CN112725921B - 一种高强低伸涤纶工业丝及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高强低伸涤纶工业丝及其制备方法，将改性聚酯固相缩聚增粘后纺丝卷绕和配位处理制得高强低伸涤纶工业丝；配位处理的方法为：将卷绕后的纤维浸泡在配位剂水溶液中，配位剂水溶液的浓度为0.1～0.2mol/L；配位处理的条件：80～100℃条件48～72小时，配位剂水溶液的浓度0.1～0.2mol/L；制得的高强低伸热稳定涤纶工业丝的聚酯链段包括对苯二甲酸链段、乙二醇链段和2,5‑吡啶二甲酸链段，且不同聚酯链段的2,5‑吡啶二甲酸链段的之间经Fe3+配位；对苯二甲酸链段和2,5‑吡啶二甲酸链段的摩尔比为1:0.05～0.07；2,5‑吡啶二甲酸链段参与配位的有两个羰基上的O原子和吡啶上的N原子。本发明通过不同聚酯链段的2,5‑吡啶二甲酸链段之间经Fe3+配位增加涤纶工业丝中物理交联点，从而断裂强度大大提高。

Description

一种高强低伸涤纶工业丝及其制备方法
技术领域
本发明属于聚酯纤维技术领域，涉及一种高强低伸涤纶工业丝及其制备方法。
背景技术
聚酯其分子链结构的高度对称性及苯环的刚性，使制品具有良好的机械加工性能、耐化学腐蚀性能和抗微生物侵蚀性能等，聚酯工业丝具有高强、高模、尺寸稳定、耐候等优点，广泛用于轮胎帘子线、汽车安全带、安全气囊丝、土工格栅布等领域。随着聚酯工业丝的发展，根据其特点和应用领域，逐步分成了高强、高模、特种和功能化型等几大类产品，广泛用于帆布、线、绳、带、胶管骨架材料、土工织物和格栅、安全防护网等。在长期应用过程中，不可避免地受到外力、湿热等环境因素的影响，必然会对其性能产生不利影响。其中高强低伸型聚酯工业丝具有强度高、伸长低、模量高等特点。
为了满足特定情况的需求，对工业丝力学性能的要求也越来越高，因此聚酯工业丝产品需要不断创新和研究。高强型聚酯工业丝的强度主要取决于总牵伸倍数。用高粘度切片纺出的初生丝，一般预取向度高，其拉伸屈服应力亦大，形变发展较慢，一次牵伸难以完成，故采用多级牵伸，可提高牵伸倍数和牵伸的均匀程度。因此现有技术中是通过多级拉伸、热定型来获得高取向、高结晶度的工业丝，但通过多年对高强型聚酯工业丝研究与实践，高强工业丝的断裂强度的提高已经发展到瓶颈阶段，通过常规技术难以有较大提升。
因此，研究一种涤纶工业丝的高强低伸涤纶工业丝具有十分重要的意义。
发明内容
为了解决现有技术中提高聚酯工业丝断裂强度的方法存在一定局限性的问题，本发明提供一种高强低伸涤纶工业丝及其制备方法。
本发明采用配位技术(具体为不同聚酯链段的2,5-吡啶二甲酸链段之间经Fe3+配位)增加涤纶工业丝中物理交联点，从而大大提高其断裂强度，以适应和拓宽涤纶工业丝的应用。
为达到上述目的，本发明采用的方案如下：
一种高强低伸涤纶工业丝，高强低伸热稳定涤纶工业丝的聚酯链段包括对苯二甲酸链段、乙二醇链段和2,5-吡啶二甲酸链段，且不同聚酯链段的2,5-吡啶二甲酸链段之间经Fe3+配位；
对苯二甲酸链段和2,5-吡啶二甲酸链段的摩尔比为1:0.05～0.07；
2,5-吡啶二甲酸链段参与配位的有两个羰基上的O原子和吡啶上的N原子。
作为优选的技术方案：
如上所述的一种高强低伸涤纶工业丝，不同聚酯链段的2,5-吡啶二甲酸链段之间经Fe3+配位形成的配位结构为：
Figure BDA0002870688800000021
如上所述的一种高强低伸涤纶工业丝，所述高强低伸涤纶工业丝的断裂强度≥9.0cN/dtex，断裂伸长率为10.8±0.5％，4.0cN/dtex负荷的伸长率为3.0±0.2％；初始模量118.4±0.5cN/dtex。
本发明还提供一种高强低伸涤纶工业丝的制备方法，将改性聚酯固相缩聚增粘后纺丝卷绕和配位处理制得高强低伸涤纶工业丝；
改性聚酯的制备方法为：将对苯二甲酸、乙二醇和2,5-吡啶二甲酸混合均匀后先后进行酯化反应和缩聚反应得到改性聚酯；
配位处理的方法为：将卷绕后的纤维浸泡在配位剂水溶液中，配位剂水溶液的浓度为0.1～0.2mol/L；
配位处理的条件：80～100℃条件48～72小时，配位剂水溶液的浓度0.1～0.2mol/L；
配位剂为FeCl3、Fe(NO3)3或Fe2(SO4)3。
配位剂扩散入涤纶纤维可用所谓的孔道和自由体积模型描述。在聚酯纤维玻璃化温度以上，纤维内部的自由体积较大，含有许多足以容纳配位剂进入的“空穴”，配位剂分子通过“空穴”扩散，同时聚酯纤维具有多重的运动单元，包括侧基、链段和整个高分子链等，当配位剂分子扩散到纤维内部时，在一定的时间内配位剂分子逐渐与纤维的配体结合形成较为稳定的配位物结构单元。在卷绕之后进行配位处理是配位的一种方法，一方面，该方法对纤维加工影响最小，但需要较长的时间；另一方面，纤维的薄弱点往往在无定型区，而配位处理的方法对改善无定型区的效果最佳。Fe(Ⅲ)与吡啶配位后，阴离子可以参与配位或在配合物中起到中和电荷的作用。
作为优选的技术方案：
如上所述的一种高强低伸涤纶工业丝的制备方法，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2,5-吡啶二甲酸配成浆料，加入催化剂混合均匀后，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℃，酯化反应的终止条件为：酯化反应中的水馏出量达到理论值的90％以上；2,5-吡啶二甲酸与乙二醇在酸催化作用下进行酯化反应，由于共轭效应，其羧酸活性较对苯二甲酸的活性略大，但不影响酯化反应的进行，工艺上无需进行特别调整；
(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270～282℃，反应时间为50～90min，制得改性聚酯。
如上所述的一种高强低伸涤纶工业丝的制备方法，对苯二甲酸、乙二醇和2,5-吡啶二甲酸的摩尔比为1:1.2～2.0:0.05～0.07；
催化剂的加入量为对苯二甲酸加入量的0.01～0.05wt％；催化剂为三氧化二锑、乙二醇锑或醋酸锑。
如上所述的一种高强低伸涤纶工业丝的制备方法，固相缩聚增粘后改性聚酯的特性粘度为1.0～1.2dL/g。
如上所述的一种高强低伸涤纶工业丝的制备方法，高强低伸涤纶工业丝的纺丝工艺参数如下：
Figure BDA0002870688800000031
本发明的机理如下：
力学性能是作为聚酯工业丝所有性能中最重要的，是决定聚酯工业丝合理应用的主导因素。工业丝的拉伸强度取决于分子间的作用力及分子量，具体而言，拉伸强度与大分子链长、取向、结晶及结晶形态相关；当大分子间的作用力增加时，拉伸强度也增加。在拉伸应力的作用下，大分子链会产生滑动，即为拉伸流动，当有交联点时高聚物流动态会发生变化，具体为流动态减少，表现为拉伸粘度提高，屈服应力增加，形变减小，断裂强度大幅增加。
本发明的Fe3+掺杂的聚酯纤维中，Fe(Ⅲ)的一个核心周围含有多个吡啶配体，两个分子间吡啶配体的配位结构趋于促进聚合物链的聚集，形成物理交联点；金属-配体相互作用具有很强的键能，金属配位键键能约为50～200kJ/mol，其强度强于氢键(4～120kJ/mol)，金属配位键作为一种超分子作用力，具有良好的动态性，仅次于共价键，被认为是很强的超分子相互作用之一；Fe3+与吡啶形成配位键后，金属-配体配位相互作用增强了大分子链段的分子相互作用，阻碍了聚合物链的运动。说明Fe(Ⅲ)-吡啶配位强化分子间的作用力，因此确定了Fe(Ⅲ)-吡啶配位在增强的物理网点中起关键作用，增加了聚酯的拉伸粘度，有利于提高聚酯纤维的力学性能。同时，本发明采用的配体为2,5-吡啶二甲酸，当引入2,5-吡啶二甲酸替代对苯二甲酸时，由于两个羧基的位置在吡啶环的对位上，与对苯二甲酸高度相似，减少了对形成的聚酯结构规整性的影响；如果是引入2,6-吡啶二甲酸或2,4-吡啶二甲酸，则会对聚酯结构的规整性产生影响，从而影响结晶性能。
有益效果
(1)本发明的一种高强低伸涤纶工业丝的制备方法，Fe(Ⅲ)-吡啶配位在增强的物理网点中起关键作用，使聚酯能在高温下保持较好的机械性能；
(2)本发明的一种高强低伸涤纶工业丝，断裂强度≥9.0cN/dtex，远高于现有技术水平。
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
一种高强低伸涤纶工业丝的制备方法，具体步骤如下：
(1)改性聚酯的制备；
(1.1)酯化反应；
将摩尔比为1:1.2:0.05的对苯二甲酸、乙二醇和2,5-吡啶二甲酸配成浆料，加入催化剂(三氧化二锑)混合均匀，催化剂的加入量为对苯二甲酸加入量的0.025wt％，然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℃，酯化反应的终止条件为：酯化反应中的水馏出量达到理论值的90％；
(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36min内由常压平稳抽至绝对压力450Pa，反应温度为254℃，反应时间为44min，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，反应温度为277℃，反应时间为75min，制得改性聚酯。
(2)将改性聚酯固相缩聚增粘后纺丝卷绕；
固相缩聚增粘后改性聚酯的特性粘度为1.1dL/g；
高强低伸涤纶工业丝的纺丝工艺参数如下：
纺丝温度290℃；
侧吹风温度18℃；
侧吹风湿度75％；
侧吹风风速0.6m/s；
GR-1速度480m/min；
GR-2速度800m/min；GR-2温度85℃；
GR-3速度2000m/min；GR-3温度130℃；
GR-4速度3000m/min；GR-4温度230℃；
GR-5速度3000m/min；GR-5温度230℃；
GR-6速度3000m/min；GR-6温度200℃；
卷绕速度2950m/min。
(3)配位处理；在92℃条件下，将卷绕后的纤维浸泡在配位剂水溶液中55小时，制得高强低伸涤纶工业丝；其中配位剂为FeCl3，配位剂水溶液的浓度为0.1mol/L；
制备得到的高强低伸热稳定涤纶工业丝的聚酯链段包括对苯二甲酸链段、乙二醇链段和2,5-吡啶二甲酸链段，对苯二甲酸链段和2,5-吡啶二甲酸链段的摩尔比为1:0.05；不同聚酯链段的2,5-吡啶二甲酸链段之间经Fe3+配位，且2,5-吡啶二甲酸链段参与配位的有两个羰基上的O原子和吡啶上的N原子，配位形成的配位结构为：
Figure BDA0002870688800000051
高强低伸涤纶工业丝的断裂强度为9cN/dtex，断裂伸长率为11.3％，4.0cN/dtex负荷的伸长率为3.2％；初始模量117.9cN//dtex。
实施例2
一种高强低伸涤纶工业丝的制备方法，具体步骤如下：
(1)改性聚酯的制备；
(1.1)酯化反应；
将摩尔比为1:1.2:0.06的对苯二甲酸、乙二醇和2,5-吡啶二甲酸配成浆料，加入催化剂(三氧化二锑)混合均匀，催化剂的加入量为对苯二甲酸加入量的0.03wt％，然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252℃，酯化反应的终止条件为：酯化反应中的水馏出量达到理论值的95％；
(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33min内由常压平稳抽至绝对压力490Pa，反应温度为252℃，反应时间为47min，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30Pa，反应温度为272℃，反应时间为85min，制得改性聚酯。
(2)将改性聚酯固相缩聚增粘后纺丝卷绕；
固相缩聚增粘后改性聚酯的特性粘度为1dL/g；
高强低伸涤纶工业丝的纺丝工艺参数如下：
纺丝温度292℃；
侧吹风温度18℃；
侧吹风湿度77％；
侧吹风风速0.65m/s；
GR-1速度520m/min；
GR-2速度850m/min；GR-2温度87℃；
GR-3速度2100m/min；GR-3温度135℃；
GR-4速度3100m/min；GR-4温度235℃；
GR-5速度3100m/min；GR-5温度235℃；
GR-6速度3100m/min；GR-6温度203℃；
卷绕速度3070m/min。
(3)配位处理；在83℃条件下，将卷绕后的纤维浸泡在配位剂水溶液中65小时，制得高强低伸涤纶工业丝；其中配位剂为FeCl3，配位剂水溶液的浓度为0.1mol/L；
制备得到的高强低伸热稳定涤纶工业丝的聚酯链段包括对苯二甲酸链段、乙二醇链段和2,5-吡啶二甲酸链段，对苯二甲酸链段和2,5-吡啶二甲酸链段的摩尔比为1:0.06；不同聚酯链段的2,5-吡啶二甲酸链段之间经Fe3+配位，且2,5-吡啶二甲酸链段参与配位的有两个羰基上的O原子和吡啶上的N原子，配位形成的配位结构为：
Figure BDA0002870688800000071
高强低伸涤纶工业丝的断裂强度为9.3cN/dtex，断裂伸长率为10.8％，4.0cN/dtex负荷的伸长率为3.1％；初始模量118.3cN//dtex。
实施例3
一种高强低伸涤纶工业丝的制备方法，具体步骤如下：
(1)改性聚酯的制备；
(1.1)酯化反应；
将摩尔比为1:1.2:0.07的对苯二甲酸、乙二醇和2,5-吡啶二甲酸配成浆料，加入催化剂(乙二醇锑)混合均匀，催化剂的加入量为对苯二甲酸加入量的0.01wt％，然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258℃，酯化反应的终止条件为：酯化反应中的水馏出量达到理论值的96％；
(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500Pa，反应温度为250℃，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25Pa，反应温度为274℃，反应时间为80min，制得改性聚酯。
(2)将改性聚酯固相缩聚增粘后纺丝卷绕；
固相缩聚增粘后改性聚酯的特性粘度为1dL/g；
高强低伸涤纶工业丝的纺丝工艺参数如下：
纺丝温度294℃；
侧吹风温度19℃；
侧吹风湿度79％；
侧吹风风速0.7m/s；
GR-1速度540m/min；
GR-2速度900m/min；GR-2温度89℃；
GR-3速度2200m/min；GR-3温度139℃；
GR-4速度3200m/min；GR-4温度239℃；
GR-5速度3200m/min；GR-5温度239℃；
GR-6速度3200m/min；GR-6温度207℃；
卷绕速度3170m/min。
(3)配位处理；在96℃条件下，将卷绕后的纤维浸泡在配位剂水溶液中50小时，制得高强低伸涤纶工业丝；其中配位剂为Fe(NO3)3，配位剂水溶液的浓度为0.1mol/L；
制备得到的高强低伸热稳定涤纶工业丝的聚酯链段包括对苯二甲酸链段、乙二醇链段和2,5-吡啶二甲酸链段，对苯二甲酸链段和2,5-吡啶二甲酸链段的摩尔比为1:0.07；不同聚酯链段的2,5-吡啶二甲酸链段之间经Fe3+配位，且2,5-吡啶二甲酸链段参与配位的有两个羰基上的O原子和吡啶上的N原子，配位形成的配位结构为：
Figure BDA0002870688800000081
高强低伸涤纶工业丝的断裂强度为9.7cN/dtex，断裂伸长率为10.4％，4.0cN/dtex负荷的伸长率为2.9％；初始模量118.7cN//dtex。
实施例4
一种高强低伸涤纶工业丝的制备方法，具体步骤如下：
(1)改性聚酯的制备；
(1.1)酯化反应；
将摩尔比为1:1.5:0.05的对苯二甲酸、乙二醇和2,5-吡啶二甲酸配成浆料，加入催化剂(乙二醇锑)混合均匀，催化剂的加入量为对苯二甲酸加入量的0.02wt％，然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℃，酯化反应的终止条件为：酯化反应中的水馏出量达到理论值的97％；
(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39min内由常压平稳抽至绝对压力400Pa，反应温度为256℃，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20Pa，反应温度为270℃，反应时间为90min，制得改性聚酯。
(2)将改性聚酯固相缩聚增粘后纺丝卷绕；
固相缩聚增粘后改性聚酯的特性粘度为1dL/g；
高强低伸涤纶工业丝的纺丝工艺参数如下：
纺丝温度296℃；
侧吹风温度20℃；
侧吹风湿度81％；
侧吹风风速0.73m/s；
GR-1速度560m/min；
GR-2速度920m/min；GR-2温度91℃；
GR-3速度2300m/min；GR-3温度142℃；
GR-4速度3300m/min；GR-4温度242℃；
GR-5速度3300m/min；GR-5温度242℃；
GR-6速度3300m/min；GR-6温度210℃；
卷绕速度3260m/min。
(3)配位处理；在89℃条件下，将卷绕后的纤维浸泡在配位剂水溶液中57小时，制得高强低伸涤纶工业丝；其中配位剂为Fe(NO3)3，配位剂水溶液的浓度为0.2mol/L；
制备得到的高强低伸热稳定涤纶工业丝的聚酯链段包括对苯二甲酸链段、乙二醇链段和2,5-吡啶二甲酸链段，对苯二甲酸链段和2,5-吡啶二甲酸链段的摩尔比为1:0.05；不同聚酯链段的2,5-吡啶二甲酸链段之间经Fe3+配位，且2,5-吡啶二甲酸链段参与配位的有两个羰基上的O原子和吡啶上的N原子，配位形成的配位结构为：
Figure BDA0002870688800000091
高强低伸涤纶工业丝的断裂强度为9.4cN/dtex，断裂伸长率为10.9％，4.0cN/dtex负荷的伸长率为3％；初始模量118.4cN//dtex。
实施例5
一种高强低伸涤纶工业丝的制备方法，具体步骤如下：
(1)改性聚酯的制备；
(1.1)酯化反应；
将摩尔比为1:1.5:0.06的对苯二甲酸、乙二醇和2,5-吡啶二甲酸配成浆料，加入催化剂(乙二醇锑)混合均匀，催化剂的加入量为对苯二甲酸加入量的0.04wt％，然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254℃，酯化反应的终止条件为：酯化反应中的水馏出量达到理论值的97％；
(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42min内由常压平稳抽至绝对压力350Pa，反应温度为258℃，反应时间为36min，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18Pa，反应温度为279℃，反应时间为70min，制得改性聚酯。
(2)将改性聚酯固相缩聚增粘后纺丝卷绕；
固相缩聚增粘后改性聚酯的特性粘度为1.1dL/g；
高强低伸涤纶工业丝的纺丝工艺参数如下：
纺丝温度298℃；
侧吹风温度21℃；
侧吹风湿度83％；
侧吹风风速0.76m/s；
GR-1速度580m/min；
GR-2速度940m/min；GR-2温度92℃；
GR-3速度2400m/min；GR-3温度145℃；
GR-4速度3400m/min；GR-4温度246℃；
GR-5速度3400m/min；GR-5温度246℃；
GR-6速度3400m/min；GR-6温度213℃；
卷绕速度3360m/min。
(3)配位处理；在80℃条件下，将卷绕后的纤维浸泡在配位剂水溶液中72小时，制得高强低伸涤纶工业丝；其中配位剂为Fe(NO3)3，配位剂水溶液的浓度为0.2mol/L；
制备得到的高强低伸热稳定涤纶工业丝的聚酯链段包括对苯二甲酸链段、乙二醇链段和2,5-吡啶二甲酸链段，对苯二甲酸链段和2,5-吡啶二甲酸链段的摩尔比为1:0.06；不同聚酯链段的2,5-吡啶二甲酸链段之间经Fe3+配位，且2,5-吡啶二甲酸链段参与配位的有两个羰基上的O原子和吡啶上的N原子，配位形成的配位结构为：
Figure BDA0002870688800000101
高强低伸涤纶工业丝的断裂强度为9.6cN/dtex，断裂伸长率为10.5％，4.0cN/dtex负荷的伸长率为2.9％；初始模量118.6cN//dtex。
实施例6
一种高强低伸涤纶工业丝的制备方法，具体步骤如下：
(1)改性聚酯的制备；
(1.1)酯化反应；
将摩尔比为1:1.5:0.07的对苯二甲酸、乙二醇和2,5-吡啶二甲酸配成浆料，加入催化剂(醋酸锑)混合均匀，催化剂的加入量为对苯二甲酸加入量的0.045wt％，然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256℃，酯化反应的终止条件为：酯化反应中的水馏出量达到理论值的96％；
(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47min内由常压平稳抽至绝对压力370Pa，反应温度为260℃，反应时间为33min，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17Pa，反应温度为280℃，反应时间为60min，制得改性聚酯。
(2)将改性聚酯固相缩聚增粘后纺丝卷绕；
固相缩聚增粘后改性聚酯的特性粘度为1.2dL/g；
高强低伸涤纶工业丝的纺丝工艺参数如下：
纺丝温度300℃；
侧吹风温度21℃；
侧吹风湿度84％；
侧吹风风速0.79m/s；
GR-1速度590m/min；
GR-2速度970m/min；GR-2温度94℃；
GR-3速度2450m/min；GR-3温度148℃；
GR-4速度3500m/min；GR-4温度248℃；
GR-5速度3500m/min；GR-5温度248℃；
GR-6速度3500m/min；GR-6温度216℃；
卷绕速度3470m/min。
(3)配位处理；在86℃条件下，将卷绕后的纤维浸泡在配位剂水溶液中60小时，制得高强低伸涤纶工业丝；其中配位剂为Fe2(SO4)3，配位剂水溶液的浓度为0.2mol/L；
制备得到的高强低伸热稳定涤纶工业丝的聚酯链段包括对苯二甲酸链段、乙二醇链段和2,5-吡啶二甲酸链段，对苯二甲酸链段和2,5-吡啶二甲酸链段的摩尔比为1:0.07；不同聚酯链段的2,5-吡啶二甲酸链段之间经Fe3+配位，且2,5-吡啶二甲酸链段参与配位的有两个羰基上的O原子和吡啶上的N原子，配位形成的配位结构为：
Figure BDA0002870688800000121
高强低伸涤纶工业丝的断裂强度为9.8cN/dtex，断裂伸长率为10.4％，4.0cN/dtex负荷的伸长率为2.8％；初始模量118.7cN//dtex。
实施例7
一种高强低伸涤纶工业丝的制备方法，具体步骤如下：
(1)改性聚酯的制备；
(1.1)酯化反应；
将摩尔比为1:2:0.7的对苯二甲酸、乙二醇和2,5-吡啶二甲酸配成浆料，加入催化剂(醋酸锑)混合均匀，催化剂的加入量为对苯二甲酸加入量的0.05wt％，然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℃，酯化反应的终止条件为：酯化反应中的水馏出量达到理论值的98％；
(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320Pa，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15Pa，反应温度为282℃，反应时间为50min，制得改性聚酯。
(2)将改性聚酯固相缩聚增粘后纺丝卷绕；
固相缩聚增粘后改性聚酯的特性粘度为1.2dL/g；
高强低伸涤纶工业丝的纺丝工艺参数如下：
纺丝温度300℃；
侧吹风温度22℃；
侧吹风湿度85％；
侧吹风风速0.8m/s；
GR-1速度600m/min；
GR-2速度1000m/min；GR-2温度95℃；
GR-3速度2500m/min；GR-3温度150℃；
GR-4速度3550m/min；GR-4温度250℃；
GR-5速度3550m/min；GR-5温度250℃；
GR-6速度3550m/min；GR-6温度220℃；
卷绕速度3500m/min。
(3)配位处理；在100℃条件下，将卷绕后的纤维浸泡在配位剂水溶液中48小时，制得高强低伸涤纶工业丝；其中配位剂为Fe2(SO4)3，配位剂水溶液的浓度为0.2mol/L；
制备得到的高强低伸热稳定涤纶工业丝的聚酯链段包括对苯二甲酸链段、乙二醇链段和2,5-吡啶二甲酸链段，对苯二甲酸链段和2,5-吡啶二甲酸链段的摩尔比为1:0.07；不同聚酯链段的2,5-吡啶二甲酸链段之间经Fe3+配位，且2,5-吡啶二甲酸链段参与配位的有两个羰基上的O原子和吡啶上的N原子，配位形成的配位结构为：
Figure BDA0002870688800000131
高强低伸涤纶工业丝的断裂强度为9.9cN/dtex，断裂伸长率为10.3％，4.0cN/dtex负荷的伸长率为2.8％；初始模量118.9cN//dtex。

Claims (8)

1.一种高强低伸涤纶工业丝，其特征是：高强低伸涤纶工业丝的聚酯链段包括对苯二甲酸链段、乙二醇链段和2,5-吡啶二甲酸链段，且不同聚酯链段的2,5-吡啶二甲酸链段之间经Fe3+配位；
对苯二甲酸链段和2,5-吡啶二甲酸链段的摩尔比为1:0.05～0.07；
2,5-吡啶二甲酸链段参与配位的有两个羰基上的O原子和吡啶上的N原子。
2.根据权利要求1所述的一种高强低伸涤纶工业丝，其特征在于，不同聚酯链段的2,5-吡啶二甲酸链段之间经Fe3+配位形成的配位结构为：
Figure FDA0002870688790000011
3.根据权利要求1所述的一种高强低伸涤纶工业丝，其特征在于，所述高强低伸涤纶工业丝的断裂强度≥9.0cN/dtex，断裂伸长率为10.8±0.5％，4.0cN/dtex负荷的伸长率为3.0±0.2％；初始模量118.4±0.5cN/dtex。
4.一种高强低伸涤纶工业丝的制备方法，其特征是：将改性聚酯固相缩聚增粘后纺丝卷绕和配位处理制得高强低伸涤纶工业丝；
改性聚酯的制备方法为：将对苯二甲酸、乙二醇和2,5-吡啶二甲酸混合均匀后先后进行酯化反应和缩聚反应得到改性聚酯；
配位处理的方法为：将卷绕后的纤维浸泡在配位剂水溶液中，配位剂水溶液的浓度为0.1～0.2mol/L；
配位处理的条件：80～100℃条件48～72小时，配位剂水溶液的浓度0.1～0.2mol/L；
配位剂为FeCl3、Fe(NO3)3或Fe2(SO4)3。
5.根据权利要求4所述的一种高强低伸涤纶工业丝的制备方法，其特征在于，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2,5-吡啶二甲酸配成浆料，加入催化剂混合均匀后，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℃，酯化反应的终止条件为：酯化反应中的水馏出量达到理论值的90％以上；
(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270～282℃，反应时间为50～90min，制得改性聚酯。
6.根据权利要求5所述的一种高强低伸涤纶工业丝的制备方法，其特征在于，对苯二甲酸、乙二醇和2,5-吡啶二甲酸的摩尔比为1:1.2～2.0:0.05～0.07；
催化剂的加入量为对苯二甲酸加入量的0.01～0.05wt％；催化剂为三氧化二锑、乙二醇锑或醋酸锑。
7.根据权利要求4所述的一种高强低伸涤纶工业丝的制备方法，其特征在于，固相缩聚增粘后改性聚酯的特性粘度为1.0～1.2dL/g。
8.根据权利要求4所述的一种高强低伸涤纶工业丝的制备方法，其特征在于，高强低伸涤纶工业丝的纺丝工艺参数如下：
Figure FDA0002870688790000021
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JP2023539785A JP2023553508A (ja) 2020-12-29 2021-08-24 高強度・低伸度ポリエステル工業糸およびその製造方法
KR1020237018883A KR20230104667A (ko) 2020-12-29 2021-08-24 고강도 저신율 폴리에스테르 섬유 산업용 원사 및 이의 제조방법
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112725921B (zh) * 2020-12-29 2022-03-18 江苏恒力化纤股份有限公司 一种高强低伸涤纶工业丝及其制备方法
CN112760738B (zh) * 2020-12-29 2021-12-17 江苏恒力化纤股份有限公司 一种服用阻燃聚酯纤维及其制备方法
CN112725920B (zh) * 2020-12-29 2022-03-18 江苏恒力化纤股份有限公司 一种高强型热稳定性涤纶工业丝及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4079045A (en) * 1976-06-30 1978-03-14 Allied Chemical Corporation Esterification of terephthalic acid with an alkylene glycol in the presence of a pyridine dicarboxylic acid compound
US4931532A (en) * 1988-09-08 1990-06-05 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Method of synthesis of thermoplastic aromatic benzoxazole polymers
CN106350886A (zh) * 2016-08-31 2017-01-25 江苏恒力化纤股份有限公司 一种高均匀性高强型聚酯工业丝及其制备方法
CN106400162A (zh) * 2016-08-31 2017-02-15 江苏恒力化纤股份有限公司 一种高均匀性高强低缩型聚酯工业丝及其制备方法
CN108130610A (zh) * 2017-12-14 2018-06-08 江苏恒力化纤股份有限公司 一种超高强型聚酯工业丝及其制备方法
CN108130611A (zh) * 2017-12-14 2018-06-08 江苏恒力化纤股份有限公司 一种高伸低缩型聚酯工业丝及其制备方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06287287A (ja) * 1993-03-30 1994-10-11 Toray Ind Inc ポリエステル組成物
JPH0753688A (ja) * 1993-08-11 1995-02-28 Toray Ind Inc 改質ポリエステルおよびフィルム
JP2005232250A (ja) * 2004-02-18 2005-09-02 Toray Ind Inc ポリエステル組成物、フィルム、粒子およびその製造方法
CN108976401A (zh) * 2018-08-09 2018-12-11 山东东特环保科技有限公司 一种改性共聚酯的制备方法
WO2021045088A1 (ja) * 2019-09-06 2021-03-11 国立大学法人九州大学 ポリエステル共重合体の製造方法、表面改質方法、および接合体
CN112725921B (zh) * 2020-12-29 2022-03-18 江苏恒力化纤股份有限公司 一种高强低伸涤纶工业丝及其制备方法
CN112760794B (zh) * 2020-12-29 2022-08-19 江苏恒力化纤股份有限公司 一种抗菌针织面料的制备方法
CN112760738B (zh) * 2020-12-29 2021-12-17 江苏恒力化纤股份有限公司 一种服用阻燃聚酯纤维及其制备方法
CN112725920B (zh) * 2020-12-29 2022-03-18 江苏恒力化纤股份有限公司 一种高强型热稳定性涤纶工业丝及其制备方法
CN112724382B (zh) * 2020-12-29 2022-08-19 江苏恒力化纤股份有限公司 一种聚酯发泡材料及其制备方法
CN112724387A (zh) * 2020-12-29 2021-04-30 江苏恒力化纤股份有限公司 一种耐磨聚酯树脂及其制备方法
CN112725922B (zh) * 2020-12-29 2022-01-28 江苏恒力化纤股份有限公司 一种低热收缩涤纶工业丝及其制备方法
CN112724383B (zh) * 2020-12-29 2022-03-18 江苏恒力化纤股份有限公司 一种高阻隔水蒸汽聚酯薄膜及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4079045A (en) * 1976-06-30 1978-03-14 Allied Chemical Corporation Esterification of terephthalic acid with an alkylene glycol in the presence of a pyridine dicarboxylic acid compound
US4931532A (en) * 1988-09-08 1990-06-05 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Method of synthesis of thermoplastic aromatic benzoxazole polymers
CN106350886A (zh) * 2016-08-31 2017-01-25 江苏恒力化纤股份有限公司 一种高均匀性高强型聚酯工业丝及其制备方法
CN106400162A (zh) * 2016-08-31 2017-02-15 江苏恒力化纤股份有限公司 一种高均匀性高强低缩型聚酯工业丝及其制备方法
CN108130610A (zh) * 2017-12-14 2018-06-08 江苏恒力化纤股份有限公司 一种超高强型聚酯工业丝及其制备方法
CN108130611A (zh) * 2017-12-14 2018-06-08 江苏恒力化纤股份有限公司 一种高伸低缩型聚酯工业丝及其制备方法

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