一种多孔PTT纤维FDY丝及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种多孔PTT纤维FDY丝及其制备方法，将改性PTT聚酯采用多孔喷丝板纺丝制得多孔PTT纤维FDY丝；多孔喷丝板上喷丝孔的排列方式为椭圆形排列，即喷丝孔的孔中心位于同心椭圆上，同心椭圆为系列椭圆，所有椭圆的长轴共线，且短轴共线。多孔PTT纤维FDY丝由改性PTT聚酯加工制得，改性PTT聚酯的制备方法为：对苯二甲酸与1,3‑丙二醇反应制得对苯二甲酸1,3‑丙二醇酯，加入对苯二甲酸与含支链的二元醇反应制得的对苯二甲酸二元醇酯，继续反应得到改性PTT聚酯。本发明专利技术制得的纤维性能优良，线密度偏差率≤0.5％，断裂强度CV值≤4.0％，断裂伸长CV值≤8.0％，条干不匀率CV≤2.0。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于PTT纤维领域，涉及一种多孔PTT纤维FDY丝及其制备方法。
技术介绍
聚对苯二甲酸1,3-丙二醇酯(PTT纤维)纤维自问世以来，具有断裂强度和弹性模量高，回弹性适中，热定型优异，耐热耐光性好以及耐酸耐碱耐腐蚀性等一系列优良性能，且织物具有抗皱免烫，挺括性好等优点，广泛应用于服装、家纺等领域。PTT具有更好的弹性、尺寸稳定性和染色性等。同时具有抗紫外线、抗内应力、低吸水性、低静电以及良好的生物降解性、可循环利用等多种优良特性，因此广泛应用于地毯工业、服装材料、工程塑料等领域。随着社会的进步，人民生活水平的提高，对聚酯纤维的差别化、功能化需要越来越高。因此聚酯的改性也变得尤为的重要，聚酯改性目的除了对普通聚酯性能进行优化外，主要是通过改性手段赋予新型聚酯差别化的功能性特征。制备PTT纤维的方法很多，其中熔融纺丝法是目前工业生产应用中较多的一种。熔融纺丝过程中有许多参数，这些参数决定纤维成型的历程和纺出纤维的结构和性能，生产上就是通过控制这些参数来制得所需性能的纤维。按照工艺过程可将生产中控制的主要纺丝参数归纳为熔融条件、喷丝条件、固化条件、绕丝条件等，其中丝条冷却固化条件对纤维结构与性能有决定性的影响，为控制聚酯熔体细流的冷却速度及其均匀性，生产中普遍采取冷却吹风。冷却吹风可加速熔体细流的冷却速度，有利于提高纺丝速度；加强丝条周围空气的对流，使内外层丝条冷却均匀，为采用多孔喷丝板创造了条件；冷却吹风可使初生纤维质量提高，拉伸性能提高，有利于提高设备的生产能力。长期以来化纤生产都采用侧吹风作为冷却方式，能源消耗占到长丝生产成本的很大部分，随着人们对化纤性能和品质要求日益提高，化纤长丝新产品的开发向高附加值的差别化纤维方向发展，要求更高的冷却吹风条件，于是提出了环吹风装置。环吹风装置不仅具备每束丝受风均匀的优势，而且能耗相比较低，有效的解决了侧吹风由于吹风面积大而造成的风能损失问题。在纺丝过程中，尽管环吹风有着明显的优势，但仍无法很好地解决多孔丝的冷却不均的问题，由于纺出的丝从圆形喷丝板挤出后，通过环吹风冷却，由于圆形喷丝板圈数较多，使得环吹风很难进入最内层，导致在最外层的丝已经冷却后最内层的丝可能还未冷却，从而所得的丝出现纤度不匀，强度不匀，染色不匀等问题，致使后续对丝的进一步加工出现难度。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有PTT纤维染色不匀、力学性能较差等问题，实现大规模化的生产纺丝，提供一种多孔PTT纤维FDY丝及其制备方法。本专利技术的PTT纤维的原料为改性PTT聚酯，改性PTT聚酯的分子链中引入含支链的二元醇链段，经改性PTT聚酯制备的改性PTT纤维，一定温度条件下，改性PTT纤维内部分子链间的空间间隙的增加幅度远远大于同等温度下无支链的普通PTT纤维，有利于染色剂等微小颗粒进入内部的程度，提高染色速率；改性PTT纤维的熔体粘度降低，降低加工温度，减少降解速率，有利于加工；另外含支链的二元醇链段对改性PTT纤维的结构规整性没有大的破坏，保持了PTT纤维的优良性能。本专利技术纺丝过程中采用喷丝孔椭圆形排列的喷丝板，有利于纤维在纺丝过程中的均匀、充分冷却，纤维之间的性能和结构相差较小，提高了纤维的染色均匀性和力学性能。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种多孔PTT纤维FDY丝，所述多孔PTT纤维FDY丝的材质为改性PTT聚酯，所述改性PTT聚酯由对苯二甲酸链段、1,3-丙二醇链段和含支链的二元醇链段组成，所述含支链的二元醇链段是指支链位于二元醇链段中的一个非端基碳上且支链为含有5-10个碳原子的直链碳链的二元醇链段；所述多孔PTT纤维FDY丝的单丝纤度为0.3～2.0dtex，断裂强度≥3.8cN/dtex，断裂伸长率为33.0±3.0％；所述多孔PTT纤维FDY丝在温度为80～130℃下，纤维内部分子链间的空间间隙增大10～30v/v％；所述多孔PTT纤维FDY丝的线密度偏差率≤0.5％，断裂强度CV值≤4.0％，断裂伸长CV值≤8.0％，条干不匀率CV≤2.0％，所述的分子链间的空间间隙增大是指改性聚酯与常规聚酯在相同温度的分子链间的空间间隙的对比。本专利技术还提供了一种多孔PTT纤维FDY丝的制备方法，将改性PTT聚酯采用多孔喷丝板纺丝制得多孔PTT纤维FDY丝；所述多孔喷丝板上喷丝孔的排列方式为椭圆形排列，所述椭圆形排列是指喷丝孔的孔中心位于同心椭圆上，所述同心椭圆为系列椭圆，所有椭圆的长轴共线，且短轴共线；所述多孔PTT纤维FDY丝的制备方法为：对苯二甲酸、含支链的二元醇和1,3-丙二醇缩聚制得改性PTT聚酯，再经切粒得到改性PTT聚酯切片；再经计量、挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕，制得多孔PTT纤维FDY丝；所述改性PTT聚酯的制备步骤为：(1)对苯二甲酸二元醇酯的制备；将对苯二甲酸与含支链的二元醇配成浆料后，在浓硫酸的催化作用下，进行酯化反应得到对苯二甲酸二元醇酯；所述含支链的二元醇是指支链位于二元醇链段中的一个非端基碳上且支链为含有5-10个碳原子的直链碳链的二元醇；对于含支链的二元醇，其支链为烷基，是吸电子基团，在支链的存在，使分子链的空间体积增加，溶剂化作用变小，二元醇中质子不易离解，使得含支链的二元醇与对苯二甲酸的反应活性小于1,3-丙二醇，若采用同1,3-丙二醇混合与对苯二甲酸反应，会造成含支链的二元醇反应不完整，从而影响含支链的二元醇在聚酯大分子中的比例，进而影响聚酯的性能。本专利技术采用先将含支链的二元醇在硫酸的催化作用下与对苯二甲酸进行酯化反应，其产物在1,3-丙二醇与对苯二甲酸酯化结束后加入，保证了含支链的二元醇配比的稳定性；(2)对苯二甲酸1,3-丙二醇酯的制备；将对苯二甲酸和1,3-丙二醇配成浆料后，在负压下进行酯化反应，得到对苯二甲酸1,3-丙二醇酯；(3)改性PTT聚酯的制备；在步骤(2)中的酯化反应结束后，加入步骤(1)中制备的对苯二甲酸二元醇酯，搅拌混合，在催化剂和稳定剂的作用下，在负压的条件下，依次进行低真空阶段的缩聚反应和高真空阶段的缩聚反应，制得改性PTT聚酯。作为优选的技术方案：如上所述的一种多孔PTT纤维FDY丝的制备方法，所述改性PTT聚酯的具体制备步骤为：(1)对苯二甲酸二元醇酯的制备；将对苯二甲酸与含支链的二元醇配成浆料，在浓硫酸的催化作用下，进行酯化反应，酯化反应在氮气氛围中加压反应，加压压力为常压～0.3MPa，温度为180～240℃，当酯化反应中的水馏出量达到理论值的90％以上时为酯化反应终点，得到对苯二甲酸二元醇酯；(2)对苯二甲酸1,3-丙二醇酯的制备；将对苯二甲酸和1,3-丙二醇配成浆料后，进行酯化反应，酯化反应在氮气氛围中加压，压力控制在常压～0.3MPa，温度在230～250℃，当酯化反应中的水馏出量达到理论值的90％以上时为酯化反应终点，得到对苯二甲酸1,3-丙二醇酯；(3)改性PTT聚酯的制备；在步骤(2)中的酯化反应结束后，加入步骤(1)中制备的对苯二甲酸二元醇酯，搅拌混合15-20分钟，在催化剂和稳定剂的作用下，在负压的条件下开始低真空阶段的缩聚反应，该阶段压力由常压平稳抽至绝对压力500Pa以下，温度控制在260～270℃，反应时间为30～50分钟；然后继续抽真空，进行高真空阶段的缩聚反应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多孔PTT纤维FDY丝，其特征是：所述多孔PTT纤维FDY丝的材质为改性PTT聚酯，所述改性PTT聚酯由对苯二甲酸链段、1,3‑丙二醇链段和含支链的二元醇链段组成，所述含支链的二元醇链段是指支链位于二元醇链段中的一个非端基碳上且支链为含有5‑10个碳原子的直链碳链的二元醇链段；所述多孔PTT纤维FDY丝的单丝纤度为0.3～2.0dtex，断裂强度≥3.8cN/dtex，断裂伸长率为33.0±3.0％；所述多孔PTT纤维FDY丝在温度为80～130℃下，纤维内部分子链间的空间间隙增大10～30v/v％；所述多孔PTT纤维FDY丝的线密度偏差率≤0.5％，断裂强度CV值≤4.0％，断裂伸长CV值≤8.0％，条干不匀率CV≤2.0％。

【技术特征摘要】
1.一种多孔PTT纤维FDY丝，其特征是：所述多孔PTT纤维FDY丝的材质为改性PTT聚酯，所述改性PTT聚酯由对苯二甲酸链段、1,3-丙二醇链段和含支链的二元醇链段组成，所述含支链的二元醇链段是指支链位于二元醇链段中的一个非端基碳上且支链为含有5-10个碳原子的直链碳链的二元醇链段；所述多孔PTT纤维FDY丝的单丝纤度为0.3～2.0dtex，断裂强度≥3.8cN/dtex，断裂伸长率为33.0±3.0％；所述多孔PTT纤维FDY丝在温度为80～130℃下，纤维内部分子链间的空间间隙增大10～30v/v％；所述多孔PTT纤维FDY丝的线密度偏差率≤0.5％，断裂强度CV值≤4.0％，断裂伸长CV值≤8.0％，条干不匀率CV≤2.0％。2.如权利要求1所述的一种多孔PTT纤维FDY丝的制备方法，其特征是：将改性PTT聚酯采用多孔喷丝板纺丝制得多孔PTT纤维FDY丝；所述多孔喷丝板上喷丝孔的排列方式为椭圆形排列，所述椭圆形排列是指喷丝孔的孔中心位于同心椭圆上，所述同心椭圆为系列椭圆，所有椭圆的长轴共线，且短轴共线；所述多孔PTT纤维FDY丝的制备方法为：对苯二甲酸、含支链的二元醇和1,3-丙二醇缩聚制得改性PTT聚酯，再经切粒得到改性PTT聚酯切片；再经计量、挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕，制得多孔PTT纤维FDY丝；所述改性PTT聚酯的制备步骤为：(1)对苯二甲酸二元醇酯的制备；将对苯二甲酸与含支链的二元醇配成浆料后，在浓硫酸的催化作用下，进行酯化反应得到对苯二甲酸二元醇酯；所述含支链的二元醇是指支链位于二元醇链段中的一个非端基碳上且支链为含有5-10个碳原子的直链碳链的二元醇；(2)对苯二甲酸1,3-丙二醇酯的制备；将对苯二甲酸和1,3-丙二醇配成浆料后，在负压下进行酯化反应，得到对苯二甲酸1,3-丙二醇酯；(3)改性PTT聚酯的制备；在步骤(2)中的酯化反应结束后，加入步骤(1)中制备的对苯二甲酸二元醇酯，搅拌混合，在催化剂和稳定剂的作用下，在负压的条件下，依次进行低真空阶段的缩聚反应和高真空阶段的缩聚反应，制得改性PTT聚酯。3.根据权利要求2所述的一种多孔PTT纤维FDY丝的制备方法，其特征在于，所述改性PTT聚酯的具体制备步骤为：(1)对苯二甲酸二元醇酯的制备；将对苯二甲酸与含支链的二元醇配成浆料，在浓硫酸的催化作用下，进行酯化反应，酯化反应在氮气氛围中加压反应，加压压力为常压～0.3MPa，温度为180～240℃，当酯化反应中的水馏出量达到理论值的90％以上时为酯化反应终点，得到对苯二甲酸二元醇酯；(2)对苯二甲酸1,3-丙二醇酯的制备；将对苯二甲酸和1,3-丙二醇配成浆料后，进行酯化反应，酯化反应在氮气氛围中加压，压力控制在常压～0.3MPa，温度在230～250℃，当酯化反应中的水馏出量达到理论值的90％以上时为酯化反应终点，得到对苯二甲酸1,3-丙二醇酯；(3)改性PTT聚酯的制备；在步骤(2)中的酯化反应结束后，加入步骤(1)中制备的对苯二甲酸二元醇酯，搅拌混合15-20分钟，在催化剂和稳定剂的作用下，在负压的条件下开始低真空阶段的缩聚反应，该阶段压力由常压平稳抽至绝对压力500Pa以下，温度控制在260～270℃，...

【专利技术属性】
技术研发人员：范红卫，王丽丽，丁竹君，张元华，孙晓华，
申请(专利权)人：江苏恒力化纤股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32