CN109763187A

CN109763187A - 聚酯纤维及聚酯的制作方法

Info

Publication number: CN109763187A
Application number: CN201711105790.XA
Authority: CN
Inventors: 林炜翔; 刘昭晖; 安大中; 林永坦; 陈威宏
Original assignee: Taiwan Textile Research Institute
Current assignee: Taiwan Textile Research Institute
Priority date: 2017-11-10
Filing date: 2017-11-10
Publication date: 2019-05-17

Abstract

一种聚酯纤维包括：第一聚酯纤维，第一聚酯纤维包括聚酯，聚酯是由对苯二甲酸、乙二醇、至少一种二酸及至少一种二醇共聚合而成，至少一种二酸是选自由己二酸及1,4‑环己烷二羧酸所组成的群组，至少一种二醇是选自由乙氧化‑2‑甲基‑1,3‑丙二醇、2‑甲基‑1,3‑丙二醇及己二醇所组成的群组。此聚酯纤维具有良好的纺丝性和强度以及较低的熔点，且可与另一种聚酯共同形成具有良好强度的纤维，并且，当此聚酯纤维与其他纤维共同形成织物时，可达到将其他纤维彼此粘合从而提升织物结构强度的效果。

Description

聚酯纤维及聚酯的制作方法

技术领域

本发明是关于聚酯纤维及聚酯的制作方法，特别是关于使对苯二甲酸、乙二醇、至少一种二酸及至少一种二醇共聚合以形成聚酯的制作方法，以及包括此聚酯的聚酯纤维。

背景技术

自聚酯纤维问世以来，其已被应用在各种织品及衣物上。然而，目前大部分聚酯纤维的熔点通常较高，因而限制了聚酯纤维的应用性，也使其无法满足各式各样的产品所需。有鉴于此，目前亟需发展出其他聚酯来制作聚酯纤维，从而改变聚酯纤维的性质以符合各种产品所需。

发明内容

本发明提供一种聚酯纤维，包括：第一聚酯纤维，第一聚酯纤维包括聚酯，聚酯是由对苯二甲酸(Terephthalic acid)、乙二醇(Ethylene glycol；EG)、至少一种二酸及至少一种二醇共聚合而成，其中至少一种二酸是选自由己二酸(Adipic acid；AA)及1,4-环己烷二羧酸(1,4-Cyclohexanedicarboxylic acid；1,4-CHDA)所组成的群组，至少一种二醇是选自由乙氧化-2-甲基-1,3-丙二醇(Ethoxylated2-methyl-1,3-propanediol；EOMPO)、2-甲基-1,3-丙二醇(2-methyl-1,3-propanediol；MPO)及己二醇(Hexanediol；HDO)所组成的群组。

在一些实施方式中，至少一种二酸及至少一种二醇共为25～45摩尔份，对苯二甲酸及乙二醇共为55～75摩尔份。

在一些实施方式中，至少一种二酸包括己二酸，至少一种二醇包括乙氧化-2-甲基-1,3-丙二醇。

在一些实施方式中，聚酯纤维为单组分纤维。

在一些实施方式中，聚酯纤维更包括第二聚酯纤维，第二聚酯纤维包括聚对苯二甲酸乙二酯。

在一些实施方式中，聚酯纤维为由第一聚酯纤维及第二聚酯纤维所组成的芯鞘型纤维。

在一些实施方式中，第一聚酯纤维为鞘层，且第二聚酯纤维为芯层。

在一些实施方式中，聚酯纤维为由第一聚酯纤维及第二聚酯纤维所组成的并列型纤维。

本发明提供一种聚酯的制作方法，包括以下步骤：使对苯二甲酸、乙二醇、至少一种二酸及至少一种二醇共聚合，其中至少一种二酸是选自由己二酸及1,4-环己烷二羧酸所组成的群组，至少一种二醇是选自由乙氧化-2-甲基-1,3-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇及己二醇所组成的群组。

在一些实施方式中，使对苯二甲酸、乙二醇、至少一种二酸及至少一种二醇共聚合包括：使对苯二甲酸、乙二醇、至少一种二酸及至少一种二醇在温度为200℃～260℃及绝对压力为1bar～3bar下进行酯化反应；以及将绝对压力调整为1mbar～7mbar，以进行聚合反应。

与现有技术相比，本发明的优点在于：由于本发明的聚酯纤维包括由对苯二甲酸、乙二醇、至少一种二酸及至少一种二醇共聚合而成的聚酯，故聚酯纤维可具有较低的起始熔点及结晶熔点。因此，若于织品中加入本发明的聚酯纤维，本发明的聚酯纤维会因受热软化，从而发生粘性流动，使得织品中的其他纤维可藉由本发明的聚酯纤维粘合在一起，从而提升织品的结构强度，且使织品不易发生形变。

具体实施方式

以下的揭示内容提供许多不同的实施例或实例，以实现本发明的不同特征。特定实例的组成及布局叙述如下，以简化本发明。当然这些仅是实例，并非用以限制。

本发明提供一种聚酯的制作方法，利用对苯二甲酸、乙二醇、至少一种二酸及至少一种二醇作为反应物，以共聚合形成聚酯。至少一种二酸是选自由己二酸及1,4-环己烷二羧酸所组成的群组。至少一种二醇是选自由乙氧化-2-甲基-1,3-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇及己二醇所组成的群组。己二醇例如为1,6-己二醇。在共聚合之后，这些反应物会以随机排列的方式以酯键相互键结来形成聚酯。

上述的这些二酸及二醇具有碳长链，可使聚酯因含有碳长链而具有较低的熔点。此外，具有支链结构的二醇亦有助于降低聚酯的熔点。并且，选取碳数相近的二酸及二醇作为反应物，可提升聚酯的结晶性，同时提升聚酯的纺丝作业性及纤维强度。

在一些实施方式中，使对苯二甲酸、乙二醇、至少一种二酸及至少一种二醇共聚合包括以下两个步骤：(1)使对苯二甲酸、乙二醇、至少一种二酸及至少一种二醇在温度为200℃～260℃及绝对压力为1bar～3bar下进行酯化反应；(2)维持温度为200℃～260℃，将绝对压力调整为1mbar～7mbar以进行聚合反应。上述两个步骤能够提升共聚合反应效率，从而缩短反应时间。在一些实施方式中，进行步骤(1)的温度可例如是200～250℃或210～230℃；进行步骤(2)的温度可例如是230～260℃或230～250℃。在一些实施方式中，进行步骤(1)的温度低于进行步骤(2)的温度。

此外，本发明提供一种聚酯纤维，包括：第一聚酯纤维，第一聚酯纤维包括聚酯，聚酯是由对苯二甲酸、乙二醇、至少一种二酸及至少一种二醇共聚合而成，其中至少一种二酸是选自由己二酸及1,4-环己烷二羧酸所组成的群组，至少一种二醇是选自由乙氧化-2-甲基-1,3-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇及己二醇所组成的群组。

可以通过调整进行共聚合反应的反应物之间的摩尔比例来调控聚酯的性质，从而调控第一聚酯纤维的性质。在一些实施方式中，至少一种二酸及至少一种二醇共为25～45摩尔份，对苯二甲酸及乙二醇共为55～75摩尔份。此外，亦可以藉由选取不同的反应物组合来调整聚酯的性质。在一些实施方式中，至少一种二酸包括己二酸，至少一种二醇包括乙氧化-2-甲基-1,3-丙二醇。在一些实施方式中，本发明的聚酯的起始熔点在120℃至150℃之间。在一些实施方式中，本发明的聚酯的结晶熔点在150℃至180℃之间。

在一些实施方式中，聚酯纤维为单组分纤维。聚酯纤维仅包括第一聚酯纤维。换言之，聚酯纤维的材料即为第一聚酯。由于聚酯纤维包括由对苯二甲酸、乙二醇、至少一种二酸及至少一种二醇共聚合而成的聚酯，故聚酯纤维可具有较低的起始熔点及结晶熔点。因此，若于织品中加入本发明的聚酯纤维，本发明的聚酯纤维会因受热软化，从而发生粘性流动，使得织品中的其他纤维可藉由本发明的聚酯纤维粘合在一起，从而提升织品的结构强度，且使织品不易发生形变。换言之，本发明的聚酯纤维可作为一种纤维型粘合剂。

本发明的聚酯纤维的应用例如是作为针织运动鞋的针织布的材料之一。当针织运动鞋的针织布中添加有本发明的聚酯纤维时，针织布在经过热风定型后，针织布中的其他纤维可藉由本发明的聚酯纤维粘合在一起，从而使针织布具有良好的尺寸安定性及强度，因此针织运动鞋不易变形，且更为耐用。并且，在裁切针织布时，由于针织布具有良好的尺寸安定性，亦有助于提高裁切良率。

在一些实施方式中，聚酯纤维更包括第二聚酯纤维，第二聚酯纤维可包括聚对苯二甲酸乙二酯。此外，可以通过调整第一聚酯纤维及第二聚酯纤维之间的重量比例来调整聚酯纤维的性质。在一实施方式中，第一聚酯纤维为40～60重量份，第二耐隆纤维40～60重量份。

在一些实施方式中，聚酯纤维为由第一聚酯纤维及第二聚酯纤维所组成的芯鞘型纤维。在一实施方式中，第一聚酯纤维为鞘层，第二聚酯纤维为芯层。在另一些实施方式中，聚酯纤维为由第一聚酯纤维及第二聚酯纤维所组成的并列型纤维。

以下的实施例是用以详述本发明的特定态样，并使本发明所属技术领域中具有通常知识者得以实施本发明。然而，以下的实施例不应用以限制本发明。

实验例1：合成聚酯并进行性质测试

在本实验例中，使对苯二甲酸、乙二醇、至少一种二酸及至少一种二醇共聚合以形成聚酯。实施例一～五分别选用不同的至少一种二酸及至少一种二醇做为反应物。各实施例所用的反应物及所生成的产物的起始熔点及结晶熔点请参以下表一。

表一

根据上述表一，产物的起始熔点在130℃至140℃之间，结晶熔点约在170℃至180℃之间。由此可知，本发明的聚酯的起始熔点及结晶熔点比一般的聚酯的起始熔点及结晶熔点更低，例如，对苯二甲酸乙二酯的起始熔点为250℃～260℃，而结晶熔点为180℃～200℃。

实验例2：以差示扫描量热法进行性质测试

在本实验例中，以差示扫描量热法(Differential scanning calorimetry；DSC)分别对于实施例一及五的产物进行性质测试。差示扫描量热仪(Differential scanningcalorimeter；DSC)的厂牌为Netzsch，型号为DSC 200F3System。

在测试过程中，将待测物自30℃升温至300℃，升温速率为10℃/分钟，接下来，再将待测物自300℃降温至30℃，降温速率为10℃/分钟。

在降温过程中，实施例一的产物在温度为120℃至150℃的区间内具有冷结晶峰，实施例五的产物在温度为100℃至140℃的区间内具有冷结晶峰。由此可知，实施例一及五的产物在降温过程中，聚合物可快速排列形成结晶，从而证明实施例一及五的产物均具有可纺性。

实验例3：纺丝试验

在本实验例中，将实施例三的产物以不同纺丝制程后制备为单组分纤维后，再测量纤维物性。第一种纺丝制程所得的纤维为预取向丝(Pre-oriented yarn；POY)，第二种纺丝制程所得的纤维为拉伸捻纱(Draw textured yarn；DTY)。纤维物性请参见以下表二。

表二

	粗细(d/24f)	强度(g/d)	伸度(％)
				POY	114.8	1.31	192.45
DTY	56.4	2.33	22.53

将实施例四的产物以纺丝制程制备为单组分纤维后，再测量纤维物性。由此纺丝制程所得的纤维为纺延丝(Spin drawn yarn；SDY)。纤维物性请参见以下表三。

表三

	粗细(d/24f)	强度(g/d)	伸度(％)
				SDY	75	2.53	46.7

由表二及表三可知，分别由实施例三及实施例四的产物制备的单组分纤维皆具有良好的强度。

另外，将实施例四的产物及对苯二甲酸乙二酯以纺丝制程制备为芯/鞘比为50/50的芯鞘型纤维后，再测量纤维物性。由此纺丝制程所得的纤维为SDY，其中芯层的材料为对苯二甲酸乙二酯，鞘层的材料为实施例四的产物。纤维物性请参见以下表四。

表四

	粗细(d/24f)	强度(g/d)
			SDY	75	3.64

由表四可知，由实施例四的产物及对苯二甲酸乙二酯制备的芯鞘型纤维可具有良好强度。

综上所述，本发明的聚酯具有较低的熔点，且具有良好的纺丝性而可被制为聚酯纤维。聚酯纤维亦随之具有较低的熔点，并具有良好的强度。此外，本发明的聚酯亦可与另一种聚酯共同形成具有良好强度的纤维。并且，当本发明的聚酯纤维与其他纤维共同形成织物时，由于本发明的聚酯纤维的熔点较低，因此在适合的温度条件下，本发明的聚酯纤维可将其他纤维彼此粘合，从而达到提升织物结构强度的效果，并可使织物不易发生形变的问题。

虽然本发明已以实施方式揭露如上，但其他实施方式亦有可能。因此，所请权利要求之精神与范围并不限定于此处实施方式所含之叙述。

任何熟习此技艺者可明了，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims

1.一种聚酯纤维，其特征在于，包括：

第一聚酯纤维，包括聚酯，所述聚酯是由对苯二甲酸、乙二醇、至少一种二酸及至少一种二醇共聚合而成，其中所述至少一种二酸是选自由己二酸及1,4-环己烷二羧酸所组成的群组，所述至少一种二醇是选自由乙氧化-2-甲基-1,3-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇及己二醇所组成的群组。

2.如权利要求1所述的聚酯纤维，其中所述至少一种二酸及所述至少一种二醇共为25～45摩尔份，所述对苯二甲酸及所述乙二醇共为55～75摩尔份。

3.如权利要求1所述的聚酯纤维，其中所述至少一种二酸包括己二酸，所述至少一种二醇包括乙氧化-2-甲基-1,3-丙二醇。

4.如权利要求1所述的聚酯纤维，其中所述聚酯纤维为单组分纤维。

5.如权利要求1所述的聚酯纤维，更包括第二聚酯纤维，所述第二聚酯纤维包括聚对苯二甲酸乙二酯。

6.如权利要求5所述的聚酯纤维，其中所述聚酯纤维为由所述第一聚酯纤维及所述第二聚酯纤维所组成的芯鞘型纤维。

7.如权利要求6所述的聚酯纤维，其中所述第一聚酯纤维为鞘层，且所述第二聚酯纤维为芯层。

8.如权利要求5所述的聚酯纤维，其中所述聚酯纤维为由所述第一聚酯纤维及所述第二聚酯纤维所组成的并列型纤维。

9.一种聚酯的制作方法，其特征在于，包括：

使对苯二甲酸、乙二醇、至少一种二酸及至少一种二醇共聚合，其中所述至少一种二酸是选自由己二酸及1,4-环己烷二羧酸所组成的群组，所述至少一种二醇是选自由乙氧化-2-甲基-1,3-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇及己二醇所组成的群组。

10.如权利要求9所述的制作方法，其中使所述对苯二甲酸、所述乙二醇、所述至少一种二酸及所述至少一种二醇共聚合包括：

使所述对苯二甲酸、所述乙二醇、所述至少一种二酸及所述至少一种二醇在温度为200℃～260℃及绝对压力为1bar～3bar下进行酯化反应；以及

将所述绝对压力调整为1mbar～7mbar，以进行聚合反应。