一种透气阳离子易染聚酯纤维及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种透气阳离子易染聚酯纤维及其制备方法，通过对聚酯纤维进行共聚改性，破坏其分子本有的刚性和规整性，增强分子链的活动能力，使染料分子能够在更低的温度下进入纤维内部，实现充分均匀的上色。同时，所述改性纤维中含有烷基侧链，通过控制烷基侧链的长度可保证织物的染色牢度，含有的氨基侧链可使织物获得良好的吸湿透气性，在实际应用中具有更好的使用感。有更好的使用感。

【技术实现步骤摘要】
一种透气阳离子易染聚酯纤维及其制备方法


[0001]本专利技术涉及纺织领域，尤其涉及一种透气阳离子易染聚酯纤维及其制备方法。

技术介绍

[0002]由芳香族二元酸和脂肪族二元醇共聚而得到的聚酯，具有断裂强度和弹性模量高、回弹性适中、热定形性能优异、耐热性高等优点，被广泛地应用于树脂、纤维、薄膜等领域。但由于其结构具有高度立体规整性，分子链排列紧密，导致纤维染色性差、吸湿性差、易燃烧、易产生静电等问题，限制了其进一步发展于应用。
[0003]现有聚酯纤维中，聚对苯二甲酸乙二酯（PET）纤维大分子具有较大的刚性和规整性，无定型PET的玻璃化转变温度（Tg）约为79℃，取向并结晶的成品PET纤维的Tg则升至125℃左右；又因PET大分子链上缺少可与染料结合的官能团，因此，PET纤维只能采用分散在染料在高温高压下染色。这种染色方式不仅难以获得染色均一、色度牢固的纤维，其所需能源和染料用量均较大，不符合现在环保的发展理念，由此，可在常压下使用阳离子染料进行染色的聚酯成为新的需求。
[0004]株式会社晓星公司的中国专利CN101298493A公开了一种可在大气压力下用阳离子染料染色的共聚酯聚合物及其制造方法和其制得的共聚酯纤维，该聚合物包含了占总二元酸组分的1
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20mol%的二元脂肪酸以及占二元酸组分的1.0
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2.0mol%的具有金属磺酸盐的间苯二甲酸双羟乙酯，且聚合物末端羧基浓度为30
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50当量/吨。该共聚酯聚合物所制得的纤维可在大气压及100℃或更低的温度下用阳离子染料染色，但该纤维在纺丝时易出现熔融断头现象，织得的面料透气性不佳。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中的问题，本专利技术提出一种透气阳离子易染聚酯纤维及其制备方法，所述纤维含有的聚酯聚合物通过改性，使得纤维在常压下即可实现阳离子易染，且透气性有较大的提升。
[0006]一种透气阳离子易染聚酯纤维，组成该纤维的聚合物的聚合单体包含芳香族二元羧酸、二元醇和具有如式I结构的氨基酸盐类化合物：
[0007]其中，R1为亚苯基、亚烷基、烯基的一种，且亚烷基和烯基的主链碳原子数不超过4；M为一价碱金属。
[0008]作为所述聚合物的第三聚合单体，式I所示氨基酸盐类化合物中含有的R1为亚烷基时，其主链碳原子数不宜过多。专利技术人发现，当所用氨基酸盐类化合物中的亚烷基或烯基
主链过长时，所得聚合物分子链易交联，导致上色困难。
[0009]在本专利技术的一些实施方式中，所述芳香族二元羧酸为对苯二甲酸、对苯二乙酸、间苯二甲酸、间苯二乙酸、2,6
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萘二甲酸、2,6
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奈二乙酸中的一种。
[0010]在本专利技术的一些实施方式中，所述二元醇为端羟基烷基醇中的一种。
[0011]在本专利技术的一些实施方式中，所述端羟基烷基醇的结构如式II所示：
[0012]其中，R2为碳原子数1
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3的亚烷基，R3为碳原子数1
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3的烷基。专利技术人在实验中发现，当使用含有支链的二元烷基醇时，染料更易进入分子内部。其原因可能是烷基侧链的存在，增大了所述聚合物分子链之间的间距。但烷基侧链的碳原子数一旦超过3，所得纤维虽能实现常压下阳离子染色，但色度不牢固，经过多次水洗暴晒就会褪色。这可能是由于太长的烷基侧链影响到聚合物分子的结晶性。因此，所用端羟基烷基醇中所含烷基侧链碳原子数为1
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3。
[0013]在本专利技术的一些实施方式中，组成所述阳离子易染聚酯纤维的聚合物的制备方法包括如下步骤：S1：先将芳香族二元羧酸溶于装有有机溶剂的反应容器，然后投入二元醇并混合均匀，加入酸催化剂，于250
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280℃反应；S2：待S1中的酯化率达到45
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55%时，降温至200
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230℃，向其中再次添加二元醇后，缓慢加入一定量的具有式I结构的氨基酸盐类化合物，投加时间控制在1
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1.5h，从而制得所述聚合物。
[0014]在本专利技术的一些实施方式中，所述S1中芳香族二元羧酸与二元醇的摩尔比为1:1.15
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1.20。本专利技术中采用直接酯化法制备所述改性聚酯纤维，按理论值计算，所述二元羧酸与二元醇的摩尔比应不低于2.0，高于2.0时，产物为对应的酯化单体；低于2.0时，酯化产物是聚合度较低的齐聚物。但在实际情况中，酯化单体会同时发生缩合
‑
聚合反应，最终获得的酯化产物为酯化单体的多聚体。因此，在本专利技术中的第一步酯化聚合反应中，控制所用二元羧酸与二元醇的摩尔比为1:1.15
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1.20。
[0015]在本专利技术的一些实施方式中，所述S1中的有机溶剂为二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、六甲基磷酰三胺中的至少一种；酸催化剂为浓硫酸、浓盐酸中的一种，且酸催化剂的使用质量浓度为90
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98%。
[0016]在本专利技术的一些实施方式中，所述S2中添加的二元醇的种类与S1中所用二元醇的种类一致，且投加量占S1中使用芳香族二元羧酸摩尔量的0.15
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0.3倍。
[0017]在本专利技术的一些实施方式中，所述S2中氨基酸盐类化合物的投加量与所用芳香族二元羧酸的摩尔比为0.5
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0.6:1。
[0018]本专利技术中，在进行第一步酯化聚合后，再向体系中投入一定量的二元醇和氨基酸盐类化合物。氨基酸盐类化合物含有的氨基可在一定程度上抑制体系中醇羟基之间的脱水缩合反应，从而促进反应向酯化方向进行，利于提高所述聚合物的纯度。因为氨基还会与体系中的羧基反应，为了让体系在反应过程中持续性地存在氨基，本专利技术使用的氨基酸盐类
化合物的投加量与芳香族二元羧酸的摩尔比为0.5
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0.6，且采用缓慢投加的形式。不过，当所述聚合物中含有的酰胺基占比过大，则分子间具有较大作用力，结晶性增强，最终制得的纤维的吸湿透气性反而会大幅下降，即使具有烷基侧链，染料分子也由于分子间的作用力增强而无法进入纤维内部，无法实现有效的常压易染。若所述氨基酸盐类化合物用量较少，体系中的酰胺基不足以使所得纤维的稳定性提升。因此，所用氨基酸盐类化合物的投加量不宜超过所用芳香族二元酸摩尔量的0.5
‑
0.6倍这一范围。
[0019]在本专利技术的一些实施方式中，所述阳离子易染纤维是由所述聚合物经过切片、干燥、纺丝、定型制备所得。具体步骤可参考现有纺织技术，也可按照以下方式进行：首先将所述聚合物制成切片在温度130℃～145℃下干燥3.5～5.0小时，完成干燥后进行纺丝，使用三叶、十字、五叶等异形截面喷丝板。首先在短纤纺丝生产线上生产经卷绕、上油工艺制成短纤丝束，纺丝速度850m/min、纺丝温度控制在255℃～278℃，然后，短纤丝束经落桶平衡24小时以后，集束进行拉伸、蒸汽热定型工艺，拉伸温度为142℃～150℃，热定型温度110℃～135℃，然后经链板本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种透气阳离子易染聚酯纤维，其特征在于，组成该纤维的聚合物的聚合单体包含芳香族二元羧酸、二元醇和具有如式I结构的氨基酸盐类化合物：其中，R1为亚苯基、亚烷基、烯基的一种，且亚烷基或烯基的主链碳原子数不超过4；M为一价碱金属。2.根据权利要求1所述阳离子易染聚酯纤维，其特征在于，所述芳香族二元羧酸为对苯二甲酸、对苯二乙酸、间苯二甲酸、间苯二乙酸、2,6
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萘二甲酸、2,6
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奈二乙酸中的一种。3.根据权利要求1所述阳离子易染聚酯纤维，其特征在于，所述二元醇为端羟基烷基醇中的一种。4.根据权要求3所述阳离子易染聚酯纤维，其特征在于，所述端羟基烷基醇具有如式II的结构：其中，R2为碳原子数1
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3的亚烷基，R3为碳原子数1
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3的烷基。5.根据权利要求1所述阳离子易染聚酯纤维，其特征在于，所述聚合物的制备方法包括如下步骤：S1：先将芳香族二元羧酸溶于装有有机溶剂的反应容器，然后投入二元醇并混合均匀，加入酸催化剂，于250
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280℃反应；S2：待S1中的酯化率达到45
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55%时，降温至200
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【专利技术属性】
技术研发人员：柳敦雷，唐辉，柴森光，王雪松，张正勇，赵军，顾琳燕，
申请(专利权)人：江苏轩达高分子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：