專利名稱：一種彈性聚酯纖維及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高分子合成和纖維成型技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種彈性聚酯纖維及其制備方法。
背景技術(shù)：
彈性纖維制成的織物穿著舒適，具有良好的保形性和抗皺性，其應(yīng)用范圍日趨廣泛，彈性纖維逐漸成為纖維領(lǐng)域的佼佼者，應(yīng)用領(lǐng)域也從傳統(tǒng)的服用領(lǐng)域拓展到休閑裝、高彈力時裝、高檔成衣等新興領(lǐng)域，并向汽車裝飾和醫(yī)用等領(lǐng)域拓展。目前，彈性織物已成為一種主流紡織產(chǎn)品?，F(xiàn)在市場上的彈性纖維種類很多，總體可分為氨綸彈性纖維、聚醚酯類彈性纖維、聚烯烴類彈性纖維、PTT纖維、雙組分復(fù)合卷曲纖維等。雙組份復(fù)合紡絲是生產(chǎn)聚酯彈性纖維的主要方式之一。雙組分復(fù)合纖維是一種由結(jié)構(gòu)和性能不同的兩種聚合體，按照一定比例通過共軛紡絲復(fù)合制成的卷曲彈性纖維。其彈性不是像氨綸彈性纖維一樣基于分子鏈中硬和軟組分的運動，而是纖維中兩種組分的收縮或伸長的差異，經(jīng)熱處理后，纖維在內(nèi)應(yīng)力作用下形成螺旋或波浪狀卷曲。對于聚酯纖維來說，主要是利用PET (聚對苯二甲酸乙二醇酯)與PBT (聚對苯二甲酸乙二醇酯)、PTT (聚對苯二甲酸丙二醇酯)的收縮性差異，制成彈性的ΡΕΤ/ΡΤΤ或ΡΕΤ/ΡΒΤ纖維，但存在PTT和PBT比PET價格高，纖維收縮性有一定限制，從而影響纖維彈性，也存在彈性不能調(diào)節(jié)的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種彈性好，原料價格便宜，產(chǎn)品成本低，且能方便地控制和調(diào)節(jié)纖維彈性的聚酯纖維及其制備方法。實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是提供一種彈性聚酯纖維的制備方法，包括如下步驟
(1)以對苯二甲酸和乙二醇為原料，加入過量乙二醇，以1，4-丁二酸為第三組分，I、3-丙二醇為第四組份，熔體聚合，控制特性粘度系數(shù)為O. 3 O. 5，得到鏈端為羥基的高收縮聚酯低聚物；
(2)以對苯二甲酸和乙二醇為原料，加入過量對苯二甲酸，再加入共聚組分H0-R-0H，其中，R為含有苯環(huán)或芳環(huán)的組分，熔體聚合，控制特性粘度系數(shù)為O. 2 O. 4，得到鏈端為羧基的低收縮聚酯低聚物；
(3)將高收縮聚酯低聚物與低收縮聚酯低聚物按摩爾比4:61:2混合后，在真空條件下聚合，控制聚合物特性粘度系數(shù)為O. 55 O. 70，得到彈性共聚酯切片；
(4)將干燥后的彈性共聚酯切片通過螺桿擠出機熔融，經(jīng)計量泵、紡絲組件，從噴絲孔中擠出成型、卷繞后得到一種彈性聚酯纖維。高收縮聚酯中的丁二酸的組分含量為5 15 wt%。高收縮聚酯中的1、3_丙二醇的組分含量為2 5 wt%。
低收縮聚酯中的含有苯環(huán)或雜環(huán)的組分含量為3 10 Wt %。高收縮共聚酯合成采用分批加料聚合，丁二酸在酯化階段加入，1、3_丙二醇在縮聚階段加入。采用一道拉伸、熱定型工藝，得到成品FDY彈性聚酯纖維。
按上述制備方法得到的彈性聚酯纖維，它為不規(guī)則三維螺旋卷曲狀，沸水收縮率為 50% 80%ο本發(fā)明的原理是將聚酯的聚合分成兩部分，一是采用部分脂肪酸替代含苯環(huán)的對苯二甲酸，形成分子鏈偏柔性的聚酯低聚物，二是采用芳香二元醇替代部分乙二醇，形成分子鏈偏剛性的聚酯低聚物，將兩種聚酯低聚物進一步進行聚合，從而制備了分子鏈具有“軟段”和“硬段”的聚酯，在受熱時，軟硬段的收縮比例不同，從而最終使得纖維制品具有較好的彈性。本發(fā)明以PET為基礎(chǔ)，引入剛性基團合成低收縮性聚酯低聚物，引入柔性基團合成高收縮性聚酯低聚物，兩種聚酯繼續(xù)共聚形成所需分子量的彈性共聚酯，熔融后從噴絲孔噴出，經(jīng)冷卻、上油、拉伸等工藝，形成彈性聚酯FDY纖維，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其具有的有益效果是
I、通過控制共聚酯中的剛性和柔性組分，其彈性纖維沸水收縮率達到50% 80%，并能夠方便地實現(xiàn)纖維彈性回復(fù)率的調(diào)節(jié)。2、本發(fā)明是以PET為基本原料，制備具有不規(guī)則三維螺旋卷曲特征的纖維，彈性好，且原料價格便宜，大大降低了產(chǎn)品的成本，應(yīng)用前景廣闊。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明技術(shù)方案作進一步的闡述。實施例I
以對苯二甲酸和乙二醇作為基本原料，其中乙二醇過量，于250°C下進行酯化反應(yīng)，力口入14wt%的1，4- 丁二酸，攪拌，得酯化產(chǎn)物；在酯化產(chǎn)物中加入2wt%的1、3-丙二醇進行共聚，控制最終真空度為150Pa，反應(yīng)3小時，縮聚終溫為292°C，得到特性粘度為O. 4的高收縮共聚酯。以對苯二甲酸和乙二醇作為基本原料，其中對苯二甲酸過量，加入3被％的1，4_苯二酚共聚組分，在255°C的溫度條件下酯化反應(yīng)，2780C的溫度條件下縮聚反應(yīng)，控制最終真空度為150Pa，反應(yīng)3小時，得到特性粘度為O. 3的低收縮共聚酯。將兩種聚酯在282°C的溫度條件下混合，控制最終真空度為80Pa，反應(yīng)3小時，得到特性粘度O. 65的彈性共聚酯。聚合物切片在155 158°C下熱風干燥至干切片含水小于25ppm。干燥的彈性共聚酯切片通過各自螺桿擠出機熔融，經(jīng)計量泵、紡絲組件，從噴絲孔中擠出成型、經(jīng)過一道拉伸并熱定型，得到彈性FDY纖維產(chǎn)品。對得到的彈性纖維進行測定，其方法為纖維預(yù)加張力O. 2 cN，有效夾持距離20mm，反復(fù)拉伸次數(shù)10次，夾持器下降速度10 mm / min。定伸長值分別設(shè)定為有效夾持距離的10%。纖維定伸長反復(fù)拉伸彈性回復(fù)率計算公式
纖維 彈性回復(fù)率 (％ ) =T — T
ill—ill X100 .
—L0
式中，L。為試樣原始長度；U為試樣拉伸至定伸長后的長度；L' i一試樣復(fù)位后的長度。沸水收縮率測定按GB/T6505-2001。經(jīng)檢測，該纖維的沸水收縮率為72% ;彈性回復(fù)率81%，且具有不規(guī)則三維螺旋卷曲狀。實施例2
以對苯二甲酸和乙二醇作為基本原料，其中乙二醇過量，于250°C下進行酯化反應(yīng)，酯化階段加入5wt%的1，4-丁二酸并攪拌，得酯化產(chǎn)物，酯化產(chǎn)物中加入2wt%的1、3-丙二醇進行共聚，控制最終真空度為150Pa，反應(yīng)3小時，縮聚終溫為290°C，得到特性粘度為O. 35的高收縮共聚酯。以對苯二甲酸和乙二醇作為基本原料，其中對苯二甲酸過量，加入6wt°/c^9 1,4-二羥基萘共聚組分，255°C下酯化，278°C下縮聚，控制最終真空度為120Pa，反應(yīng)3小時，得到特性粘度O. 32的低收縮共聚酯。將兩種聚酯在285°C下混合，控制最終真空度為80Pa，反應(yīng)3小時，得到特性粘度為O. 63的彈性共聚酯。兩種聚合物切片在155 158°C下熱風干燥,干切片含水小于25ppm。干燥的彈性共聚酯切片通過各自螺桿擠出機熔融，經(jīng)計量泵、紡絲組件，從噴絲孔中擠出成型、經(jīng)過一道拉伸并熱定型，得到彈性FDY。經(jīng)檢測，該纖維沸水收縮率達53%，彈性回復(fù)率72%，并具有不規(guī)則三維螺旋卷曲特征。
權(quán)利要求
1.一種彈性聚酯纖維的制備方法，其特征在于包括如下步驟 (1)以對苯二甲酸和乙二醇為原料，加入過量乙二醇，以1，4-丁二酸為第三組分，I、3-丙二醇為第四組份，熔體聚合，控制特性粘度系數(shù)為O. 3 O. 5，得到鏈端為羥基的高收縮聚酯低聚物； (2)以對苯二甲酸和乙二醇為原料，加入過量對苯二甲酸，再加入共聚組分HO-R-OH，其中，R為含有苯環(huán)或芳環(huán)的組分，熔體聚合，控制特性粘度系數(shù)為O. 2 O. 4，得到鏈端為羧基的低收縮聚酯低聚物； (3)將高收縮聚酯低聚物與低收縮聚酯低聚物按摩爾比4:61:2混合后，在真空條件下聚合，控制聚合物特性粘度系數(shù)為O. 55 O. 70，得到彈性共聚酯切片； (4)將干燥后的彈性共聚酯切片通過螺桿擠出機熔融，經(jīng)計量泵、紡絲組件，從噴絲孔中擠出成型、卷繞后得到一種彈性聚酯纖維。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種彈性聚酯纖維的制造方法，其特征在于高收縮聚酯中的丁二酸的組分含量為5 15 wt%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種彈性聚酯纖維的制造方法，其特征在于高收縮聚酯中的1、3_丙二醇的組分含量為2 5 wt%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種彈性聚酯纖維的制造方法，其特征在于低收縮聚酯中的含有苯環(huán)或雜環(huán)的組分含量為3 10 wt %。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種彈性聚酯纖維的制造方法，其特征在于高收縮共聚酯合成采用分批加料聚合，丁二酸在酯化階段加入，1、3_丙二醇在縮聚階段加入。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種彈性聚酯纖維的制造方法，其特征在于采用一道拉伸、熱定型工藝，得到成品FDY彈性聚酯纖維。
7.一種按權(quán)利要求I制備方法得到的彈性聚酯纖維，其特征在于它為不規(guī)則三維螺旋卷曲狀，沸水收縮率為50% 80%。
全文摘要
本發(fā)明涉及高分子合成和纖維成型技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種彈性聚酯纖維及其制備方法。以PET為基礎(chǔ)原料，引入剛性基團合成低收縮性聚酯低聚物，引入柔性基團合成高收縮性聚酯低聚物，兩種聚酯繼續(xù)共聚形成所需分子量的彈性共聚酯，熔融后經(jīng)紡絲工藝，形成彈性聚酯FDY纖維，具有不規(guī)則三維螺旋卷曲特征，彈性纖維沸水收縮率達到50%～80%。按本發(fā)明技術(shù)方案得到的纖維，彈性好，原料價格便宜，產(chǎn)品成本低，并可通過控制共聚酯中的剛性和柔性組分的比例，實現(xiàn)纖維彈性回復(fù)率的調(diào)節(jié)，具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號C08G63/197GK102691128SQ20121022102
公開日2012年9月26日 申請日期2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月29日
發(fā)明者孫君, 戴禮興, 王建軍 申請人:蘇州大學(xué)