CN110952168A - 一种低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维及其制备方法，以对苯二甲酸、苯二甲酸、乙二醇、二甘醇、间苯二甲酸磺酸盐和1,4‑丁二醇为原料制得低含量有机挥发物低熔点聚酯后，以其为皮层材料，以PET为芯层材料进行皮芯复合纺丝(组件中金属砂材质为Ni)制得低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维；且在酯化反应阶段加入氧化锌；该纤维具有皮芯复合结构，皮层材质为低含量有机挥发物低熔点聚酯(分子链由苯二甲酸链段、乙二醇链段、二甘醇链段、间苯二甲酸磺酸盐链段和1,4‑丁二醇链段组成)，芯层材质为PET；纤维中乙醛与丁烯醛的总含量<0.5ppm。本发明减少了有机挥发物对纤维的影响且避免了纤维发生粘连的问题。

Description

一种低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维及其制备方法
技术领域
本发明属于聚酯纤维技术领域，涉及一种低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维及其制备方法。
背景技术
聚酯纤维坚牢耐用、抗皱挺括、有良好的洗可穿性能，且用途广泛，是需求量最大、发展速度最快的合成纤维之一。低熔点聚酯是通过在普通聚酯的聚合过程中加入多种改性组分，改变PET的分子结构，从而达到降低熔点(熔点在100-210℃)的一种新型的改性聚酯。低熔点聚酯广泛应用于服装用非织造布或电工绝缘非织造布生产中，由其制得的纤维混在普通聚酯纤维网中，只需加热至其熔点就可产生粘合，冷却固化后粘结牢固，能提高非织造布的撕裂强度。最近，低熔点纤维在纤维复合材料领域的应用也越来越受到关注，采用低熔点纤维做基体的复合材料加工时流动性好，与增强纤维混合均匀，其产品的韧性、强度都得到提高。
低熔点聚酯的市场需求量很大，相比于国外，国内低熔点聚酯纤维的发展起步较晚，且品种比较单一，目前国内的大部分产品存在问题是玻璃化温度偏低。玻璃化转变温度Tg是材料的一个重要特性参数，材料的许多特性都在玻璃化转变温度附近发生急剧的变化。从分子结构上讲，玻璃化转变温度是高聚物无定形部分从冻结状态到解冻状态的一种松弛现象，而在玻璃化转变温度时分子链虽不能移动，但是链段开始运动，温度再升高，就使整个分子链运动而表现出粘流性质。对于低熔点聚酯纤维而言，由于柔性链的引入，其大分子的刚性下降，其大分子的规整结构被破坏，但在其玻璃化转变温度附近容易发生粘连现象。特别是在运输、包装、加工过程中，由于温度以及挤压的情况下更加明显，严重影响低低熔点聚酯纤维的品质及使用。
而且，作为聚酯合成原料的乙二醇中含有几十ppm的硫化氢(石油化工或煤化工中残留的)，长时间下，硫化氢会对聚合设备造成腐蚀和造成聚合过程中催化剂中毒(生成硫化锑，降低了催化剂的有效含量)；所以，为了使得聚合的顺利进行，通常会增加催化剂的使用量，这从两个方面影响到了聚酯：一是硫化锑为黄色，会进入到聚酯中，影响了色泽(b值升高)；二是催化剂的增加，增加了聚酯中锑的含量。另外，在低熔点聚酯的酯化和缩聚反应过程中还会发生一系列的副反应，产生许多副产物，其中影响较大的为丁烯醛和乙醛，丁烯醛和乙醛都会引起身体不适症状。这对低熔点聚酯的应用产生不利的影响，特别是限制了其在汽车、密闭环境中的应用；而丙烯醛和乙醛作为聚合反应的副产物，无法在聚合中完全消除。
因此，如何减少硫化氢对聚合过程及聚酯纤维色泽的影响，以及减少低熔点聚酯纤维中丁烯醛和乙醛的含量的问题非常重要。
发明内容
本发明提供一种低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维及其制备方法，目的是减少硫化氢对聚合过程及聚酯纤维色泽的影响，以及减少低熔点聚酯纤维中丁烯醛和乙醛的含量。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维的制备方法，以苯二甲酸、乙二醇、二甘醇、玻璃化转变温度调节剂和1,4-丁二醇为主要反应原料制得低含量有机挥发物低熔点聚酯后，以其为皮层材料，同时以PET为芯层材料进行皮芯复合纺丝制得低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维；
低含量有机挥发物低熔点聚酯的制备过程中，在酯化反应阶段加入氧化锌；
苯二甲酸为对苯二甲酸和间苯二甲酸；
玻璃化转变温度调节剂为间苯二甲酸磺酸盐；
皮芯复合纺丝时，纺丝组件中的金属砂的材质为Ni。
本发明的原理如下：
本发明在合成中加入间苯二甲酸磺酸盐，间苯二甲酸磺酸盐会引入离子键，形成离子簇(相当于增加了交联点)，因此，聚酯分子链段的活动能力受到了抑制，从而使得聚酯的玻璃化转变温度得到提高，因此可避免粘连现象的出现；
在低含量有机挥发物低熔点聚酯的制备过程中，本发明在酯化反应阶段加入氧化锌，在酯化条件下，该氧化锌能与体系中的硫化氢发生反应生成水和硫化锌(金属氧化物法)，且在该条件下，氧化锌可以脱除低浓度的硫化氢，降低体系中的硫化氢含量；另外，由于该氧化锌与硫化氢的反应活性大于催化剂(聚酯锑系)，这是因为氧化锌能与硫化氢中S-2形成配位化合物，其化合物的稳定性大于硫化锑的稳定性，同时其反应速度也比氧化锑与硫化氢的反应速度大，因而在氧化锌、氧化锑同时存在时，硫化氢更多的是与氧化锌生成硫化锌，大大降低了硫化锑的生成，且反应生成的硫化锌为白色，不会影响聚酯的色泽(b值较小)，也不会增加催化剂的用量，则减少了聚酯FDY热熔纤维中锑的含量，所以，氧化锌的加入从这两个方面削弱了硫化氢对纤维的影响；
本发明将金属Ni制成金属砂作为过滤材料，聚酯熔体经过金属砂时，熔体中的微量乙醛、丁烯醛的羰基本身就很活泼，当吸附在加热状态Ni上时，则醛的羰基处于更加不稳定状态，将更加活泼，会与聚酯中各种自由基或离子发生加成反应，金属Ni在醛的加成反应中起到了催化剂的作用，有效地减少了聚酯中醛的含量，聚酯再经过前纺过程中的拉伸，后纺过程中的拉伸、水洗、定型等工序，纤维中的醛含量进一步降低，醛含量的降低，消除了在一些领域中的应用缺陷，扩大了纤维的使用范围。
作为优选的技术方案：
如上所述的一种低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维的制备方法，间苯二甲酸磺酸盐为间苯二甲酸磺酸钙、间苯二甲酸磺酸锌或间苯二甲酸磺酸镁。
如上所述的一种低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维的制备方法，低含量有机挥发物低熔点聚酯的制备步骤如下：
(1)酯化反应；
将苯二甲酸、乙二醇、二甘醇、玻璃化转变温度调节剂、1,4-丁二醇和氧化锌配成浆料后，在温度为180～240℃且压力小于绝对压力1KPa的氮气氛围下反应，至水馏出量达到理论值的90％以上；
(2)缩聚反应；
向步骤(1)的体系中加入催化剂和稳定剂，在温度为260～270℃且压力小于等于绝对压力500Pa的条件下反应30～50min后，再在温度为275～280℃且压力小于等于绝对压力100Pa的条件下反应50～90min，制得低含量有机挥发物低熔点聚酯。
如上所述的一种低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维的制备方法，对苯二甲酸、间苯二甲酸、乙二醇、二甘醇、玻璃化转变温度调节剂和1,4-丁二醇的摩尔比为1:0.3～0.5:0.8～1.2:0.08～0.15:0.01～0.03:1.0～1.3；
氧化锌的质量加入量为苯二甲酸质量加入量的0.010％～0.015％；
催化剂的质量加入量为苯二甲酸质量加入量的0.01％～0.018％，催化剂为乙二醇锑；
稳定剂的质量加入量为苯二甲酸质量加入量的0.01％～0.05％，稳定剂为磷酸三苯酯、磷酸三甲酯或亚磷酸三甲酯。
如上所述的一种低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维的制备方法，皮层材料与芯层材料的质量比为45:55～55:45。
如上所述的一种低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维的制备方法，纺丝过程包括卷曲工序且后纺采用牵伸-水洗工艺，牵伸采用油浴牵伸；
皮芯复合纺丝的主要工艺参数为：皮层纺丝温度263～276℃，芯层纺丝温度280～288℃，纺丝速度500～1100m/min，环吹风风温20～25℃，环吹风风速0.5～0.8m/s，油浴温度65～70℃，水洗温度65～70℃，牵伸倍数2.7～3.0倍，卷曲温度20～25℃，卷曲主压0.4～0.6MPa，卷曲背压0.2～0.4MPa。
本发明还提供采用如上任一项所述的一种低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维的制备方法制得的低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维，具有皮芯复合结构，皮层材质为低含量有机挥发物低熔点聚酯，低含量有机挥发物低熔点聚酯的分子链主要由苯二甲酸链段、乙二醇链段、二甘醇链段、玻璃化转变温度调节剂链段和1,4-丁二醇链段组成，芯层材质为PET；
苯二甲酸链段为对苯二甲酸链段和间苯二甲酸链段；
玻璃化转变温度调节剂链段为间苯二甲酸磺酸盐链段；
低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维中乙醛与丁烯醛的总含量<0.5ppm。
如上所述的低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维，低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维的单丝纤度为2.0～5.0dtex，断裂强度≥3.2cN/dtex，断裂伸长率为45.0±5.0％，线密度偏差率≤1.5％，卷曲数8～12个/25mm，卷曲度12～14％。
如上所述的低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维，低含量有机挥发物低熔点聚酯的熔点为110～180℃，玻璃化转变温度为63～65℃，数均分子量为18000～32000，分子量分布指数D为2.5～4.0，b值小于3.0。
有益效果：
(1)本发明的一种低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维的制备方法，通过加入间苯二甲酸磺酸盐，提高了低熔点聚酯纤维的玻璃化转变温度，解决了纤维容易粘粘的问题；
(2)本发明的一种低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维的制备方法，通过在酯化反应中加入氧化锌，降低了硫化氢，避免了硫化氢对聚合反应的影响，从而提高了低熔点聚酯纤维的质量，如色泽更好；
(3)本发明的一种低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维，玻璃化转变温度较高，乙醛、丁烯醛的总含量<0.5ppm，远低于现有技术中的水平，适于推广使用。
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
一种低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维的制备方法，其过程如下：
(1)酯化反应；
将对苯二甲酸、间苯二甲酸、乙二醇、二甘醇、间苯二甲酸磺酸钙、1,4-丁二醇和氧化锌配成浆料后，在温度为190℃且压力为0.95KPa的氮气氛围下反应，至水馏出量达到理论值的90％；其中，对苯二甲酸、间苯二甲酸、乙二醇、二甘醇、间苯二甲酸磺酸钙和1,4-丁二醇的摩尔比为1:0.3:0.8:0.09:0.01:1.0；氧化锌的质量加入量为苯二甲酸质量加入量(即对苯二甲酸与间苯二甲酸的质量加入量之和)的0.01％。
(2)缩聚反应；
向步骤(1)的体系中加入乙二醇锑和磷酸三苯酯，在温度为261℃且压力为450Pa的条件下反应40min后，再在温度为276℃且压力为95Pa的条件下反应60min，制得低含量有机挥发物低熔点聚酯；其中，乙二醇锑的质量加入量为苯二甲酸质量加入量的0.018％；磷酸三苯酯的质量加入量为苯二甲酸质量加入量的0.02％。
上述的苯二甲酸为对苯二甲酸和间苯二甲酸；
(3)以步骤(2)制得的低含量有机挥发物低熔点聚酯为皮层材料，同时以PET为芯层材料进行皮芯复合纺丝(纺丝组件中的金属砂的材质为Ni)制得低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维；其中，皮层材料与芯层材料的质量比为50:50；纺丝过程包括卷曲工序且后纺采用牵伸-水洗工艺，牵伸采用油浴牵伸；皮芯复合纺丝的主要工艺参数见表1。
制得的低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维，具有皮芯复合结构，皮层材质为低含量有机挥发物低熔点聚酯，低含量有机挥发物低熔点聚酯的分子链主要由对苯二甲酸链段、间苯二甲酸链段、乙二醇链段、二甘醇链段、间苯二甲酸磺酸盐链段和1,4-丁二醇链段组成，芯层材质为PET；低含量有机挥发物低熔点聚酯的性能指标见表2；低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维的性能指标见表3。
对比例1
一种低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维的制备方法，其过程与实施例1基本相同，不同之处在于步骤(1)中不加入氧化锌，在最终制得的低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维的数均分子量与实施例1相同时，对比例1中的乙二醇锑的加入量为为苯二甲酸质量加入量的0.030％，且该聚酯纤维的b值为4.1。
将对比例1与实施例1进行对比可以看出，对比例1中的催化剂用量增加，且b值增加，这是因为对比例1中未加入氧化锌，体系中的硫化氢与乙二醇锑发生了反应，使得起到催化作用的乙二醇锑的有效量下降，因此，当达到同样的聚合程度时，催化剂的使用量增加；但是，避免不了产生的硫化锑为黑色，会影响聚酯纤维的色泽，表现为b值增加；而在实施例1中，因氧化锌的存在，且优先与硫化氢发生反应，避免了催化剂与硫化氢反应，更多地参与到催化反应中，且氧化锌与硫化氢反应的产物为白色，并不会聚酯纤维的色泽。
对比例2
一种低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维的制备方法，其过程与实施例1基本相同，不同之处在于步骤(1)中不加入间苯二甲酸磺酸钙，最终制得的低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维的玻璃化转变温度为56℃。
将对比例2与实施例1进行对比可以看出，对比例2中的玻璃化转变更低，这是因为实施例1中加入了间苯二甲酸磺酸钙，间苯二甲酸磺酸钙引入了离子键，形成离子簇(相当于增加了交联点)，这使得聚酯分子链段的活动能力受到了抑制，从而使得聚酯的玻璃化转变温度得到提高；而对比例2中不存在离子键的交联作用，其玻璃化温度无法得到调节。
对比例3
一种低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维的制备方法，其过程与实施例1基本相同，不同之处在于步骤(3)中纺丝组件中金属砂的材质为Fe，最终制得的低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维中乙醛与丁烯醛的总含量为2.1ppm。
将对比例3与实施例1进行对比可以看出，对比例3中的乙醛与丁烯醛的总含量更高，这是因为实施例1中的金属砂的材质为Ni，在高温Ni的催化作用下，熔体中的微量乙醛、丁烯醛的羰基会与聚酯中各种自由基或离子发生加成反应，有效地减少了聚酯中醛的含量；而对比例3中的Fe无法起到催化乙醛、丁烯醛的羰基在体系中的发生加成反应，因而醛被保留了下来，在后续的加工中，无法得到消耗和去除，所以，对比例3中的聚酯纤维中的乙醛与丁烯醛的总含量更高。
实施例2
一种低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维的制备方法，其过程如下：
(1)酯化反应；
将对苯二甲酸、间苯二甲酸、乙二醇、二甘醇、间苯二甲酸磺酸钙、1,4-丁二醇和氧化锌配成浆料后，在温度为180℃且压力为0.95KPa的氮气氛围下反应，至水馏出量达到理论值的91％；其中，对苯二甲酸、间苯二甲酸、乙二醇、二甘醇、间苯二甲酸磺酸钙和1,4-丁二醇的摩尔比为1:0.4:0.9:0.11:0.02:11；氧化锌的质量加入量为苯二甲酸质量加入量的0.012％。
(2)缩聚反应；
向步骤(1)的体系中加入乙二醇锑和磷酸三苯酯，在温度为260℃且压力为460Pa的条件下反应35min后，再在温度为278℃且压力为96Pa的条件下反应55min，制得低含量有机挥发物低熔点聚酯；其中，乙二醇锑的质量加入量为苯二甲酸质量加入量的0.016％；磷酸三苯酯的质量加入量为苯二甲酸质量加入量的0.03％。
上述的苯二甲酸为对苯二甲酸和间苯二甲酸；
(3)以步骤(2)制得的低含量有机挥发物低熔点聚酯为皮层材料，同时以PET为芯层材料进行皮芯复合纺丝(纺丝组件中的金属砂的材质为Ni)制得低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维；其中，皮层材料与芯层材料的质量比为45:55；纺丝过程包括卷曲工序且后纺采用牵伸-水洗工艺，牵伸采用油浴牵伸；皮芯复合纺丝的主要工艺参数见表1。
制得的低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维，具有皮芯复合结构，皮层材质为低含量有机挥发物低熔点聚酯，低含量有机挥发物低熔点聚酯的分子链主要由对苯二甲酸链段、间苯二甲酸链段、乙二醇链段、二甘醇链段、间苯二甲酸磺酸盐链段和1,4-丁二醇链段组成，芯层材质为PET；低含量有机挥发物低熔点聚酯的性能指标见表2；低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维的性能指标见表3。
实施例3
一种低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维的制备方法，其过程如下：
(1)酯化反应；
将对苯二甲酸、间苯二甲酸、乙二醇、二甘醇、间苯二甲酸磺酸钙、1,4-丁二醇和氧化锌配成浆料后，在温度为185℃且压力为0.98KPa的氮气氛围下反应，至水馏出量达到理论值的90％；其中，对苯二甲酸、间苯二甲酸、乙二醇、二甘醇、间苯二甲酸磺酸钙和1,4-丁二醇的摩尔比为1:0.3:0.9:0.10:0.01:1.0；氧化锌的质量加入量为苯二甲酸质量加入量的0.011％。
(2)缩聚反应；
向步骤(1)的体系中加入乙二醇锑和磷酸三苯酯，在温度为263℃且压力为480Pa的条件下反应35min后，再在温度为275℃且压力为97Pa的条件下反应50min，制得低含量有机挥发物低熔点聚酯；其中，乙二醇锑的质量加入量为苯二甲酸质量加入量的0.016％；磷酸三苯酯的质量加入量为苯二甲酸质量加入量的0.01％。
上述的苯二甲酸为对苯二甲酸和间苯二甲酸；
(3)以步骤(2)制得的低含量有机挥发物低熔点聚酯为皮层材料，同时以PET为芯层材料进行皮芯复合纺丝(纺丝组件中的金属砂的材质为Ni)制得低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维；其中，皮层材料与芯层材料的质量比为49:51；纺丝过程包括卷曲工序且后纺采用牵伸-水洗工艺，牵伸采用油浴牵伸；皮芯复合纺丝的主要工艺参数见表1。
制得的低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维，具有皮芯复合结构，皮层材质为低含量有机挥发物低熔点聚酯，低含量有机挥发物低熔点聚酯的分子链主要由对苯二甲酸链段、间苯二甲酸链段、乙二醇链段、二甘醇链段、间苯二甲酸磺酸盐链段和1,4-丁二醇链段组成，芯层材质为PET；低含量有机挥发物低熔点聚酯的性能指标见表2；低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维的性能指标见表3。
实施例4
一种低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维的制备方法，其过程如下：
(1)酯化反应；
将对苯二甲酸、间苯二甲酸、乙二醇、二甘醇、间苯二甲酸磺酸锌、1,4-丁二醇和氧化锌配成浆料后，在温度为200℃且压力为0.93KPa的氮气氛围下反应，至水馏出量达到理论值的92％；其中，对苯二甲酸、间苯二甲酸、乙二醇、二甘醇、间苯二甲酸磺酸锌和1,4-丁二醇的摩尔比为1:0.4:1.0:0.11:0.02:1.2；氧化锌的质量加入量为苯二甲酸质量加入量的0.011％。
(2)缩聚反应；
向步骤(1)的体系中加入乙二醇锑和磷酸三甲酯，在温度为265℃且压力为475Pa的条件下反应30min后，再在温度为277℃且压力为95Pa的条件下反应65min，制得低含量有机挥发物低熔点聚酯；其中，乙二醇锑的质量加入量为苯二甲酸质量加入量的0.013％；磷酸三甲酯的质量加入量为苯二甲酸质量加入量的0.03％。
上述的苯二甲酸为对苯二甲酸和间苯二甲酸；
(3)以步骤(2)制得的低含量有机挥发物低熔点聚酯为皮层材料，同时以PET为芯层材料进行皮芯复合纺丝(纺丝组件中的金属砂的材质为Ni)制得低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维；其中，皮层材料与芯层材料的质量比为55:45；纺丝过程包括卷曲工序且后纺采用牵伸-水洗工艺，牵伸采用油浴牵伸；皮芯复合纺丝的主要工艺参数见表1。
制得的低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维，具有皮芯复合结构，皮层材质为低含量有机挥发物低熔点聚酯，低含量有机挥发物低熔点聚酯的分子链主要由对苯二甲酸链段、间苯二甲酸链段、乙二醇链段、二甘醇链段、间苯二甲酸磺酸盐链段和1,4-丁二醇链段组成，芯层材质为PET；低含量有机挥发物低熔点聚酯的性能指标见表2；低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维的性能指标见表3。
实施例5
一种低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维的制备方法，其过程如下：
(1)酯化反应；
将对苯二甲酸、间苯二甲酸、乙二醇、二甘醇、间苯二甲酸磺酸锌、1,4-丁二醇和氧化锌配成浆料后，在温度为210℃且压力为0.9KPa的氮气氛围下反应，至水馏出量达到理论值的92％；其中，对苯二甲酸、间苯二甲酸、乙二醇、二甘醇、间苯二甲酸磺酸锌和1,4-丁二醇的摩尔比为1:0.5:1.1:0.12:0.03:1.1；氧化锌的质量加入量为苯二甲酸质量加入量的0.013％。
(2)缩聚反应；
向步骤(1)的体系中加入乙二醇锑和磷酸三甲酯，在温度为264℃且压力为465Pa的条件下反应45min后，再在温度为278℃且压力为97Pa的条件下反应75min，制得低含量有机挥发物低熔点聚酯；其中，乙二醇锑的质量加入量为苯二甲酸质量加入量的0.01％；磷酸三甲酯的质量加入量为苯二甲酸质量加入量的0.04％。
上述的苯二甲酸为对苯二甲酸和间苯二甲酸；
(3)以步骤(2)制得的低含量有机挥发物低熔点聚酯为皮层材料，同时以PET为芯层材料进行皮芯复合纺丝(纺丝组件中的金属砂的材质为Ni)制得低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维；其中，皮层材料与芯层材料的质量比为53:47；纺丝过程包括卷曲工序且后纺采用牵伸-水洗工艺，牵伸采用油浴牵伸；皮芯复合纺丝的主要工艺参数见表1。
制得的低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维，具有皮芯复合结构，皮层材质为低含量有机挥发物低熔点聚酯，低含量有机挥发物低熔点聚酯的分子链主要由对苯二甲酸链段、间苯二甲酸链段、乙二醇链段、二甘醇链段、间苯二甲酸磺酸盐链段和1,4-丁二醇链段组成，芯层材质为PET；低含量有机挥发物低熔点聚酯的性能指标见表2；低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维的性能指标见表3。
实施例6
一种低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维的制备方法，其过程如下：
(1)酯化反应；
将对苯二甲酸、间苯二甲酸、乙二醇、二甘醇、间苯二甲酸磺酸锌、1,4-丁二醇和氧化锌配成浆料后，在温度为220℃且压力为0.94KPa的氮气氛围下反应，至水馏出量达到理论值的91％；其中，对苯二甲酸、间苯二甲酸、乙二醇、二甘醇、间苯二甲酸磺酸锌和1,4-丁二醇的摩尔比为1:0.5:1.2:0.13:0.02:1.3；氧化锌的质量加入量为苯二甲酸质量加入量的0.014％。
(2)缩聚反应；
向步骤(1)的体系中加入乙二醇锑和亚磷酸三甲酯，在温度为267℃且压力为480Pa的条件下反应40min后，再在温度为279℃且压力为98Pa的条件下反应70min，制得低含量有机挥发物低熔点聚酯；其中，乙二醇锑的质量加入量为苯二甲酸质量加入量的0.012％；亚磷酸三甲酯的质量加入量为苯二甲酸质量加入量的0.05％。
上述的苯二甲酸为对苯二甲酸和间苯二甲酸；
(3)以步骤(2)制得的低含量有机挥发物低熔点聚酯为皮层材料，同时以PET为芯层材料进行皮芯复合纺丝(纺丝组件中的金属砂的材质为Ni)制得低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维；其中，皮层材料与芯层材料的质量比为55:45；纺丝过程包括卷曲工序且后纺采用牵伸-水洗工艺，牵伸采用油浴牵伸；皮芯复合纺丝的主要工艺参数见表1。
制得的低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维，具有皮芯复合结构，皮层材质为低含量有机挥发物低熔点聚酯，低含量有机挥发物低熔点聚酯的分子链主要由对苯二甲酸链段、间苯二甲酸链段、乙二醇链段、二甘醇链段、间苯二甲酸磺酸盐链段和1,4-丁二醇链段组成，芯层材质为PET；低含量有机挥发物低熔点聚酯的性能指标见表2；低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维的性能指标见表3。
实施例7
一种低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维的制备方法，其过程如下：
(1)酯化反应；
将对苯二甲酸、间苯二甲酸、乙二醇、二甘醇、间苯二甲酸磺酸镁、1,4-丁二醇和氧化锌配成浆料后，在温度为240℃且压力为0.95KPa的氮气氛围下反应，至水馏出量达到理论值的93％；其中，对苯二甲酸、间苯二甲酸、乙二醇、二甘醇、间苯二甲酸磺酸镁和1,4-丁二醇的摩尔比为1:0.4:1.1:0.14:0.03:1.2；氧化锌的质量加入量为苯二甲酸质量加入量的0.015％。
(2)缩聚反应；
向步骤(1)的体系中加入乙二醇锑和亚磷酸三甲酯，在温度为268℃且压力为490Pa的条件下反应45min后，再在温度为280℃且压力为100Pa的条件下反应85min，制得低含量有机挥发物低熔点聚酯；其中，乙二醇锑的质量加入量为苯二甲酸质量加入量的0.01％；亚磷酸三甲酯的质量加入量为苯二甲酸质量加入量的0.03％。
上述的苯二甲酸为对苯二甲酸和间苯二甲酸；
(3)以步骤(2)制得的低含量有机挥发物低熔点聚酯为皮层材料，同时以PET为芯层材料进行皮芯复合纺丝(纺丝组件中的金属砂的材质为Ni)制得低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维；其中，皮层材料与芯层材料的质量比为48:52；纺丝过程包括卷曲工序且后纺采用牵伸-水洗工艺，牵伸采用油浴牵伸；皮芯复合纺丝的主要工艺参数见表1。
制得的低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维，具有皮芯复合结构，皮层材质为低含量有机挥发物低熔点聚酯，低含量有机挥发物低熔点聚酯的分子链主要由对苯二甲酸链段、间苯二甲酸链段、乙二醇链段、二甘醇链段、间苯二甲酸磺酸盐链段和1,4-丁二醇链段组成，芯层材质为PET；低含量有机挥发物低熔点聚酯的性能指标见表2；低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维的性能指标见表3。
实施例8
一种低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维的制备方法，其过程如下：
(1)酯化反应；
将对苯二甲酸、间苯二甲酸、乙二醇、二甘醇、间苯二甲酸磺酸镁、1,4-丁二醇和氧化锌配成浆料后，在温度为230℃且压力为0.96KPa的氮气氛围下反应，至水馏出量达到理论值的92％；其中，对苯二甲酸、间苯二甲酸、乙二醇、二甘醇、间苯二甲酸磺酸镁和1,4-丁二醇的摩尔比为1:0.5:1.2:0.15:0.03:1.3；氧化锌的质量加入量为苯二甲酸质量加入量的0.013％。
(2)缩聚反应；
向步骤(1)的体系中加入乙二醇锑和亚磷酸三甲酯，在温度为270℃且压力为500Pa的条件下反应50min后，再在温度为278℃且压力为99Pa的条件下反应90min，制得低含量有机挥发物低熔点聚酯；其中，乙二醇锑的质量加入量为苯二甲酸质量加入量的0.011％；亚磷酸三甲酯的质量加入量为苯二甲酸质量加入量的0.04％。
上述的苯二甲酸为对苯二甲酸和间苯二甲酸；
(3)以步骤(2)制得的低含量有机挥发物低熔点聚酯为皮层材料，同时以PET为芯层材料进行皮芯复合纺丝(纺丝组件中的金属砂的材质为Ni)制得低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维；其中，皮层材料与芯层材料的质量比为52:48；纺丝过程包括卷曲工序且后纺采用牵伸-水洗工艺，牵伸采用油浴牵伸；皮芯复合纺丝的主要工艺参数见表1。
制得的低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维，具有皮芯复合结构，皮层材质为低含量有机挥发物低熔点聚酯，低含量有机挥发物低熔点聚酯的分子链主要由对苯二甲酸链段、间苯二甲酸链段、乙二醇链段、二甘醇链段、间苯二甲酸磺酸盐链段和1,4-丁二醇链段组成，芯层材质为PET；低含量有机挥发物低熔点聚酯的性能指标见表2；低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维的性能指标见表3。
表1
Figure BDA0002319894850000111
表2
Figure BDA0002319894850000112
表3
Figure BDA0002319894850000113
Figure BDA0002319894850000121

Claims (9)

1.一种低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维的制备方法，其特征是：以苯二甲酸、乙二醇、二甘醇、玻璃化转变温度调节剂和1,4-丁二醇为主要反应原料制得低含量有机挥发物低熔点聚酯后，以其为皮层材料，同时以PET为芯层材料进行皮芯复合纺丝制得低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维；
低含量有机挥发物低熔点聚酯的制备过程中，在酯化反应阶段加入氧化锌；
苯二甲酸为对苯二甲酸和间苯二甲酸；
玻璃化转变温度调节剂为间苯二甲酸磺酸盐；
皮芯复合纺丝时，纺丝组件中的金属砂的材质为Ni。
2.根据权利要求1所述的一种低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维的制备方法，其特征在于，间苯二甲酸磺酸盐为间苯二甲酸磺酸钙、间苯二甲酸磺酸锌或间苯二甲酸磺酸镁。
3.根据权利要求1所述的一种低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维的制备方法，其特征在于，低含量有机挥发物低熔点聚酯的制备步骤如下：
(1)酯化反应；
将苯二甲酸、乙二醇、二甘醇、玻璃化转变温度调节剂、1,4-丁二醇和氧化锌配成浆料后，在温度为180～240℃且压力小于绝对压力1KPa的氮气氛围下反应，至水馏出量达到理论值的90％以上；
(2)缩聚反应；
向步骤(1)的体系中加入催化剂和稳定剂，在温度为260～270℃且压力小于等于绝对压力500Pa的条件下反应30～50min后，再在温度为275～280℃且压力小于等于绝对压力100Pa的条件下反应50～90min，制得低含量有机挥发物低熔点聚酯。
4.根据权利要求3所述的一种低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维的制备方法，其特征在于，对苯二甲酸、间苯二甲酸、乙二醇、二甘醇、玻璃化转变温度调节剂和1,4-丁二醇的摩尔比为1:0.3～0.5:0.8～1.2:0.08～0.15:0.01～0.03:1.0～1.3；
氧化锌的质量加入量为苯二甲酸质量加入量的0.010％～0.015％；
催化剂的质量加入量为苯二甲酸质量加入量的0.010％～0.018％，催化剂为乙二醇锑；
稳定剂的质量加入量为苯二甲酸质量加入量的0.01％～0.05％，稳定剂为磷酸三苯酯、磷酸三甲酯或亚磷酸三甲酯。
5.根据权利要求1所述的一种低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维的制备方法，其特征在于，皮层材料与芯层材料的质量比为45:55～55:45。
6.根据权利要求1所述的一种低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维的制备方法，其特征在于，纺丝过程包括卷曲工序且后纺采用牵伸-水洗工艺，牵伸采用油浴牵伸；
皮芯复合纺丝的主要工艺参数为：皮层纺丝温度263～276℃，芯层纺丝温度280～288℃，纺丝速度500～1100m/min，环吹风风温20～25℃，环吹风风速0.5～0.8m/s，油浴温度65～70℃，水洗温度65～70℃，牵伸倍数2.7～3.0倍，卷曲温度20～25℃，卷曲主压0.4～0.6MPa，卷曲背压0.2～0.4MPa。
7.采用如权利要求1～6任一项所述的一种低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维的制备方法制得的低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维，其特征是：具有皮芯复合结构，皮层材质为低含量有机挥发物低熔点聚酯，低含量有机挥发物低熔点聚酯的分子链主要由苯二甲酸链段、乙二醇链段、二甘醇链段、玻璃化转变温度调节剂链段和1,4-丁二醇链段组成，芯层材质为PET；
苯二甲酸链段为对苯二甲酸链段和间苯二甲酸链段；
玻璃化转变温度调节剂链段为间苯二甲酸磺酸盐链段；
低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维中乙醛与丁烯醛的总含量<0.5ppm。
8.根据权利要求7所述的低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维，其特征在于，低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维的单丝纤度为2.0～5.0dtex，断裂强度≥3.2cN/dtex，断裂伸长率为45.0±5.0％，线密度偏差率≤1.5％，卷曲数8～12个/25mm，卷曲度12～14％。
9.根据权利要求7所述的低含量有机挥发物低熔点聚酯纤维，其特征在于，低含量有机挥发物低熔点聚酯的熔点为110～180℃，玻璃化转变温度为63～65℃，数均分子量为18000～32000，分子量分布指数D为2.5～4.0，b值小于3.0。
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