CN109750369A - 仿羽毛纱聚酯纤维及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种仿羽毛纱聚酯纤维及其制备方法，制备方法为：先将对苯二甲酸、乙二醇、主链含硅的二元醇和含氟二元酸混合均匀后先后进行酯化反应和缩聚反应制得改性聚酯，然后采用扁平四连环形喷丝板按POY工艺由改性聚酯熔体制得改性聚酯POY丝后再按DTY工艺将改性聚酯POY丝制成改性聚酯DTY丝，即得仿羽毛纱聚酯纤维；扁平四连环形喷丝板的喷丝孔为扁平四连环形。制得的产品在130℃的温度条件下的上染率为89.6～93.7％，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13～20％。本发明的制备方法，工艺简单，成本低廉；制得的产品，染色性能优良，自然降解速率快，应用前景好。

Description

仿羽毛纱聚酯纤维及其制备方法
技术领域
本发明属于改性聚酯纤维技术领域，涉及仿羽毛纱聚酯纤维及其制备方法。
背景技术
由于聚酯纤维具有强度高、弹性好、耐热性能好、耐化学品性能好及织物尺寸稳定性好的特性，其自问世以来作为天然纤维重要的补充，日益成为纺织行业中最主要的织物用丝。近年来随着人类生活水平的不断提高，在服用、装饰及产业用聚酯产品应用领域，人们对纤维材料的数量与品质的要求也在不断提高。为了适应人们在服用和装饰等领域的需求，需要开发具有新性能或附加值的差别化纤维。
由于普通聚酯纤维在纵向上为光滑、均匀且无条痕的圆柱体，其光滑的表面导致聚酯纤维间饱和力较差，日益导致纤维尖端容易散露在织物表面形成绒毛进而起毛起球，同时由于聚酯的吸湿性和导电性较差，纤维摩擦后极易产生静电。针对普通圆形截面纤维的以上问题，行业对纤维截面异形化进行了相关研究，研究发现扁平型截面的纤维(仿羽毛纱纤维)能够一定程度改善其织物的光泽、蓬松性、吸湿性、弹性及手感，同时其制得织物不易起球，其是一种高档面料用纤维，可用于制作毛绒玩具、高级毛毯、高档针织物和高级机织物等，但扁平型截面的纤维容易出现断头、异形度差及染色不良等问题。
但由于涤纶分子上不含有亲水性基团，属于疏水性纤维，其分子结构中缺少像纤维素或蛋白质纤维那样的能与染料发生结合的活性基团。涤纶纤维成品为部分结晶的超分子结构，其结晶部分分子链相互平行，大多呈反式构象，而无定形区则多呈顺式构象。由常规PET的分子结构及结晶情况可知，其分子排列相当紧密，使得常规PET纤维的染色性能差。因此常规PET纤维如常规的涤纶DTY丝束染色通常需在高温高压下采用分散染料进行染色，其对设备要求高，染色时间长，能耗大，且不能够从根本上改变涤纶纤维染色性能差的问题。
同时，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，其制得纤维废弃不易处理，会给环境间接造成危害。目前PET纤维废弃物的处理方法主要有：填埋、焚烧及回收利用。从环境角度而言，填埋和焚烧虽然是最简单的方法，却有许多缺陷，对环境亦会造成一定的污染。化学降解回收是处理PET废弃物有效而科学的途径，主要方法包括醇解、氨解等，化学降解的产物如醇、酸、酯等还可以作为化学原料重新利用。但由于PET结构致密、结晶度高，自然降解时间很长(常规PET纤维的降解周期可达16～48年)，这大大限制了化学降解回收在PET废弃物处理领域的应用。
因此，开发一种染色性能优良、对染色设备要求低、染色成本低廉且自然降解速率快的仿羽毛纱聚酯纤维极具现实意义。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术染色性能较差、对设备要求高、染色成本高且降解速率慢的缺陷，提供一种染色性能优良、对染色设备要求低、染色成本低廉且自然降解速率快的仿羽毛纱聚酯纤维及其制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
仿羽毛纱聚酯纤维的制备方法，采用扁平四连环形喷丝板按POY工艺由改性聚酯熔体制得改性聚酯POY丝后，再按DTY工艺将改性聚酯POY丝制成改性聚酯DTY丝，即得仿羽毛纱聚酯纤维；
扁平四连环形喷丝板的喷丝孔为扁平四连环形，扁平四连环形包含四个相互平行且间隔排列的一字形i，四个一字形i通过一个与其相互垂直的一字形j连接，一字形j的端头与一字形i的中部重合；
所述改性聚酯的制备方法为：将对苯二甲酸、乙二醇、主链含硅的二元醇和含氟二元酸混合均匀后先后进行酯化反应和缩聚反应；主链含硅的二元醇为二甲基硅二醇、二甲基二苯基二硅氧烷二醇或四甲基二硅氧烷二醇，含氟二元酸为2,2-二氟-1,3-丙二酸、2,2-二氟-1,4-丁二酸、2,2-二氟-1,5-戊二酸或2,2,3,3-四氟-1,4-丁二酸。
本发明的仿羽毛纱聚酯纤维的制备方法，通过聚酯合成过程中引入主链含硅的二元醇，从而在聚酯分子链上引入了主链含硅的二元醇链段，一方面，高分子主链上含有-Si-O-Si-键，硅氧键间隙较大，内旋转活化能较低，有利于原子自由旋转，有利于改善高分子链与链间的相互作用力和链与链间的距离，另一方面，高分子主链上的Si原子与-CH3连接，-CH3垂直于Si-O-Si原子所在的平面，由于Si-C键比C-C键键长，导致-CH3中的三个H呈撑开状态，-CH3中的三个撑开的H原子可以自由旋转而使相邻的Si-O分子链段间距离变大，此外侧链的惰性甲基又阻碍了高分子的接近，因而高分子材料非常柔顺，空洞自由体积相对于未引入主链含硅的二元醇的高分子材料增大明显。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，随着温度的不断提高，由于聚酯大分子链中含有-Si-O-Si-键，硅氧键较碳氧键长，内旋转活化能较低，先于含碳氧键的分子链开始运动，当染浴温度需提高到120～130℃，含有硅氧键的大分子链运动的剧烈程度大于只含碳氧键分子链，同时由于空洞自由体积更大，因此颗粒状染料向纤维内部的扩散速率提升显著，含有硅氧键的大分子链形成的空洞自由体积比只含碳氧键分子链形成的自由体积效率更高，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，对改性聚酯的染色及自然降解等产生积极的影响，可降低染色温度，缩短染色的时间，减少能耗，提高了纤维的上染率，同时也一定程度上提高了纤维的自然降解速率。
同时，本发明还通过聚酯合成过程中引入含氟二元酸，从而在聚酯分子链上引入了含氟二元酸链段，该含氟二元酸的特点在于氟原子在α碳上，当在水解过程中引入该含氟二元酸时，由于氟原子在α碳上，吸电子能力较强，使得聚酯中C-O键上的电子云密度降低，四面体的负离子的稳定性下降，有利于亲核加成反应的进行，同时由于α碳上含氟二元酸的空间位阻小于对苯二甲酸，进一步促进了亲核加成反应的进行，因而显著提高了降解速率。本发明通过增加空洞自由体积与引入的含氟二元酸相互配合能够进一步提高聚酯的降解速率。此外，本发明的纤维横截面呈扁平四连环形，能够在保证其制得织物良好光泽、蓬松性、吸湿性、弹性及手感的同时，保证纤维具有良好的可纺性。
作为优选的技术方案：
如上所述的仿羽毛纱聚酯纤维的制备方法，所述一字形i为长圆形，四个一字形i形状和尺寸相同，等间距排列且两端齐平；
沿平行于一字形j的方向，单个一字形i相距最远的两边之间的距离为W2，四个一字形i相距最远的两边之间的距离为L1；
沿平行于一字形i的方向，单个一字形i相距最远的两边之间的距离为L2，一字形j相距最远的两边之间的距离为W1；
L1/W1为10～15，L2/W2为3～5；本发明的L1/W1和L2/W2需控制在一定范围内，其过高会影响纤维的可纺性，导致出现毛丝、断头、异形度差或染色不良等问题；过低，其扁平度较低，难以保证其具有扁平型纤维的相关性能(良好的光泽、蓬松性、吸湿性、弹性及手感、不起球)；
扁平四连环形共有2个对称轴，一条对称轴平行于一字形i，位于中间两个一字形i之间，另一条对称轴为一字形j的对称轴。
如上所述的方法，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、主链含硅的二元醇和含氟二元酸配成浆料，加入催化剂、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50～90min。
如上所述的仿羽毛纱聚酯纤维的制备方法，所述对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比为1:1.2～2.0，所述主链含硅的二元醇和含氟二元酸的加入量之和为对苯二甲酸加入量的3.2～5.0mol％(摩尔百分比)，所述主链含硅的二元醇与含氟二元酸的摩尔比为2～3:1.5～2，所述催化剂、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％、0.20～0.25wt％和0.01～0.05wt％(质量百分比)。本发明的主链含硅的二元醇的添加量优选该范围既能保证改性后的纤维具有良好的力学性能和结晶度，同时还能显著提高纤维的染色性能和自然降解速率，有利于纤维的生产和应用，主链含硅的二元醇的添加量可根据实际需要适当调整，但不宜太过，添加量过高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，过低则染色效果及自然降解速率提升不明显。本发明含氟二元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，则对自然降解速率的提升效果不明显。
如上所述的仿羽毛纱聚酯纤维的制备方法，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。
如上所述的仿羽毛纱聚酯纤维的制备方法，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。
如上所述的仿羽毛纱聚酯纤维的制备方法，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17～20℃，卷绕速度3700～4100m/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：加工速度450～800m/min，定型超喂率3.5～5.5％，卷绕超喂率3.0～5.0％，第一热箱温度150～200℃，第二热箱温度120～170℃，拉伸比1.6～1.9。
本发明还提供如上所述的仿羽毛纱聚酯纤维的制备方法制得的仿羽毛纱聚酯纤维，为横截面呈扁平四连环形的改性聚酯DTY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、主链含硅的二元醇链段和含氟二元酸链段。
作为优选的技术方案：
如上所述的仿羽毛纱聚酯纤维，仿羽毛纱聚酯纤维的单丝纤度为1.0～1.5dtex，卷曲收缩率为4.0±1.0％，线密度偏差率≤1.2％，断裂强度为3.0±0.35cN/dtex，断裂强度CV值≤4.0％，断裂伸长率为22.0±3.0％，断裂伸长CV值≤8.0％，卷曲收缩率变异系数CV值≤9.0％，沸水收缩率为7.0±0.5％，含油率为2～3wt％，本发明的主链含硅的二元醇和含氟二元酸的添加量较小，其对仿羽毛纱聚酯纤维的加工及机械性能的影响较小，本发明的仿羽毛纱聚酯纤维的加工性能及机械性能与普通仿羽毛纱聚酯纤维(未添加主链含硅的二元醇和含氟二元酸)相当；
如上所述的仿羽毛纱聚酯纤维，仿羽毛纱聚酯纤维在130℃的温度条件下的上染率为89.6～93.7％，K/S值为23.62～26.54，耐皂洗色牢度达到5级，干摩擦牢度达到5级，湿摩擦牢度大于4级；在其他测试条件相同的条件下，对比样在130℃的温度条件下的上染率为82.3％，K/S值为20.11，耐皂洗色牢度小于5级，涤沾色为4～5级，棉沾色为4级，干摩擦牢度为4～5级，湿摩擦牢度为3～4级，对比样与本发明的一步纺弹力复合丝的区别仅在于其材质为普通聚酯；
仿羽毛纱聚酯纤维在温度为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13～20％，常规涤纶在相同情况下，其特性粘度下降低于5％。本发明在聚酯大分子链中引入含氟二元酸时，由于氟原子在α碳上，吸电子能力较强，促进了亲核加成反应的进行，使聚酯大分子链中的酯键断裂，因而显著提高了降解速率，此外主链含硅的二元醇的添加，增大了聚酯中的空洞自由体积，进一步提高了自然降解速率。
发明机理：
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主链含硅的二元醇显著提升了仿羽毛纱聚酯纤维的染色性能和自然降解速率，主链含硅的二元醇为二甲基硅二醇、二甲基二苯基二硅氧烷二醇或四甲基二硅氧烷二醇，结构式分别如下：
高分子链的刚性决定于分子链内旋转势垒的大小，主链结构不同，其中键角和键长不等或键接方式不同，刚性也各不相同，本发明引入主链含硅的二元醇后，高分子主链上含有-Si-O-Si-键，硅氧键间隙较大，内旋转活化能较低，有利于原子自由旋转，同时高分子主链上的Si原子与-CH3连接，-CH3垂直于Si-O-Si原子所在的平面，由于Si-C键比C-C键键长，导致-CH3中的三个H呈撑开状态，-CH3中的三个撑开的H原子可以自由旋转而使相邻的Si-O分子链段间距离变大，此外侧链的惰性甲基又阻碍了高分子的接近，因而高分子材料非常柔顺，空洞自由体积相对于未引入主链含硅的二元醇的高分子材料增大明显；而当高分子主链上的Si原子与长支链取代基连接时，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。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，对改性聚酯的染色及自然降解等产生积极的影响，可降低染色温度，缩短染色的时间，减少能耗，提高了纤维的上染率，同时也提高了纤维的自然降解速率。
高分子材料的氧化降解和水解速率等与氧渗透到材料内部的速率密切相关，聚酯的大分子结构中刚性较大，自由体积分数低，氧的渗透率非常低，聚酯在自然环境中的氧化和水解主要在聚酯的表面进行，这是造成聚酯在自然环境中降解很慢的主要原因之一，空间自由体积的增大也有利于氧渗透到聚酯大分子内部，进而有利于提高聚酯的氧化降解和水解速率。
聚酯在碱性条件下的水解降解过程为亲核加成-消除过程，在水解反应开始时，OH-进攻酯羰基RCOOR`的C原子，发生亲核加成反应，形成中间体(即四面体的负离子)，四面体的负离子可以消除OR`得到羧酸RCOOH，使酯键断裂，同时OR`与H+结合得到醇HOR`。然而，由于在水解过程中形成的四面体的负离子结构比较拥挤，空间位阻大，不利于亲核加成反应的进行，因此聚酯的降解速率较慢。
本发明还通过在聚酯分子链中引入特殊结构的含氟二元酸显著提高了聚酯的降解速率，含氟二元酸的特殊之处在于氟原子在α碳上，当在水解过程中引入该含氟二元酸时，由于氟原子在α碳上，吸电子能力较强，使得聚酯中C-O键上的的电子云密度降低，四面体的负离子的稳定性下降，有利于亲核加成反应的进行，同时由于α碳上含氟二元酸的空间位阻小于对苯二甲酸，进一步促进了亲核加成反应的进行，因而显著提高了降解速率。如在聚酯分子链中引入氟原子在β碳的含氟二元酸，则不会显著提高聚酯的降解速率，这是因为在β碳上存在吸电子基团时，所产生的影响仅局限于相邻碳上，而对酯键中C-O键产生的影响很小，因而对于OH-进攻酯羰基发生亲核加成的反应影响较小。在聚酯制备原料中加入含氟二元酸能够显著促进了亲核加成反应的进行，进而提高了聚酯的降解速率。主链含硅的二元醇和含氟二元酸能够相互配合进一步提高聚酯的自然降解速率。
有益效果：
(1)本发明的仿羽毛纱聚酯纤维的制备方法，通过在聚酯中引入含氟二元酸，提高了仿羽毛纱聚酯纤维的自然降解速率；
(2)本发明的仿羽毛纱聚酯纤维的制备方法，通过在聚酯中引入主链含硅的二元醇对聚酯进行改性，增大了空洞自由体积，降低了染色的温度，缩短了染色的时间，提高了纤维的上染率，降低能耗，同时增加了可纺性能和自然降解速率；
(3)本发明仿羽毛纱聚酯纤维的制备方法，成本低廉，工艺简单，极具应用前景；
(4)本发明的仿羽毛纱聚酯纤维，染色性能优良，自然降解速率快，机械性能好，应用前景广阔。
附图说明
图1为本发明的扁平四连环形喷丝孔的结构示意图。
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
一种仿羽毛纱聚酯纤维的制备方法，其步骤如下：
(1)制备改性聚酯；
(1.1)酯化反应；
将对苯二甲酸、乙二醇、二甲基硅二醇和2,2-二氟-1,3-丙二酸配成浆料，加入三氧化二锑、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0.3MPa，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90.1％时为酯化反应终点，对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比为1:1.2，二甲基硅二醇和2,2-二氟-1,3-丙二酸的加入量之和为对苯二甲酸加入量的3.2mol％，二甲基硅二醇与2,2-二氟-1,3-丙二酸的摩尔比为3:1.5，三氧化二锑、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％、0.20wt％和0.01wt％；
(1.2)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30min内由常压平稳抽至绝对压力499Pa，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99Pa，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)制备聚酯POY丝；
改性聚酯经计量、扁平四连环形喷丝板挤出、冷却、上油和卷绕后得到横截面呈扁平四连环形的聚酯POY丝，POY工艺的参数为：纺丝温度285℃，冷却温度20℃，卷绕速度4000m/min；其中，扁平四连环形喷丝板的喷丝孔为扁平四连环形，如图1所示，扁平四连环形包含四个相互平行、两端齐平且等间隔排列的长圆形一字形i，四个一字形i通过一个与其相互垂直的一字形j连接，一字形j的端头与一字形i的中部重合，四个一字形i形状和尺寸相同，沿平行于一字形j的方向，单个一字形i相距最远的两边之间的距离为W2，四个一字形i相距最远的两边之间的距离为L1；
沿平行于一字形i的方向，单个一字形i相距最远的两边之间的距离为L2，一字形j相距最远的两边之间的距离为W1；L1/W1为12，L2/W2为4，扁平四连环形共有2个对称轴；
(3)制备聚酯DTY丝；
聚酯POY丝经导丝、加热拉伸、假捻、热定型和卷绕后制得横截面呈扁平四连环形的聚酯DTY丝，即得仿羽毛纱聚酯纤维；DTY工艺的参数为：加工速度600m/min，定型超喂率4.5％，卷绕超喂率4％，第一热箱温度170℃，第二热箱温度150℃，拉伸比1.8。
仿羽毛纱聚酯纤维的单丝纤度为1.2dtex，卷曲收缩率为3.0％，线密度偏差率为1.0％，断裂强度为3.35cN/dtex，断裂强度CV值为3.6％，断裂伸长率为25％，断裂伸长CV值为7.5％，卷曲收缩率变异系数CV值为8.4％，沸水收缩率为6.5％，含油率为3wt％；
仿羽毛纱聚酯纤维在130℃的温度条件下的上染率为89.6％，K/S值为23.62，耐皂洗色牢度达到5级，干摩擦牢度达到5级，湿摩擦牢度为4-5级；
仿羽毛纱聚酯纤维在温度为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13％。
对比例1
一种仿羽毛纱聚酯纤维的制备方法，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2,2-二氟-1,3-丙二酸和二甲基硅二醇，其制得的仿羽毛纱聚酯纤维的单丝纤度为1.2dtex，卷曲收缩率为3.1％，线密度偏差率为1.1％，断裂强度为3.35cN/dtex，断裂强度CV值为3.6％，断裂伸长率为24％，断裂伸长CV值为7.4％，卷曲收缩率变异系数CV值为8.2％，沸水收缩率为6.5％，含油率为2.8wt％；在与实施例1其他测试条件相同的条件下，仿羽毛纱聚酯纤维在130℃的温度条件下的上染率为82.3％，K/S值为20.11，耐皂洗色牢度小于5级，涤沾色为4～5级，棉沾色为4级，干摩擦牢度达到4～5级，湿摩擦牢度为3～4级；仿羽毛纱聚酯纤维在温度为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4％。与实施例1对比可以发现，本发明通过添加2,2-二氟-1,3-丙二酸和二甲基硅二醇显著提升了纤维的自然降解性能和染色性能，同时2,2-二氟-1,3-丙二酸和二甲基硅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
一种仿羽毛纱聚酯纤维的制备方法，其步骤基本与实施例1相同，不同之处在于，步骤(1)中采用1,6-己二醇替代二甲基硅二醇，在与实施例1其他测试条件相同的条件下，仿羽毛纱聚酯纤维在130℃的温度条件下的上染率为85.9％，K/S值为22.58，涤沾色为4～5级，棉沾色为4级，干摩擦牢度达到4～5级，湿摩擦牢度为4级。与实施例1对比可以发现，由于主链含硅的二元醇引入使得高分子主链上含有-Si-O-Si-键，使得硅氧键间隙较大，内旋转活化能较低，有利于原子自由旋转，从而增大了空洞自由体积，因此其相对于长支链取代基更有利于提升纤维的染色性能。
对比例3
一种仿羽毛纱聚酯纤维的制备方法，其步骤基本与实施例1相同，不同之处在于，步骤(1)中采用3,3-二氟戊二酸替代2,2-二氟-1,3-丙二酸，仿羽毛纱聚酯纤维在温度为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4.7％。与实施例1对比可以发现，氟原子在α碳的含氟二元酸相对于氟原子在β碳的含氟二元酸更有利于提升纤维的自然降解性能，这是因为在β碳上存在吸电子基团时，所产生的影响仅局限于相邻碳上，而对酯键中C-O键产生的影响很小，因而对于OH-进攻酯羰基发生亲核加成的反应影响较小，进而对纤维的自然降解过程影响较小。
实施例2
一种仿羽毛纱聚酯纤维的制备方法，其步骤如下：
(1)制备改性聚酯；
(1.1)酯化反应；
将对苯二甲酸、乙二醇、二甲基硅二醇和2,2-二氟-1,4-丁二酸配成浆料，加入乙二醇锑、二氧化钛和磷酸三甲酯混合均匀后，在氮气氛围中在常压下进行酯化反应，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，对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比为1:2.0，二甲基硅二醇和2,2-二氟-1,4-丁二酸的加入量之和为对苯二甲酸加入量的5.0mol％，二甲基硅二醇与2,2-二氟-1,4-丁二酸的摩尔比为3:2，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0.05wt％、0.25wt％和0.05wt％；
(1.2)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50min内由常压平稳抽至绝对压力450Pa，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)制备聚酯POY丝；
改性聚酯经计量、扁平四连环形喷丝板挤出、冷却、上油和卷绕后得到横截面呈扁平四连环形的聚酯POY丝，POY工艺的参数为：纺丝温度280℃，冷却温度17℃，卷绕速度3700m/min；其中，扁平四连环形喷丝板与实施例1中的喷丝板结构基本相同，不同之处在于，L1/W1为10，L2/W2为3，扁平四连环形共有2个对称轴；
(3)制备聚酯DTY丝；
聚酯POY丝经导丝、加热拉伸、假捻、热定型和卷绕后制得横截面呈扁平四连环形的聚酯DTY丝，即得仿羽毛纱聚酯纤维；DTY工艺的参数为：加工速度600m/min，定型超喂率4.5％，卷绕超喂率4％，第一热箱温度170℃，第二热箱温度150℃，拉伸比1.8。
仿羽毛纱聚酯纤维的单丝纤度为1.0dtex，卷曲收缩率为5.0％，线密度偏差率为1.2％，断裂强度为2.65cN/dtex，断裂强度CV值为4.0％，断裂伸长率为19％，断裂伸长CV值为7.8％，卷曲收缩率变异系数CV值为8.8％，沸水收缩率为7.4％，含油率为2wt％；
仿羽毛纱聚酯纤维在130℃的温度条件下的上染率为93.7％，K/S值为26.54，耐皂洗色牢度达到5级，干摩擦牢度达到5级，湿摩擦牢度为5级；
仿羽毛纱聚酯纤维在温度为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14％。
实施例3
一种仿羽毛纱聚酯纤维的制备方法，其步骤如下：
(1)制备改性聚酯；
(1.1)酯化反应；
将对苯二甲酸、乙二醇、二甲基硅二醇和2,2-二氟-1,5-戊二酸配成浆料，加入醋酸锑、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255℃，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，对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比为1:1.6，二甲基硅二醇和2,2-二氟-1,5-戊二酸的加入量之和为对苯二甲酸加入量的3.4mol％，二甲基硅二醇与2,2-二氟-1,5-戊二酸的摩尔比为2:1.5，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％、0.22wt％和0.3wt％；
(1.2)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40min内由常压平稳抽至绝对压力480Pa，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95Pa，反应温度为272℃，反应时间为70min，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)制备聚酯POY丝；
改性聚酯经计量、扁平四连环形喷丝板挤出、冷却、上油和卷绕后得到横截面呈扁平四连环形的聚酯POY丝，POY工艺的参数为：纺丝温度290℃，冷却温度20℃，卷绕速度4100m/min；其中，扁平四连环形喷丝板与实施例1中的喷丝板结构基本相同，不同之处在于，L1/W1为15，L2/W2为5，扁平四连环形共有2个对称轴；
(3)制备聚酯DTY丝；
聚酯POY丝经导丝、加热拉伸、假捻、热定型和卷绕后制得横截面呈扁平四连环形的聚酯DTY丝，即得仿羽毛纱聚酯纤维；DTY工艺的参数为：加工速度600m/min，定型超喂率4.5％，卷绕超喂率4％，第一热箱温度170℃，第二热箱温度150℃，拉伸比1.8。
仿羽毛纱聚酯纤维的单丝纤度为1.5dtex，卷曲收缩率为4.7％，线密度偏差率为1.0％，断裂强度为3.30cN/dtex，断裂强度CV值为3.6％，断裂伸长率为24％，断裂伸长CV值为7.5％，卷曲收缩率变异系数CV值为8.5％，沸水收缩率为6.8％，含油率为2.7wt％；
仿羽毛纱聚酯纤维在130℃的温度条件下的上染率为90.3％，K/S值为24.62，耐皂洗色牢度达到5级，干摩擦牢度达到5级，湿摩擦牢度为4-5级；
仿羽毛纱聚酯纤维在温度为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14％。
实施例4
一种仿羽毛纱聚酯纤维的制备方法，其步骤如下：
(1)制备改性聚酯；
(1.1)酯化反应；
将对苯二甲酸、乙二醇、二甲基二苯基二硅氧烷二醇和2,2,3,3-四氟-1,4-丁二酸配成浆料，加入乙二醇锑、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0.25MPa，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，对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比为1:1.9，二甲基二苯基二硅氧烷二醇和2,2,3,3-四氟-1,4-丁二酸的加入量之和为对苯二甲酸加入量的3.5mol％，二甲基二苯基二硅氧烷二醇与2,2,3,3-四氟-1,4-丁二酸的摩尔比为2:2，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0.03wt％、0.20wt％和0.05wt％；
(1.2)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35min内由常压平稳抽至绝对压力480Pa，反应温度为258℃，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96Pa，反应温度为270℃，反应时间为55min，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)制备聚酯POY丝；
改性聚酯经计量、扁平四连环形喷丝板挤出、冷却、上油和卷绕后得到横截面呈扁平四连环形的聚酯POY丝，POY工艺的参数为：纺丝温度285℃，冷却温度18℃，卷绕速度3800m/min；其中，扁平四连环形喷丝板与实施例1中的喷丝板结构基本相同，不同之处在于，L1/W1为12，L2/W2为3.5，扁平四连环形共有2个对称轴；
(3)制备聚酯DTY丝；
聚酯POY丝经导丝、加热拉伸、假捻、热定型和卷绕后制得横截面呈扁平四连环形的聚酯DTY丝，即得仿羽毛纱聚酯纤维；DTY工艺的参数为：加工速度450m/min，定型超喂率3.5％，卷绕超喂率3.0％，第一热箱温度150℃，第二热箱温度120℃，拉伸比1.6。
仿羽毛纱聚酯纤维的单丝纤度为1.2dtex，卷曲收缩率为4.7％，线密度偏差率为1.0％，断裂强度为3.2cN/dtex，断裂强度CV值为3.7％，断裂伸长率为24％，断裂伸长CV值为7.8％，卷曲收缩率变异系数CV值为8.6％，沸水收缩率为7％，含油率为2.6wt％；
仿羽毛纱聚酯纤维在130℃的温度条件下的上染率为90.3％，K/S值为23.88，耐皂洗色牢度达到5级，干摩擦牢度达到5级，湿摩擦牢度为4-5级；
仿羽毛纱聚酯纤维在温度为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
一种仿羽毛纱聚酯纤维的制备方法，其步骤如下：
(1)制备改性聚酯；
(1.1)酯化反应；
将对苯二甲酸、乙二醇、二甲基二苯基二硅氧烷二醇和2,2-二氟-1,3-丙二酸配成浆料，加入醋酸锑、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0.15MPa，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96％时为酯化反应终点，对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比为1:1.2，甲基二苯基二硅氧烷二醇和2,2-二氟-1,3-丙二酸的加入量之和为对苯二甲酸加入量的4.2mol％，甲基二苯基二硅氧烷二醇与2,2-二氟-1,3-丙二酸的摩尔比为2.5:1.5，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0.04wt％、0.25wt％和0.04wt％；
(1.2)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50min内由常压平稳抽至绝对压力480Pa，反应温度为255℃，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95Pa，反应温度为275℃，反应时间为80min，制得数均分子量为29000，分子量分布指数为2.1的改性聚酯；
(2)制备聚酯POY丝；
改性聚酯经计量、扁平四连环形喷丝板挤出、冷却、上油和卷绕后得到横截面呈扁平四连环形的聚酯POY丝，POY工艺的参数为：纺丝温度285℃，冷却温度18℃，卷绕速度3800m/min；其中，扁平四连环形喷丝板与实施例1中的喷丝板结构基本相同，不同之处在于，L1/W1为12，L2/W2为3.5，扁平四连环形共有2个对称轴；
(3)制备聚酯DTY丝；
聚酯POY丝经导丝、加热拉伸、假捻、热定型和卷绕后制得横截面呈扁平四连环形的聚酯DTY丝，即得仿羽毛纱聚酯纤维；DTY工艺的参数为：加工速度800m/min，定型超喂率5.5％，卷绕超喂率5.0％，第一热箱温度200℃，第二热箱温度170℃，拉伸比11.9。
仿羽毛纱聚酯纤维的单丝纤度为1.2dtex，卷曲收缩率为3.5％，线密度偏差率为1.1％，断裂强度为2.9cN/dtex，断裂强度CV值为3.8％，断裂伸长率为22％，断裂伸长CV值为7.8％，卷曲收缩率变异系数CV值为8.8％，沸水收缩率为6.8％，含油率为2.5wt％；
仿羽毛纱聚酯纤维在130℃的温度条件下的上染率为91.2％，K/S值为24.72，耐皂洗色牢度达到5级，干摩擦牢度达到5级，湿摩擦牢度为5级；
仿羽毛纱聚酯纤维在温度为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6
一种仿羽毛纱聚酯纤维的制备方法，其步骤如下：
(1)制备改性聚酯；
(1.1)酯化反应；
将对苯二甲酸、乙二醇、四甲基二硅氧烷二醇和2,2-二氟-1,4-丁二酸配成浆料，加入醋酸锑、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0.3MPa，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，对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比为1:1.2，四甲基二硅氧烷二醇和2,2-二氟-1,4-丁二酸的加入量之和为对苯二甲酸加入量的4.5mol％，四甲基二硅氧烷二醇与2,2-二氟-1,4-丁二酸的摩尔比为2.5:2，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0.05wt％、0.20wt％和0.01wt％；
(1.2)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30min内由常压平稳抽至绝对压力450Pa，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92Pa，反应温度为272℃，反应时间为85min，制得数均分子量为28000，分子量分布指数为1.8的改性聚酯；
(2)制备聚酯POY丝；
改性聚酯经计量、扁平四连环形喷丝板挤出、冷却、上油和卷绕后得到横截面呈扁平四连环形的聚酯POY丝，POY工艺的参数为：纺丝温度287℃，冷却温度20℃，卷绕速度3900m/min；其中，扁平四连环形喷丝板与实施例1中的喷丝板结构基本相同，不同之处在于，L1/W1为14，L2/W2为5，扁平四连环形共有2个对称轴；
(3)制备聚酯DTY丝；
聚酯POY丝经导丝、加热拉伸、假捻、热定型和卷绕后制得横截面呈扁平四连环形的聚酯DTY丝，即得仿羽毛纱聚酯纤维；DTY工艺的参数为：加工速度500m/min，定型超喂率4％，卷绕超喂率4.2％，第一热箱温度180℃，第二热箱温度150℃，拉伸比1.8。
仿羽毛纱聚酯纤维的单丝纤度为1.4dtex，卷曲收缩率为4.7％，线密度偏差率为1.2％，断裂强度为2.8cN/dtex，断裂强度CV值为4.0％，断裂伸长率为20％，断裂伸长CV值为7.8％，卷曲收缩率变异系数CV值为8.8％，沸水收缩率为7.5％，含油率为2.7wt％；
仿羽毛纱聚酯纤维在130℃的温度条件下的上染率为92.7％，K/S值为24.8，耐皂洗色牢度达到5级，干摩擦牢度达到5级，湿摩擦牢度为5级；
仿羽毛纱聚酯纤维在温度为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18％。
实施例7
一种仿羽毛纱聚酯纤维的制备方法，其步骤如下：
(1)制备改性聚酯；
(1.1)酯化反应；
将对苯二甲酸、乙二醇、四甲基二硅氧烷二醇和2,2-二氟-1,5-戊二酸配成浆料，加入三氧化二锑、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0.2MPa，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91％时为酯化反应终点，对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比为1:1.4，四甲基二硅氧烷二醇和2,2-二氟-1,5-戊二酸的加入量之和为对苯二甲酸加入量的4.8mol％，四甲基二硅氧烷二醇与2,2-二氟-1,5-戊二酸的摩尔比为3:2，三氧化二锑、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％、0.22wt％和0.01wt％；
(1.2)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50min内由常压平稳抽至绝对压力490Pa，反应温度为255℃，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95Pa，反应温度为275℃，反应时间为55min，制得数均分子量为25000，分子量分布指数为2.2的改性聚酯；
(2)制备聚酯POY丝；
改性聚酯经计量、扁平四连环形喷丝板挤出、冷却、上油和卷绕后得到横截面呈扁平四连环形的聚酯POY丝，，POY工艺的参数为：纺丝温度287℃，冷却温度20℃，卷绕速度3900m/min；其中，扁平四连环形喷丝板与实施例1中的喷丝板结构基本相同，不同之处在于，L1/W1为14，L2/W2为5，扁平四连环形共有2个对称轴；
(3)制备聚酯DTY丝；
聚酯POY丝经导丝、加热拉伸、假捻、热定型和卷绕后制得横截面呈扁平四连环形的聚酯DTY丝，即得仿羽毛纱聚酯纤维；DTY工艺的参数为：加工速度500m/min，定型超喂率5％，卷绕超喂率4.2％，第一热箱温度180℃，第二热箱温度150℃，拉伸比1.8。
仿羽毛纱聚酯纤维的单丝纤度为1.5dtex，卷曲收缩率为5.0％，线密度偏差率为1.1％，断裂强度为2.7cN/dtex，断裂强度CV值为3.9％，断裂伸长率为20％，断裂伸长CV值为8.0％，卷曲收缩率变异系数CV值为8.8％，沸水收缩率为7.4％，含油率为2.2wt％；
仿羽毛纱聚酯纤维在130℃的温度条件下的上染率为93.2％，K/S值为25.54，耐皂洗色牢度达到5级，干摩擦牢度达到5级，湿摩擦牢度为5级；
仿羽毛纱聚酯纤维在温度为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8
一种仿羽毛纱聚酯纤维的制备方法，其步骤如下：
(1)制备改性聚酯；
(1.1)酯化反应；
将对苯二甲酸、乙二醇、四甲基二硅氧烷二醇和2,2,3,3-四氟-1,4-丁二酸以1:2.0:0.05的摩尔比配成浆料，加入乙二醇锑、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0.3MPa，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92％时为酯化反应终点，对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比为1:1.2，四甲基二硅氧烷二醇和2,2,3,3-四氟-1,4-丁二酸的加入量之和为对苯二甲酸加入量的5.0mol％，四甲基二硅氧烷二醇与2,2,3,3-四氟-1,4-丁二酸的摩尔比为3:1.5，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％、0.25wt％和0.01wt％；
(1.2)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50min内由常压平稳抽至绝对压力480Pa，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95Pa，反应温度为272℃，反应时间为90min，制得数均分子量为29000，分子量分布指数为2.1的改性聚酯；
(2)制备聚酯POY丝；
改性聚酯经计量、扁平四连环形喷丝板挤出、冷却、上油和卷绕后得到横截面呈扁平四连环形的聚酯POY丝，，POY工艺的参数为：纺丝温度287℃，冷却温度20℃，卷绕速度3900m/min；其中，扁平四连环形喷丝板与实施例1中的喷丝板结构基本相同，不同之处在于，L1/W1为14，L2/W2为5，扁平四连环形共有2个对称轴；
(3)制备聚酯DTY丝；
聚酯POY丝经导丝、加热拉伸、假捻、热定型和卷绕后制得横截面呈扁平四连环形的聚酯DTY丝，即得仿羽毛纱聚酯纤维；DTY工艺的参数为：加工速度500m/min，定型超喂率5％，卷绕超喂率4.2％，第一热箱温度180℃，第二热箱温度150℃，拉伸比1.8。
仿羽毛纱聚酯纤维的单丝纤度为1.5dtex，卷曲收缩率为5.0％，线密度偏差率为1.2％，断裂强度为2.65cN/dtex，断裂强度CV值为4.0％，断裂伸长率为24％，断裂伸长CV值为7.2％，卷曲收缩率变异系数CV值为9.0％，沸水收缩率为7.4％，含油率为2wt％；
仿羽毛纱聚酯纤维在130℃的温度条件下的上染率为93.4％，K/S值为26.34，耐皂洗色牢度达到5级，干摩擦牢度达到5级，湿摩擦牢度为5级；
仿羽毛纱聚酯纤维在温度为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20％。

Claims (10)

1.仿羽毛纱聚酯纤维的制备方法，其特征是：采用扁平四连环形喷丝板按POY工艺由改性聚酯熔体制得改性聚酯POY丝后，再按DTY工艺将改性聚酯POY丝制成改性聚酯DTY丝，即得仿羽毛纱聚酯纤维；
扁平四连环形喷丝板的喷丝孔为扁平四连环形，扁平四连环形包含四个相互平行且间隔排列的一字形i，四个一字形i通过一个与其相互垂直的一字形j连接，一字形j的端头与一字形i的中部重合；
所述改性聚酯的制备方法为：将对苯二甲酸、乙二醇、主链含硅的二元醇和含氟二元酸混合均匀后先后进行酯化反应和缩聚反应；主链含硅的二元醇为二甲基硅二醇、二甲基二苯基二硅氧烷二醇或四甲基二硅氧烷二醇，含氟二元酸为2,2-二氟-1,3-丙二酸、2,2-二氟-1,4-丁二酸、2,2-二氟-1,5-戊二酸或2,2,3,3-四氟-1,4-丁二酸。
2.根据权利要求1所述的仿羽毛纱聚酯纤维的制备方法，其特征在于，所述一字形i为长圆形，四个一字形i形状和尺寸相同，等间距排列且两端齐平；
沿平行于一字形j的方向，单个一字形i相距最远的两边之间的距离为W2，四个一字形i相距最远的两边之间的距离为L1；
沿平行于一字形i的方向，单个一字形i相距最远的两边之间的距离为L2，一字形j相距最远的两边之间的距离为W1；
L1/W1为10～15，L2/W2为3～5；
扁平四连环形共有2个对称轴。
3.根据权利要求1所述的仿羽毛纱聚酯纤维的制备方法，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、主链含硅的二元醇和含氟二元酸配成浆料，加入催化剂、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50～90min。
4.根据权利要求3所述的仿羽毛纱聚酯纤维的制备方法，其特征在于，所述对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比为1:1.2～2.0，所述主链含硅的二元醇和含氟二元酸的加入量之和为对苯二甲酸加入量的3.2～5.0mol％，所述主链含硅的二元醇与含氟二元酸的摩尔比为2～3:1.5～2，所述催化剂、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％、0.20～0.25wt％和0.01～0.05wt％。
5.根据权利要求4所述的仿羽毛纱聚酯纤维的制备方法，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。
6.根据权利要求5所述的仿羽毛纱聚酯纤维的制备方法，其特征在于，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。
7.根据权利要求1所述的仿羽毛纱聚酯纤维的制备方法，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17～20℃，卷绕速度3700～4100m/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：加工速度450～800m/min，定型超喂率3.5～5.5％，卷绕超喂率3.0～5.0％，第一热箱温度150～200℃，第二热箱温度120～170℃，拉伸比1.6～1.9。
8.采用如权利要求1～7任一项所述的仿羽毛纱聚酯纤维的制备方法制得的仿羽毛纱聚酯纤维，其特征是：为横截面呈扁平四连环形的改性聚酯DTY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、主链含硅的二元醇链段和含氟二元酸链段。
9.根据权利要求8所述的仿羽毛纱聚酯纤维，其特征在于，仿羽毛纱聚酯纤维的单丝纤度为1.0～1.5dtex，卷曲收缩率为4.0±1.0％，线密度偏差率≤1.2％，断裂强度为3.0±0.35cN/dtex，断裂强度CV值≤4.0％，断裂伸长率为22.0±3.0％，断裂伸长CV值≤8.0％，卷曲收缩率变异系数CV值≤9.0％，沸水收缩率为7.0±0.5％，含油率为2～3wt％。
10.根据权利要求8所述的仿羽毛纱聚酯纤维，其特征在于，仿羽毛纱聚酯纤维在130℃的温度条件下的上染率为89.6～93.7％，K/S值为23.62～26.54，耐皂洗色牢度达到5级，干摩擦牢度达到5级，湿摩擦牢度大于4级；仿羽毛纱聚酯纤维在温度为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13～20％。
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