一种高均匀性高强型聚酯工业丝及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高均匀性高强型聚酯工业丝及其制备方法，聚酯纤维的原料为由对苯二甲酸链段、乙二醇链段和含支链的二元醇链段组成的改性聚酯。聚酯纤维的制备方法为将对苯二甲酸与含支链的二元醇，在浓硫酸的催化，进行酯化反应得到对苯二甲酸二元醇酯；然后将对苯二甲酸和乙二醇配成进行酯化反应，得到对苯二甲酸乙二醇酯；最后将两者搅拌混合，在催化剂和稳定剂的作用下，进行低真空阶段和高真空阶段的缩聚反应，制得改性聚酯，改性聚酯经计量、多孔喷丝板挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕，制得高均匀性高强型聚酯工业丝。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属聚酯纤维
，涉及一种高均匀性高强型聚酯工业丝及其制备方法。
技术介绍
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET纤维或聚酯纤维)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，且织物具有抗皱免资，挺括性好等优点，广泛应用于服装、家纺等领域。产业用聚酯纤维主要是指大都应用于工业、国防、医疗、环境保护和尖端科学各方面，是具有相对特殊的物理化学结构、性能和用途，或具有特殊功能的化学纤维，主要体现在耐强腐蚀、低磨损、耐高温、耐辐射、阻燃、抗燃、耐高电压、高强度高模量以及多种医学功能。以高强低收缩涤纶工业长丝作为原料生产的PVC蓬盖布，具有较高的剥离强度和撕裂强度，使蓬盖布适用于各种用途，柔性体广告灯箱材料、充气结构材料、蓬盖建筑织物遮阳帐篷等。以高强低收缩工业丝为主织物材料在特殊防护服、伪装、覆盖物、背囊等军需方面得到应用。作为土工材料的一种具有轻便、柔软、高强、耐磨、抗腐蚀、不导电、减震等优点。使用时安全方便、效率高，并且不会损坏吊装物件。产业用聚酯纤维的应用领域拓展带动应用领域的整体竞争力提升，无论在减轻复合材料的重量，使用的耐久性和减少维修、包养成本等诸多方面，聚酯类高性能纤维越来越发挥出其综合竞争优势。未来的数十年，高性能聚酯纤维的发展不仅仅从数量上有长足的进展，更在应用领域的拓展和产业链整体竞争力的提升上取得实质性的成效。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。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
本专利技术要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种高均匀性高强型聚酯工业丝及其制备方法，本专利技术高均匀性高强型聚酯工业丝的原料为改性聚酯，改性聚酯的分子链中引入含支链的二元醇链段，经改性聚酯制备的改性高均匀性高强型聚酯工业丝，一定温度条件下，高均匀性高强型聚酯工业丝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高均匀性高强型聚酯工业丝，高均匀性高强型聚酯工业丝的熔体粘度降低，降低加工温度，减少降解速率，有利于加工。另外本专利技术的高均匀性高强低伸型聚酯工业丝的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；能够达到较高的冷却效率和较好的冷却效果。一种高均匀性高强型聚酯工业丝，所述高均匀性高强型聚酯工业丝由改性聚酯经固相增粘后纺丝得；所述高均匀性高强型聚酯工业丝的材质为改性聚酯，所述改性聚酯由对苯二甲酸链段、乙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；所述高均匀性高强型聚酯工业丝的断裂强度≥8.8cN/dtex；所述高均匀性高强型聚酯工业丝在260～290℃下，熔体粘度下降10-20％，线密度偏差率≤1.0％，断裂强度CV值≤2.0％，断裂伸长CV值≤5.5％；所述熔体粘度下降是指改性聚酯与常规聚酯在相同温度的熔体粘度的对比。一种高均匀性高强型聚酯工业丝为改性聚酯，在改性聚酯大分子长链上引入含支链的二元醇链段，而支链的长短和数量对改性聚酯的结晶性能和流动行为的影响较大，支链长度太短达不到聚酯改性的目的，长度太长会引起新的缠结，影响其流动行为，当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时，经改性聚酯制备的一种高均匀性高强型聚酯工业丝，在一定温度条件下，工业丝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工业丝，有利于工业丝熔体粘度降低，便于进一步的加工。如上所述的一种高均匀性高强型聚酯工业丝，所述高均匀性高强型聚酯工业丝的断裂伸长为12.0±1.5％，网络5±2，在温度为177℃×10min×0.05cN/dtex的测试条件下，纤维的干热收缩率为8.5±1.5％；所述改性聚酯的数均分子量为15000-30000。如上所述的一种高均匀性高强型聚酯工业丝，所述含支链的二元醇链段为2-戊基-1,3丙二醇链段、2-己基-1,3丙二醇链段、2-庚基-1,3丙二醇链段、2-辛基-1,3丙二醇链段、2-壬基-1,3丙二醇链段、2-癸基-1,3丙二醇链段、2-戊基-1,4丁二醇链段、2-己基-1,4丁二醇链段、2-庚基-1,4丁二醇链段、2-辛基-1,4丁二醇链段、2-壬基-1,4丁二醇链段、2-癸基-1,4丁二醇链段、2-戊基-1,5戊二醇链段、2-己基-1,5戊二醇链段、2-庚基-1,5戊二醇链段、2-辛基-1,5戊二醇链段、2-壬基-1,5戊二醇链段、2-癸基-1,5戊二醇链段、2-戊基-1,6己二醇链段、2-己基-1,6己二醇链段、2-庚基-1,6己二醇链段、2-辛基-1,6己二醇链段、2-壬基-1,6己二醇链段或2-癸基-1,6己二醇链段中的一种以上；所述含支链的二元醇链段与乙二醇链段的摩尔百分比值为2～5％。本专利技术的一种高均匀性高强型聚酯工业丝的制备方法，将改性聚酯经固相缩聚增粘、计量、多孔喷丝板挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕，制得高均匀性高强型聚酯工业丝；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；改性聚酯的制备过程包括以下步骤：(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乙二醇，若采用同乙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，其产物在乙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)对苯二甲酸乙二醇酯的制备：将对苯二甲酸和乙二醇配成浆料后，进行酯化反应，得到对苯二甲酸乙二醇酯；(3)改性聚酯的制备：在步骤(2)中的酯化反应结束后，加入步骤(1)中制备的对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高均匀性高强型聚酯工业丝，其特征是：所述高均匀性高强型聚酯工业丝由改性聚酯经固相增粘后纺丝得；所述高均匀性高强型聚酯工业丝的材质为改性聚酯，所述改性聚酯由对苯二甲酸链段、乙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；所述高均匀性高强型聚酯工业丝的断裂强度≥8.8cN/dtex；所述高均匀性高强型聚酯工业丝在260～290℃下，熔体粘度下降10‑20％，线密度偏差率≤1.0％，断裂强度CV值≤2.0％，断裂伸长CV值≤5.5％。

【技术特征摘要】
1.一种高均匀性高强型聚酯工业丝，其特征是：所述高均匀性高强型聚酯工业丝由改性聚酯经固相增粘后纺丝得；所述高均匀性高强型聚酯工业丝的材质为改性聚酯，所述改性聚酯由对苯二甲酸链段、乙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；所述高均匀性高强型聚酯工业丝的断裂强度≥8.8cN/dtex；所述高均匀性高强型聚酯工业丝在260～290℃下，熔体粘度下降10-20％，线密度偏差率≤1.0％，断裂强度CV值≤2.0％，断裂伸长CV值≤5.5％。2.根据权利要求1所述的一种高均匀性高强型聚酯工业丝，其特征在于，所述高均匀性高强型聚酯工业丝的断裂伸长为12.0±1.5％，网络5±2，在温度为177℃×10min×0.05cN/dtex的测试条件下，纤维的干热收缩率为8.5±1.5％；所述改性聚酯的数均分子量为15000-30000。3.根据权利要求1所述的一种高均匀性高强型聚酯工业丝，其特征在于，所述含支链的二元醇链段为2-戊基-1,3丙二醇链段、2-己基-1,3丙二醇链段、2-庚基-1,3丙二醇链段、2-辛基-1,3丙二醇链段、2-壬基-1,3丙二醇链段、2-癸基-1,3丙二醇链段、2-戊基-1,4丁二醇链段、2-己基-1,4丁二醇链段、2-庚基-1,4丁二醇链段、2-辛基-1,4丁二醇链段、2-壬基-1,4丁二醇链段、2-癸基-1,4丁二醇链段、2-戊基-1,5戊二醇链段、2-己基-1,5戊二醇链段、2-庚基-1,5戊二醇链段、2-辛基-1,5戊二醇链段、2-壬基-1,5戊二醇链段、2-癸基-1,5戊二醇链段、2-戊基-1,6己二醇链段、2-己基-1,6己二醇链段、2-庚基-1,6己二醇链段、2-辛基-1,6己二醇链段、2-壬基-1,6己二醇链段或2-癸基-1,6己二醇链段中的一种以上；所述含支链的二元醇链段与乙二醇链段的摩尔百分比值为2～5％。4.如权利要求1-3中任一项所述的一种高均匀性高强型聚酯工业丝的制备方法，其特征是：将改性聚酯经固相缩聚增粘、计量、多孔喷丝板挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕，制得高均匀性高强型聚酯工业丝；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；改性聚酯的制备过程包括以下步骤：(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)对苯二甲酸乙二醇酯的制备：将对苯二甲酸和乙二醇配成浆料后，进行酯化反应，得到对苯二甲酸乙二醇酯；(3)改性聚酯的制备：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，制得改性聚酯。5.根据权利要求4所述的高均匀性高强型聚酯工业丝的制备方法，其特征在于，所述改性聚酯制备的具体步骤为：(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加入反应器中，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)对苯二甲酸乙二醇酯的制备：将对苯二甲酸和乙二醇配成浆料后加入反应器中，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250～260℃，当酯化反应中的水馏出量达到理...

【专利技术属性】
技术研发人员：范红卫，王山水，杨大矛，范晓兵，宋光坤，赵慧荣，孙晓华，窦虹，
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