一种拉伸卷曲复合纤维及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种拉伸卷曲复合纤维，所述的复合纤维为聚合物A和聚合物B复合而成，所述的聚合物A和聚合物B具有不同的玻璃化转变温度。本发明专利技术所制备的拉伸卷曲聚合物复合纤维所形成的卷曲形态表现出天然羊毛的卷曲形态特征，具有卷曲弹性回复率高、卷曲稳定性好等性能；与现行的自卷曲复合纤维相比，由于在双组分纤维卷曲外侧采用了脂肪族聚酰胺弹性体材料，获得更加优良的拉伸弹性和弹性恢复性能，同时与人体皮肤接触感更加亲和；同时聚酰胺弹性体材料中含有聚醚和/或聚酯基团，与聚酯材料、脂肪族聚酰胺材料具有很好的相容性。该纤维的制备方法为高速一步法方式，生产效率高、成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种拉伸卷曲复合纤维及其制备方法
本专利技术属于高分子材料
，具体地说，涉及一种拉伸卷曲复合纤维及其制备方法。
技术介绍
聚酯、聚酰胺纤维已成为我国第一、二大化学纤维品种，广泛应用于服装、装饰及产业用纺织品中，成为纺织基础原材料之一，用于开发各种服装、家居用品(如窗纱、蚊帐等)、各种箱包、雨具用纺织品、篷盖用纺织品等。聚酰胺长丝纤维包括牵伸丝、加弹丝和空气变形丝等品种，其中加弹丝广泛用于服装、袜类和家居用品中。目前聚酰胺加弹丝的生产方式是采用二步法实现，即首先通过聚酰胺熔融、纺丝、预牵伸、卷绕等制备出预取向丝，然后用加弹设备中的假捻装置制备加弹丝。这种加弹丝的制造方法主要存在两个方面的缺点：1、生产效率低，因采用两步法，从预取向丝到加弹丝中间中断，这样不仅生产周期长，而且用工较多。2、卷曲形态稳定性较差，由于采用假捻方式进行卷曲，并通过热定形固化卷曲形态，造成卷曲形态稳定性较差，在后续生产加工中，常常会因为外力等因素使卷曲程度变化，影响蓬松效果。关于双组分纤维的相关文献已有很多报道，与制备自卷曲纤维的方法专利有美国专利第3454460和第3671379、WO41/5357A1、JP2002-56918A、ZL03814821.8、ZL03814823.4、ZL200710143441.7上述专利公开了采用聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯等聚合物中的一种或几种的双组分纤维以及制备方法。CN201510270571.1也公开了一种聚酯弹性体/PET复合弹性纤维及其制备方法，是先将对苯二甲酸、1,4-丁二醇、双端羟基聚醚按一定配比，在催化剂作用下，经减压直接酯化，再熔融缩聚得到聚酯弹性体，然后将制得的聚酯弹性体与PET用纺丝拉伸卷绕一步法工艺制得。从上述专利公开的内容上看，自卷曲复合纤维的制备是利用两种含有物理特性不同的聚合物材料制备，这两种聚合物可以是相同的，也可以是不同的，但均规定为同一聚酯类别的聚合物，主要是为了保证并列结构的双组分在后道纺织染整加工时产生分离。然而这些方法制备的双组分纤维由于采用的是聚酯材料，即使单独使用聚对苯二甲酸丙二醇酯这种模量较小的聚酯材料，其手感的粗糙程度也无法达到令人十分满意的程度。鉴于以上原因，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种拉伸卷曲复合纤维，该复合纤维具有永久卷曲弹性效果和良好的人体皮肤接触感，为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术公开了一种拉伸卷曲复合纤维，其中，所述的复合纤维为聚合物A和聚合物B复合而成，所述的聚合物A和聚合物B具有不同的玻璃化转变温度。普通纤维及其织物在进行热定型时，如果想要获得稳定的定型效果即具有更低的收缩率的复合纤维，通常技术人员会通过提高定型温度来实现，其基本原理是利用高温下的低收缩率来实现永久定型效果。本专利技术人经过大量的试验发现，纤维热收缩率的大小主要取决于纤维的热定型温度和纤维的玻璃化转变温度的差值，热定型温度与纤维玻璃化转变温度差值越大，纤维经后加工热处理时产生的热收缩率越小，这一实验结论可以从纤维超分子结构以及纤维分子之间的内应力及相互作用得到解释。因此，本专利技术选择两种具有不同的玻璃化转变温度的高聚物，通过设计双侧的结构特征，可实现双侧收缩率不同的高聚物复合纤维的制备，使得所形成的纤维卷曲在纤维织物染整后加工处理和使用过程中不易破坏，同时具有良好的卷曲弹性和卷曲稳定性。现有技术中的双组分自卷曲复合纤维中的两种聚合物通常采用同一聚酯类别的聚合物，本专利技术采用两种不同性质的聚合物，并且采用两种具有不同的玻璃化转变温度的聚合物，通过控制两种聚合物的玻璃化转变温度，可以形成性能更好的纤维，克服了现有技术的局限性。进一步的，本专利技术所述的复合纤维为双边嵌入结构，复合纤维卷曲的外侧边的聚合物A的玻璃化转变温度低于复合纤维卷曲的内侧边的聚合物B的玻璃化转变温度。如果想要获得手感等物理性能更好的效果，必须对双组分材料进行设计性的选择，特别双组分复合纤维卷曲的外侧，选择与人体皮肤接触感优良的材料，同时该材料要具有良好的弹性。为了保证复合纤维双侧组分在后加工处理时不产生分离，双组分材料的相容性及界面强度也是必需的。所述的聚合物B与聚合物A的玻璃化转变温度之差大于等于20℃。本专利技术人经过大量的试验发现，纤维热收缩率的大小主要取决于纤维的热定型温度和纤维的玻璃化转变温度的差值，热定型温度与纤维玻璃化转变温度差值越大，纤维经后加工热处理时产生的热收缩率越小，这一实验结论可以从纤维超分子结构以及纤维分子之间的内应力及相互作用得到解释。当两种聚合物材料的玻璃化转变温度的差值大于20℃时，在相同的热定型温度下，两种纤维聚合物材料的热收缩率值有显著差异，因此，在热的作用下纤维向低收缩率的一侧卷曲。进一步的，所述的聚合物B与聚合物A的质量分数比为50:50-80:20。由于制备过程中复合纤维的拉伸定型温度为确定的温度值，即双组分高聚物经历了相同的定型温度，因此，这样当复合纤维再次经过热加工处理时，由于两种高聚物的不同的热收缩率，纤维即可沿轴向发生类似羊毛纤维一样的卷曲形态，卷曲数量、卷曲大小取决于两种聚合物组分的玻璃化转变温度的差值大小、组分比例等。进一步的，所述的聚合物B为聚酯和/或脂肪族聚酰胺。进一步的，所述的聚酯为PET、PBT、PTT中的一种或几种的共混物；所述的脂肪族聚酰胺为聚酰胺6、聚酰胺66、聚酰胺56、聚酰胺610、聚酰胺1012、聚酰胺1212中的一种或几种的共混物。进一步的，所述的聚合物A为聚酰胺弹性体；优选，所述的聚酰胺弹性体为脂肪族聚酰胺与聚醚和/或聚酯的共聚物。本专利技术采用脂肪族聚酰胺弹性体作为外侧材料层，脂肪族聚酰胺弹性体是脂肪族聚酰胺与聚醚和/或聚酯的共聚物，分子链中酰胺基团的存在导致材料具有良好的吸水性，由于人体蛋白质中也具有酰胺基，该材料具有良好的亲肤性能；另一方面，材料中含有聚醚和/或聚酯基团，其与聚酰胺和聚酯均具有良好的相容性。本专利技术的另一目的在于提供一种拉伸卷曲复合纤维的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤：(1)将聚合物A干燥后，进行加热塑化得到纺丝熔体A；(2)将聚合物B干燥后，进行加热塑化得到纺丝熔体B；(3)将上述得到的纺丝熔体A和纺丝熔体B分别通过各自相对应的管道，经计量后，同时注入复合纺丝组件进行纺丝、冷却、上油、拉伸定型、超喂松弛定型和卷曲，得到所述的拉伸卷曲复合纤维。进一步的，步骤(3)中的拉伸定型的拉伸倍率为1.50～1.75；拉伸定型温度按下列公式计算，Tl＝Tg+20℃，其中，T1为拉伸定型温度，Tg为聚合物B的玻璃化转变温度。从原理上看，拉伸卷曲复合纤维是通过纺丝制备成具有双边结构形态特征的纤维。高聚物材料纤维制备成型是通过拉伸方式使高聚物中大分子沿纤维轴向进行取向，然后经过一定温度下定型获得，但纤维的这种定型为暂时性的，其受到纤维后加工过程的条件影响，特别受到温度影响较大，当后加工温度高于纤维定型温度时，纤维将发生解取向行为，从纤维的宏观表现来看，表现为纤维的热收缩现象。纤维的热收缩数值大小，与纤维材料只身性质、纤维热定型温度有关，本申请人经过大量的试验发现，纤维热收缩率的大小主要取决于纤维的热定型温度与纤维玻璃化转变温度的差值。热定型温度与纤维玻璃化转变温本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种拉伸卷曲复合纤维，其特征在于，所述的复合纤维为聚合物A和聚合物B复合而成，所述的聚合物A和聚合物B具有不同的玻璃化转变温度。

【技术特征摘要】
1.一种拉伸卷曲复合纤维，其特征在于，所述的复合纤维为聚合物A和聚合物B复合而成，所述的聚合物A和聚合物B具有不同的玻璃化转变温度。2.根据权利要求1所述的一种拉伸卷曲复合纤维，其特征在于，复合纤维卷曲的外侧边的聚合物A的玻璃化转变温度低于复合纤维卷曲的内侧边的聚合物B的玻璃化转变温度。3.根据权利要求1或2所述的一种拉伸卷曲复合纤维，其特征在于，所述的聚合物B与聚合物A的玻璃化转变温度之差大于等于20℃。4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种拉伸卷曲复合纤维，其特征在于，所述的聚合物B与聚合物A的质量分数比为50:50-80:20。5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种拉伸卷曲复合纤维，其特征在于，所述的聚合物B为聚酯和/或脂肪族聚酰胺。6.根据权利要求5所述的一种拉伸卷曲复合纤维，其特征在于，所述的聚酯为PET、PBT、PTT中的一种或几种的共混物；所述的脂肪族聚酰胺为聚酰胺6、聚酰胺66、聚酰胺56、聚酰胺610、聚酰胺1012、聚酰胺1212中的一种或几种的共混物。7.根据权利要求1所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：董侠，来悦，王莉莉，王笃金，刘学新，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11