CN102690410B - 一种改性聚酯及其纤维的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及聚酯纤维技术领域，为了解决聚酯纤维由于聚酯分子链中缺少亲水性基团从而造成其染色性能和亲水性的不足的问题，本发明提出了一种改性聚酯及其纤维的生产方法，将精对苯二甲酸和乙二醇加入反应釜中，混合均匀后发生酯化反应，当酯化度为80～90%时加入纤维改性剂后搅拌、酯化完成后缩聚得到改性聚酯，将改性聚酯按常规纺丝方法纺丝，得到改性聚酯纤维。改性后的聚酯纤维改善了聚酯纤维的亲水性和可染性，并且提高了柔软度，手感好。

Description

一种改性聚酯及其纤维的生产方法

技术领域

本发明涉及聚酯纤维技术领域，具体地说涉及一种改性聚酯及其纤维的生产方法。

背景技术

聚酯纤维是合成纤维的最重要组成部分，因其优良的物化性能广泛用于纺织服装，工业用丝等领域。聚酯纤维是由对苯二甲酸和乙二醇聚合得到聚对苯二甲酸乙二醇酯，然后经过熔融纺丝和后处理得到的纤维。聚酯纤维具有高强度、高弹性、耐热、耐磨、耐光、表面光滑等性质。但是由于聚酯分子链中缺少亲水性基团从而造成其染色性能和亲水性的不足。

传统的聚酯纤维的亲水性改性方法主要是对聚酯纤维和织物进行表面处理，这种方法耐水洗牢度和耐候性都较差，长期使用后其亲水效果逐渐降低。在表面处理时使用的表面活性剂对环境造成大量污染，且工序多，成本高。所以在聚酯纤维生产过程中添加亲水改性物质，可根本上改善了其亲水性和可染性，不仅降低了成本，又更加环保。

中国专利公开号为CN1247240A公开了一种共聚酯纤维的生产方法，在其所述的共聚酯中含有聚（C2-4亚烷基二醇）单元，微量的季戊四醇单元和羧甲基膦酸单元。其主要目的是提供一种可以用分散染料相对容易的进行染色的共聚酯纤维，染色纤维具有相当高的染料接受能力，在这个方法中，季戊四醇起到一个支化剂的作用。在羧酸酯化程度为50%～95%时加入季戊四醇，以保证生成长支链。余木火等人采用固相聚合手段将季戊四醇作为支化剂，制备了PET- PENTA共聚酯，改善其支化结构，获得了线性高分子所没有的特性。但是在以上所述的方法中，季戊四醇的羟基未能得到保留，聚酯纤维的亲水性并没有改善，原因是季戊四醇的四个羟基在聚对苯二甲酸乙二醇酯合成过程中都会参与反应。并且季戊四醇的引入只能增加聚合物的支化程度，而支化程度的增加使纤维的可纺性变差。

中国专利公开号为CN1803884A公开了一种环状脂肪族碳酸酯和其聚合物合成方法，在其方法中提到先将季戊四醇与苯甲醛进行反应，将季戊四醇的两个羟基保护起来，只保留另外两个羟基。但是此反应需要浓盐酸和催化剂，分离产物过程也比较复杂。

发明内容

为了解决聚酯纤维由于聚酯分子链中缺少亲水性基团从而造成其染色性能和亲水性的不足的问题，本发明提出了一种改性聚酯及其纤维的生产方法，改性后的聚酯纤维改善了聚酯纤维的亲水性和可染性，并且提高了柔软度，手感好。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种改性聚酯及其纤维的生产方法，为以下步骤：

（1）将精对苯二甲酸和乙二醇加入反应釜中，混合均匀后，在温度为220～290℃，压力60～550kPa下发生酯化反应，反应 2～7h，其中，精对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比为100：110～160；

（2）在步骤（1）的酯化反应中，当酯化度为80～90%时加入纤维改性剂后搅拌、酯化完成后，缩聚得到改性聚酯，缩聚是在高真空(20～100Pa)、温度270～290℃条件下进行的。其中，纤维改性剂与步骤（1）中的精对苯二甲酸的质量比为0.001～0.02：1；作为优选，纤维改性剂与精对苯二甲酸的质量比为0.005~0.02：1。通过大量实验室以及生产线实验对纤维改性剂的加入时机与加入量进行了细致的研究，最终发现在酯化度为80～90%，加入的纤维改性剂与精对苯二甲酸的质量比为0.01～0.02:1时，所得到的产品性能最为理想。 

（3）将步骤（2）得到的改性聚酯按常规纺丝方法纺丝，得到改性聚酯纤维。作为优选，改性聚酯在290~300℃温度下进行熔融纺丝，制备相应的改性聚酯纤维。

作为优选，本发明采用五釜生产工艺，包括两个酯化釜、两个预缩聚反应釜和一个终缩聚反应釜。 

步骤（2）中所述的纤维改性剂具有如下（I）所示的结构式：

                                                       

（I）             。

纤维改性剂的制备方法为以下步骤：将季戊四醇加入二乙胺溶剂中搅拌，季戊四醇与二乙胺的摩尔比为1:2，在温度90～100℃下反应1～2h后得到纤维改性剂。反应中在二乙胺和季戊四醇间生成了氢键，本发明的关键在于季戊四醇的四个羟基有且只有两个与二乙胺形成氢键，由于季戊四醇的空间结构为正棱锥形，四个羟基分别分布在正棱锥的四个角，所以化学反应特性是相同的，而任意两个羟基与二乙胺形成氢键后，产生空间位阻，使另外两个羟基极难再与二乙胺形成氢键。

反应方程式如下：

 

本发明在常规聚酯及其纤维的生产过程中，通过在酯化过程中添加少量的季戊四醇改性剂原料，按照常规熔纺过程制备的差异化聚酯纤维。制备过程包括加入以季戊四醇为原料制备的一种改性剂进行共聚反应，该改性剂是由季戊四醇和二乙胺通过一定的反应形成氢键改性剂，封闭掉季戊四醇上的一半羟基基团，然后在聚酯的酯化过程中加入该改性剂，按常规工艺制备改性聚酯，然后按照常规熔纺过程，再使得与季戊四醇羟基结合的二乙胺脱除制备的改性聚酯纤维。

由于加入季戊四醇改性剂，在最终聚合产物中引入了羟基，从而改善了聚酯纤维的亲水性和可染性，且提高了柔软度，手感好；现有添加季戊四醇的聚酯纤维生产技术，由于季戊四醇的四个羟基反应活性相同，极易产生支化现象，使可纺性变差。最终聚合产物不具有羟基，达不到改善亲水性及可染性的效果，与现有生产技术相比，本发明不会产生支化现象，聚酯纤维的可纺性、亲水性和可染性等都得到了提高。本发明属对聚酯纤维的微量改性，生产过程简单，利用现有聚酯合成及纺丝生产设备和技术即可进行生产。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）本发明的改性聚酯纤维提高了柔软度，手感好；

（2）本发明的改性纤维不会产生支化现象，改性聚酯纤维的可纺性、亲水性和可染性等都得到了提高；

（3）本发明生产过程简单，利用现有聚酯的生产设备和技术即可进行生产。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明，实施例中所用原料均可市购。

实施例1

（1）改性纤维剂的制备：将136g(1mol)季戊四醇加入装有146g(2mol)二乙胺溶剂的反应釜中，搅拌均匀，在温度90℃下反应1h，在二乙胺和季戊四醇间生成了氢键，得到纤维改性剂；

（2）将1660g(10mol)精对苯二甲酸和868g(14mol)乙二醇加入酯化釜中，混合均匀后，在温度为230℃，压力300kPa下发生酯化反应，反应2.5h，在酯化反应中，当酯化度为80%时加入1.7g步骤（1）制备的纤维改性剂，酯化完成后在40Pa、温度280℃条件下缩聚反应3h得到改性聚酯，产物特性粘度0.671。

（3）将改性聚酯在292℃温度下进行熔融纺丝得到改性聚酯纤维。

改性聚酯纤维用2%重量比浓度的福隆红玉RD-GFL200染料在90℃下进行常压染色1小时，结果K/S为1.02，上染率7.7%，作为对比，未改性常规聚酯纤维K/S值和上染率约为0。

实施例2

（1）改性纤维剂的制备：将136g(1mol)季戊四醇加入装有146g(2mol)二乙胺溶剂的反应釜中，搅拌均匀，在温度95℃下反应1h，在二乙胺和季戊四醇间生成了氢键，得到纤维改性剂；

（2）将1660g(10mol)精对苯二甲酸和744g(12mol)乙二醇加入酯化釜中，混合均匀后，在温度为230℃，压力300kPa下发生酯化反应，反应2.5h，在酯化反应中，当酯化度为85%时加入1.7g步骤（1）制备的纤维改性剂，酯化完成后在60Pa、温度283℃条件下缩聚反应3h得到改性聚酯，产物特性粘度0.668。

（3）将改性聚酯在292℃温度下进行熔融纺丝，得到改性聚酯纤维。

改性纤维用2%重量比浓度的福隆红玉RD-GFL200染料在90℃下进行常压染色1小时，结果K/S为1.07，上染率7.8%，作为对比，未改性常规聚酯纤维K/S值和上染率约为0。

实施例3

（1）改性纤维剂的制备：将136g(1mol)季戊四醇加入装有146g(2mol)二乙胺溶剂的反应釜中，搅拌均匀，在温度100℃下反应2h，在二乙胺和季戊四醇间生成了氢键，得到纤维改性剂；

（2）将1660g(10mol)精对苯二甲酸和992g(16mol)乙二醇加入酯化釜中，混合均匀后，在温度为230℃，压力300kPa下发生酯化反应，反应2.5h，在酯化反应中，当酯化度为90%时加入33g步骤（1）制备的纤维改性剂，酯化完成后在80Pa、温度285℃条件下缩聚反应3.5h得到改性聚酯，产物特性粘度0.639。

（3）将改性聚酯在292℃温度下进行熔融纺丝，得到改性聚酯纤维。

改性纤维用2%重量比浓度的福隆红玉RD-GFL200染料在90℃下进行常压染色1小时，结果K/S为2.43，上染率16.7%，作为对比，未改性常规聚酯纤维K/S值和上染率约为0。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种改性聚酯纤维的生产方法，其特征在于，改性聚酯纤维的生产方法为以下步骤：

（1）将精对苯二甲酸和乙二醇加入反应釜中，混合均匀后，在温度为220～290℃，压力60～550kPa下发生酯化反应，反应 2～7h，其中，精对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比为100：110～160；

（2）在步骤（1）的酯化反应中，当酯化度为80～90%时加入纤维改性剂后搅拌、酯化完成后缩聚得到改性聚酯，其中，纤维改性剂与步骤（1）中的精对苯二甲酸的质量比为0.001～0.02：1，所述的纤维改性剂具有如下（I）所示的结构式：

                                                         （I） ；       

（3）将步骤（2）得到的改性聚酯按常规纺丝方法纺丝，得到改性聚酯纤维。

2.根据权利要求1所述的一种改性聚酯纤维的生产方法，其特征在于，纤维改性剂的制备方法为以下步骤：将季戊四醇加入二乙胺溶剂中搅拌，季戊四醇与二乙胺的摩尔比为1:2，在温度90～100℃下反应1～2h后得到纤维改性剂。