CN1148473C - 高弯曲弹性回复性共聚酯纤维的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属高分子纤维材料技术领域。本发明公开了一种高弯曲弹性回复性共聚纤维的制备方法。本发明方法是应用催化剂合成含有聚对苯二甲酸二乙酯、聚对苯二甲酸丁二酯和聚丁二醇的三元共聚酯，经熔融纺丝和后拉伸工艺制得具有优良弯曲回弹性和染色性的共聚酯纤维。
Description
本发明属高分子纤维技术领域，具体涉及一种高弯曲弹性回复性共聚酯纤维的制备方法。
PET(聚对苯二甲酸乙二酯)纤维由于其原料易得，工艺成熟，目前一直是化学纤维的主要品种。但PET纤维也有某些显著的缺陷，例如刚性较大，回弹性和柔性不足，染色性和吸湿性较差等等。为了改善PET纤维的染色性，目前主要采用在PET分子链上引入阳离子染料可染基团以制备阳离子染料可染的聚酯纤维。但这种方法由于工艺较复杂，使用染料上受到一定限制，目前尚未得到更大范围的应用。另一方面，目前也未见一种能对PET纤维的回弹性(弯曲回弹性和拉伸回弹性)和染色性进行综合改善的方法。
本发明的目的在于改善PET纤维的柔性，提高弯曲回弹性和拉伸回弹性，同时提高PET纤维的染色性。
本发明提供了一种高弯曲弹性回复性共聚酯纤维的制备方法。
本发明的制备方法是在应用催化剂的条件下，合成含有聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯和聚丁二醇三种组份的共聚酯。然后在255-285℃和纺速800-1000m/min条件下熔融纺丝，最后在热盘75℃和热板130-140℃及拉伸3-5倍的条件下后拉伸得到共聚酯纤维。
上述本发明的方法中三元共聚酯的合成方法可以采用对苯二甲酸二甲酯与乙二醇、丁二醇的酯交换路线，也可采用对苯二甲酸与乙二醇、丁二醇直接酯化路线。
本发明方法中采用的催化剂为二价金属的醋酸盐和钛、锑化合物的协效催化剂。
通过本发明方法制得的三元共聚酯熔点在227-232℃、[η]为0.7-0.9，三元共聚纤维具有下列性能。
表1.纤维的常规力学性能
| 试样 | 规格(dt/f) | 强度(CN/dt) | 延伸度(％) |
| 实例3 | 174/36 | 2.888 | 38.42 |
| 实例4 | 153/36 | 3.576 | 30.04 |
| 实例5 | 150/36 | 3.396 | 37.42 |
表2.纤维的一次拉伸和十次拉伸回复率
| 试样 | 拉伸回复率(％) | ||
| 拉伸5％一次 | 拉伸5％十次 | ||
| 急回弹 | 缓回弹 | 总回弹 | |
| 实例4 | 82.5 | 100 | 77 |
| 实例5 | 87.0 | 100 | 78 |
*缓回弹为纤维拉伸5％后停止5min，让纤维回缩后测定的回复率。
十次拉伸回复率为每次拉伸纤维试样5％，连续拉伸十次后测定的回复率。
表3.纤维的弯曲回弹性
(负荷：0.2CN/dt，弯曲圆棒Φ1.2mm，弯曲形变时间：30min)
| 试样 | 弯曲回复率(％) | ||||
| 瞬时 | 1min | 5min | 15min | 30min | |
| 实例3 | 70.7 | 74.4 | 76.6 | 78.2 | 80.2 |
| 实例4 | 64.1 | 71.4 | 75.7 | 78.8 | 80.7 |
| 尼龙6 | 68.1 | 74.1 | 76.1 | 77.6 | 78.9 |
表4.纤维的染色性能
| 试样 | 上染率 |
| 实例4 | 76.6 |
| 实例5 | 80.6 |
| 常规PET | 10.6 |
| 常规PBT | 83.0 |
染料：分散兰
染色条件：常压沸染
表2和表3的数据表明，本发明制备的三元共聚酯纤维具有优良的拉伸回弹性和弯曲回弹性。其一次拉伸5％的缓回弹率达到100％，十次拉伸总回弹率达到77～78％。而弯曲形变30min后，去除负荷后30min，纤维的弯曲回复率达到80～81％，与尼龙纤维相当。
表4表明，共聚酯纤维有优良的染色性能，可以用分散染料进行常压沸染，上染率大大高于常规PET纤维，而与PBT纤维相当。
本发明的方法生产成本较低，制得的改性共聚酯纤维具有良好的弯曲回弹性、拉伸回弹性和染色性。
下面是本发明的实施例：
例1：
以对苯二甲酸(PTA)332克加乙二醇(EG)198.4克、1.4丁二醇(1.4-BD)57.6克(PBT理论摩尔比20％)，再加酯化催化剂醋酸锌0.05克，醋酸钴0.08克，钛酸酯0.07克，进行直接酯化反应。控制温度从室温逐渐升至220℃，加压1～3Kg/cm2，反应4小时，至出水完全以后，酯化反应结束。然后加入缩聚催化剂钛酸酯0.07g，三氧化二锑0.10g，稳定剂磷酸三苯酯0.07g，进行缩聚反应。先控制低真空，进行预缩聚，时间45min，然后进行后缩聚，控制高真空＜60Pa，反应温度240℃～275℃，时间153min。缩聚反应结束后出料、铸带、切粒，得到共聚酯，[η]为0.87。
例2：
在反应釜中加对苯二甲酸(PTA)500克，乙二醇(EG)318克，催化剂醋酸钴0.10g，进行酯化反应，制得对苯二甲酸乙二酯(BHET)。
取BHET200g，再加PTA200g，EG120g，1.4丁二醇(1.4-BD)72克，醋酸钴0.05g，进行酯化反应，反应温度200～260℃，时间151min。酯化反应结束后，加入缩聚催化剂三氧化二锑0.06g，进行缩聚反应。控制低真空，预缩聚45min后，控制高真空＜60Pa，进行后缩聚，反应时间118min，温度260～278℃。缩聚反应结束后出料、铸带、切粒，得改性共聚酯，[η]为0.76。
例3：
在反应釜中投入对苯二甲酸二甲酯(DMT)3000g，乙二醇(EG)1607.7克，1.4丁二醇(1.4-BD)444克(PBT理论摩尔比20％)，聚丁二醇(PTMG)94.1克，再加催化剂醋酸锰0.9克，醋酸钴0.3克，钛酸酯0.45克，进行酯交换反应。反应温度从室温逐渐升至195℃，反应时间210min。酯交换反应结束后，加入缩聚催化剂钛酸酯0.45g，三氧化二锑0.9g，另加稳定剂磷酸三苯酯0.6g，进行缩聚反应。控制低真空，预缩聚45min，然后控制高真空＜60pa，进行后缩聚，反应温度260～276℃，时间120min。缩聚反应结束后出料、铸带、切粒，制得PET-PBT-PTMG三元共聚酯，[η]为0.73。
将所得共聚酯经干燥后，进行熔融纺丝，纺丝温度260～275℃，纺速800m/min。后拉伸热盘75℃，热板140℃，拉伸3.8倍，所得纤维的性能列于表1至表4。
例4：
在反应釜中投入对苯二甲酸二甲酯(DMT)6000g，乙二醇(EG)3588g，1.4丁二醇(1.4-BD)668.2g(PBT理论摩尔比15％)，聚丁二醇(PTMG)187.5g，再加催化剂醋酸锰1.2g，醋酸钴1.2g，钛酸酯1.2g，进行酯交换反应。反应温度从室温逐渐升至195～198℃，反应时间180min。酯交换结束后加入缩聚催化剂三氧化二锑1.5g，稳定剂磷酸三苯酯1.2g，进行缩聚反应。预缩聚阶段，控制时间40min，然后控制高真空＜60Pa，进行后缩聚，温度265～278℃，时间110min。缩聚反应结束后出料、铸带、切粒、得三元共聚酯，[η]为0.71。
将所得共聚酯经干燥后，进行熔融纺丝，纺丝温度262～280℃，纺速1000m/min。后拉伸热盘75℃，热板140℃，拉伸3.8倍，所得纤维的性能列于表1至表4。
例5：
在反应釜中投入对苯二甲酸二甲酯(DMT)6000g，乙二醇(EG)3377g，丁二醇(BD)890g(PBT理论摩尔比20％)，聚丁二醇(PTMG)187.5g，再加入催化剂醋酸锰1.2g，醋酸钴1.2g，钛酸酯1.2g，进行酯交换反应。反应温度从室温逐渐升至195～198℃，反应时间150min。酯交换结束后加入缩聚催化剂三氧化二锑1.5g，稳定剂磷酸三苯酯1.2g，进行缩聚反应。预缩聚控制时间48min，后缩聚阶段控制真空度＜50Pa，温度262～278℃，时间100min。缩聚反应结束后出料、铸带、切粒，得PET-PBT-PTMG三元共聚酯，[η]为0.84。将所得共聚酯经干燥后，进行熔融纺丝，纺丝温度262℃～285℃，纺速800m/min，后拉伸热盘75℃、热板135℃，拉伸3.8倍得三元共聚酯纤维。其纤维性能列于表1至表4。
Claims (1)
1、一种高弯曲弹性回复性共聚酯纤维的制备方法，其特征在于该方法包括下列步骤：
(1)制备共聚酯：
将对苯二甲酸、乙二醇和1，4丁二醇，以醋酸锰、醋酸钴和钛酸酯为催化剂，在220℃温度、1～3kg/cm2压力下，反应4小时进行直接酯化；或将对苯二甲酸二甲酯、乙二醇、1，4丁二醇和聚丁二醇，以醋酸锰、醋酸钴和钛酸酯为催化剂，于195℃～198℃反应3～4.5小时进行酯交换；上述反应结束后加入缩聚催化剂三氧化二锑、稳定剂磷酸三苯酯，于低真空条件下，预缩聚40～45分钟，然后在260℃～278℃、高真空＜60Pa进行后缩聚，反应110～120分钟，制得聚对苯二甲酸乙二酯-聚对苯二甲酸丁二酯-聚丁二醇三元共聚酯，其中聚对苯二甲酸乙二酯组份占71％-83％、聚对苯二甲酸丁二酯组份占15％-25％、聚丁二醇组份占2％-4％。
(2)制备共聚酯纤维：
将步骤(1)制得的三元共聚酯在260℃～280℃温度、纺速800米/分～1000米/分条件下熔融纺丝，最后在拉伸热盘75℃，热板140℃拉伸3.8倍，制得共聚酯纤维。
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