

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。涤纶纤维的生产按其使用原料状态的不同，可以分为切片纺丝和熔体纺丝两类。切片纺丝灵活性大，便于纺丝厂合理布局，变换品种方便，在小批量、多品种生产过程中适合于切片纺丝；熔体纺丝流程短，设备投资少，PET用量和热消耗低，有利于降低成本。因此在品种单一、生产规模大及连续酯化缩聚工艺成熟的情况下，大都趋向于采用熔体纺丝生产涤纶纤维。涤纶采用熔体纺丝方法的产品分为短纤维和长丝。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POY预取向丝、FDY全拉伸丝和DTY拉伸变形丝。DTY拉伸变形丝是在加弹机上进行同时拉伸和假捻变形加工后的成品丝，DTY长丝性能相比FDY，产品柔软，具有蓬松性，以DTY为原料的织物有较好的蓬松性和保暖性，一般可用于服饰、帐篷以及箱包等。

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，PET聚酯材料生产所使用的合成方法主要分为酯交换法(DMT法)和直缩(PTA法)，而聚酯合成过程中采用的催化剂，市场上主要使用的是锑系催化剂。金属锑对身体有害，会对人与自然都会带来危害，当前对于PET材料瓶级切片含有锑等金属的环保问题已经引起人们的广泛关注，但由于与其他催化剂相比，三氧化二锑等锑系催化剂具有活性居中、价格低廉和对副反应促进较低等优点，因此，目前，锑系催化剂在市场上仍然广泛应用，其市场使用比例达到90％，锑系催化剂还难以被其它催化剂全面替代。现阶段，市面上常见的锑系催化剂如Sb₂O₃在聚酯合成过程中的添加量较大，锑系催化剂的添加量较大对环境产生的影响也较大，不利于聚酯的环保生产，同时锑系催化剂在缩聚反应中会转化为锑单质，使聚酯色泽发灰亮度降低，锑系催化剂添加量越大，对聚酯的色泽和质量等影响越大，但添加量小的锑系催化剂无法对参与聚酯合成的所有原料的反应进行催化，无法满足聚酯生产的需要。

因此，研究一种Sb₂O₃的添加量低且染色性能好的易染聚酯DTY纤维的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存在的问题，提供一种Sb₂O₃的添加量低且染色性能好的易染聚酯DTY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DTY纤维的制备方法，按POY工艺由改性聚酯熔体制得改性聚酯POY丝，再按DTY工艺对其进行加工制得易染聚酯DTY纤维；

所述改性聚酯的制备方法为：将对苯二甲酸、乙二醇、带三甲硅基侧基的二元醇和掺杂改性的Sb₂O₃粉体混合均匀后先后进行酯化反应和缩聚反应；

带三甲硅基侧基的二元醇的结构式如下：

式中，R为-CH₂-、-CH(CH₃)-或-C((CH₃)₂)-；

Sb₂O₃掺杂改性的过程为：首先将含金属离子M^x+的溶液与含Sb³⁺的溶液混合均匀，然后滴加沉淀剂至混合液的pH值为9～10，最后煅烧沉淀产物；金属离子M^x+为Mg²⁺、Ca²⁺、Ba²⁺和Zn²⁺中的一种以上。

本发明使用带三甲硅基侧基的二元醇(3-三甲硅基-1,2-丙二醇、3-三甲硅基-3-甲基-1,2-丙二醇或3-三甲硅基-3,3-二甲基-1,2-丙二醇)对聚酯进行改性，带三甲硅基侧基的二元醇能够显著增大改性聚酯的空间自由体积，特别是带三甲硅基侧基的二元醇中三甲硅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，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。分散染料是一类分子比较小，结构上不带水溶性基团的染料，大多以颗粒形式存在，粒径在几百纳米到一微米之间。染料在100℃以内上染速率很慢，即使在沸腾的染浴中染色，上染速率和上染百分率也不高，随着温度的不断提高，聚酯大分子链中侧基先于分子链开始运动，当染浴温度提高到120～130℃，侧基运动的剧烈程度大于分子链的，对于颗粒状染料向纤维内部进行扩散时，因侧基三甲硅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，扩散速率更高。

本发明还通过对Sb₂O₃进行掺杂改性提高了催化剂的催化活性，在保证催化性能的同时，显著降低了Sb₂O₃的添加量。

本发明通过将含金属离子M^x+的溶液与含Sb³⁺的溶液先混合均匀再沉淀最后煅烧从而实现了具有一定催化活性的金属氧化物与三氧化二锑的掺杂共混，金属氧化物为MgO、CaO、BaO和ZnO中的一种以上，本发明的金属氧化物与三氧化二锑掺杂后，金属氧化物通过抑制三氧化二锑的晶化和立方晶三氧化二锑晶粒的长大以及同晶取代锑而进入锑的晶格位，使三氧化二锑晶体产生缺陷，晶体形态产生变化，晶粒尺寸变小，提高了三氧化二锑催化剂的比表面积S_g，同时金属还会富集在部分三氧化二锑晶体表面，使三氧化二锑单位表面积上的活性r_s增大，比表面积S_g和单位表面积上的活性r_s愈大，催化剂的催化活性愈高，因此本发明能够在低Sb₂O₃添加量下实现聚酯的催化合成，有利于环保生产和保证合成聚酯的质量。

作为优选的技术方案：

如上所述的一种易染聚酯DTY纤维的制备方法，所述带三甲硅基侧基的二元醇的合成步骤如下：

(1)按1:5～10:10～15的摩尔比将原料烯、过乙酸和二氯甲烷混合，在35～40℃的温度条件下反应5～8h，反应时伴以搅拌，反应结束后去除溶剂，经提纯和精制得到三甲硅基丙烯环氧化物；

(2)将水、浓硫酸和三甲硅基丙烯环氧化物混合，在搅拌条件下水浴加热至80～85℃，保温反应10～15min，反应结束后冷却至室温，经中和、蒸馏、分离和提纯得到带三甲硅基侧基的二元醇，所述浓硫酸为质量浓度70％的硫酸，反应开始时，三甲硅基丙烯环氧化物与水的摩尔比为1:20～40，浓硫酸的质量占混合物质量之和的0.1～0.15％；

所述带三甲硅基侧基的二元醇的结构式中R为-CH(CH₃)-和-C((CH₃)₂)-时，所述原料烯对应为3-三甲硅基-3-甲基丙烯和3-三甲硅基-3,3-二甲基丙烯。

如上所述的一种易染聚酯DTY纤维的制备方法，所述含金属离子M^x+的溶液的浓度为0.5～1.0mol％，溶剂为水，溶液中的阴离子为NO₃ ^-；本发明的含金属离子M^x+的溶液包括但不仅限于此，其他溶解性能好且能够与含Sb³⁺的溶液互溶从而实现金属离子M^x+和Sb³⁺均匀混合的溶液同样适用于本发明；

所述含Sb³⁺的溶液为浓度5～10mol％的Sb₂O₃的溶液，溶剂为草酸；本发明的含Sb³⁺的溶液包括但不仅限于此，其他溶解性能好且能够与含金属离子M^x+的溶液互溶从而实现金属离子M^x+和Sb³⁺均匀混合的溶液同样适用于本发明；

所述沉淀剂为浓度2mol/L的氨水；本发明的沉淀剂包括但不仅限于此，其他能够实现金属离子M^x+和Sb³⁺沉淀且不会引入杂质如新的金属离子以及不会影响Sb₂O₃和金属氧化物煅烧掺杂改性的碱性溶液同样适用于本发明；

沉淀开始时，混合溶液中金属离子M^x+与Sb³⁺的摩尔比为1～3:100；Sb₂O₃是目前性价比最高的聚酯催化剂，本发明通过渗入金属氧化物(即M₂O_X)抑制三氧化二锑(Sb₂O₃)的晶化和立方晶三氧化二锑晶粒的长大，同时金属离子M^x+会取代锑而进入锑的晶格位，使得三氧化二锑晶体产生缺陷，以提高三氧化二锑的催化活性。如掺杂金属氧化物量过少(摩尔比过低)，对三氧化二锑晶粒影响偏低，过多(摩尔比过高)，会使得催化剂的主体Sb³⁺下降幅度偏大，均对提高三氧化二锑催化活性不利；

所述煅烧前对沉淀产物进行洗涤和干燥，干燥的温度为105～110℃，时间为2～3h；本发明在沉淀后煅烧前对沉淀产物的处理过程包括但不仅限于此，只要能够保证充分去除沉淀产物表面的OH^-和其中的水分，能够避免杂质和水分子对煅烧的不良影响的处理过程均适用于本发明；

所述煅烧的过程为：首先升温至400℃后保温2～3h，然后升温至900℃后保温1～2h，最后在空气中冷却；本发明的煅烧过程包括但不仅限于此，其他能够实现金属氧化物(MgO、CaO、BaO和ZnO)与三氧化二锑的掺杂，实现对Sb₂O₃的掺杂改性的煅烧工艺均适用于本发明；

Sb₂O₃在掺杂改性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DTY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、乙二醇和带三甲硅基侧基的二元醇配成浆料，加入掺杂改性的Sb₂O₃粉体、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50～90min。

如上所述的一种易染聚酯DTY纤维的制备方法，所述对苯二甲酸、乙二醇和带三甲硅基侧基的二元醇的摩尔比为1:1.2～2.0:0.03～0.05，本发明带三甲硅基侧基的二元醇的加入量并不限于此，本领域技术人员可根据实际情况进行调整，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，则效果不明显，所述掺杂改性的Sb₂O₃粉体、消光剂和稳定剂的加入量分别为对苯二甲酸加入量的0.012～0.015wt％、0.20～0.25wt％和0.01～0.05wt％。现有技术中聚酯合成过程中Sb₂O₃的加入量通常为对苯二甲酸加入量的0.02～0.04wt％，锑系催化剂的加入量高，这主要是由于未掺杂的Sb₂O₃单位表面积上的活性r_s低且比表面积S_g小，因此Sb₂O₃整体的催化活性较低，本发明通过对Sb₂O₃进行掺杂改性，提高了Sb₂O₃的活性，因此显著降低了聚酯合成过程中Sb₂O₃的添加量；

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

所述POY工艺的参数为：纺丝温度280～290℃，冷却温度18～22℃，卷绕速度3200～3600m/min；

所述DTY工艺的流程为：导丝、加热拉伸、假捻、热定型和卷绕；

所述DTY工艺的参数为：纺丝速度400～800m/min，定型超喂率3.5～5.5％，卷绕超喂率2.5～5.0％，第一热箱温度180～220℃，第二热箱温度150～180℃，拉伸比1.6～1.8。

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

所述改性聚酯的分子链包括对苯二甲酸链段、乙二醇链段和带三甲硅基侧基的二元醇链段；所述改性聚酯中分散有所述掺杂改性的Sb₂O₃粉体。

作为优选的技术方案：

如上所述的一种易染聚酯DTY纤维，易染聚酯DTY纤维的单丝纤度为0.7～1.2dtex，断裂强度≥3.3cN/dtex，断裂伸长率为25.0±3.0％，线密度偏差率≤1.30％，断裂强度CV值≤6.00％，断裂伸长CV值≤8.0％，沸水收缩率为4.0±0.5％，卷曲稳定度≥75％，卷曲收缩率为8.0±1.0％；本发明通过带三甲硅基侧基的二元醇的引入对聚酯进行改性，所制得的纤维的上述力学性能并未下降，与现有技术相当。

易染聚酯DTY纤维在120℃的温度条件下的上染率为85.3～89.2％，K/S值为22.58～24.47；在测试条件相同的情况下，对比样在120℃的温度条件下的上染率为83.7％，K/S值为20.27，对比样与本发明的易染聚酯DTY纤维的区别仅在于其材质为普通聚酯。

发明机理：

本发明通过带三甲硅基侧基的二元醇对聚酯进行改性，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渗透进入改性聚酯内部的难度，使制得的易染聚酯DTY纤维染色性能得到了大大提升；另外，本发明通过对三氧化锑进行掺杂，在一定程度上提高了三氧化锑的催化活性，三氧化锑的催化活性提高有利于降低三氧化锑的使用量，聚酯合成过程中，在缩聚工艺条件保持不变并且聚酯达到相同指标的情况下，采用金属氧化物对三氧化锑进行掺杂后，三氧化锑的使用量可减少30％以上，有效解决了目前三氧化锑存在的添加量大的问题，同时能够满足聚酯生产的需要。

本发明通过带三甲硅基侧基的二元醇对聚酯改性提高聚酯纤维的染色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，空洞自由体积较狭缝自由体积效果更加明显。

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、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、长短等对分子链的刚性、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。

本发明通过在聚酯分子链中引入带三甲硅基侧基的二元醇显著提升了扁平形涤纶长丝的染色性能，带三甲硅基侧基的二元醇的结构式如下：

式中，R为-CH₂-(带三甲硅基侧基的二元醇为3-三甲硅基-1,2-丙二醇)、-CH(CH₃)-(带三甲硅基侧基的二元醇为3-三甲硅基-3-甲基-1,2-丙二醇)或-C((CH₃)₂)-(带三甲硅基侧基的二元醇为3-三甲硅基-3,3-二甲基-1,2-丙二醇)。

对于乙二醇直链分子，主链上的C原子处于一上一下呈锯齿形排列，当主链上某个亚甲基上的H原子被甲基(-CH₃)取代时，取代基上的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或三甲硅基取代时，能够形成一个更大的四面体结构，这种呈正四面体形排列的分子链相对于呈锯齿形排列的分子链，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，此外，由于三甲硅基中碳硅键的键长大于碳碳键的键长，有利于原子自由旋转，进而有利于增大空洞自由体积；而当主链上某个亚甲基上的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。

带三甲硅基侧基的二元醇中三甲硅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增大。与短支链取代基(如甲基、乙基等基团)相比，三甲硅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，一方面三甲硅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，另一方面三甲硅基的刚性大于长支链取代基，减少了分子链之间的缠结，因而三甲硅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。带三甲硅基侧基的二元醇的引入使得改性聚酯的空间自由体积增大，特别是空洞自由体积增大更为明显，空间自由体积的增大将使水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，克服了普通涤纶由于分子排列过于紧密导致上染难度过大的问题，其降低了染色温度，缩短染色的时间，减少能耗，同时也提高了纤维的上染率。

对三氧化锑进行掺杂以降低三氧化锑的使用量的具体作用机理如下：

聚酯催化剂主要以锑化合物为主，如三氧化二锑、乙二醇锑以及醋酸锑，工业上聚酯合成中锑的加入量大于200ppm，由于锑是重金属，时代的进步，对于锑催化剂的制约越来越严，虽然钛系催化有所应用，但由于色泽以及活性控制等多方面的原因，仍无法在短时间内取代锑系。

催化剂的催化活性与催化剂的比表面积S_g、内表面利用率f以及单位表面积上的活性r_s成正比，对于组分一定的催化剂，其催化活性取决于该催化剂的比表面积S_g和内表面利用率f，催化剂单位表面积上的活性r_s一定时，比表面积愈大，催化活性愈高。

本发明通过先溶液共混再共沉淀再煅烧实现了具有一定催化缩聚反应活性的金属氧化物与三氧化二锑的掺杂共混，金属氧化物为MgO、CaO、BaO和ZnO中的一种以上，其价位与锑的价位存在一定的差异，离子半径与锑也存在一定的差异，这些差异使其能够改变三氧化二锑的晶面结构，从而影响相关性能。此外，MgO、CaO、BaO、ZnO均为白色晶体，作为聚酯催化剂不会带来色泽上的变化。

金属氧化物对三氧化二锑的影响主要体现在：一方面，金属氧化物会抑制三氧化二锑的晶化和立方晶三氧化二锑晶粒的长大，使三氧化二锑催化剂的比表面积S_g提高，提高了三氧化二锑的催化活性；另一方面，金属会同晶取代锑而进入锑的晶格位，使三氧化二锑晶体产生缺陷，晶体形态产生变化，晶粒尺寸变小，比表面积S_g增大，同时在部分晶体表面使金属富集，使其单位表面积上的活性r_s提高，提高了三氧化二锑的催化活性。如仅将具有一定催化缩聚反应活性的金属氧化物与三氧化二锑简单物理共混，三氧化二锑的催化活性不会发生明显提高，因为简单物理共混，不会产生晶体缺陷，晶体形态不产生变化，晶粒尺寸保持不变，晶体的总表面积不变，对催化活性不会产生影响。

本发明通过对三氧化锑进行掺杂，在一程度上提高了三氧化锑的催化活性，三氧化锑的催化活性提高有利于降低三氧化锑的使用量，聚酯合成过程中，在缩聚工艺条件保持不变并且聚酯达到相同指标的情况下，采用金属氧化物对三氧化锑进行掺杂后，三氧化锑的使用量可减少30％以上，有效解决了目前三氧化锑存在的添加量大的问题，同时能够满足聚酯生产的需要。

有益效果：

(1)本发明的易染聚酯DTY纤维的制备方法，工艺简单，成本低廉，通过在聚酯中引入改性组分——带三甲硅基侧基的二元醇，显著提高了聚酯DTY纤维的染色性能；

(2)本发明的易染聚酯DTY纤维的制备方法，通过具有一定催化活性的金属氧化物对三氧化二锑的掺杂改性，提高了三氧化二锑比表面积S_g和单位表面积上的活性r_s，从而提高了三氧化二锑的催化活性，提高了聚合效率，进而能够在满足聚酯生产需要的同时降低合成聚酯时锑系催化剂的添加量，有效减少了其后制成纤维的锑排放，有利于实现环保生产；

(3)本发明的易染聚酯DTY纤维，染色性能好，机械性能优良，应用前景好。

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DTY纤维的制备方法，其具体步骤如下：

(1)制备改性聚酯；

(1.1)制备掺杂改性的Sb₂O₃；

(1.1.1)将浓度为0.8mol％的Mg(NO₃)₂水溶液与浓度为8mol％的Sb₂O₃的溶液混合均匀，Sb₂O₃的溶液的溶剂为草酸，混合液中Mg²⁺与Sb³⁺的摩尔比为2:100；

(1.1.2)滴加浓度为2mol/L的氨水至混合液的pH值为9得到沉淀产物，然后对沉淀产物进行洗涤和干燥，干燥的温度为105℃，时间为2.5h；

(1.1.3)将干燥后的产物首先升温至400℃后保温2.5h，然后升温至900℃后保温1.5h，最后在空气中冷却后粉碎得到平均粒径为0.4微米的掺杂改性的Sb₂O₃粉体；

(1.2)酯化反应；

将摩尔比为1:1.5:0.03的对苯二甲酸、乙二醇和3-三甲硅基-1,2-丙二醇配成浆料，加入掺杂改性的Sb₂O₃粉体、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，其中磷酸三苯酯的加入量为对苯二甲酸加入量的0.03wt％，掺杂改性的Sb₂O₃的加入量为对苯二甲酸加入量的0.015wt％，二氧化钛的加入量为对苯二甲酸加入量的0.20wt％；

(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85Pa，反应温度为275℃，反应时间为90min，制得数均分子量为30000，分子量分布指数为2.2的改性聚酯；

(2)制备易染聚酯DTY纤维；

按POY工艺由改性聚酯熔体经计量、喷丝板挤出、冷却、上油和卷绕制得改性聚酯POY丝，再按DTY工艺对其进行加工经导丝、加热拉伸、假捻、热定型和卷绕制得易染聚酯DTY纤维；POY工艺的参数为：纺丝温度280℃，冷却温度18℃，卷绕速度3200m/min；DTY工艺的参数为：纺丝速度400m/min，定型超喂率3.5％，卷绕超喂率2.5％，第一热箱温度180℃，第二热箱温度150℃，拉伸比1.6。

最终制得的易染聚酯DTY纤维的单丝纤度为1.2dtex，断裂强度为3.6cN/dtex，断裂伸长率为28.0％，线密度偏差率为1.10％，断裂强度CV值为4.80％，断裂伸长CV值为6.4％，沸水收缩率为4.5％，卷曲稳定度为82％，卷曲收缩率为9.0％；其在120℃的温度条件下的上染率为85.5％，K/S值为22.5。

对比例1

一种聚酯DTY丝的制备方法，其步骤基本与实施例1相同，不同之处在于，步骤(1)并未添加3-三甲硅基-1,2-丙二醇，其制得的聚酯DTY丝的单丝纤度为1.2dtex，断裂强度为3.7cN/dtex，断裂伸长率为27.0％，线密度偏差率为1.10％，断裂强度CV值为4.70％，断裂伸长CV值为6.4％，沸水收缩率为4.4％，卷曲稳定度为85％，卷曲收缩率为9.0％；在测试条件相同的情况下，其在120℃的温度条件下的上染率为83.7％，K/S值为20.27。

与实施例1对比可以发现，本发明通过添加3-三甲硅基-1,2-丙二醇显著提升了纤维的染色性能，同时3-三甲硅基-1,2-丙二醇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DTY丝的制备方法，其步骤基本与实施例1相同，不同之处在于，步骤(1)中采用1,2十二烷基二醇替代3-三甲硅基-1,2-丙二醇，其制得的聚酯DTY丝的单丝纤度为1.2dtex，断裂强度为3.7cN/dtex，断裂伸长率为26.0％，线密度偏差率为1.10％，断裂强度CV值为4.80％，断裂伸长CV值为6.3％，沸水收缩率为4.4％，卷曲稳定度为80％，卷曲收缩率为9.0％；在测试条件相同的情况下，其在120℃的温度条件下的上染率为83.8％，K/S值为21.28。

与实施例1对比可以发现，三甲硅基相对于长支链取代基更有利于提升纤维的染色性能，这主要是因为一方面三甲硅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，另一方面三甲硅基的刚性大于长支链取代基，减少了分子链之间的缠结，因而三甲硅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，进而更有利于提升纤维的染色性能。

实施例2

一种易染聚酯DTY纤维的制备方法，其具体步骤如下：

(1)制备改性聚酯；

(1.1)制备掺杂改性的Sb₂O₃；

(1.1.1)将浓度为0.5mol％的Ca(NO₃)₂水溶液与浓度为5mol％的Sb₂O₃的溶液混合均匀，Sb₂O₃的溶液的溶剂为草酸，混合液中Ca²⁺与Sb³⁺的摩尔比为1:100；

(1.1.2)滴加浓度为2mol/L的氨水至混合液的pH值为10得到沉淀产物，然后对沉淀产物进行洗涤和干燥，干燥的温度为110℃，时间为2h；

(1.1.3)将干燥后的产物首先升温至400℃后保温2h，然后升温至900℃后保温1h，最后在空气中冷却后粉碎得到平均粒径为0.4微米的掺杂改性的Sb₂O₃粉体；

(1.2)制备3-三甲硅基-3-甲基-1,2-丙二醇；

(1.2.1)按1:5:10的摩尔比将3-三甲硅基-3-甲基丙烯、过乙酸和二氯甲烷混合，在35℃的温度条件下反应5h，反应时伴以搅拌，反应结束后去除溶剂，经提纯和精制得到三甲硅基丙烯环氧化物；

(1.2.2)将水、浓硫酸和三甲硅基丙烯环氧化物混合，在搅拌条件下水浴加热至80℃，保温反应10min，反应结束后冷却至室温，经中和、蒸馏、分离和提纯得到如式(I)所示的3-三甲硅基-3-甲基-1,2-丙二醇，式(I)中的R为-CH(CH₃)-，浓硫酸为质量浓度为70％的硫酸，反应开始时，三甲硅基丙烯环氧化物与水的摩尔比为1:20，浓硫酸的质量占混合物质量之和的0.1％；

(1.3)酯化反应；

将摩尔比为1:1.2:0.05的对苯二甲酸、乙二醇和3-三甲硅基-3-甲基-1,2-丙二醇配成浆料，加入掺杂改性的Sb₂O₃粉体、二氧化钛和磷酸三甲酯混合均匀后，在氮气氛围中常压下进行酯化反应，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94％时为酯化反应终点，其中磷酸三甲酯的加入量为对苯二甲酸加入量的0.01wt％，掺杂改性的Sb₂O₃的加入量为对苯二甲酸加入量的0.012wt％，二氧化钛的加入量为对苯二甲酸加入量的0.25wt％；

(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490Pa，反应温度为250℃，反应时间为30min，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90Pa，反应温度为270℃，反应时间为50min，制得数均分子量为25000，分子量分布指数为1.8的改性聚酯；

(2)制备易染聚酯DTY纤维；

按POY工艺由改性聚酯熔体经计量、喷丝板挤出、冷却、上油和卷绕制得改性聚酯POY丝，再按DTY工艺对其进行加工经导丝、加热拉伸、假捻、热定型和卷绕制得易染聚酯DTY纤维；POY工艺的参数为：纺丝温度290℃，冷却温度22℃，卷绕速度3600m/min；DTY工艺的参数为：纺丝速度800m/min，定型超喂率5.5％，卷绕超喂率5.0％，第一热箱温度220℃，第二热箱温度180℃，拉伸比1.8。

最终制得的易染聚酯DTY纤维的单丝纤度为0.7dtex，断裂强度为3.3cN/dtex，断裂伸长率为22.0％，线密度偏差率为1.25％，断裂强度CV值为5.80％，断裂伸长CV值为7.8％，沸水收缩率为3.6％，卷曲稳定度为75％，卷曲收缩率为7.0％；其在120℃的温度条件下的上染率为89.2％，K/S值为24.47。

实施例3

一种易染聚酯DTY纤维的制备方法，其具体步骤如下：

(1)制备改性聚酯；

(1.1)制备掺杂改性的Sb₂O₃；

(1.1.1)将浓度为1.0mol％的Ba(NO₃)₂水溶液与浓度为10mol％的Sb₂O₃的溶液混合均匀，Sb₂O₃的溶液的溶剂为草酸，混合液中Ba²⁺与Sb³⁺的摩尔比为3:100；

(1.1.2)滴加浓度为2mol/L的氨水至混合液的pH值为9.5得到沉淀产物，然后对沉淀产物进行洗涤和干燥，干燥的温度为105℃，时间为3h；

(1.1.3)将干燥后的产物首先升温至400℃后保温3h，然后升温至900℃后保温2h，最后在空气中冷却后粉碎得到平均粒径为0.5微米的掺杂改性的Sb₂O₃粉体；

(1.2)制备3-三甲硅基-3-甲基-1,2-丙二醇；

(1.2.1)按1:10:15的摩尔比将3-三甲硅基-3-甲基丙烯、过乙酸和二氯甲烷混合，在40℃的温度条件下反应8h，反应时伴以搅拌，反应结束后去除溶剂，经提纯和精制得到三甲硅基丙烯环氧化物；

(1.2.2)将水、浓硫酸和三甲硅基丙烯环氧化物混合，在搅拌条件下水浴加热至85℃，保温反应15min，反应结束后冷却至室温，经中和、蒸馏、分离和提纯得到如式(I)所示的3-三甲硅基-3-甲基-1,2-丙二醇，式(I)中的R为-CH(CH₃)-，浓硫酸为质量浓度为70％的硫酸，反应开始时，三甲硅基丙烯环氧化物与水的摩尔比为1:40，浓硫酸的质量占混合物质量之和的0.15％；

(1.3)酯化反应；

将摩尔比为1:2.0:0.04的对苯二甲酸、乙二醇和3-三甲硅基-3-甲基-1,2-丙二醇配成浆料，加入掺杂改性的Sb₂O₃粉体、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0.25MPa，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97％时为酯化反应终点，其中亚磷酸三甲酯的加入量为对苯二甲酸加入量的0.05wt％，掺杂改性的Sb₂O₃的加入量为对苯二甲酸加入量的0.0125wt％，二氧化钛的加入量为对苯二甲酸加入量的0.22wt％；

(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495Pa，反应温度为260℃，反应时间为30min，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90Pa，反应温度为270℃，反应时间为50min，制得数均分子量为26000，分子量分布指数为1.9的改性聚酯；

(2)制备易染聚酯DTY纤维；

按POY工艺由改性聚酯熔体经计量、喷丝板挤出、冷却、上油和卷绕制得改性聚酯POY丝，再按DTY工艺对其进行加工经导丝、加热拉伸、假捻、热定型和卷绕制得易染聚酯DTY纤维；POY工艺的参数为：纺丝温度285℃，冷却温度20℃，卷绕速度3400m/min；DTY工艺的参数为：纺丝速度600m/min，定型超喂率4.5％，卷绕超喂率4.0％，第一热箱温度200℃，第二热箱温度170℃，拉伸比1.7。

最终制得的易染聚酯DTY纤维的单丝纤度为0.9dtex，断裂强度为3.5cN/dtex，断裂伸长率为25.0％，线密度偏差率为1.20％，断裂强度CV值为5.4％，断裂伸长CV值为7.3％，沸水收缩率为4.0％，卷曲稳定度为78％，卷曲收缩率为7.9％；其在120℃的温度条件下的上染率为87.2％，K/S值为23.58。

实施例4

一种易染聚酯DTY纤维的制备方法，其具体步骤如下：

(1)制备改性聚酯；

(1.1)制备掺杂改性的Sb₂O₃；

(1.1.1)将浓度为0.6mol％的Zn(NO₃)₂水溶液与浓度为6mol％的Sb₂O₃的溶液混合均匀，Sb₂O₃的溶液的溶剂为草酸，混合液中Zn²⁺与Sb³⁺的摩尔比为1.2:100；

(1.1.2)滴加浓度为2mol/L的氨水至混合液的pH值为10得到沉淀产物，然后对沉淀产物进行洗涤和干燥，干燥的温度为110℃，时间为2.5h；

(1.1.3)将干燥后的产物首先升温至400℃后保温2.5h，然后升温至900℃后保温1h，最后在空气中冷却后粉碎得到平均粒径为0.4微米的掺杂改性的Sb₂O₃粉体；

(1.2)制备3-三甲硅基-3-甲基-1,2-丙二醇；

(1.2.1)按1:10:10的摩尔比将3-三甲硅基-3-甲基丙烯、过乙酸和二氯甲烷混合，在36℃的温度条件下反应6h，反应时伴以搅拌，反应结束后去除溶剂，经提纯和精制得到三甲硅基丙烯环氧化物；

(1.2.2)将水、浓硫酸和三甲硅基丙烯环氧化物混合，在搅拌条件下水浴加热至84℃，保温反应12min，反应结束后冷却至室温，经中和、蒸馏、分离和提纯得到如式(I)所示的3-三甲硅基-3-甲基-1,2-丙二醇，式(I)中的R为-CH(CH₃)-，浓硫酸为质量浓度为70％的硫酸，反应开始时，三甲硅基丙烯环氧化物与水的摩尔比为1:30，浓硫酸的质量占混合物质量之和的0.14％；

(1.3)酯化反应；

将摩尔比为1:1.5:0.05的对苯二甲酸、乙二醇和3-三甲硅基-3-甲基-1,2-丙二醇配成浆料，加入掺杂改性的Sb₂O₃粉体、二氧化钛和磷酸三苯酯混合均匀后，在氮气氛围中常压下进行酯化反应，酯化反应的温度为257℃，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，其中磷酸三苯酯的加入量为对苯二甲酸加入量的0.03wt％，掺杂改性的Sb₂O₃的加入量为对苯二甲酸加入量的0.013wt％，二氧化钛的加入量为对苯二甲酸加入量的0.25wt％；

(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35min内由常压平稳抽至绝对压力495Pa，反应温度为257℃，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90Pa，反应温度为270℃，反应时间为40min，制得数均分子量为27000，分子量分布指数为2.0的改性聚酯；

(2)制备易染聚酯DTY纤维；

按POY工艺由改性聚酯熔体经计量、喷丝板挤出、冷却、上油和卷绕制得改性聚酯POY丝，再按DTY工艺对其进行加工经导丝、加热拉伸、假捻、热定型和卷绕制得易染聚酯DTY纤维；POY工艺的参数为：纺丝温度285℃，冷却温度18℃，卷绕速度3500m/min；DTY工艺的参数为：纺丝速度750m/min，定型超喂率4.5％，卷绕超喂率3.0％，第一热箱温度210℃，第二热箱温度160℃，拉伸比1.65。

最终制得的易染聚酯DTY纤维的单丝纤度为0.7dtex，断裂强度为3.3cN/dtex，断裂伸长率为22.0％，线密度偏差率为1.30％，断裂强度CV值为6.00％，断裂伸长CV值为8.0％，沸水收缩率为3.5％，卷曲稳定度为75％，卷曲收缩率为7.0％；其在120℃的温度条件下的上染率为89.1％，K/S值为24.34。

实施例5

一种易染聚酯DTY纤维的制备方法，其具体步骤如下：

(1)制备改性聚酯；

(1.1)制备掺杂改性的Sb₂O₃；

(1.1.1)将浓度为0.7mol％的Mg(NO₃)₂水溶液与浓度为8mol％的Sb₂O₃的溶液混合均匀，Sb₂O₃的溶液的溶剂为草酸，混合液中Mg²⁺与Sb³⁺的摩尔比为2:100；

(1.1.2)滴加浓度为2mol/L的氨水至混合液的pH值为10得到沉淀产物，然后对沉淀产物进行洗涤和干燥，干燥的温度为110℃，时间为2.5h；

(1.1.3)将干燥后的产物首先升温至400℃后保温2.5h，然后升温至900℃后保温2h，最后在空气中冷却后粉碎得到平均粒径为0.5微米的掺杂改性的Sb₂O₃粉体；

(1.2)制备3-三甲硅基-3,3-二甲基-1,2-丙二醇；

(1.2.1)按1:8:12的摩尔比将3-三甲硅基-3,3-二甲基丙烯、过乙酸和二氯甲烷混合，在40℃的温度条件下反应5h，反应时伴以搅拌，反应结束后去除溶剂，经提纯和精制得到三甲硅基丙烯环氧化物；

(1.2.2)将水、浓硫酸和三甲硅基丙烯环氧化物混合，在搅拌条件下水浴加热至85℃，保温反应10min，反应结束后冷却至室温，经中和、蒸馏、分离和提纯得到如式(I)所示的3-三甲硅基-3,3-二甲基-1,2-丙二醇，式(I)中的R为-C((CH₃)₂)-，浓硫酸为质量浓度为70％的硫酸，反应开始时，三甲硅基丙烯环氧化物与水的摩尔比为1:25，浓硫酸的质量占混合物质量之和的0.12％；

(1.3)酯化反应；

将摩尔比为1:1.6:0.04的对苯二甲酸、乙二醇和3-三甲硅基-3,3-二甲基-1,2-丙二醇配成浆料，加入掺杂改性的Sb₂O₃粉体、二氧化钛和磷酸三苯酯混合均匀后，在氮气氛围中常压下进行酯化反应，酯化反应的温度为257℃，当酯化反应中的水馏出量达到理论值的94％时为酯化反应终点，其中磷酸三苯酯的加入量为对苯二甲酸加入量的0.035wt％，掺杂改性的Sb₂O₃的加入量为对苯二甲酸加入量的0.0135wt％，二氧化钛的加入量为对苯二甲酸加入量的0.20wt％；

(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490Pa，反应温度为255℃，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90Pa，反应温度为270℃，反应时间为90min，制得数均分子量为28000，分子量分布指数为2.0的改性聚酯；

(2)制备易染聚酯DTY纤维；

按POY工艺由改性聚酯熔体经计量、喷丝板挤出、冷却、上油和卷绕制得改性聚酯POY丝，再按DTY工艺对其进行加工经导丝、加热拉伸、假捻、热定型和卷绕制得易染聚酯DTY纤维；POY工艺的参数为：纺丝温度280℃，冷却温度22℃，卷绕速度3600m/min；DTY工艺的参数为：纺丝速度800m/min，定型超喂率3.5％，卷绕超喂率2.5％，第一热箱温度220℃，第二热箱温度150℃，拉伸比1.6。

最终制得的易染聚酯DTY纤维的单丝纤度为1.1dtex，断裂强度为3.4cN/dtex，断裂伸长率为26.0％，线密度偏差率为1.22％，断裂强度CV值为5.30％，断裂伸长CV值为7.2％，沸水收缩率为4.1％，卷曲稳定度为80％，卷曲收缩率为8.1％；其在120℃的温度条件下的上染率为87.2％，K/S值为23.37。

实施例6

一种易染聚酯DTY纤维的制备方法，其具体步骤如下：

(1)制备改性聚酯；

(1.1)制备掺杂改性的Sb₂O₃；

(1.1.1)将浓度均为0.8mol％的Mg(NO₃)₂水溶液与Ca(NO₃)₂水溶液按体积比1:1混合得到含金属离子M^x+的水溶液，含金属离子M^x+的水溶液与浓度为8mol％的Sb₂O₃的溶液混合均匀，Sb₂O₃的溶液的溶剂为草酸，混合液中M^x+与Sb³⁺的摩尔比为2.5:100；

(1.1.2)滴加浓度为2mol/L的氨水至混合液的pH值为10得到沉淀产物，然后对沉淀产物进行洗涤和干燥，干燥的温度为105℃，时间为3h；

(1.1.3)将干燥后的产物首先升温至400℃后保温3h，然后升温至900℃后保温1.5h，最后在空气中冷却后粉碎得到平均粒径为0.4微米的掺杂改性的Sb₂O₃粉体；

(1.2)制备3-三甲硅基-3,3-二甲基-1,2-丙二醇；

(1.2.1)按1:10:10的摩尔比将3-三甲硅基-3,3-二甲基丙烯、过乙酸和二氯甲烷混合，在35℃的温度条件下反应6h，反应时伴以搅拌，反应结束后去除溶剂，经提纯和精制得到三甲硅基丙烯环氧化物；

(1.2.2)将水、浓硫酸和三甲硅基丙烯环氧化物混合，在搅拌条件下水浴加热至80℃，保温反应15min，反应结束后冷却至室温，经中和、蒸馏、分离和提纯得到如式(I)所示的3-三甲硅基-3,3-二甲基-1,2-丙二醇，式(I)中的R为-C((CH₃)₂)-，浓硫酸为质量浓度为70％的硫酸，反应开始时，三甲硅基丙烯环氧化物与水的摩尔比为1:35，浓硫酸的质量占混合物质量之和的0.14％；

(1.3)酯化反应；

将摩尔比为1:1.7:0.04的对苯二甲酸、乙二醇和3-三甲硅基-3,3-二甲基-1,2-丙二醇配成浆料，加入掺杂改性的Sb₂O₃粉体、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0.2MPa，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95％时为酯化反应终点，其中磷酸三甲酯的加入量为对苯二甲酸加入量的0.04wt％，掺杂改性的Sb₂O₃的加入量为对苯二甲酸加入量的0.014wt％，二氧化钛的加入量为对苯二甲酸加入量的0.25wt％；

(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490Pa，反应温度为255℃，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90Pa，反应温度为275℃，反应时间为70min，制得数均分子量为28500，分子量分布指数为2.0的改性聚酯；

(2)制备易染聚酯DTY纤维；

按POY工艺由改性聚酯熔体经计量、喷丝板挤出、冷却、上油和卷绕制得改性聚酯POY丝，再按DTY工艺对其进行加工经导丝、加热拉伸、假捻、热定型和卷绕制得易染聚酯DTY纤维；POY工艺的参数为：纺丝温度280℃，冷却温度22℃，卷绕速度3600m/min；DTY工艺的参数为：纺丝速度400m/min，定型超喂率5.5％，卷绕超喂率2.5％，第一热箱温度180℃，第二热箱温度180℃，拉伸比1.8。

最终制得的易染聚酯DTY纤维的单丝纤度为0.9dtex，断裂强度为3.5cN/dtex，断裂伸长率为25.1％，线密度偏差率为1.18％，断裂强度CV值为4.99％，断裂伸长CV值为6.99％，沸水收缩率为3.7％，卷曲稳定度为78％，卷曲收缩率为8.5％；其在120℃的温度条件下的上染率为87.0％，K/S值为23.67。

实施例7

一种易染聚酯DTY纤维的制备方法，其具体步骤如下：

(1)制备改性聚酯；

(1.1)制备掺杂改性的Sb₂O₃；

(1.1.1)将浓度均为0.5mol％的Mg(NO₃)₂水溶液、Ba(NO₃)₂水溶液与Ca(NO₃)₂水溶液按体积比1:1:1混合得到含金属离子M^x+的水溶液，含金属离子M^x+的水溶液与浓度为10mol％的Sb₂O₃的溶液混合均匀，Sb₂O₃的溶液的溶剂为草酸，混合液中金属离子M^x+与Sb³⁺的摩尔比为2:100；

(1.1.2)滴加浓度为2mol/L的氨水至混合液的pH值为9得到沉淀产物，然后对沉淀产物进行洗涤和干燥，干燥的温度为108℃，时间为2.5h；

(1.1.3)将干燥后的产物首先升温至400℃后保温2.5h，然后升温至900℃后保温2h，最后在空气中冷却后粉碎得到平均粒径为0.4微米的掺杂改性的Sb₂O₃粉体；

(1.2)3-三甲硅基-3,3-二甲基-1,2-丙二醇；

(1.2.1)按1:5:15的摩尔比将3-三甲硅基-3,3-二甲基丙烯、过乙酸和二氯甲烷混合，在37℃的温度条件下反应7h，反应时伴以搅拌，反应结束后去除溶剂，经提纯和精制得到三甲硅基丙烯环氧化物；

(1.2.2)将水、浓硫酸和三甲硅基丙烯环氧化物混合，在搅拌条件下水浴加热至82℃，保温反应12min，反应结束后冷却至室温，经中和、蒸馏、分离和提纯得到如式(I)所示的3-三甲硅基-3,3-二甲基-1,2-丙二醇，式(I)中的R为-C((CH₃)₂)-，浓硫酸为质量浓度为70％的硫酸，反应开始时，三甲硅基丙烯环氧化物与水的摩尔比为1:29，浓硫酸的质量占混合物质量之和的0.13％；

(1.3)酯化反应；

将摩尔比为1:2.0:0.05的对苯二甲酸、乙二醇和3-三甲硅基-3,3-二甲基-1,2-丙二醇配成浆料，加入掺杂改性的Sb₂O₃粉体、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260℃，当酯化反应中的水馏出量达到理论值的94％时为酯化反应终点，其中磷酸三甲酯的加入量为对苯二甲酸加入量的0.04wt％，掺杂改性的Sb₂O₃的加入量为对苯二甲酸加入量的0.014wt％，二氧化钛的加入量为对苯二甲酸加入量的0.25wt％；

(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495Pa，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90Pa，反应温度为272℃，反应时间为65min，制得数均分子量为28200，分子量分布指数为2.2的改性聚酯；

(2)制备易染聚酯DTY纤维；

按POY工艺由改性聚酯熔体经计量、喷丝板挤出、冷却、上油和卷绕制得改性聚酯POY丝，再按DTY工艺对其进行加工经导丝、加热拉伸、假捻、热定型和卷绕制得易染聚酯DTY纤维；POY工艺的参数为：纺丝温度280℃，冷却温度22℃，卷绕速度3200m/min；DTY工艺的参数为：纺丝速度800m/min，定型超喂率3.5％，卷绕超喂率5.0％，第一热箱温度180℃，第二热箱温度160℃，拉伸比1.6。

最终制得的易染聚酯DTY纤维的单丝纤度为0.8dtex，断裂强度为3.32cN/dtex，断裂伸长率为22.5％，线密度偏差率为1.22％，断裂强度CV值为5.9％，断裂伸长CV值为7.8％，沸水收缩率为3.7％，卷曲稳定度为78％，卷曲收缩率为7.7％；其在120℃的温度条件下的上染率为88.9％，K/S值为24.17。

Claims (10)

1.一种易染聚酯DTY纤维的制备方法，其特征是：按POY工艺由改性聚酯熔体制得改性聚酯POY丝，再按DTY工艺对其进行加工制得易染聚酯DTY纤维；

所述改性聚酯的制备方法为：将对苯二甲酸、乙二醇、带三甲硅基侧基的二元醇和掺杂改性的Sb₂O₃粉体混合均匀后先后进行酯化反应和缩聚反应；

带三甲硅基侧基的二元醇的结构式如下：

式中，R为-CH₂-、-CH(CH₃)-或-C((CH₃)₂)-；

Sb₂O₃掺杂改性的过程为：首先将含金属离子M^x+的溶液与含Sb³⁺的溶液混合均匀，然后滴加沉淀剂至混合液的pH值为9～10，最后煅烧沉淀产物；金属离子M^x+为Mg²⁺、Ca²⁺、Ba²⁺和Zn²⁺中的一种以上；沉淀开始时，混合溶液中金属离子M^x+与Sb³⁺的摩尔比为1～3:100；所述掺杂改性的Sb₂O₃粉体的加入量为对苯二甲酸加入量的0.012～0.015wt％。

2.根据权利要求1所述的一种易染聚酯DTY纤维的制备方法，其特征在于，所述带三甲硅基侧基的二元醇的合成步骤如下：

(1)按1:5～10:10～15的摩尔比将原料烯、过乙酸和二氯甲烷混合，在35～40℃的温度条件下反应5～8h，反应时伴以搅拌，反应结束后去除溶剂，经提纯和精制得到三甲硅基丙烯环氧化物；

(2)将水、浓硫酸和三甲硅基丙烯环氧化物混合，在搅拌条件下水浴加热至80～85℃，保温反应l0～15min，反应结束后冷却至室温，经中和、蒸馏、分离和提纯得到带三甲硅基侧基的二元醇，所述浓硫酸为质量浓度70％的硫酸，反应开始时，三甲硅基丙烯环氧化物与水的摩尔比为1:20～40，浓硫酸的质量占混合物质量之和的0.1～0.15％；

所述带三甲硅基侧基的二元醇的结构式中R为-CH(CH₃)-和-C((CH₃)₂)-时，所述原料烯对应为3-三甲硅基-3-甲基丙烯和3-三甲硅基-3,3-二甲基丙烯。

3.根据权利要求2所述的一种易染聚酯DTY纤维的制备方法，其特征在于，所述含金属离子M^x+的溶液的浓度为0.5～1.0mol％，溶剂为水，溶液中的阴离子为NO₃ ^-；所述含Sb³⁺的溶液为浓度5～10mol％的Sb₂O₃的溶液，溶剂为草酸；所述沉淀剂为浓度2mol/L的氨水；

所述煅烧前对沉淀产物进行洗涤和干燥，干燥的温度为105～110℃，时间为2～3h；所述煅烧的过程为：首先升温至400℃后保温2～3h，然后升温至900℃后保温1～2h，最后在空气中冷却；Sb₂O₃在掺杂改性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DTY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、乙二醇和带三甲硅基侧基的二元醇配成浆料，加入掺杂改性的Sb₂O₃粉体、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50～90min。

5.根据权利要求4所述的一种易染聚酯DTY纤维的制备方法，其特征在于，所述对苯二甲酸、乙二醇和带三甲硅基侧基的二元醇的摩尔比为1:1.2～2.0:0.03～0.05，所述消光剂和稳定剂的加入量分别为对苯二甲酸加入量的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DTY纤维的制备方法，其特征在于，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DTY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DTY纤维的制备方法，其特征在于，所述POY工艺的流程为：计量、喷丝板挤出、冷却、上油和卷绕；

所述POY工艺的参数为：纺丝温度280～290℃，冷却温度18～22℃，卷绕速度3200～3600m/min；

所述DTY工艺的流程为：导丝、加热拉伸、假捻、热定型和卷绕；

所述DTY工艺的参数为：纺丝速度400～800m/min，定型超喂率3.5～5.5％，卷绕超喂率2.5～5.0％，第一热箱温度180～220℃，第二热箱温度150～180℃，拉伸比1.6～1.8。

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

所述改性聚酯的分子链包括对苯二甲酸链段、乙二醇链段和带三甲硅基侧基的二元醇链段；所述改性聚酯中分散有所述掺杂改性的Sb₂O₃粉体。

10.根据权利要求9所述的一种易染聚酯DTY纤维，其特征在于，易染聚酯DTY纤维的单丝纤度为0.7～1.2dtex，断裂强度≥3.3cN/dtex，断裂伸长率为25.0±3.0％，线密度偏差率≤1.30％，断裂强度CV值≤6.00％，断裂伸长CV值≤8.0％，沸水收缩率为4.0±0.5％，卷曲稳定度≥75％，卷曲收缩率为8.0±1.0％；易染聚酯DTY纤维在120℃的温度条件下的上染率为85.3～89.2％，K/S值为22.58～24.47。