CN111206299A - 一种并列复合弹性纤维及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种并列复合弹性纤维及其制备方法，截面为花生型并列结构，由2，6‑萘二羧酸共聚改性PET和2，6‑萘二羧酸共聚改性PTT以45～55∶55～45的质量比分别挤出后复合而成。本发明制得的并列复合弹性纤维具有优异的弹性和弹性回复性，断裂强度≥3.5cN/dtex，断裂伸长率为22～35％，并具有类似羊毛的高度卷曲性和蓬松性，其卷缩率为40～45％.织物的弹性伸长率≥28％，弹性回复率≥95％。
Description
技术领域
本发明属于复合纤维及其加工技术领域，具体涉及一种并列复合弹性纤维及其制备方法。
背景技术
目前最著名的弹性纤维当属DuPont公司的聚氨酯纤维，因其优异的弹性和弹性回复性深受人们青睐。但聚氨酯纤维也存在一些不足，从而推动了聚酯类弹性纤维的发展，具代表性的是Invista公司的T400等，这类弹性纤维的弹性稳定性、染色性、耐高温、耐碱及耐氯漂性能均比聚氨酯类弹性纤维优异。
双组份并列弹性纤维是由不同收缩特征的聚合物制成，在纤维成型后进行收缩热处理，收缩差将使纤维产生永久性三维螺旋状的立体卷曲结构，与常规纤维相比，除具有优异的弹性，这种自卷曲纤维还具有优异的蓬松性和柔软的手感，使其在很多方面成为聚氨酯纤维的补充甚至替代，近年来得到迅速发展。目前研究较多的双组份弹性纤维主要包括以下几种：(1)PET/PTT复合纤维，如CN105274637A，CN101974802，CN1280462C等；(2)PET/PBT和高低IV PBT/PBT复合纤维，如CN101851812和CN101654814A；(3)高低IV PET/PET和改性PET/PET，如CN104141178，CN201420425923，CN103882538B，CN204676206U，CN104831417A，CN101718008A和CN854355A等。
但以上现有技术所制备的弹性纤维，存在纤维制备过程中PTT或PBT组分热降解严重，组件周期短，喷丝板面易出现“白粉”现象，可纺性较差，加工成的纤维产品的断裂强度较低，纤维弹性及弹性回复性不足，使得产品应用范围受到很大限制。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种并列复合弹性纤维。
本发明的另一目的在于提供上述并列复合弹性纤维的制备方法。
本发明的技术方案如下：
一种并列复合弹性纤维，截面为花生型并列结构，由2，6-萘二羧酸共聚改性PET和2，6-萘二羧酸共聚改性PTT以45～55∶55～45的质量比分别挤出后复合而成；
上述2，6-萘二羧酸共聚改性PET的特性粘度为0.53～0.65dl/g，端羧基含量为20～30mol/t，熔点为255～265℃，色度b值为3～6；
上述2，6-萘二羧酸共聚改性PTT的特性粘度为1.05～1.25dl/g，端羧基含量为10～20mol/t，熔点为224～230℃，色度b值为9～11。
在本发明的一个优选实施方案中，所述2，6-萘二羧酸共聚改性PET的制备方法包括：按理论产出的所述2，6-萘二羧酸共聚改性PET的质量计算，称取酸醇摩尔比1∶1.2～1.4的对苯二甲酸、2，6-萘二羧酸和乙二醇加入反应釜中进行酯化反应，酯化反应的温度为245～260℃，酯化反应的压力为0.02MPa的微正压，酯化率达到96％以上酯化完成，获得第一酯化物；往该第一酯化物中依次添加异山梨醇、磷酸三甲酯、抗氧化剂1010、二氧化钛和催化剂乙二醇钛，升温并抽真空，使酯化物在真空条件下进行缩聚反应，待搅拌电流及在线粘度计值达到预设值后停止反应，挤出切粒得所述2，6-萘二羧酸共聚改性PET。
进一步优选的，按理论产出的所述2，6-萘二羧酸共聚改性PET的质量计算，2，6-萘二羧酸的添加量为1～8％，异山梨醇的添加量为0.1～0.8％，磷酸三甲酯的添加量为50～200ppm，催化剂乙二醇钛的添加量为30～70ppm，抗氧化剂1010的添加量为1000～2000ppm，二氧化钛的添加量为0.28～0.31％。
在本发明的一个优选实施方案中，所述2，6-萘二羧酸共聚改性PTT的制备方法包括：按理论产出的2，6-萘二羧酸共聚改性PTT的质量计算，称取酸醇摩尔比1∶1.25～1.55的对苯二甲酸、2，6-萘二羧酸、1，3-丙二醇和催化剂钛酸四丁酯加入反应釜中进行酯化反应，酯化反应的温度为225～250℃，酯化反应的压力为0.02MPa的微正压，酯化率达到99％以上酯化完成，获得第二酯化物；往该第二酯化物中添加抗氧化剂1076和二氧化钛，升温并抽真空，使酯化物在真空条件下进行缩聚反应，待搅拌电流及在线粘度计值达到预设值后停止反应，挤出切粒，接着输送到真空转鼓中进行固相增粘，得所述2，6-萘二羧酸共聚改性PTT。
进一步优选的，按理论产出的所述2，6-萘二羧酸共聚改性PTT的质量计算，2，6-萘二羧酸的添加量为0.5～1.5％，催化剂钛酸四丁酯的添加量为25～60ppm，抗氧化剂1076的添加量为1000～2000ppm，二氧化钛的添加量为0.28～0.31％。
一种上述并列复合弹性纤维的制备方法，包括：
将干燥后水含量在50ppm以下的所述2，6-萘二羧酸共聚改性PET和2，6-萘二羧酸共聚改性PTT切粒分别经各自螺杆挤出机熔融挤出，经各自熔体管道进入复合纺丝组件，在喷丝板处复合挤出，经吹风冷却后，上油卷绕得并列复合预取向丝，然后经过假捻加工制得并列复合型弹性纤维。
在本发明的一个优选实施方案中，复合纺丝组件中对应所述2，6-萘二羧酸共聚改性PET的纺丝箱体温度为260～280℃，复合纺丝组件中对应2，6-萘二羧酸共聚改性PTT的纺丝箱体温度为250～270℃，纺丝速度均为2400～3000m/min。
在本发明的一个优选实施方案中，所述假捻加工第一热箱的温度为160～175℃，牵伸倍率为1.7～1.85，加工速度为500-800m/min。
本发明的有益效果是：
1、本发明中制得的2，6-萘二羧酸共聚改性PET和2，6-萘二羧酸共聚改性PTT具有极佳的可纺性、热稳定和热氧稳定性。
2、本发明制得的并列复合弹性纤维具有优异的弹性和弹性回复性，断裂强度≥3.5cN/dtex，断裂伸长率为22～35％，并具有类似羊毛的高度卷曲性和蓬松性，其卷缩率为40～45％.织物的弹性伸长率≥28％，弹性回复率≥95％。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。
下述实施例中，改性PET均指本发明中的2，6-萘二羧酸共聚改性PET，改性PTT均指本发明中的2，6-萘二羧酸共聚改性PTT。
实施例1
(1)改性PET切粒的制备：按理论产出的改性PET的质量计算，称取对苯二甲酸、2，6-萘二甲酸和乙二醇加入反应釜中进行酯化反应，酸组分和醇组分的摩尔比为1∶1.25，2，6-萘二羧酸添加量为3.0％，酯化温度为250℃，酯化压力为0.02MPa的微正压，酯化率达到96％以上酯化完成，往酯化物中添加0.5％的异山梨醇，之后依次添加100ppm磷酸三甲酯、1700ppm抗氧化剂1010和0.3％的二氧化钛，最后添加50ppm的催化剂乙二醇钛，升温到284℃并维持真空80Pa以下进行缩聚反应，待搅拌电流及在线粘度计值达到预设值后停止反应，挤出切粒得改性PET。
(2)改性PTT切粒的制备：按理论产出的改性PTT的质量计算，称取对苯二甲酸、2，6-萘二羧酸、1，3-丙二醇和催化剂钛酸四丁酯混合后加入反应釜中进行酯化反应，酸组分和醇组分的摩尔比为1∶1.5，2，6-萘二羧酸添加量为0.5％，催化剂钛酸四丁酯添加量为35ppm，酯化温度为230℃，酯化率达到99％以上酯化完成，添加1500ppm抗氧化剂1076和0.3％的二氧化钛，升温到265℃并维持真空80Pa以下进行缩聚反应，待搅拌电流及在线粘度计值达到预设值后停止反应，挤出切粒后，输送到真空转鼓中固相增粘后得高粘度改性PTT。
(3)并列复合弹性纤维的制备：将干燥后水含量在50ppm以下的改性PET和改性PTT切粒分别经各自螺杆挤出机熔融挤出，经各自熔体管道进入复合纺丝组件，在喷丝板处复合挤出，经吹风冷却后，上油卷绕得并列复合预取向丝，然后经过假捻加工制得并列复合型弹性纤维。改性PET与改性PTT的质量比为50∶50，改性PET纺丝箱体温度为268℃，改性PTT纺丝箱体温度为260℃，纺丝速度为2700m/min。假捻加工第一热箱的温度为165℃，牵伸倍率为1.78，加工速度为600m/min。
实施例2
(1)改性PET切粒的制备：按理论产出的改性PET的质量计算，称取对苯二甲酸、2，6-萘二甲酸和乙二醇加入反应釜中进行酯化反应，酸组分和醇组分的摩尔比为1∶1.3，2，6-萘二羧酸添加量为3.5％，酯化温度为252℃，酯化压力为0.02MPa的微正压，酯化率达到96％以上酯化完成，往酯化物中添加0.5％的异山梨醇，之后依次添加100ppm磷酸三甲酯、1700ppm抗氧化剂1010和0.3％的二氧化钛，最后添加50ppm的催化剂乙二醇钛，升温到284℃并维持真空80Pa以下进行缩聚反应，待搅拌电流及在线粘度计值达到预设值后停止反应，挤出切粒得改性PET。
(2)改性PTT切粒的制备：按理论产出的改性PTT的质量计算，称取对苯二甲酸、2，6-萘二羧酸、1，3-丙二醇和催化剂钛酸四丁酯混合后加入反应釜中进行酯化反应，酸组分和醇组分的摩尔比为1∶1.45，2，6-萘二羧酸添加量为0.5％，催化剂钛酸四丁酯添加量为35ppm，酯化温度为230℃，酯化率达到99％以上酯化完成，添加1500ppm抗氧化剂1076和0.3％的二氧化钛，升温到260℃并维持真空80Pa以下进行缩聚反应，待搅拌电流及在线粘度计值达到预设值后停止反应，挤出切粒后，输送到真空转鼓中固相增粘后得高粘度改性PTT。
(3)并列复合弹性纤维的制备：将干燥后水含量在50ppm以下的改性PET和改性PTT切粒分别经各自螺杆挤出机熔融挤出，经各自熔体管道进入复合纺丝组件，在喷丝板处复合挤出，经吹风冷却后，上油卷绕得并列复合预取向丝，然后经过假捻加工制得并列复合型弹性纤维。改性PET与改性PTT的质量比为45∶55，改性PET纺丝箱体温度为270℃，改性PTT纺丝箱体温度为260℃，纺丝速度为2700m/min。假捻加工第一热箱的温度为165℃，牵伸倍率为1.78，加工速度为650m/min。
实施例3
(1)改性PET切粒的制备：按理论产出的改性PET的质量计算，称取对苯二甲酸、2，6-萘二甲酸和乙二醇加入反应釜中进行酯化反应，酸组分和醇组分的摩尔比为1∶1.25，2，6-萘二羧酸添加量为5.0％，酯化温度为255℃，酯化压力为0.02MPa的微正压，酯化率达到96％以上酯化完成，往酯化物中添加0.5％的异山梨醇，之后依次添加100ppm磷酸三甲酯、1700ppm抗氧化剂1010和0.3％的二氧化钛，最后添加50ppm的催化剂乙二醇钛，升温到284℃并维持真空80Pa以下进行缩聚反应，待搅拌电流及在线粘度计值达到预设值后停止反应，挤出切粒得改性PET。
(2)改性PTT切粒的制备：按理论产出的改性PTT的质量计算，称取对苯二甲酸、2，6-萘二羧酸、1，3-丙二醇和催化剂钛酸四丁酯混合后加入反应釜中进行酯化反应，酸组分和醇组分的摩尔比为1∶1.4，2，6-萘二羧酸添加量为0.7％，催化剂钛酸四丁酯添加量为50ppm，酯化温度为232℃，酯化率达到99％以上酯化完成，添加1100ppm抗氧化剂1076和0.3％的二氧化钛，升温到260℃并维持真空80Pa以下进行缩聚反应，待搅拌电流及在线粘度计值达到预设值后停止反应，挤出切粒后，输送到真空转鼓中固相增粘后得高粘度改性PTT。
(3)并列复合弹性纤维的制备：将干燥后水含量在50ppm以下的改性PET和改性PTT切粒分别经各自螺杆挤出机熔融挤出，经各自熔体管道进入复合纺丝组件，在喷丝板处复合挤出，经吹风冷却后，上油卷绕得并列复合预取向丝，然后经过假捻加工制得并列复合型弹性纤维。改性PET与改性PTT的质量比为55∶45，改性PET纺丝箱体温度为272℃，改性PTT纺丝箱体温度为262℃，纺丝速度为2850m/min。假捻加工第一热箱的温度为165℃，牵伸倍率为1.78，加工速度为650m/min。
实施例4
(1)改性PET切粒的制备：按理论产出的改性PET的质量计算，称取对苯二甲酸、2，6-萘二甲酸和乙二醇加入反应釜中进行酯化反应，酸组分和醇组分的摩尔比为1∶1.25，2，6-萘二羧酸添加量为7.0％，酯化温度为255℃，酯化压力为0.02MPa的微正压，酯化率达到96％以上酯化完成，往酯化物中添加0.3％的异山梨醇，之后依次添加70ppm磷酸三甲酯、1500ppm抗氧化剂1010和0.3％的二氧化钛，最后添加70ppm的催化剂乙二醇钛，升温到284℃并维持真空80Pa以下进行缩聚反应，待搅拌电流及在线粘度计值达到预设值后停止反应，挤出切粒得改性PET。
(2)改性PTT切粒的制备：按理论产出的改性PTT的质量计算，称取对苯二甲酸、2，6-萘二羧酸、1，3-丙二醇和催化剂钛酸四丁酯混合后加入反应釜中进行酯化反应，酸组分和醇组分的摩尔比为1∶1.45，2，6-萘二羧酸添加量为1.5％，催化剂钛酸四丁酯添加量为50ppm，酯化温度为235℃，酯化率达到99％以上酯化完成，添加1100ppm抗氧化剂1076和0.3％的二氧化钛，升温到263℃并维持真空80Pa以下进行缩聚反应，待搅拌电流及在线粘度计值达到预设值后停止反应，挤出切粒后，输送到真空转鼓中固相增粘后得改性PTT。
(3)并列复合弹性纤维的制备：将干燥后水含量在50ppm以下的改性PET和改性PTT切粒分别经各自螺杆挤出机熔融挤出，经各自熔体管道进入复合纺丝组件，在喷丝板处复合挤出，经吹风冷却后，上油卷绕得并列复合预取向丝，然后经过假捻加工制得并列复合型弹性纤维。改性PET与改性PTT的质量比为52∶48，改性PET纺丝箱体温度为275℃，改性PTT纺丝箱体温度为263℃，纺丝速度为2800m/min。假捻加工第一热箱的温度为168℃，牵伸倍率为1.78，加工速度为600m/min。
对以上所述实施例中的改性PET、PTT切粒，并列复合弹性纤维及其织物的检测方法说明如下：
1.改性PET和PTT切粒的特性粘度、熔点、端羧基、色度测试按国家标准GB/T14190-2008进行。
2.弹性复合纤维的纤度测试按照国家标准GB/T 14343-2008进行，断裂强度和断裂伸长率测试按照标准GB/T 14344-2008进行。
3.弹性复合纤维的卷缩率测试参照标准GB/T 6506-2001进行。
4.弹性复合纤维织物的弹性伸长率和弹性回复率测试参照标准ASTM D3107进行。
实施例1-4制备的改性PET和改性PTT切粒的主要性能测试指标见表1，所制备的并列复合弹性纤维及其织物的主要性能测试指标见表2.
表1.实施例1-4制得改性PET和PTT切粒的性能指标
表2.实施例1-4制得并列复合弹性纤维的性能指标
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。
Claims (8)
1.一种并列复合弹性纤维，其特征在于：截面为花生型并列结构，由2，6-萘二羧酸共聚改性PET和2，6-萘二羧酸共聚改性PTT以45～55∶55～45的质量比分别挤出后复合而成；
上述2，6-萘二羧酸共聚改性PET的特性粘度为0.53～0.65d1/g，端羧基含量为20～30mol/t，熔点为255～265℃，色度b值为3～6；
上述2，6-萘二羧酸共聚改性PTT的特性粘度为1.05～1.25d1/g，端羧基含量为10～20mol/t，熔点为224～230℃，色度b值为9～11。
2.如权利要求1所述的一种并列复合弹性纤维，其特征在于：所述2，6-萘二羧酸共聚改性PET的制备方法包括：按理论产出的所述2，6-萘二羧酸共聚改性PET的质量计算，称取酸醇摩尔比1∶1.2～1.4的对苯二甲酸、2，6-萘二羧酸和乙二醇加入反应釜中进行酯化反应，酯化反应的温度为245～260℃，酯化反应的压力为0.02MPa的微正压，酯化率达到96％以上酯化完成，获得第一酯化物；往该第一酯化物中依次添加异山梨醇、磷酸三甲酯、抗氧化剂1010、二氧化钛和催化剂乙二醇钛，升温并抽真空，使酯化物在真空条件下进行缩聚反应，待搅拌电流及在线粘度计值达到预设值后停止反应，挤出切粒得所述2，6-萘二羧酸共聚改性PET。
3.如权利要求2所述的一种并列复合弹性纤维，其特征在于：按理论产出的所述2，6-萘二羧酸共聚改性PET的质量计算，2，6-萘二羧酸的添加量为1～8％，异山梨醇的添加量为0.1～0.8％，磷酸三甲酯的添加量为50～200ppm，催化剂乙二醇钛的添加量为30～70ppm，抗氧化剂1010的添加量为1000～2000ppm，二氧化钛的添加量为0.28～0.31％。
4.如权利要求1所述的一种并列复合弹性纤维，其特征在于：所述2，6-萘二羧酸共聚改性PTT的制备方法包括：按理论产出的2，6-萘二羧酸共聚改性PTT的质量计算，称取酸醇摩尔比1∶1.25～1.55的对苯二甲酸、2，6-萘二羧酸、1，3-丙二醇和催化剂钛酸四丁酯加入反应釜中进行酯化反应，酯化反应的温度为225～250℃，酯化反应的压力为0.02MPa的微正压，酯化率达到99％以上酯化完成，获得第二酯化物；往该第二酯化物中添加抗氧化剂1076和二氧化钛，升温并抽真空，使酯化物在真空条件下进行缩聚反应，待搅拌电流及在线粘度计值达到预设值后停止反应，挤出切粒，接着输送到真空转鼓中进行固相增粘，得所述2，6-萘二羧酸共聚改性PTT。
5.如权利要求4所述的一种并列复合弹性纤维，其特征在于：按理论产出的所述2，6-萘二羧酸共聚改性PTT的质量计算，2，6-萘二羧酸的添加量为0.5～1.5％，催化剂钛酸四丁酯的添加量为25～60ppm，抗氧化剂1076的添加量为1000～2000ppm，二氧化钛的添加量为0.28～0.31％。
6.一种权利要求1至5中任一权利要求所述的并列复合弹性纤维的制备方法，其特征在于：包括：
将干燥后水含量在50ppm以下的所述2，6-萘二羧酸共聚改性PET和2，6-萘二羧酸共聚改性PTT切粒分别经各自螺杆挤出机熔融挤出，经各自熔体管道进入复合纺丝组件，在喷丝板处复合挤出，经吹风冷却后，上油卷绕得并列复合预取向丝，然后经过假捻加工制得并列复合型弹性纤维。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于：复合纺丝组件中对应所述2，6-萘二羧酸共聚改性PET的纺丝箱体温度为260～280℃，复合纺丝组件中对应2，6-萘二羧酸共聚改性PTT的纺丝箱体温度为250～270℃，纺丝速度均为2400～3000m/min。
8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述假捻加工第一热箱的温度为160～175℃，牵伸倍率为1.7～1.85，加工速度为500-800m/min。
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