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CN109735926B - 易染多孔改性聚酯纤维及其制备方法 - Google Patents

易染多孔改性聚酯纤维及其制备方法 Download PDF

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CN109735926B
CN109735926B CN201811614008.1A CN201811614008A CN109735926B CN 109735926 B CN109735926 B CN 109735926B CN 201811614008 A CN201811614008 A CN 201811614008A CN 109735926 B CN109735926 B CN 109735926B
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Abstract

本发明涉及一种易染多孔改性聚酯纤维及其制备方法，采用多孔喷丝板按FDY工艺由改性聚酯熔体制得易染多孔改性聚酯纤维；改性聚酯的制备方法为：将对苯二甲酸、乙二醇、主链含硅的二元醇、2,2,3,4,5,5‑六甲基‑3,4‑己二醇和金属氧化物掺杂改性的Sb2O3粉体混合均匀后先后进行酯化反应和缩聚反应；主链含硅的二元醇为二甲基硅二醇、二甲基二苯基二硅氧烷二醇或四甲基二硅氧烷二醇，2,2,3,4,5,5‑六甲基‑3,4‑己二醇的结构式如下：

Description

易染多孔改性聚酯纤维及其制备方法
技术领域
本发明属于改性聚酯纤维技术领域，涉及一种易染多孔改性聚酯纤维及其制备方法。
背景技术
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET纤维或聚酯纤维)纤维具有断裂强度和弹性模量高、回弹性适中、热定型性能优异、耐热耐光性好以及耐酸耐碱耐腐蚀性好等一系列优良性能，且其织物还具有抗皱免烫和挺括性好等优点，因而被广泛应用于服装、家纺等领域。
多孔聚酯纤维及其加工成的产品具有手感好、立体感强和风格奇特等特点，在各个领域中的到了广泛的应用，特别适用于制作网球服、长筒袜或医疗绷带等高性能纺织品，是一种很有发展前途的纤维。
然而由于PET的结晶度高，结构致密，且分子链上没有与染料相结合的官能团，致使染料分子很难进入纤维内部，染色困难，现有的多孔PET纤维无法满足人们对鲜艳靓丽、风格独特的织物的需求。造成PET染色困难的原因为：PET属于对称性的直链大分子，分子链不含有侧链基团，规整性非常好，它的主链含有刚性的苯环和柔性的烃基，而直接与苯环相连接的酯基与苯环又构成了刚性的共轭体系，从而制约了其柔性链段的自由旋转。这种结构增加了分子链段运动的壁垄，导致PET的玻璃化转变温度较高，需要在很高的温度条件下促进染料分子向纤维内部的扩散，完成染色步骤。因此，通常的PET纤维的染色一般是在高温高压的情况下选择分散染料进行染色，当温度达到PET纤维的玻璃化温度以上时，PET纤维聚合物分子间空隙增大，但其自由体积增加的程度小，染色速率不高，高温高压法所带来的能耗高以及上染率低是现在面临的主要问题。另外，PET纤维熔体粘度较高，不利于加工。
另外，现阶段，聚酯合成过程中常采用的催化剂为锑系催化剂，市面上常见的锑系催化剂如Sb2O3在聚酯合成过程中的添加量较大，锑系催化剂的添加量较大对环境产生的影响也较大，不利于聚酯的环保生产，同时锑系催化剂在缩聚反应中会转化为锑单质，使聚酯色泽发灰亮度降低，锑系催化剂添加量越大，对聚酯的色泽和质量等影响越大，但添加量小的锑系催化剂无法对参与聚酯合成的所有原料的反应进行催化，无法满足聚酯生产的需要。
因此，研究一种染色性能好且质量好的易染多孔改性聚酯纤维极具现实意义。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述现有技术中存在的问题，提供一种染色性能好且质量好的易染多孔改性聚酯纤维及其制备方法。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
易染多孔改性聚酯纤维的制备方法，采用多孔喷丝板按FDY工艺由改性聚酯熔体制得易染多孔改性聚酯纤维；
所述多孔喷丝板的孔数为100以上；所述改性聚酯的制备方法为：将对苯二甲酸、乙二醇、主链含硅的二元醇、2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇和掺杂改性的Sb2O3粉体混合均匀后先后进行酯化反应和缩聚反应；
主链含硅的二元醇为二甲基硅二醇、二甲基二苯基二硅氧烷二醇或四甲基二硅氧烷二醇；
本发明通过在改性聚酯中引入主链含硅的二元醇链段，显著提升了聚酯的空洞自由体积；分散染料是一类分子比较小且结构上不带水溶性基团的染料，其大多以颗粒形式存在，粒径在几百纳米到一微米之间；本发明改性聚酯开始染色时，随着温度的不断提高，由于聚酯大分子链中含有-Si-O-Si-键，硅氧键较碳氧键长，内旋转活化能较低，先于含碳氧键的分子链开始运动，当染浴温度需提高到120～130℃，含有硅氧键的大分子链运动的剧烈程度大于只含碳氧键分子链，同时由于空洞自由体积更大，含有硅氧键的大分子链形成的空洞自由体积比只含碳氧键分子链形成的自由体积效率更高，因此颗粒状染料向纤维内部的扩散速率提升显著，染料小分子也更容易渗透到改性聚酯大分子内部，对纤维的染色等产生积极的影响，可降低染色温度，缩短染色的时间，减少能耗，使多孔改性聚酯纤维容易染色；
2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇的结构式如下：
Figure BDA0001925449540000031
本发明使用2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇对聚酯进行改性，2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇能够显著增大聚酯的空间自由体积，特别是2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇中叔丁基的存在会引起主链活动性的变化，从而改变了链单元间的相互作用力，分子链单元间的距离亦会发生相应的改变，增大聚酯的空洞自由体积；同时由于空洞自由体积较狭缝自由体积具有更大的有效空间尺寸，更利于阳离子染料渗入纤维内部，因此空洞自由体积的增大能够显著降低染料分子渗透进入聚酯内部的难度，提高聚酯的染色性能(上染率)，降低染色温度，缩短染色的时间，减少能耗；
Sb2O3掺杂改性的过程为：首先将含金属离子Mx+的溶液与含Sb3+的溶液混合均匀，然后滴加沉淀剂至混合液的pH值为9～10，最后煅烧沉淀产物并粉碎；金属离子Mx+为Mg2+、Ca2+、Ba2+和Zn2+中的一种以上。
本发明通过将含金属离子Mx+的溶液与含Sb3+的溶液先混合均匀再沉淀最后煅烧从而实现了具有一定催化活性的金属氧化物与三氧化二锑的掺杂共混，金属氧化物为MgO、CaO、BaO和ZnO中的一种以上，本发明的金属氧化物与三氧化二锑掺杂后，金属氧化物通过抑制三氧化二锑的晶化和立方晶三氧化二锑晶粒的长大以及同晶取代锑而进入锑的晶格位，使三氧化二锑晶体产生缺陷，晶体形态产生变化，晶粒尺寸变小，提高了三氧化二锑催化剂的比表面积Sg，同时金属还会富集在部分三氧化二锑晶体表面，使三氧化二锑单位表面积上的活性rs增大，比表面积Sg和单位表面积上的活性rs愈大，催化剂的催化活性愈高，因此本发明能够在低Sb2O3添加量下实现聚酯的催化合成，有利于环保生产和保证合成聚酯的质量。
作为优选的技术方案：
如上所述的易染多孔改性聚酯纤维的制备方法，所述2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇的合成方法为：将醋酸钯和二甲基二叔丁基乙烯混合均匀后，加入质量浓度为10～15％的双氧水溶液，在温度为70～75℃的条件下反应3～4h，经冷却、结晶和精制得到2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇，所述二甲基二叔丁基乙烯、双氧水溶液和醋酸钯的质量比为1:1.5～2.0:0.015。
如上所述的易染多孔改性聚酯纤维的制备方法，所述含金属离子Mx+的溶液的浓度为0.5～1.0mol％，溶剂为水，溶液中的阴离子为NO3 -；所述含Sb3+的溶液为浓度5～10mol％的Sb2O3的溶液，溶剂为草酸；所述沉淀剂为浓度2mol/L的氨水；沉淀开始时，混合溶液中金属离子Mx+与Sb3+的摩尔比为1～3:100；Sb2O3是目前性价比最高的聚酯催化剂，本发明通过渗入金属氧化物抑制三氧化二锑(Sb2O3)的晶化和立方晶三氧化二锑晶粒的长大，同时金属离子Mx+会取代锑而进入锑的晶格位，使得三氧化二锑晶体产生缺陷，以提高三氧化二锑的催化活性；如掺杂金属氧化物量过少(摩尔比过低)，对三氧化二锑晶粒影响偏低，过多(摩尔比过高)，会使得催化剂的主体Sb3+下降幅度偏大，均对提高三氧化二锑催化活性不利；
所述煅烧前对沉淀产物进行洗涤和干燥，干燥的温度为105～110℃，时间为2～3h；所述煅烧的过程为：首先升温至400℃后保温2～3h，然后升温至900℃后保温1～2h，最后在空气中冷却；Sb2O3在掺杂改性后进行粉碎得到平均粒径小于0.5微米的粉体。
如上所述的易染多孔改性聚酯纤维的制备方法，所述改性聚酯的制备步骤如下：
(1)酯化反应；
将对苯二甲酸、乙二醇、主链含硅的二元醇和2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇配成浆料，加入掺杂改性的Sb2O3粉体、消光剂和稳定剂混合均匀后，在氮气氛围中加压进行酯化反应，加压压力为常压～0.3MPa，酯化反应的温度为250～260℃，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；
(2)缩聚反应；
酯化反应结束后，在负压条件下开始低真空阶段的缩聚反应，该阶段压力在30～50min内由常压平稳抽至绝对压力500Pa以下，反应温度为250～260℃，反应时间为30～50min，然后继续抽真空，进行高真空阶段的缩聚反应，使反应压力进一步降至绝对压力100Pa以下，反应温度为270～282℃，反应时间为50～90min。
如上所述的易染多孔改性聚酯纤维的制备方法，所述对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比为1:1.2～2.0，所述主链含硅的二元醇和2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇的加入量之和为对苯二甲酸加入量的4～6mol％，所述主链含硅的二元醇与2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇的摩尔比为1～2:1～2；
2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇的添加量可根据实际情况进行调整，但调整幅度不宜过大，添加量过多，对聚酯分子结构的规整性破坏太大，对聚酯纤维的结晶度以及力学性能影响过大，不利于纤维的生产和应用；添加量过少，对空洞自由体积的增大不明显即对染色性能影响不大；
本发明的主链含硅的二元醇的添加量优选该范围既能保证改性后的纤维具有良好的力学性能和结晶度，同时还能显著提高纤维的染色性能，有利于纤维的生产和应用，主链含硅的二元醇的添加量可根据实际需要适当调整，但不宜太过，添加量过高对聚酯大分子结构的规整性破坏太大，对纤维的结晶度以及力学性能影响过大，不利于纤维的生产和应用，过低则染色效果提升不明显；
所述掺杂改性的Sb2O3粉体、消光剂和稳定剂的加入量分别为对苯二甲酸加入量的0.012～0.015wt％、0.20～0.25wt％和0.01～0.05wt％。现有技术中聚酯合成过程中Sb2O3的加入量通常为对苯二甲酸加入量的0.02～0.04wt％，锑系催化剂的加入量高，这主要是由于未掺杂的Sb2O3单位表面积上的活性rs低且比表面积Sg小，因此Sb2O3整体的催化活性较低，本发明通过对Sb2O3进行掺杂改性，提高了Sb2O3的活性，因此显著降低了聚酯合成过程中Sb2O3的添加量。
如上所述的易染多孔改性聚酯纤维的制备方法，所述消光剂为二氧化钛，所述稳定剂为磷酸三苯酯、磷酸三甲酯或亚磷酸三甲酯。
如上所述的易染多孔改性聚酯纤维的制备方法，改性聚酯的数均分子量为25000～30000，分子量分布指数为1.8～2.2。
如上所述的易染多孔改性聚酯纤维的制备方法，所述多孔喷丝板的孔数为144～288；所述FDY工艺的流程为：计量、喷丝板挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕；
所述FDY工艺的参数为：纺丝温度285～295℃，冷却温度17～22℃，网络压力0.20～0.30MPa，一辊速度2300～2700m/min，一辊温度80～90℃，二辊速度4000～4200m/min，二辊温度125～140℃，卷绕速度3940～4120m/min。
本发明还提供采用如上所述的易染多孔改性聚酯纤维的制备方法制得的易染多孔改性聚酯纤维，一束丝中含100根以上改性聚酯FDY单丝；
所述改性聚酯的分子链包括对苯二甲酸链段、乙二醇链段、主链含硅的二元醇链段和2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇链段；所述改性聚酯中分散有所述掺杂改性的Sb2O3粉体。
作为优选的技术方案
如上所述的易染多孔改性聚酯纤维，易染多孔改性聚酯纤维的单丝纤度为0.3～0.5dtex，断裂强度≥3.5cN/dtex，断裂伸长率为30.0±4.0％，网络度为15±3个/m，线密度偏差率≤1.0％，断裂强度CV值≤5.0％，断裂伸长CV值≤9.0％，沸水收缩率为6.5±0.5％，一束丝中含144～288根改性聚酯FDY单丝；本发明改性后的纤维的品质和质量相比于现有技术未降低，改性后的纤维仍具有良好的力学性能和可纺性等；
易染多孔改性聚酯纤维在120℃的温度条件下的上染率为87.3～92.8％，K/S值为22.35～25.43。在测试条件相同的情况下，对比样在120℃的温度条件下的上染率为83.7％，K/S值为20.36，对比样与本发明的易染多孔改性聚酯纤维的区别仅在于其材质为普通聚酯。
发明机理：
本发明通过在聚酯合成过程中添加主链含硅的二元醇、2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇和掺杂改性的Sb2O3粉体，从而在保证聚酯纤维质量的基础上显著提高了聚酯的染色性能，具体机理为：
(一)对于掺杂改性的Sb2O3粉体：
本发明的掺杂改性的Sb2O3粉体在聚酯合成过程中主要起到催化剂的作用，现有技术中的聚酯催化剂主要以锑化合物为主，如三氧化二锑、乙二醇锑以及醋酸锑，工业上聚酯合成中锑的加入量大于200ppm，由于锑是重金属，时代的进步，对于锑催化剂的制约越来越严，虽然钛系催化有所应用，但由于色泽以及活性控制等多方面的原因，仍无法在短时间内取代锑系。
催化剂的催化活性与催化剂的比表面积Sg、内表面利用率f以及单位表面积上的活性rs成正比，对于组分一定的催化剂，其催化活性取决于该催化剂的比表面积Sg和内表面利用率f，催化剂单位表面积上的活性rs一定时，比表面积愈大，催化活性愈高。
本发明通过先溶液共混再共沉淀再煅烧实现了具有一定催化缩聚反应活性的金属氧化物与三氧化二锑的掺杂共混，金属氧化物为MgO、CaO、BaO和ZnO中的一种以上，其价位与锑的价位存在一定的差异，离子半径与锑也存在一定的差异，这些差异使其能够改变三氧化二锑的晶面结构，从而影响相关性能。此外，MgO、CaO、BaO、ZnO均为白色晶体，作为聚酯催化剂不会带来色泽上的变化。
金属氧化物对三氧化二锑的影响主要体现在：一方面，金属氧化物会抑制三氧化二锑的晶化和立方晶三氧化二锑晶粒的长大，使三氧化二锑催化剂的比表面积Sg提高，提高了三氧化二锑的催化活性；另一方面，金属会同晶取代锑而进入锑的晶格位，使三氧化二锑晶体产生缺陷，晶体形态产生变化，晶粒尺寸变小，比表面积Sg增大，同时在部分晶体表面使金属富集，使其单位表面积上的活性rs提高，提高了三氧化二锑的催化活性。如仅将具有一定催化缩聚反应活性的金属氧化物与三氧化二锑简单物理共混，三氧化二锑的催化活性不会发生明显提高，因为简单物理共混，不会产生晶体缺陷，晶体形态不产生变化，晶粒尺寸保持不变，晶体的总表面积不变，对催化活性不会产生影响。
本发明通过对三氧化锑进行掺杂，在一程度上提高了三氧化锑的催化活性，三氧化锑的催化活性提高有利于降低三氧化锑的使用量，聚酯合成过程中，在缩聚工艺条件保持不变并且聚酯达到相同指标的情况下，采用金属氧化物对三氧化锑进行掺杂后，三氧化锑的使用量可减少30％以上，有效解决了目前三氧化锑存在的添加量大的问题，保证了生产聚酯的质量，同时能够满足聚酯生产的需要。
(二)对于聚酯分子链中引入的2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇链段和主链含硅的二元醇链段：
聚合物中的大分子链不是完全紧密的堆砌，在大分子链之间总是有空隙存在，这部分空隙体积即为自由体积。要使小分子渗透到高分子内部，高分子内或高分子间要有足够大的空隙，所以小分子的渗透率和扩散性与高分子结构中的空隙大小(即自由体积的尺寸)有关，在一定范围内，自由体积的尺寸越大，小分子的渗透率越高，扩散性越好。自由体积又分为空洞自由体积和狭缝自由体积，空洞自由体较狭缝自由体积具更大的空间尺寸，对于小分子的渗透率的提升，空洞自由体积较狭缝自由体积效果更加明显。
自由体积的尺寸和类型主要取决于聚合物的结构，影响聚合物结构的主要因素为立体阻碍、侧基大小、侧基结构等。当聚合物主链上某一位置被侧基取代时，必然引起主链活动性的变化，从而改变了链与链间的相互作用力，链与链间的距离亦会发生相应的改变，结果导致内聚能和自由体积的变化，高分子侧链上的取代基的极性、大小和长短等对分子链的刚性、分子间的相互作用乃至聚合物结构的自由体积分数都有一定的影响，因此，取代基不同产生的效应不同，往往导致聚合物的渗透分离性能也各不相同。
对于乙二醇、丁二醇等二元醇直链分子，主链上的C原子处于一上一下呈锯齿形排列，当主链上某个亚甲基上的H原子被甲基(-CH3)取代时，侧基上的C原子与主链C原子不在同一平面内，于是，中心C上的四个sp3杂化轨道分别与周围四个C原子上的空轨道重叠，形成四个完全相同的σ键，呈正四面体排列，四个碳原子分别位于正四面体的四个顶点，当甲基的三个氢进一步被甲基取代时，这时就相当于叔丁基取代，形成一个更大的四面体结构，这种呈正四面体形排列的分子链相对于呈锯齿形排列的分子链，空洞自由体积明显增大了很多，能够显著提高小分子的渗透率和扩散性；而当主链上某个亚甲基上的H原子被长支链取代基取代时，主要增大的是狭缝自由体积，增大幅度较小，对小分子的渗透率和扩散性的提升效果有限，同时由于长支链取代基的刚性较小，分子链之间容易发生缠结，不利于自由体积的增大。
本发明的2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇的结构式如下：
Figure BDA0001925449540000081
2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇中叔丁基的存在会引起主链活动性的变化，从而改变了链单元间的相互作用力，分子链单元间的距离亦会发生相应的改变，导致改性聚酯空洞自由体积的增大。与短支链取代基(如甲基、乙基等基团)相比，叔丁基占据了较大的空间位置，在分子链排列的方式上将获得更大的自由体积；与长支链取代基相比，一方面叔丁基增大的是空洞自由体积，而长支链取代基增大的是狭缝自由体积，另一方面叔丁基的刚性大于长支链取代基，减少了分子链之间的缠结，因而叔丁基较长支链取代基在分子链排列的方式上具有更多的自由体积。
本发明的主链含硅的二元醇为二甲基硅二醇、二甲基二苯基二硅氧烷二醇或四甲基二硅氧烷二醇，结构式分别如下：
Figure BDA0001925449540000091
高分子链的刚性决定于分子链内旋转势垒的大小，主链结构不同，其中键角和键长不等或键接方式不同，刚性也各不相同，本发明引入主链含硅的二元醇后，高分子主链上含有-Si-O-Si-键，硅氧键间隙较大，内旋转活化能较低，有利于原子自由旋转，同时高分子主链上的Si原子与-CH3连接，-CH3垂直于Si-O-Si原子所在的平面，由于Si-C键比C-C键键长，导致-CH3中的三个H呈撑开状态，-CH3中的三个撑开的H原子可以自由旋转而使相邻的Si-O分子链段间距离变大，此外侧链的惰性甲基又阻碍了高分子的接近，因而高分子材料非常柔顺，空洞自由体积相对于未引入主链含硅的二元醇的高分子材料增大明显；而当高分子主链上的Si原子与长支链取代基连接时，主要增大的是狭缝自由体积，增大幅度较小，对小分子的渗透率和扩散性的提升效果有限，同时由于长支链取代基的刚性较小，分子链之间容易发生缠结，不利于自由体积的增大，主链含硅的二元醇的引入也同样使得改性聚酯的空洞自由体积增大。
空洞自由体积的增大将使水或其它分子如染料等更容易渗透到改性聚酯大分子内部，对改性聚酯的染色等产生积极的影响，可降低染色温度，缩短染色的时间，减少能耗，同时也提高了纤维的上染率。
有益效果：
(1)本发明的易染多孔改性聚酯纤维的制备方法，通过具有一定催化活性的金属氧化物对三氧化二锑的掺杂改性，提高了三氧化二锑比表面积Sg和单位表面积上的活性rs，从而提高了三氧化二锑的催化活性，提高了聚合效率；进而能够在满足聚酯生产需要的同时降低合成聚酯时锑系催化剂的添加量，有效减少了其后制成纤维的锑排放，有利于实现环保生产；
(2)本发明的易染多孔改性聚酯纤维的制备方法，工艺简单，通过在聚酯聚酯中引入改性组分——2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇，显著提高了聚酯纤维的染色性能；
(3)本发明的易染多孔改性聚酯纤维的制备方法，通过在聚酯中引入主链含硅的二元醇聚酯进行改性，降低了染色的温度，缩短了染色的时间，提高了纤维的上染率，降低能耗，同时增加了可纺性能；
(4)本发明的易染多孔改性聚酯纤维，染色性能优良，机械性能好，质量好，应用前景好。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Figure BDA0001925449540000101
实施例1
一种易染多孔改性聚酯纤维的制备方法，具体步骤如下：
(1)制备改性聚酯；
(1.1)制备掺杂改性的Sb2O3；
(1.1.1)将浓度为0.8mol％的Mg(NO3)2水溶液与浓度为8mol％的Sb2O3的溶液混合均匀，Sb2O3的溶液的溶剂为草酸，混合液中Mg2+与Sb3+的摩尔比为2:100；
(1.1.2)滴加浓度为2mol/L的氨水至混合液的pH值为9得到沉淀产物，然后对沉淀产物进行洗涤和干燥，干燥的温度为105℃，时间为2.5h；
(1.1.3)将干燥后的产物首先升温至400℃后保温2.5h，然后升温至900℃后保温1.5h，最后在空气中冷却后粉碎得到平均粒径为0.4微米的掺杂改性的Sb2O3粉体；
(1.2)合成2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇，方法为：将醋酸钯和二甲基二叔丁基乙烯混合均匀后，加入质量浓度为10％的双氧水溶液，在温度为72℃的条件下反应3h，经冷却、结晶和精制得到2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇，其中二甲基二叔丁基乙烯、双氧水溶液和醋酸钯的质量比为1:2.0:0.015，2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇的结构式如式(Ⅰ)所示；
(1.3)酯化反应；
将对苯二甲酸、乙二醇、二甲基硅二醇和2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇配成浆料，加入掺杂改性的Sb2O3粉体、二氧化钛和磷酸三苯酯混合均匀后，在氮气氛围中加压进行酯化反应，加压压力为0.2MPa，酯化反应的温度为260℃，当酯化反应中的水馏出量达到理论值的95％时为酯化反应终点，其中对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比为1:1.2，二甲基硅二醇和2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇的加入量之和为对苯二甲酸加入量的4mol％，二甲基硅二醇与2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇的摩尔比为1:2，磷酸三苯酯的加入量为对苯二甲酸加入量的0.03wt％，掺杂改性的Sb2O3的加入量为对苯二甲酸加入量的0.015wt％，二氧化钛的加入量为对苯二甲酸加入量的0.20wt％；
(1.4)缩聚反应；
酯化反应结束后，在负压条件下开始低真空阶段的缩聚反应，该阶段压力在40min内由常压平稳抽至绝对压力490Pa，反应温度为260℃，反应时间为50min，然后继续抽真空，进行高真空阶段的缩聚反应，使反应压力进一步降至绝对压力85Pa，反应温度为280℃，反应时间为90min，制得数均分子量为30000，分子量分布指数为2.2的改性聚酯；
(2)采用多孔喷丝板按FDY工艺由改性聚酯熔体经计量、喷丝板挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕制得易染多孔改性聚酯纤维；FDY工艺的参数为：纺丝温度285℃，冷却温度17℃，网络压力0.20MPa，一辊速度2300m/min，一辊温度80℃，二辊速度4000m/min，二辊温度125℃，卷绕速度3940m/min。
最终制得的易染多孔改性聚酯纤维的单丝纤度为0.5dtex，断裂强度为3.8cN/dtex，断裂伸长率为34.0％，网络度为18个/m，线密度偏差率为0.8％，断裂强度CV值为4.0％，断裂伸长CV值为7.2％，沸水收缩率为7.0％，一束丝中含288根改性聚酯FDY单丝；其在120℃的温度条件下的上染率为87.3％，K/S值为22.35。
对比例1
一种聚酯FDY丝的制备方法，其步骤基本与实施例1相同，不同之处在于，步骤(1)并未添加2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇和二甲基硅二醇，其制得的聚酯FDY丝单丝纤度为0.5dtex，断裂强度为3.7cN/dtex，断裂伸长率为35.0％，网络度为18个/m，线密度偏差率为0.8％，断裂强度CV值为4.1％，断裂伸长CV值为7.2％，沸水收缩率为7.2％，一束丝中含288根改性聚酯FDY单丝；在与实施例1测试条件相同的情况下，其在120℃的温度条件下的上染率为83.7％，K/S值为20.36。
对比例2
一种聚酯FDY丝的制备方法，其步骤基本与实施例1相同，不同之处在于，步骤(1)并未添加2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇，其制得的聚酯FDY丝单丝纤度为0.5dtex，断裂强度为3.7cN/dtex，断裂伸长率为36.0％，网络度为18个/m，线密度偏差率为0.9％，断裂强度CV值为4.0％，断裂伸长CV值为7.5％，沸水收缩率为7.0％，一束丝中含288根改性聚酯FDY单丝；在与实施例1测试条件相同的情况下，其在120℃的温度条件下的上染率为85.8％，K/S值为21.37。
对比例3
一种聚酯FDY丝的制备方法，其步骤基本与实施例1相同，不同之处在于，步骤(1)并未添加二甲基硅二醇，其制得的聚酯FDY丝单丝纤度为0.5dtex，断裂强度为3.6cN/dtex，断裂伸长率为37.0％，网络度为18个/m，线密度偏差率为0.9％，断裂强度CV值为4.0％，断裂伸长CV值为7.5％，沸水收缩率为7.0％，一束丝中含288根改性聚酯FDY单丝；在与实施例1测试条件相同的情况下，其在120℃的温度条件下的上染率为85.9％，K/S值为21.28。
综合分析实施例1及对比例1～3可以发现，本发明通过添加2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇和二甲基硅二醇显著提升了纤维的染色性能，其中2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇和二甲基硅二醇相互协同，两者均能增大聚酯的空洞自由体积，当两者均起作用时其对染色性能的提高效果较好。此外，2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇和二甲基硅二醇的添加对纤维其他性能影响较小，并不影响其加工性能及机械性能。
对比例4
一种聚酯FDY丝的制备方法，其步骤基本与实施例1相同，不同之处在于，步骤(1)中采用1,2十二烷基二醇替代2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇，其制得的聚酯FDY丝单丝纤度为0.5dtex，断裂强度为3.6cN/dtex，断裂伸长率为36.0％，网络度为18个/m，线密度偏差率为0.9％，断裂强度CV值为4.0％，断裂伸长CV值为7.5％，沸水收缩率为7.0％，一束丝中含288根改性聚酯FDY单丝；在与实施例1测试条件相同的情况下，其在120℃的温度条件下的上染率为85.6％，K/S值为21.52。
与实施例1对比可以发现，2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇中的叔丁基相对于1,2十二烷基二醇中的长支链取代基更有利于提升纤维的染色性能，这主要是因为一方面2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇中的叔丁基增大的自由体积更多的是空洞自由体积，而1,2十二烷基二醇中的长支链取代基增大的自由体积更多的是狭缝自由体积，另一方面2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇中的叔丁基的刚性大于1,2十二烷基二醇中的长支链取代基，减少了分子链之间的缠结，因而2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇较1,2十二烷基二醇在聚酯分子链排列的方式上具有更多的自由体积，进而更有利于提升纤维的染色性能。
对比例5
一种聚酯FDY丝的制备方法，其步骤基本与实施例1相同，不同之处在于，步骤(1)中采用1,6-己二醇替代二甲基硅二醇，其制得的聚酯FDY丝单丝纤度为0.5dtex，断裂强度为3.6cN/dtex，断裂伸长率为35.0％，网络度为18个/m，线密度偏差率为0.9％，断裂强度CV值为4.0％，断裂伸长CV值为7.5％，沸水收缩率为7.0％，一束丝中含288根改性聚酯FDY单丝；在与实施例1测试条件相同的情况下，其在120℃的温度条件下的上染率为85.7％，K/S值为21.44。。
与实施例1对比可以发现，主链含硅的二元醇引入使得高分子主链上含有-Si-O-Si-键，使得硅氧键间隙较大，内旋转活化能较低，有利于原子自由旋转，从而增大了空洞自由体积，相对于长支链取代基更有利于提升纤维的染色性能。
实施例2
一种易染多孔改性聚酯纤维的制备方法，具体步骤如下：
(1)制备改性聚酯；
(1.1)制备掺杂改性的Sb2O3；
(1.1.1)将浓度为0.5mol％的Ca(NO3)2水溶液与浓度为5mol％的Sb2O3的溶液混合均匀，Sb2O3的溶液的溶剂为草酸，混合液中Ca2+与Sb3+的摩尔比为1:100；
(1.1.2)滴加浓度为2mol/L的氨水至混合液的pH值为10得到沉淀产物，然后对沉淀产物进行洗涤和干燥，干燥的温度为110℃，时间为2h；
(1.1.3)将干燥后的产物首先升温至400℃后保温2h，然后升温至900℃后保温1h，最后在空气中冷却后粉碎得到平均粒径为0.4微米的掺杂改性的Sb2O3粉体；
(1.2)合成2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇，方法为：将醋酸钯和二甲基二叔丁基乙烯混合均匀后，加入质量浓度为11％的双氧水溶液，在温度为70℃的条件下反应4h，经冷却、结晶和精制得到2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇，其中二甲基二叔丁基乙烯、双氧水溶液和醋酸钯的质量比为1:1.8:0.015，2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇的结构式如式(Ⅰ)所示；
(1.3)酯化反应；
将对苯二甲酸、乙二醇、二甲基二苯基二硅氧烷二醇和2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇配成浆料，加入掺杂改性的Sb2O3粉体、二氧化钛和磷酸三甲酯混合均匀后，在氮气氛围中常压下进行酯化反应，酯化反应的温度为250℃，当酯化反应中的水馏出量达到理论值的94％时为酯化反应终点，其中对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比为1:1.2，二甲基二苯基二硅氧烷二醇和2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇的加入量之和为对苯二甲酸加入量的6mol％，二甲基二苯基二硅氧烷二醇与2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇的摩尔比为2:1，磷酸三甲酯的加入量为对苯二甲酸加入量的0.01wt％，掺杂改性的Sb2O3的加入量为对苯二甲酸加入量的0.012wt％，二氧化钛的加入量为对苯二甲酸加入量的0.25wt％；
(1.4)缩聚反应；
酯化反应结束后，在负压条件下开始低真空阶段的缩聚反应，该阶段压力在30min内由常压平稳抽至绝对压力490Pa，反应温度为250℃，反应时间为30min，然后继续抽真空，进行高真空阶段的缩聚反应，使反应压力进一步降至绝对压力90Pa，反应温度为270℃，反应时间为50min，制得数均分子量为25000，分子量分布指数为1.8的改性聚酯；
(2)采用多孔喷丝板按FDY工艺由改性聚酯熔体经计量、喷丝板挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕制得易染多孔改性聚酯纤维；FDY工艺的参数为：纺丝温度295℃，冷却温度22℃，网络压力0.30MPa，一辊速度2700m/min，一辊温度90℃，二辊速度4200m/min，二辊温度140℃，卷绕速度4120m/min。
最终制得的易染多孔改性聚酯纤维的单丝纤度为0.32dtex，断裂强度为3.55cN/dtex，断裂伸长率为27.0％，网络度为13个/m，线密度偏差率为0.95％，断裂强度CV值为4.8％，断裂伸长CV值为8.8％，沸水收缩率为6.9％，一束丝中含150根改性聚酯FDY单丝；其在120℃的温度条件下的上染率为92.8％，K/S值为25.43。
实施例3
一种易染多孔改性聚酯纤维的制备方法，具体步骤如下：
(1)制备改性聚酯；
(1.1)制备掺杂改性的Sb2O3；
(1.1.1)将浓度为1.0mol％的Ba(NO3)2水溶液与浓度为10mol％的Sb2O3的溶液混合均匀，Sb2O3的溶液的溶剂为草酸，混合液中Ba2+与Sb3+的摩尔比为3:100；
(1.1.2)滴加浓度为2mol/L的氨水至混合液的pH值为9.5得到沉淀产物，然后对沉淀产物进行洗涤和干燥，干燥的温度为105℃，时间为3h；
(1.1.3)将干燥后的产物首先升温至400℃后保温3h，然后升温至900℃后保温2h，最后在空气中冷却后粉碎得到平均粒径为0.5微米的掺杂改性的Sb2O3粉体；
(1.2)合成2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇，方法为：将醋酸钯和二甲基二叔丁基乙烯混合均匀后，加入质量浓度为12％的双氧水溶液，在温度为74℃的条件下反应4h，经冷却、结晶和精制得到2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇，其中二甲基二叔丁基乙烯、双氧水溶液和醋酸钯的质量比为1:1.6:0.015，2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇的结构式如式(Ⅰ)所示；
(1.3)酯化反应；
将对苯二甲酸、乙二醇、四甲基二硅氧烷二醇和2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇配成浆料，加入掺杂改性的Sb2O3粉体、二氧化钛和亚磷酸三甲酯混合均匀后，在氮气氛围中加压进行酯化反应，加压压力为0.25MPa，酯化反应的温度为255℃，当酯化反应中的水馏出量达到理论值的97％时为酯化反应终点，其中对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比为1:2.0，四甲基二硅氧烷二醇和2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇的加入量之和为对苯二甲酸加入量的5mol％，四甲基二硅氧烷二醇与2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇的摩尔比为1:1，亚磷酸三甲酯的加入量为对苯二甲酸加入量的0.05wt％，掺杂改性的Sb2O3的加入量为对苯二甲酸加入量的0.0125wt％，二氧化钛的加入量为对苯二甲酸加入量的0.22wt％；
(1.4)缩聚反应；
酯化反应结束后，在负压条件下开始低真空阶段的缩聚反应，该阶段压力在50min内由常压平稳抽至绝对压力495Pa，反应温度为260℃，反应时间为30min，然后继续抽真空，进行高真空阶段的缩聚反应，使反应压力进一步降至绝对压力90Pa，反应温度为270℃，反应时间为50min，制得数均分子量为26000，分子量分布指数为1.9的改性聚酯；
(2)采用多孔喷丝板按FDY工艺由改性聚酯熔体经计量、喷丝板挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕制得易染多孔改性聚酯纤维；FDY工艺的参数为：纺丝温度290℃，冷却温度20℃，网络压力0.25MPa，一辊速度2500m/min，一辊温度85℃，二辊速度4100m/min，二辊温度132℃，卷绕速度4000m/min。
最终制得的易染多孔改性聚酯纤维的单丝纤度为0.4dtex，断裂强度为3.7cN/dtex，断裂伸长率为30.0％，网络度为15个/m，线密度偏差率为0.9％，断裂强度CV值为4.5％，断裂伸长CV值为8.0％，沸水收缩率为6.6％，一束丝中含220根改性聚酯FDY单丝；其在120℃的温度条件下的上染率为90.1％，K/S值为23.90。
实施例4
一种易染多孔改性聚酯纤维的制备方法，具体步骤如下：
(1)制备改性聚酯；
(1.1)制备掺杂改性的Sb2O3；
(1.1.1)将浓度为0.6mol％的Zn(NO3)2水溶液与浓度为6mol％的Sb2O3的溶液混合均匀，Sb2O3的溶液的溶剂为草酸，混合液中Zn2+与Sb3+的摩尔比为1.2:100；
(1.1.2)滴加浓度为2mol/L的氨水至混合液的pH值为10得到沉淀产物，然后对沉淀产物进行洗涤和干燥，干燥的温度为110℃，时间为2.5h；
(1.1.3)将干燥后的产物首先升温至400℃后保温2.5h，然后升温至900℃后保温1h，最后在空气中冷却后粉碎得到平均粒径为0.4微米的掺杂改性的Sb2O3粉体；
(1.2)合成2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇，方法为：将醋酸钯和二甲基二叔丁基乙烯混合均匀后，加入质量浓度为13％的双氧水溶液，在温度为74℃的条件下反应3.5h，经冷却、结晶和精制得到2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇，其中二甲基二叔丁基乙烯、双氧水溶液和醋酸钯的质量比为1:1.5:0.015，2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇的结构式如式(Ⅰ)所示；
(1.3)酯化反应；
将对苯二甲酸、乙二醇、四甲基二硅氧烷二醇和2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇配成浆料，加入掺杂改性的Sb2O3粉体、二氧化钛和磷酸三苯酯混合均匀后，在氮气氛围中常压下进行酯化反应，酯化反应的温度为257℃，当酯化反应中的水馏出量达到理论值的95％时为酯化反应终点，其中对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比为1:1.5，四甲基二硅氧烷二醇和2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇的加入量之和为对苯二甲酸加入量的6mol％，四甲基二硅氧烷二醇与2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇的摩尔比为1:1.5，磷酸三苯酯的加入量为对苯二甲酸加入量的0.03wt％，掺杂改性的Sb2O3的加入量为对苯二甲酸加入量的0.013wt％，二氧化钛的加入量为对苯二甲酸加入量的0.25wt％；
(1.4)缩聚反应；
酯化反应结束后，在负压条件下开始低真空阶段的缩聚反应，该阶段压力在35min内由常压平稳抽至绝对压力495Pa，反应温度为255℃，反应时间为35min，然后继续抽真空，进行高真空阶段的缩聚反应，使反应压力进一步降至绝对压力90Pa，反应温度为270℃，反应时间为40min，制得数均分子量为27000，分子量分布指数为2.0的改性聚酯；
(2)采用多孔喷丝板按FDY工艺由改性聚酯熔体经计量、喷丝板挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕制得易染多孔改性聚酯纤维；FDY工艺的参数为：纺丝温度295℃，冷却温度20℃，网络压力0.22MPa，一辊速度2500m/min，一辊温度85℃，二辊速度4200m/min，二辊温度130℃，卷绕速度3940m/min。
最终制得的易染多孔改性聚酯纤维的单丝纤度为0.3dtex，断裂强度为3.5cN/dtex，断裂伸长率为26.0％，网络度为12个/m，线密度偏差率为1.0％，断裂强度CV值为5.0％，断裂伸长CV值为9.0％，沸水收缩率为6.0％，一束丝中含145根改性聚酯FDY单丝；其在120℃的温度条件下的上染率为92.5％，K/S值为25.32。
实施例5
一种易染多孔改性聚酯纤维的制备方法，具体步骤如下：
(1)制备改性聚酯；
(1.1)制备掺杂改性的Sb2O3；
(1.1.1)将浓度为0.7mol％的Mg(NO3)2水溶液与浓度为8mol％的Sb2O3的溶液混合均匀，Sb2O3的溶液的溶剂为草酸，混合液中Mg2+与Sb3+的摩尔比为2:100；
(1.1.2)滴加浓度为2mol/L的氨水至混合液的pH值为10得到沉淀产物，然后对沉淀产物进行洗涤和干燥，干燥的温度为110℃，时间为2.5h；
(1.1.3)将干燥后的产物首先升温至400℃后保温2.5h，然后升温至900℃后保温2h，最后在空气中冷却后粉碎得到平均粒径为0.5微米的掺杂改性的Sb2O3粉体；
(1.2)合成2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇，方法为：将醋酸钯和二甲基二叔丁基乙烯混合均匀后，加入质量浓度为14％的双氧水溶液，在温度为71℃的条件下反应3.5h，经冷却、结晶和精制得到2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇，其中二甲基二叔丁基乙烯、双氧水溶液和醋酸钯的质量比为1:1.7:0.015，2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇的结构式如式(Ⅰ)所示；
(1.3)酯化反应；
将对苯二甲酸、乙二醇、二甲基硅二醇和2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇配成浆料，加入掺杂改性的Sb2O3粉体、二氧化钛和磷酸三苯酯混合均匀后，在氮气氛围中常压下进行酯化反应，酯化反应的温度为257℃，当酯化反应中的水馏出量达到理论值的94％时为酯化反应终点，其中；对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比为1:1.6，二甲基硅二醇和2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇的加入量之和为对苯二甲酸加入量的5mol％，二甲基硅二醇与2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇的摩尔比为2:1.5，磷酸三苯酯的加入量为对苯二甲酸加入量的0.035wt％，掺杂改性的Sb2O3的加入量为对苯二甲酸加入量的0.0135wt％，二氧化钛的加入量为对苯二甲酸加入量的0.20wt％；
(1.4)缩聚反应；
酯化反应结束后，在负压条件下开始低真空阶段的缩聚反应，该阶段压力在40min内由常压平稳抽至绝对压力490Pa，反应温度为256℃，反应时间为40min，然后继续抽真空，进行高真空阶段的缩聚反应，使反应压力进一步降至绝对压力90Pa，反应温度为275℃，反应时间为90min，制得数均分子量为27000，分子量分布指数为2.0的改性聚酯；
(2)采用多孔喷丝板按FDY工艺由改性聚酯熔体经计量、喷丝板挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕制得易染多孔改性聚酯纤维；FDY工艺的参数为：纺丝温度295℃，冷却温度22℃，网络压力0.20MPa，一辊速度2700m/min，一辊温度80℃，二辊速度4200m/min，二辊温度125℃，卷绕速度3940m/min。
最终制得的易染多孔改性聚酯纤维的单丝纤度为0.37dtex，断裂强度为3.6cN/dtex，断裂伸长率为29.0％，网络度为14个/m，线密度偏差率为0.93％，断裂强度CV值为4.6％，断裂伸长CV值为8.3％，沸水收缩率为6.4％，一束丝中含200根改性聚酯FDY单丝；其在120℃的温度条件下的上染率为91.0％，K/S值为24.63。
实施例6
一种易染多孔改性聚酯纤维的制备方法，具体步骤如下：
(1)制备改性聚酯；
(1.1)制备掺杂改性的Sb2O3；
(1.1.1)将浓度均为0.8mol％的Mg(NO3)2水溶液与Ca(NO3)2水溶液按体积比1:1混合得到含金属离子Mx+的水溶液，含金属离子Mx+的水溶液与浓度为8mol％的Sb2O3的溶液混合均匀，Sb2O3的溶液的溶剂为草酸，混合液中Mx+与Sb3+的摩尔比为2.5:100；
(1.1.2)滴加浓度为2mol/L的氨水至混合液的pH值为10得到沉淀产物，然后对沉淀产物进行洗涤和干燥，干燥的温度为105℃，时间为3h；
(1.1.3)将干燥后的产物首先升温至400℃后保温3h，然后升温至900℃后保温1.5h，最后在空气中冷却后粉碎得到平均粒径为0.4微米的掺杂改性的Sb2O3粉体；
(1.2)合成2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇，方法为：将醋酸钯和二甲基二叔丁基乙烯混合均匀后，加入质量浓度为15％的双氧水溶液，在温度为75℃的条件下反应3h，经冷却、结晶和精制得到2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇，其中二甲基二叔丁基乙烯、双氧水溶液和醋酸钯的质量比为1:1.9:0.015，2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇的结构式如式(Ⅰ)所示；
(1.3)酯化反应；
将对苯二甲酸、乙二醇、二甲基二苯基二硅氧烷二醇和2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇配成浆料，加入掺杂改性的Sb2O3粉体、二氧化钛和磷酸三甲酯混合均匀后，在氮气氛围中加压进行酯化反应，加压压力为0.2MPa，酯化反应的温度为255℃，当酯化反应中的水馏出量达到理论值的95％时为酯化反应终点，其中对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比为1:1.7，二甲基二苯基二硅氧烷二醇和2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇的加入量之和为对苯二甲酸加入量的5.5mol％，二甲基二苯基二硅氧烷二醇与2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇的摩尔比为1.5:1，磷酸三甲酯的加入量为对苯二甲酸加入量的0.04wt％，掺杂改性的Sb2O3的加入量为对苯二甲酸加入量的0.014wt％，二氧化钛的加入量为对苯二甲酸加入量的0.25wt％；
(1.4)缩聚反应；
酯化反应结束后，在负压条件下开始低真空阶段的缩聚反应，该阶段压力在45min内由常压平稳抽至绝对压力490Pa，反应温度为254℃，反应时间为45min，然后继续抽真空，进行高真空阶段的缩聚反应，使反应压力进一步降至绝对压力90Pa，反应温度为282℃，反应时间为70min，制得数均分子量为28500，分子量分布指数为2.0的改性聚酯；
(2)采用多孔喷丝板按FDY工艺由改性聚酯熔体经计量、喷丝板挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕制得易染多孔改性聚酯纤维；FDY工艺的参数为：纺丝温度285℃，冷却温度17℃，网络压力0.30MPa，一辊速度2300m/min，一辊温度80℃，二辊速度4000m/min，二辊温度125℃，卷绕速度3940m/min。
最终制得的易染多孔改性聚酯纤维的单丝纤度为0.33dtex，断裂强度为3.55cN/dtex，断裂伸长率为28.0％，网络度为13个/m，线密度偏差率为0.95％，断裂强度CV值为4.7％，断裂伸长CV值为8.6％，沸水收缩率为6.6％，一束丝中含180根改性聚酯FDY单丝；其在120℃的温度条件下的上染率为91.5％，K/S值为25.00。
实施例7
一种易染多孔改性聚酯纤维的制备方法，具体步骤如下：
(1)制备改性聚酯；
(1.1)制备掺杂改性的Sb2O3；
(1.1.1)将浓度均为0.5mol％的Mg(NO3)2水溶液、Ba(NO3)2水溶液与Ca(NO3)2水溶液按体积比1:1:1混合得到含金属离子Mx+的水溶液，含金属离子Mx+的水溶液与浓度为10mol％的Sb2O3的溶液混合均匀，Sb2O3的溶液的溶剂为草酸，混合液中金属离子Mx+与Sb3+的摩尔比为2:100；
(1.1.2)滴加浓度为2mol/L的氨水至混合液的pH值为9得到沉淀产物，然后对沉淀产物进行洗涤和干燥，干燥的温度为108℃，时间为2.5h；
(1.1.3)将干燥后的产物首先升温至400℃后保温2.5h，然后升温至900℃后保温2h，最后在空气中冷却后粉碎得到平均粒径为0.4微米的掺杂改性的Sb2O3粉体；
(1.2)合成2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇，方法为：将醋酸钯和二甲基二叔丁基乙烯混合均匀后，加入质量浓度为13.5％的双氧水溶液，在温度为73℃的条件下反应3.4h，经冷却、结晶和精制得到2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇，其中二甲基二叔丁基乙烯、双氧水溶液和醋酸钯的质量比为1:1.8:0.015，2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇的结构式如式(Ⅰ)所示；
(1.3)酯化反应；
将对苯二甲酸、乙二醇、二甲基硅二醇和2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇配成浆料，加入掺杂改性的Sb2O3粉体、二氧化钛和磷酸三甲酯混合均匀后，在氮气氛围中加压进行酯化反应，加压压力为0.3MPa，酯化反应的温度为260℃，当酯化反应中的水馏出量达到理论值的94％时为酯化反应终点，其中对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比为1:2.0，二甲基硅二醇和2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇的加入量之和为对苯二甲酸加入量的6mol％，二甲基硅二醇与2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇的摩尔比为1:1，磷酸三甲酯的加入量为对苯二甲酸加入量的0.04wt％，掺杂改性的Sb2O3的加入量为对苯二甲酸加入量的0.014wt％，二氧化钛的加入量为对苯二甲酸加入量的0.25wt％；
(1.4)缩聚反应；
酯化反应结束后，在负压条件下开始低真空阶段的缩聚反应，该阶段压力在40min内由常压平稳抽至绝对压力495Pa，反应温度为260℃，反应时间为50min，然后继续抽真空，进行高真空阶段的缩聚反应，使反应压力进一步降至绝对压力90Pa，反应温度为278℃，反应时间为65min，制得数均分子量为28200，分子量分布指数为2.2的改性聚酯；
(2)采用多孔喷丝板按FDY工艺由改性聚酯熔体经计量、喷丝板挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕制得易染多孔改性聚酯纤维；FDY工艺的参数为：纺丝温度295℃，冷却温度20℃，网络压力0.25MPa，一辊速度2700m/min，一辊温度80℃，二辊速度4050m/min，二辊温度135℃，卷绕速度4120m/min。
最终制得的易染多孔改性聚酯纤维的单丝纤度为0.32dtex，断裂强度为3.52cN/dtex，断裂伸长率为26.5％，网络度为13个/m，线密度偏差率为0.82％，断裂强度CV值为4.9％，断裂伸长CV值为8.8％，沸水收缩率为6.2％，一束丝中含160根改性聚酯FDY单丝；其在120℃的温度条件下的上染率为92.0％，K/S值为25.23。

Claims (10)

1.易染多孔改性聚酯纤维的制备方法，其特征是：采用多孔喷丝板按FDY工艺由改性聚酯熔体制得易染多孔改性聚酯纤维；
所述多孔喷丝板的孔数为100以上；所述改性聚酯的制备方法为：将对苯二甲酸、乙二醇、主链含硅的二元醇、2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇和掺杂改性的Sb2O3粉体混合均匀后先后进行酯化反应和缩聚反应；所述掺杂改性的Sb2O3粉体的加入量分别为对苯二甲酸加入量的0.012～0.015wt％；
主链含硅的二元醇为二甲基硅二醇、二甲基二苯基二硅氧烷二醇或四甲基二硅氧烷二醇，2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇的结构式如下：
Figure FDF0000009283960000011
Sb2O3掺杂改性的过程为：首先将含金属离子Mx+的溶液与含Sb3+的溶液混合均匀，然后滴加沉淀剂至混合液的pH值为9～10，最后煅烧沉淀产物并粉碎；金属离子Mx+为Mg2+、Ca2+、Ba2+和Zn2+中的一种以上；沉淀开始时，混合溶液中金属离子Mx+与Sb3+的摩尔比为1～3:100。
2.根据权利要求1所述的易染多孔改性聚酯纤维的制备方法，其特征在于，所述2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇的合成方法为：将醋酸钯和二甲基二叔丁基乙烯混合均匀后，加入质量浓度为10～15％的双氧水溶液，在温度为70～75℃的条件下反应3～4h，经冷却、结晶和精制得到2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇，所述二甲基二叔丁基乙烯、双氧水溶液和醋酸钯的质量比为1:1.5～2.0:0.015。
3.根据权利要求2所述的易染多孔改性聚酯纤维的制备方法，其特征在于，所述含金属离子Mx+的溶液的浓度为0.5～1.0mol％，溶剂为水，溶液中的阴离子为NO3 -；所述含Sb3+的溶液为浓度5～10mol％的Sb2O3的溶液，溶剂为草酸；所述沉淀剂为浓度2mol/L的氨水；
所述煅烧前对沉淀产物进行洗涤和干燥，干燥的温度为105～110℃，时间为2～3h；所述煅烧的过程为：首先升温至400℃后保温2～3h，然后升温至900℃后保温1～2h，最后在空气中冷却；Sb2O3在掺杂改性后进行粉碎得到平均粒径小于0.5微米的粉体。
4.根据权利要求3所述的易染多孔改性聚酯纤维的制备方法，其特征在于，所述改性聚酯的制备步骤如下：
(1)酯化反应；
将对苯二甲酸、乙二醇、主链含硅的二元醇和2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇配成浆料，加入掺杂改性的Sb2O3粉体、消光剂和稳定剂混合均匀后，在氮气氛围中加压进行酯化反应，加压压力为常压～0.3MPa，酯化反应的温度为250～260℃，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；
(2)缩聚反应；
酯化反应结束后，在负压条件下开始低真空阶段的缩聚反应，该阶段压力在30～50min内由常压平稳抽至绝对压力500Pa以下，反应温度为250～260℃，反应时间为30～50min，然后继续抽真空，进行高真空阶段的缩聚反应，使反应压力进一步降至绝对压力100Pa以下，反应温度为270～282℃，反应时间为50～90min。
5.根据权利要求4所述的易染多孔改性聚酯纤维的制备方法，其特征在于，所述对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比为1:1.2～2.0，所述主链含硅的二元醇和2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇的加入量之和为对苯二甲酸加入量的4～6mol％，所述主链含硅的二元醇与2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇的摩尔比为1～2:1～2，所述消光剂和稳定剂的加入量分别为对苯二甲酸加入量的0.20～0.25wt％和0.01～0.05wt％。
6.根据权利要求5所述的易染多孔改性聚酯纤维的制备方法，其特征在于，所述消光剂为二氧化钛，所述稳定剂为磷酸三苯酯、磷酸三甲酯或亚磷酸三甲酯。
7.根据权利要求6所述的易染多孔改性聚酯纤维的制备方法，其特征在于，改性聚酯的数均分子量为25000～30000，分子量分布指数为1.8～2.2。
8.根据权利要求1所述的易染多孔改性聚酯纤维的制备方法，其特征在于，所述多孔喷丝板的孔数为144～288；所述FDY工艺的流程为：计量、喷丝板挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕；
所述FDY工艺的参数为：纺丝温度285～295℃，冷却温度17～22℃，网络压力0.20～0.30MPa，一辊速度2300～2700m/min，一辊温度80～90℃，二辊速度4000～4200m/min，二辊温度125～140℃，卷绕速度3940～4120m/min。
9.采用如权利要求1～8任一项所述的易染多孔改性聚酯纤维的制备方法制得的易染多孔改性聚酯纤维，其特征是：一束丝中含100根以上改性聚酯FDY单丝；
所述改性聚酯的分子链包括对苯二甲酸链段、乙二醇链段、主链含硅的二元醇链段和2,2,3,4,5,5-六甲基-3,4-己二醇链段；所述改性聚酯中分散有所述掺杂改性的Sb2O3粉体。
10.根据权利要求9所述的易染多孔改性聚酯纤维，其特征在于，易染多孔改性聚酯纤维的单丝纤度为0.3～0.5dtex，断裂强度≥3.5cN/dtex，断裂伸长率为30.0±4.0％，网络度为15±3个/m，线密度偏差率≤1.0％，断裂强度CV值≤5.0％，断裂伸长CV值≤9.0％，沸水收缩率为6.5±0.5％，一束丝中含144～288根改性聚酯FDY单丝；易染多孔改性聚酯纤维在120℃的温度条件下的上染率为87.3～92.8％，K/S值为22.35～25.43。
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