CN114108124A - 一种吸湿排汗异形阻燃阳离子聚酯纤维及其制备方法 - Google Patents

一种吸湿排汗异形阻燃阳离子聚酯纤维及其制备方法 Download PDF

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CN114108124A CN202111613125.8A CN202111613125A CN114108124A CN 114108124 A CN114108124 A CN 114108124A CN 202111613125 A CN202111613125 A CN 202111613125A CN 114108124 A CN114108124 A CN 114108124A
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Abstract

本发明涉及一种吸湿排汗异形阻燃阳离子聚酯纤维及其制备方法，采用阻燃阳离子聚酯经POY‑DTY工艺制备，阻燃阳离子聚酯包括对苯二甲酸链段、乙二醇链段、间苯二甲酸‑5‑磺酸钠链段和5‑溴间苯二甲酸链段，5‑溴间苯二酸上的溴和间苯二甲酸‑5‑磺酸钠的磺酸钠基团都是吸电子基团，使5‑溴间苯二酸与间苯二甲酸‑5‑磺酸钠反应活性接近，与乙二醇酯化速率相当，得到的5‑溴间苯二甲酸二乙二醇酯和SIPE形成共聚物，从而降低了SIPE的自聚反应，增加了SIPE在乙二醇的溶解量，减少了乙二醇的使用量，提高阻燃阳离子聚酯的可纺性、热稳定性和过滤性能，增加组件的使用周期。5‑溴间本二甲酸作为一种高效的阻燃单体，提高阻燃阳离子聚酯纤维的阻燃性和使用安全性。

Description

一种吸湿排汗异形阻燃阳离子聚酯纤维及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种吸湿排汗异形阻燃阳离子聚酯纤维及其制备方法，属于聚酯纺丝领域。
背景技术
目前我国涤纶长丝的生产能力不断增加，但由于原料的价格上涨，企业的盈利能力在逐渐下降。主要原因是目前国内的化纤企业大部分生产常规品种，产品附加值低，没有竞争力，市场销路不畅；另一方面，随着人们生活质量和消费水平的提高，对衣着的舒适感、功能性、多样化和品位有更高的要求。涤纶化纤面料虽然有手感好、悬垂性好及抗皱性好的优点，但其和棉、麻布相比缺点是吸湿量低，不吸水，穿着不舒服。功能性的纤维供不应求，国内生产高档面料的纺织企业每年还需要进口一定量的功能性的涤纶长丝。
阳离子染料可染聚酯是在聚酯生产过程中添加第三单体间苯二甲酸二乙二醇酯-5-磺酸钠(SIPE)进行共聚反应，SIPE是间苯二甲酸-5-磺酸钠(SIPA)经酯化或酯交换而得，SIPE以降低大分子结构的规整性、结晶度，从而改善其染色性。同时因SIPE的磺酸钠基团的存在，可以采用阳离子染料进行染色。同时，SIPE在阳离子聚合容易发生自聚，造成纺丝时过滤难度增加，如何减少SIPE的自聚，一直是企业研究的重点。
由于聚酯本身仅含碳、氢、氧结构，分子结构中不含阻燃性基团，因此聚酯属于易燃材料。因此聚酯纤维本身为非本征阻燃高分子，在受热分解时产生大量的可燃挥发组分，易燃烧引起火灾，限制了聚酯纤维在阻燃等级高等领域的广泛应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种吸湿排汗异形阻燃阳离子聚酯纤维的制备方法，得到阻燃的吸湿排汗异形阻燃阳离子聚酯纤维。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种吸湿排汗异形阻燃阳离子聚酯纤维的制备方法，采用阻燃阳离子聚酯经POY-DTY工艺制备，所述阻燃阳离子聚酯包括对苯二甲酸链段、乙二醇链段、间苯二甲酸-5-磺酸钠链段和5-溴间苯二甲酸链段；
所述间苯二甲酸-5-磺酸钠链段和5-溴间苯二甲酸链段的摩尔比为1:3-5；
所述5-溴间苯二甲酸链段在所述阻燃阳离子聚酯中的摩尔含量为5-8％；
所述吸湿排汗异形阻燃阳离子聚酯纤维的芯吸高度100-120cm，极限氧指数为30-33。
进一步地，所述制备方法包括：
S1、将间苯二甲酸-5-磺酸钠、5-溴间苯二甲酸、乙二醇混合后，在氮气氛围中加压进行酯化反应，加压压力为常压-0.2MPa，酯化反应的温度为200-230℃，当酯化反应中的水馏出量达到理论值的95％以上时为酯化反应终点，得到间苯二甲酸二乙二醇酯-5-磺酸钠和5-溴间苯二甲酸二乙二醇酯的溶液产物；
S2、将对苯二甲酸、乙二醇、催化剂、稳定剂和消光剂混合后，在220-255℃温度下酯化反应，反应时间为1.5-2.5小时，直至酯化反应结束，其中，酯化反应过程中，温度从220℃逐渐升至255℃并最终保持在255℃；
S3、将所述步骤S1的溶液产物加入所述步骤S2酯化结束后的产物中搅拌25-30min，在255-275℃的温度下缩聚反应，反应时间为4-6小时，制得阻燃阳离子聚酯，其中，缩聚反应过程中，温度从255℃逐渐升至275℃并最终保持在275℃；
S4、采用POY-DTY工艺，将所述阻燃阳离子聚酯经计量、挤出、冷却、上油和卷绕制得聚酯POY纤维；所述聚酯POY纤维经加热、拉伸、加捻、定型、上油、卷绕制得吸湿排汗异形阻燃阳离子聚酯纤维。
进一步地，所述步骤S1中，所述间苯二甲酸-5-磺酸钠、5-溴间苯二甲酸和乙二醇的摩尔比为1:3-5:6.4-10.8。
进一步地，所述步骤S2中，所述对苯二甲酸、乙二醇的摩尔比为1:1.3-1.8。
进一步地，所述步骤S2中，所述催化剂的加入量为所述对苯二甲酸重量的0.01-0.02％；所述消光剂的加入量为所述对苯二甲酸重量的0.20-0.25％；所述稳定剂的加入量为所述对苯二甲酸重量的0.01-0.03％；所述催化剂为三氧化二锑、乙二醇锑或醋酸锑中的任一种；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中的任一种。
进一步地，所述阻燃阳离子聚酯的特性粘度为0.60-0.70dL/g。
进一步地，所述POY-DTY工艺中的POY工艺的参数为：
纺丝温度：288-290℃；
冷却温度：20-25℃；
冷却风速：0.30-0.40m/s；
网络压力：0.30-0.35Mpa；
纺丝速度：2500-2700m/min；
DTY工艺的参数为：
加工速度：600-700m/min；
第一热箱温度：160-170℃；
第二热箱温度：120-130℃；
定型超喂率：2.5-3.5％；
拉伸倍数：1.60-1.70。
进一步地，所述聚酯POY纤维的断裂强度≥1.7cN/dtex，断裂伸长率为120±10.0％，总纤度为100-150dtex，线密度CV值≤1.2％，断裂强度CV值≤3.0％，断裂伸长CV值≤5.0％，条干CV值≤1.2％。
本发明还提供一种吸湿排汗异形阻燃阳离子聚酯纤维，采用如上所述的吸湿排汗异形阻燃阳离子聚酯纤维的制备方法制备得到，所述吸湿排汗异形阻燃阳离子聚酯纤维的断裂强度≥3.1cN/dtex，断裂伸长率为22±2.0％，线密度CV值≤1.5％，断裂强度CV值≤3.0％，断裂伸长CV值≤5.0％，卷曲收缩率为8-10％，卷曲稳定度为70-72％，网络度为120-130个/m，沸水收缩率为2-3％。
进一步地，所述吸湿排汗异形阻燃阳离子聚酯纤维的异形截面为十字形。
本发明的有益效果在于：
1、在阻燃阳离子聚酯加入5-溴间苯二甲酸链段，5-溴间苯二酸上的溴和间苯二甲酸-5-磺酸钠的磺酸钠基团都是吸电子基团，使5-溴间苯二酸与间苯二甲酸-5-磺酸钠反应活性接近，与乙二醇酯化速率相当，得到的5-溴间苯二甲酸二乙二醇酯和SIPE形成共聚物，从而降低了SIPE的自聚反应，增加了SIPE在乙二醇的溶解量，减少了乙二醇的使用量，提高阻燃阳离子聚酯的可纺性、热稳定性和过滤性能，增加组件的使用周期。
2、5-溴间本二甲酸作为一种高效的阻燃单体，提高阻燃阳离子聚酯纤维的阻燃性和使用安全性。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1为本发明中吸湿排汗异形阻燃阳离子聚酯纤维的电镜图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
为了提高吸湿排汗异形阻燃阳离子聚酯纤维的性能，对其影响最大的因素是SIPE的自聚问题。通过对阳离子聚合物的分析发现，SIPE自聚的主要原因有：SIPE上的磺酸钠基团是一个吸电子基团，使得两个羰基碳的正电性增加，更有利于羟乙酯基上的羟基氧对羰基碳的进攻，从而加快自聚反应进程；SIPE的自聚反应不用催化剂便可进行。在直接酯化或酯交换过程中，在醇酸比很大时，SIPE仍能发生自聚反应，说明通常的基团数比对聚合度影响的理论，对于SIPE自聚并不符合。
在使用SIPE制备阳离子聚酯的反应中，其加入第二酯化釜时，浓度较低，造成SIPE溶液与对苯二甲酸(PTA)和乙二醇反应得到的对苯二甲酸乙二酯(BHET)之间的粘度差较大，降低了BHET与SIPE二者的相容性，少量的SIPE分子不易均匀分布到体系中，进一步加剧了SIPE的自聚。
为此，本发明提供一种吸湿排汗异形阻燃阳离子聚酯纤维的制备方法，采用阻燃阳离子聚酯经POY-DTY工艺制备，阻燃阳离子聚酯包括对苯二甲酸链段、乙二醇链段、间苯二甲酸-5-磺酸钠链段和5-溴间苯二甲酸链段。
其中，5-溴间苯二甲酸链段是在制备SIPE引入的，具体的制备方法包括：
S1、将间苯二甲酸-5-磺酸钠、5-溴间苯二甲酸、乙二醇混合后，在氮气氛围中加压进行酯化反应，加压压力为常压-0.2MPa，酯化反应的温度为200-230℃，当酯化反应中的水馏出量达到理论值的95％以上时为酯化反应终点，得到间苯二甲酸二乙二醇酯-5-磺酸钠和5-溴间苯二甲酸二乙二醇酯的溶液产物；
S2、将对苯二甲酸、乙二醇、催化剂、稳定剂和消光剂混合后，在220-255℃温度下酯化反应，反应时间为1.5-2.5小时，直至酯化反应结束，其中，酯化反应过程中，温度从220℃逐渐升至255℃并最终保持在255℃；
S3、将步骤S1的溶液产物加入步骤S2酯化结束后的产物中搅拌25-30min，在255-275℃的温度下缩聚反应，反应时间为4-6小时，制得阻燃阳离子聚酯，其中，缩聚反应过程中，温度从255℃逐渐升至275℃并最终保持在275℃；
S4、采用POY-DTY工艺，将阻燃阳离子聚酯经计量、挤出、冷却、上油和卷绕制得聚酯POY纤维；聚酯POY纤维经加热、拉伸、加捻、定型、上油、卷绕制得吸湿排汗异形阻燃阳离子聚酯纤维。
间苯二甲酸-5-磺酸钠链段和5-溴间苯二甲酸链段的摩尔比为1:3-5；
步骤S1中，间苯二甲酸-5-磺酸钠、5-溴间苯二甲酸和乙二醇的摩尔比为1:3-5:6.4-10.8。
步骤S2中，对苯二甲酸、乙二醇的摩尔比为1:1.3-1.8。催化剂的加入量为对苯二甲酸重量的0.01-0.02％；消光剂的加入量为对苯二甲酸重量的0.20-0.25％；稳定剂的加入量为对苯二甲酸重量的0.01-0.03％；催化剂为三氧化二锑、乙二醇锑或醋酸锑中的任一种；消光剂为二氧化钛；稳定剂为磷酸三苯酯、磷酸三甲酯或亚磷酸三甲酯中的任一种。
5-溴间苯二甲酸是一种高效的阻燃单体，其阻燃性与溴代单体含量有关，随着溴代单体加入量的提高，阻燃性能大幅提高，但当溴代单体的摩尔分数超过8％后，聚酯纤维阻燃性能不再显著提高。本实施例中，5-溴间苯二甲酸链段在阻燃阳离子聚酯中的摩尔含量为5-8％，并且以该范围值将步骤S1的溶液产物加入步骤S2中进行缩聚反应。5-8％含量的5-溴间苯二甲酸链段能够保证得到的阻燃阳离子聚酯纤维的高效率阻燃，且不改变阻燃阳离子聚酯纤维的其他性能。
本发明中，得到的吸湿排汗异形阻燃阳离子聚酯纤维的芯吸高度100-120cm，极限氧指数为30-33(GB/T 2406—1993)，从而证明其具有很高的阻燃性能，保证其的使用安全性能。
此外，在SIPA和乙二醇酯化过程中加入一定量的5-溴间苯二甲酸，还能够减少制备得到的SIPE的自聚反应。因SIPA和5-溴间苯二甲酸的主体结构相同，两者与乙二醇酯化速率相当。具体的，由于醇与酸的酯化反应为亲核取代反应，SIPA和5-溴间苯二甲酸分别与乙二醇的反应是亲核取代反应，且5-溴间苯二甲酸的两个羧酸，相互之间可加强羧酸的活性和羧基碳原子的正电性，使之易与醇中氧原子结合，完成醇与酸的亲核取代反应。SIPA和5-溴间苯二甲酸相同，因磺酸钠基团和溴都是吸电子基团，使得两个羧基碳的正电性增加，使之易与醇中氧原子结合，完成醇与酸的亲核取代反应。故，酯化产物包括SIPE和5-溴间苯二甲酸乙二醇酯。
在步骤S3的缩聚反应中，当单体的活性越接近，越容易发生共聚。而SIPA与5-溴间苯二甲酸的反应活性差值相较于SIPA与对苯二甲酸的反应活性差值更小。因此，相较于SIPE与对苯二甲酸乙二醇酯之间形成无规共聚的概率，SIPE与5-溴间苯二甲酸乙二醇酯之间形成无规共聚的概率更大，同时SIPE与5-溴间苯二甲酸乙二醇酯的主体结构一致，进一步增加两者的共聚的概率，从而降低了SIPE的自聚。
并且在缩聚反应条件下，羟基上的氢原子则被金属催化剂的金属锑置换，催化剂中的金属锑提供空轨道与羰基的孤对电子配位，增加了羰基碳的正电性，另一个羟乙酯基上的羟基氧对鳌合体中的羰基碳进攻，与其结合完成缩聚反应。SIPE上的磺酸钠基团与5-溴间苯二甲酸中的溴都是吸电子基团，使羰基碳的正电性增加，更有利于羟乙酯基上的羟基氧对鳌合体中羰基碳的进攻，从而加快反应进程。
本发明在SIPE酯化过程中引入5-溴间苯二甲酸，减少了SIPE自聚，醇酸比降低，从而SIPE的粘度和BHET更接近，两者的相容性得到提高，从而可减少乙二醇的加入量减少二甘醇的生产量，提高阳离子聚酯的可纺性和热稳定性。同时，提高了SIPE在乙二醇的溶解量，减少了乙二醇加入第二酯化釜的量，无需为了避免SIPE的自聚以及乙二醇在高温下的闪蒸而降低温度，可在较高温度下发生反应，具体的，从现有反应温度范围180-200℃可升至200-230℃。同时减少了去除乙二醇的量，减少了能耗。
请参见图1，本发明得到的吸湿排汗异形阻燃阳离子聚酯纤维的异形截面为十字形。纤维截面的异形化可使纺织产品的、蓬松性、吸湿性、抗起毛、起球性、硬挺度、弹性等得到不同程度的改善。
异形截面还可以为三角形、三叶形、多叶形、十字形、中空等形状，在此不一一列举。
异形纤维采用经专门设计制造的异形喷丝板，经纺丝工艺制备而成的方法。通过对喷丝板导孔和微孔加工技术以及纺丝技术的改进和优化可以生产出任意截面形状的异形纤维。
吸湿排汗异形阻燃阳离子聚酯纤维通过特殊的纤维断面设计，利用纤维的纵向导沟，使水分迅速沿沟槽扩散，不仅吸收皮肤表层湿汽及汗水而且能立即排至外层蒸发，使体表保持干爽舒适，具有调节体温的功效。其织物舒适透气，清凉干爽，永久吸湿排汗，易于护理且外观的质感较好。
POY-DTY工艺为现有技术，在此不再赘述，其中，POY-DTY工艺中的POY工艺的参数为：
纺丝温度：288-290℃；
冷却温度：20-25℃；
冷却风速：0.30-0.40m/s；
网络压力：0.30-0.35Mpa；
纺丝速度：2500-2700m/min；
DTY工艺的参数为：
加工速度：600-700m/min；
第一热箱温度：160-170℃；
第二热箱温度：120-130℃；
定型超喂率：2.5-3.5％；
拉伸倍数：1.60-1.70。
其中，喷丝板采用异形纤维纺丝用喷丝板，最终制得的异形阻燃阳离子聚酯纤维的保形效果优良。
当安装好纺丝组件后，纺丝组件的初始压力为120bar。在纺丝过程中，组件的压力会逐渐升高，当压力达到一定值时，需更换组件；压力升愈大，表明阳离子聚酯的杂质含量高，组件更换周期短。现有技术中，组件周期在15-20天左右，本发明的组件的压力升ΔP≤0.6bar/天，周期超过40天，组件的使用周期长。
步骤S1得到的阻燃阳离子聚酯的特性粘度为0.60-0.70dL/g。
聚酯POY纤维的断裂强度≥1.7cN/dtex，断裂伸长率为120±10.0％，总纤度为100-150dtex，线密度CV值≤1.2％，断裂强度CV值≤3.0％，断裂伸长CV值≤5.0％，条干CV值≤1.2％。
本发明还提供一种吸湿排汗异形阻燃阳离子聚酯纤维，采用如上的吸湿排汗异形阻燃阳离子聚酯纤维的制备方法制备得到，吸湿排汗异形阻燃阳离子聚酯纤维的断裂强度≥3.1cN/dtex，断裂伸长率为22±2.0％，线密度CV值≤1.5％，断裂强度CV值≤3.0％，断裂伸长CV值≤5.0％，卷曲收缩率为8-10％，卷曲稳定度为70-72％，网络度为120-130个/m，沸水收缩率为2-3％。
下面以具体实施例对上述制备方法进行详细介绍。
实施例一
步骤一、将SIPA、5-溴间苯二甲酸、乙二醇投入至酯化釜中，混合成浆料，在氮气氛围中加压进行酯化反应，加压压力为常压-0.2MPa，酯化反应的温度为200℃，当酯化反应中的水馏出量达到理论值的95％以上时为酯化反应终点，得到SIPE和5-溴间苯二甲酸二乙二醇酯的溶液产物；
间苯二甲酸-5-磺酸钠、5-溴间苯二甲酸和乙二醇的摩尔比为1:3:6.4。
步骤二、将对苯二甲酸、乙二醇、三氧化二锑、磷酸三苯酯和二氧化钛投入第二酯化釜中混合，在220-255℃的温度下酯化反应，反应时间为1.5小时；
酯化过程，酯化温度是一个逐渐升温的过程，温度从220℃逐渐升至255℃并最终保持在255℃。
对苯二甲酸和乙二醇的摩尔比为1:1.3。
催化剂三氧化二锑的加入量为对苯二甲酸重量的0.02％；消光剂二氧化钛的加入量为对苯二甲酸重量的0.20％；稳定剂磷酸三苯酯的加入量为对苯二甲酸重量的0.01％。
步骤三、将步骤一的溶液产物加入步骤二酯化结束后的产物中搅拌25min，在255-275℃的温度下缩聚反应，反应时间为4小时，制得阻燃阳离子聚酯；
缩聚过程，缩聚温度是一个逐渐升温的过程，温度从255℃逐渐升至275℃并最终保持在275℃。
阻燃阳离子聚酯的特性粘度为0.60dL/g。
步骤四、采用POY-DTY工艺，将阻燃阳离子聚酯经计量、挤出、冷却、上油和卷绕制得聚酯POY纤维；聚酯POY纤维经加热、拉伸、加捻、定型、上油、卷绕制得吸湿排汗异形阻燃阳离子聚酯纤维；
POY工艺参数为：
纺丝温度：288℃；
冷却温度：20℃；
冷却风速：0.30m/s；
网络压力：0.30Mpa；
纺丝速度：2500m/min；
DTY工艺的参数为：
加工速度：600m/min；
第一热箱温度：160℃；
第二热箱温度：120℃；
定型超喂率：2.5％；
拉伸倍数：1.60。
由上述步骤所得到的聚酯POY纤维的断裂强度1.8cN/dtex，断裂伸长率为110％，总纤度为100dtex，线密度CV值1.15％，断裂强度CV值2.9％，断裂伸长CV值5.0％，条干CV值1.2％。
得到的吸湿排汗异形阻燃阳离子聚酯纤维的断裂强度3.1cN/dtex，断裂伸长率为24％，线密度CV值1.5％，断裂强度CV值2.8％，断裂伸长CV值4.7％，卷曲收缩率为10％，卷曲稳定度为70％，网络度为130个/m，沸水收缩率为3％，芯吸高度100cm，极限氧指数为30。
实施例二
步骤一、将SIPA、5-溴间苯二甲酸、乙二醇投入至酯化釜中，混合成浆料，在氮气氛围中加压进行酯化反应，加压压力为常压-0.2MPa，酯化反应的温度为230℃，当酯化反应中的水馏出量达到理论值的95％以上时为酯化反应终点，得到SIPE和5-溴间苯二甲酸二乙二醇酯的溶液产物；
间苯二甲酸-5-磺酸钠、5-溴间苯二甲酸和乙二醇的摩尔比为1:5:10.8。
步骤二、将对苯二甲酸、乙二醇、催化剂、稳定剂和消光剂投入第二酯化釜中混合，在220-255℃的温度下酯化反应，反应时间为2.5小时；
酯化过程，酯化温度是一个逐渐升温的过程，温度从220℃逐渐升至255℃并最终保持在255℃。
对苯二甲酸和乙二醇的摩尔比为1:1.3。
催化剂乙二醇锑的加入量为对苯二甲酸重量的0.01％；消光剂二氧化钛的加入量为对苯二甲酸重量的0.25％；稳定剂磷酸三甲酯的加入量为对苯二甲酸重量的0.03％；
步骤三、将步骤一的溶液产物加入步骤二酯化结束后的产物中搅拌30min，在255-275℃的温度下缩聚反应，反应时间为6小时，制得阻燃阳离子聚酯；
缩聚过程，缩聚温度是一个逐渐升温的过程，温度从255℃逐渐升至275℃并最终保持在275℃。
阻燃阳离子聚酯的特性粘度为0.70dL/g。
步骤四、采用POY-DTY工艺，将阻燃阳离子聚酯经计量、挤出、冷却、上油和卷绕制得聚酯POY纤维；聚酯POY纤维经加热、拉伸、加捻、定型、上油、卷绕制得吸湿排汗异形阻燃阳离子聚酯纤维；
POY工艺参数为：
纺丝温度：290℃；
冷却温度：25℃；
冷却风速：0.40m/s；
网络压力：0.35Mpa；
纺丝速度：2700m/min；
DTY工艺的参数为：
加工速度：650m/min；
第一热箱温度：170℃；
第二热箱温度：130℃；
定型超喂率：3.5％；
拉伸倍数：1.65。
由上述步骤所得到的聚酯POY纤维的断裂强度1.76cN/dtex，断裂伸长率为120％，总纤度为150dtex，线密度CV值1.16％，断裂强度CV值2.8％，断裂伸长CV值4.6％，条干CV值1.1％。
得到的吸湿排汗异形阻燃阳离子聚酯纤维的断裂强度3.3cN/dtex，断裂伸长率为22％，线密度CV值1.42％，断裂强度CV值2.78％，断裂伸长CV值4.6％，卷曲收缩率为8.7％，卷曲稳定度为72％，网络度为120个/m，沸水收缩率为2.2％，芯吸高度110cm，极限氧指数为33。
实施例三
步骤一、将SIPA、5-溴间苯二甲酸、乙二醇投入至酯化釜中，混合成浆料，在氮气氛围中加压进行酯化反应，加压压力为常压-0.2MPa，酯化反应的温度为220℃，当酯化反应中的水馏出量达到理论值的95％以上时为酯化反应终点，得到SIPE和5-溴间苯二甲酸二乙二醇酯的溶液产物；
间苯二甲酸-5-磺酸钠、5-溴间苯二甲酸和乙二醇的摩尔比为1:4:8.8。
步骤二、将对苯二甲酸、乙二醇、催化剂、稳定剂和消光剂投入第二酯化釜中混合，在220-255℃的温度下酯化反应，反应时间为2.0小时；
酯化过程，酯化温度是一个逐渐升温的过程，温度从220℃逐渐升至255℃并最终保持在255℃。
对苯二甲酸和乙二醇的摩尔比为1:1.3。
催化剂醋酸锑的加入量为对苯二甲酸重量的0.015％；消光剂的加入量为对苯二甲酸重量的0.22％；稳定剂亚磷酸三甲酯的加入量为对苯二甲酸重量的0.02％；
步骤三、将步骤一的溶液产物加入步骤二酯化结束后的产物中搅拌25min，在255-275℃的温度下缩聚反应，反应时间为5小时，制得阻燃阳离子聚酯；
缩聚过程，缩聚温度是一个逐渐升温的过程，温度从255℃逐渐升至275℃并最终保持在275℃。
阻燃阳离子聚酯的特性粘度为0.65dL/g。
步骤四、采用POY-DTY工艺，将阻燃阳离子聚酯经计量、挤出、冷却、上油和卷绕制得聚酯POY纤维；聚酯POY纤维经加热、拉伸、加捻、定型、上油、卷绕制得吸湿排汗异形阻燃阳离子聚酯纤维；
POY工艺参数为：
纺丝温度：289℃；
冷却温度：22℃；
冷却风速：0.35m/s；
网络压力：0.33Mpa；
纺丝速度：2550m/min；
DTY工艺的参数为：
加工速度：700m/min；
第一热箱温度：165℃；
第二热箱温度：125℃；
定型超喂率：2.8％；
拉伸倍数：1.68。
由上述步骤所得到的聚酯POY纤维的断裂强度1.86cN/dtex，断裂伸长率为110.0％，总纤度为120dtex，线密度CV值1.15％，断裂强度CV值2.86％，断裂伸长CV值4.77％，条干CV值1.2％。
得到的吸湿排汗异形阻燃阳离子聚酯纤维的断裂强度3.32cN/dtex，断裂伸长率为20％，线密度CV值1.5％，断裂强度CV值2.91％，断裂伸长CV值5.0％，卷曲收缩率为10％，卷曲稳定度为72％，网络度为130个/m，沸水收缩率为3％，芯吸高度120cm，极限氧指数为32。
实施例四
步骤一、将SIPA、5-溴间苯二甲酸、乙二醇投入至酯化釜中，混合成浆料，在氮气氛围中加压进行酯化反应，加压压力为常压-0.2MPa，酯化反应的温度为210℃，当酯化反应中的水馏出量达到理论值的95％以上时为酯化反应终点，得到SIPE和5-溴间苯二甲酸二乙二醇酯的溶液产物；
间苯二甲酸-5-磺酸钠、5-溴间苯二甲酸和乙二醇的摩尔比为1:3.5:7.5。
步骤二、将对苯二甲酸、乙二醇、催化剂、稳定剂和消光剂投入第二酯化釜中混合，在220-255℃的温度下酯化反应，反应时间为2.2小时；
酯化过程，酯化温度是一个逐渐升温的过程，温度从220℃逐渐升至255℃并最终保持在255℃。
对苯二甲酸和乙二醇的摩尔比为1:1.3。
催化剂三氧化二锑的加入量为对苯二甲酸重量的0.015％；消光剂的加入量为对苯二甲酸重量的0.23％；稳定剂磷酸三甲酯的加入量为对苯二甲酸重量的0.022％；
步骤三、将步骤一的溶液产物加入步骤二酯化结束后的产物中搅拌26min，在255-275℃的温度下缩聚反应，反应时间为5.5小时，制得阻燃阳离子聚酯；
缩聚过程，缩聚温度是一个逐渐升温的过程，温度从255℃逐渐升至275℃并最终保持在275℃。
阻燃阳离子聚酯的特性粘度为0.67dL/g。
步骤四、采用POY-DTY工艺，将阻燃阳离子聚酯经计量、挤出、冷却、上油和卷绕制得聚酯POY纤维；聚酯POY纤维经加热、拉伸、加捻、定型、上油、卷绕制得吸湿排汗异形阻燃阳离子聚酯纤维；
POY工艺参数为：
纺丝温度：290℃；
冷却温度：20℃；
冷却风速：0.30m/s；
网络压力：0.35Mpa；
纺丝速度：2600m/min；
DTY工艺的参数为：
加工速度：650m/min；
第一热箱温度：166℃；
第二热箱温度：125℃；
定型超喂率：3.0％；
拉伸倍数：1.66。
由上述步骤所得到的聚酯POY纤维的断裂强度1.72cN/dtex，断裂伸长率为130％，总纤度为130dtex，线密度CV值1.2％，断裂强度CV值2.9％，断裂伸长CV值4.6％，条干CV值1.2％。
得到的吸湿排汗异形阻燃阳离子聚酯纤维的断裂强度3.30cN/dtex，断裂伸长率为21.0％，线密度CV值1.4％，断裂强度CV值3.0％，断裂伸长CV值4.7％，卷曲收缩率为8.6％，卷曲稳定度为72％，网络度为120个/m，沸水收缩率为2.4％，芯吸高度113cm，极限氧指数为32。
对比实施例一
以现有技术为对比例：(不含5-溴间苯二甲酸)
步骤一、将SIPA、乙二醇、防醚剂醋酸钠投入至酯化釜中，混合成浆料，在氮气氛围中加压进行酯化反应，加压压力为常压-0.2MPa，酯化反应的温度为190℃，当酯化反应中的水馏出量达到理论值的95％以上时为酯化反应终点，得到SIPE和间苯二甲酸二乙二醇酯的溶液产物；其中SIPA、乙二醇的摩尔比为1:10.0。
防醚剂醋酸钠的加入量为SIPA重量的万分之三。
将步骤一的产物SIPE中加入乙二醇配制成30％的SIPE质量浓度，同时再加入防醚剂醋酸钠，防醚剂醋酸钠的加入量为SIPE溶液的万分之六。
步骤二、将对苯二甲酸、乙二醇、催化剂、稳定剂和消光剂投入第二酯化釜中混合，在氮气氛围中加压进行酯化反应，加压压力为常压-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％以上时为酯化反应终点；其中对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比为1:1.8，催化剂的加入量为对苯二甲酸重量的0.018％；消光剂的加入量为对苯二甲酸重量的0.25％；稳定剂的加入量为对苯二甲酸重量的0.02％。
步骤三、将步骤一的溶液产物加入步骤二酯化反应终点后的产物中搅拌30min，(加入前，将SIPE溶液加热至80℃，将酯化釜温度降至230℃)，在负压条件下开始低真空阶的缩聚反应，该阶段压力在40min内由常压平稳抽至绝对压力400Pa以下，反应温度为265℃，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100Pa以下，反应温度为275℃，反应时间为70min，制得阳离子聚酯。
步骤四、采用POY-DTY工艺，将阻燃阳离子聚酯经计量、挤出、冷却、上油和卷绕制得聚酯POY纤维；聚酯POY纤维经加热、拉伸、加捻、定型、上油、卷绕制得吸湿排汗异形阻燃阳离子聚酯纤维；
POY工艺参数为：
纺丝温度：288℃；
冷却温度：22℃；
冷却风速：0.35m/s；
网络压力：0.33Mpa；
纺丝速度：2600m/min；
DTY工艺的参数为：
加工速度：650m/min；
第一热箱温度：165℃；
第二热箱温度：125℃；
定型超喂率：3.0％；
拉伸倍数：1.65。
由上述步骤所得到的聚酯POY纤维的断裂强度1.70cN/dtex，断裂伸长率为107.0％，总纤度为130dtex，线密度CV值1.7％，断裂强度CV值4.8％，断裂伸长CV值8.6％，条干CV值1.8％。
得到的吸湿排汗异形阻燃阳离子聚酯纤维的断裂强度3.02cN/dtex，断裂伸长率为18.5％，线密度CV值1.7％，断裂强度CV值4.2％，断裂伸长CV值7.3％，卷曲收缩率为11％，卷曲稳定度为66％，网络度为120个/m，沸水收缩率为3.7％，芯吸高度116cm，极限氧指数为20.4。
综上，1、在阻燃阳离子聚酯加入5-溴间苯二甲酸链段，5-溴间苯二酸上的溴和间苯二甲酸-5-磺酸钠的磺酸钠基团都是吸电子基团，使5-溴间苯二酸与间苯二甲酸-5-磺酸钠反应活性接近，与乙二醇酯化速率相当，得到的5-溴间苯二甲酸二乙二醇酯和SIPE形成共聚物，从而降低了SIPE的自聚反应，增加了SIPE在乙二醇的溶解量，减少了乙二醇的使用量，提高阻燃阳离子聚酯的可纺性、热稳定性和过滤性能，增加组件的使用周期。
2、5-溴间本二甲酸作为一种高效的阻燃单体，提高阻燃阳离子聚酯纤维的阻燃性和使用安全性。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种吸湿排汗异形阻燃阳离子聚酯纤维的制备方法，其特征在于，采用阻燃阳离子聚酯经POY-DTY工艺制备，所述阻燃阳离子聚酯包括对苯二甲酸链段、乙二醇链段、间苯二甲酸-5-磺酸钠链段和5-溴间苯二甲酸链段；
所述间苯二甲酸-5-磺酸钠链段和5-溴间苯二甲酸链段的摩尔比为1:3-5；
所述5-溴间苯二甲酸链段在所述阻燃阳离子聚酯中的摩尔含量为5-8％；
所述吸湿排汗异形阻燃阳离子聚酯纤维的芯吸高度100-120cm，极限氧指数为30-33。
2.如权利要求1所述的吸湿排汗异形阻燃阳离子聚酯纤维的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
S1、将间苯二甲酸-5-磺酸钠、5-溴间苯二甲酸、乙二醇混合后，在氮气氛围中加压进行酯化反应，加压压力为常压-0.2MPa，酯化反应的温度为200-230℃，当酯化反应中的水馏出量达到理论值的95％以上时为酯化反应终点，得到间苯二甲酸二乙二醇酯-5-磺酸钠和5-溴间苯二甲酸二乙二醇酯的溶液产物；
S2、将对苯二甲酸、乙二醇、催化剂、稳定剂和消光剂混合后，在220-255℃温度下酯化反应，反应时间为1.5-2.5小时，直至酯化反应结束，其中，酯化反应过程中，温度从220℃逐渐升至255℃并最终保持在255℃；
S3、将所述步骤S1的溶液产物加入所述步骤S2酯化结束后的产物中搅拌25-30min，在255-275℃的温度下缩聚反应，反应时间为4-6小时，制得阻燃阳离子聚酯，其中，缩聚反应过程中，温度从255℃逐渐升至275℃并最终保持在275℃；
S4、采用POY-DTY工艺，将所述阻燃阳离子聚酯经计量、挤出、冷却、上油和卷绕制得聚酯POY纤维；所述聚酯POY纤维经加热、拉伸、加捻、定型、上油、卷绕制得吸湿排汗异形阻燃阳离子聚酯纤维。
3.如权利要求2所述的吸湿排汗异形阻燃阳离子聚酯纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述间苯二甲酸-5-磺酸钠、5-溴间苯二甲酸和乙二醇的摩尔比为1:3-5:6.4-10.8。
4.如权利要求2所述的吸湿排汗异形阻燃阳离子聚酯纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述对苯二甲酸、乙二醇的摩尔比为1:1.3-1.8。
5.如权利要求2所述的吸湿排汗异形阻燃阳离子聚酯纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述催化剂的加入量为所述对苯二甲酸重量的0.01-0.02％；所述消光剂的加入量为所述对苯二甲酸重量的0.20-0.25％；所述稳定剂的加入量为所述对苯二甲酸重量的0.01-0.03％；所述催化剂为三氧化二锑、乙二醇锑或醋酸锑中的任一种；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中的任一种。
6.如权利要求2所述的吸湿排汗异形阻燃阳离子聚酯纤维的制备方法，其特征在于，所述阻燃阳离子聚酯的特性粘度为0.60-0.70dL/g。
7.如权利要求2所述的吸湿排汗异形阻燃阳离子聚酯纤维的制备方法，其特征在于，所述POY-DTY工艺中的POY工艺的参数为：
纺丝温度：288-290℃；
冷却温度：20-25℃；
冷却风速：0.30-0.40m/s；
网络压力：0.30-0.35Mpa；
纺丝速度：2500-2700m/min；
DTY工艺的参数为：
加工速度：600-700m/min；
第一热箱温度：160-170℃；
第二热箱温度：120-130℃；
定型超喂率：2.5-3.5％；
拉伸倍数：1.60-1.70。
8.如权利要求2所述的吸湿排汗异形阻燃阳离子聚酯纤维的制备方法，其特征在于，所述聚酯POY纤维的断裂强度≥1.7cN/dtex，断裂伸长率为120±10.0％，总纤度为100-150dtex，线密度CV值≤1.2％，断裂强度CV值≤3.0％，断裂伸长CV值≤5.0％，条干CV值≤1.2％。
9.一种吸湿排汗异形阻燃阳离子聚酯纤维，其特征在于，采用如权利要求1-8任一项所述的吸湿排汗异形阻燃阳离子聚酯纤维的制备方法制备得到，所述吸湿排汗异形阻燃阳离子聚酯纤维的断裂强度≥3.1cN/dtex，断裂伸长率为22±2.0％，线密度CV值≤1.5％，断裂强度CV值≤3.0％，断裂伸长CV值≤5.0％，卷曲收缩率为8-10％，卷曲稳定度为70-72％，网络度为120-130个/m，沸水收缩率为2-3％。
10.如权利要求9所述的吸湿排汗异形阻燃阳离子聚酯纤维，其特征在于，所述吸湿排汗异形阻燃阳离子聚酯纤维的异形截面为十字形。
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