一种改性聚酯复合纤维及其制备方法 【技术领域】
本发明涉及一种聚酯复合纤维， 具体地， 涉及一种改性聚酯复合纤维及其制备方法。 背景技术 聚酯纤维由于其具有优异的机械、 物理、 化学性能， 因而被广泛用于各个领域。随 着聚酯工业的发展， 使得我们的生活变得丰富多彩， 许多新型聚酯改性品种的开发， 极大的 丰富了面料市场的多样性， 近年来， 随着我国经济发展逐渐加快， 与世界潮流的接轨， 使得 我国的聚酯工业有了长足进步， 化纤市场紧跟世界潮流。
每种纤维均有其优缺点， 而生活中， 人们追求的不仅仅是织物机械性能等， 还需要 多样化的花色， 增加其美感。但是对于普通聚酯而言， 由于其结构的特点， 很难实现常压染 色， 而高温高压染色在工业上无法连续生产。例如中国专利申请 CN200810242976.4 公开了 一种新型双色并列型复合聚酯纤维， 是一种普通半消光 PBT 与 PET 聚酯的新型双色并列型
复合纤维， 其截面为花生型， 该复合纤维仅仅可以使用分散染料在常压下染色， 染料的使用 受到限制， 尤其在和羊毛等混纺后， 其染色工艺、 染料的选择都受到了限制。
鉴于此， 提出本发明。 发明内容 本发明的一个目的是提供一种改性聚酯复合纤维， 该复合纤维可以采用酸性染料 常压或分散性染料进行在常压比较低的温度下染色， 色牢度高， 弹性高、 手感舒适。
本发明的另一个目的是提供一种上述改性聚酯复合纤维的制备方法。
为实现本发明第一个目的提供一种改性聚酯复合纤维， 该复合纤维是由改性聚酯 与热塑性树脂复合而成， 其中改性聚酯占复合纤维总重量的 10％ -90％， 所述的改性聚酯 结构中含有如下结构单元 ：
其中 1 ＜ m1 ＜ 160 ； 1 ＜ m2 ＜ 70 ； 0 ≤ m3 ＜ 20 ； 0 ≤ m4 ＜ 20。 所述的改性聚酯优选 ：
优选， 10 ＜ m1 ＜ 100， 10 ＜ m2 ＜ 30， 0 ≤ m3 ＜ 10， 0 ≤ m4 ＜ 10。 更优选 10 ＜ m1 ＜ 100， 10 ＜ m2 ＜ 30， 0 ≤ m3 ＜ 5， 0 ≤ m4 ＜ 5， 且 m3 和 m4 不同时为 0。 所述的改性聚酯的特性粘数为 0.80 ～ 0.90dL/g， 拉伸强度为 40 ～ 80MPa， 断裂伸 长率为 10 ～ 80％， 端羧基含量小于 18mol/t， 二甘醇含量小于 1.0％。
本发明所述的改性聚酯是由聚酯和相对粘度为 1.5 ～ 2.2 的尼龙 6 共聚而成。
所述尼龙 6 的质量含量为 5-30％， 优选 10-20％。
本发明所述的改性聚酯的示差扫描量热 (DSC) 谱图中， 其玻璃化转变温度和熔融 峰均只有一个， 其熔点范围为 150-250℃。
本发明所提供的改性聚酯的结构中优选含有多种聚酯， 其拉伸强度、 拉伸断裂伸 长率得到了显著的提高， 且该共聚物的结构中聚酰胺的序列分布更加均匀， 从而对聚酯的
染色也进行了改性， 酸性可染， 染色更加均匀， 不易出现色差， 分散染料上染率高， 能实现与 羊毛的一浴染色， 且染色率高。
所述的热塑性树脂包括 ： 聚对苯二甲酸丁二醇酯 (PBT)、 聚对苯二甲酸丙二醇酯 (PTT)、 尼龙 6(PA6)、 尼龙 66(PA66)、 聚丙烯 (PP)、 聚乙烯 (PE)、 聚苯硫醚 (PPS)、 聚萘二甲酸 乙二醇 (PEN) 等， 其中优选聚对苯二甲酸丁二醇酯、 聚对苯二甲酸丙二醇酯或尼龙 6。
优选所述的改性聚酯占复合纤维总重量的 30％ -70％。
所述的改性聚酯复合纤维的截面形状为皮芯型、 偏心皮芯型、 并列型或菊瓣型等。
当改性聚酯复合纤维的截面形状为皮芯型或偏心皮芯型时， 热塑性树脂为芯层， 改性聚酯为皮层。所述的改性聚酯复合纤维可以制成长丝、 短丝、 复合 FDY 纤维、 POY 纤维或加弹丝等。 所述的改性聚酯复合纤维长丝的纤度为 0.5 ～ 6dtex， 断裂强度为 1.5 ～ 5.5cN/ dtex， 断裂伸长率为 5 ～ 130％， 模量为 20 ～ 100cN/dtex ； 所述的改性聚酯复合纤维加弹 丝纤度为 1.2 ～ 5.0dtex， 断裂强度为 1.8 ～ 3.5cN/dtex， 断裂伸长率为 15 ～ 45％ ； 所述 的改性聚酯复合纤维短丝包括棉型短纤维和毛型短纤维， 其中棉型短纤维的纤度为 1 ～ 3.5dtex、 切断长度为 30 ～ 70mm、 断裂强度为 1.5 ～ 5.7cN/dtex， 断裂伸长为 15 ～ 80％， 模 量为 20 ～ 80cN/dtex， 卷曲数为 10 ～ 20 个 /25mm， 毛型短纤维的纤度为 2.0 ～ 5.5dtex、 切 断长度为 60 ～ 90mm、 断裂强度为 1.5 ～ 5.7cN/dtex、 断裂伸长为 15 ～ 80％， 模量为 20 ～ 80cN/dtex， 卷曲数为 10 ～ 20 个 /25mm。
上述改性聚酯复合纤维的制备方法， 包括如下步骤 ：
(1) 将改性聚酯和热塑性树脂分别进入各自独立的螺杆挤出机， 在温度为 150 ～ 320℃下熔融成为熔体 ；
(2) 两种熔体进入复合纺丝组件， 在复合纺丝组件中在温度为 200 ～ 320℃的条件 下复合后经喷丝板喷出， 再经过后续的处理得到改性聚酯复合纤维。
上述的制备方法， 经喷丝板喷出的以 200 ～ 1800m/min 的收取速度得到改性聚酯 复合纤维长丝初生丝或短纤维初生丝。
上述的制备方法， 其特征在于， 在步骤 (2) 中经喷丝板喷出的丝， 以 2000 ～ 4000m/ min 的收取速度得到改性聚酯复合 POY 纤维。
上述的制备方法中， 经喷丝板喷出后， 喷出的丝直接进入第一热盘， 再进入第二热 盘， 在第一、 二热盘之间进行纤维的牵伸， 牵伸倍数 2 ～ 5 倍， 从第二热盘出来的纤维束进入 卷绕机进行卷装， 卷绕速度 3100 ～ 5200m/min， 卷绕后得到改性聚酯复合 FDY 纤维， 其中第 一热盘的温度为 75 ～ 100℃、 速度为 800 ～ 2000m/min， 第二热盘的温度为 120 ～ 180℃， 速 度为 3200 ～ 5200m/min。
上述得到的复合纤维长丝初生丝在 20 ～ 100℃下进行牵伸， 牵伸倍数 1.1 ～ 6.5 倍， 然后在 80 ～ 200℃下进行热定型后， 卷取得到改性聚酯复合纤维长丝。
上述得到的复合 POY 纤维在加弹机上以 300 ～ 1200m/min 的速度牵伸 1.3 ～ 3 倍， 预热箱温度为 120 ～ 220℃， D/Y 为 1.4 ～ 2.6， 定型箱温度 140 ～ 200℃， 卷绕速度 800 ～ 2200m/min， 得到改性聚酯复合加弹丝。
上述得到的复合纤维短纤维初生丝在 20 ～ 100 ℃下进行牵伸， 牵伸倍数 1.1 ～ 6.5 倍 ； 然后在温度为 30 ～ 100℃下经过卷曲机进行卷曲 ； 之后在温度为 80 ～ 200℃下热 定型后， 进行切断和打包得到改性聚酯复合短纤维。
与现有技术相比， 本发明提供的改性聚酯复合纤维的有益效果为 ： 本发明的改性 聚酯复合纤维， 由于采用了改性聚酯作为复合纤维的组分， 使得复合纤维具有常压、 常温即 可用酸性染料和、 或分散染料且无需载体进行染色的优异性能。同时改性聚酯复合纤维中 两组份的热收缩性能不一致时， 可赋予纤维独特的自卷曲性能， 这种纤维与天然纤维混纺 时更容易， 且可以有效提高所制织物的弹性， 提高手感舒适性。
同时该改性聚酯复合纤维与羊毛、 棉等天然纤维混纺后， 在常压下温度为 100℃以 下可以实现同浴批染， 大大降低了染色成本， 更好的提高了织物综合性能且色泽满足各种
需要。 具体实施方式
实施例 1
聚对苯二甲酸乙二醇酯原料在 245 ℃下熔融， 将第二组分的 PBT 树脂真空干燥 后在 280 ℃下熔融， 两种组分别进入各自计量泵计量后按重量百分比 70 ∶ 30( 改性聚酯 PET ∶ PBT) 的比例进入偏心皮芯型复合纺丝组件， 在 280℃下复合后从喷丝板喷出， 卷绕速 度 600m/min， 得到偏心皮芯型改性聚酯复合纤维初生丝， 其中改性聚酯组分为皮层， 将该初 生纤维 75℃进行一级牵伸， 牵伸倍数 3 倍， 115℃进行二级牵伸， 牵伸倍数 1.4 倍， 150℃进 行热定型后得到聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维长丝， 该纤维断裂强度 2.75cN/dtex， 断裂伸长 25％ ； 将所得纤维在浴比为 1 ∶ 20 的红色酸性染料中， 93℃常压下染色 90 分钟， 水洗后烘 干， 检测得到该改性聚酯复合纤维的上染率可达到 83％。染色均匀， 无色差。
实施例 2
将聚对苯二甲酸乙二醇酯在 255 ℃下熔融， 将第二组分的 PTT 树脂真空干燥后 在 275 ℃下熔融， 两种组分别进入各自计量泵计量后按重量百分比 65 ∶ 35( 改性聚酯 PET ∶ PTT) 的比例进入并列型复合纺丝组件， 在 275℃下复合后从喷丝板喷出， 卷绕速度 2800m/min， 得到改性聚酯复合纤维 POY 丝， 将该纤维加弹机上以 900m/min 的速度牵伸 1.6 倍， 预热箱温度为 200℃， D/Y 为 1.7， 卷绕速度 1430m/min， 得到聚对苯二甲酸乙二醇酯复合 加弹丝， 该纤维断裂强度 2.6cN/dtex， 断裂伸长 29％ ； 将所得纤维在浴比为 1 ∶ 20 的蓝色 酸性染料中， 95℃常压下染色 60 分钟， 水洗后烘干， 检测得到该改性聚酯复合纤维的上染 率可达到 81％。染色均匀， 无色差。 实施例 3
将聚对苯二甲酸乙二醇酯原料在 250 ℃下熔融， 将第二组分的 PP 树脂真空干燥 后在 270 ℃下熔融， 两种组分别进入各自计量泵计量后按重量百分比 80 ∶ 20( 改性聚酯 PET ∶ PP) 的比例进入菊瓣型复合纺丝组件， 在 270℃下复合后从喷丝板喷出， 进入第一热 盘， 第一热盘温度 80℃， 速度 1500m/min， 然后进入第二热盘， 热盘温度 160℃， 速度 3750m/ min， 第一、 第二热盘之间进行纤维的牵伸， 牵伸倍数 2.5 倍 ； 从第二导盘出来的纤维束进入 卷绕机进行卷装， 卷绕速度 3740m/min， 卷绕后得到改性聚酯复合纤维 FDY 丝。该纤维断裂 强度 2.73cN/dtex， 断裂伸长 33％； 将所得纤维在浴比为 1 ∶ 20 的红色酸性染料中， 92℃常 压下染色 30 分钟， 水洗后烘干， 检测得到改性聚酯复合纤维的上染率可达到 80％。染色均 匀， 无色差。
实施例 4
将聚对苯二甲酸乙二醇酯原料在 245℃下熔融， 将第二组分的 PA6 树脂真空干燥 后在 265 ℃下熔融， 两种组分别进入各自计量泵计量后按重量百分比 90 ∶ 10( 改性聚酯 PET ∶ PA66) 的比例进入皮芯型复合纺丝组件， 在 265℃下复合后从喷丝板喷出， 卷绕速度 800m/min， 得到皮芯型改性聚酯复合纤维初生丝， 其中改性聚酯组分为皮层， 然后在 55 ℃ 进行一级牵伸， 牵伸倍数 3.2 倍， 120℃进行二级牵伸， 牵伸倍数 1.3 倍， 之后将纤维进行卷 曲， 然后在 160℃进行热定型 15 分钟， 将定型后的纤维在切断机上切短、 打包后得到纤度为 1.5dtex， 长度为 38mm 的棉型改性聚酯复合短纤维。该纤维断裂强度 2.6cN/dtex， 断裂伸
长 35％， 卷曲数 13 个 /25cm ； 将所得纤维在浴比为 1 ∶ 20 的蓝色酸性染料中， 90℃常压下 染色 35 分钟， 水洗后烘干， 检测得到该棉型改性聚酯复合纤维的上染率可达到 84％。染色 均匀， 无色差。
实施例 5
将聚对苯二甲酸乙二醇酯原料在 245℃下熔融， 将第二组分的 PA6 树脂真空干燥 后在 265℃下熔融， 两种组分分别进入各自计量泵计量后按重量百分比 90 ∶ 10( 改性聚酯 PET ∶ PA6) 的比例进入皮芯型复合纺丝组件， 在 265℃下复合后从喷丝板喷出， 卷绕速度 800m/min， 得到皮芯型改性聚酯复合纤维初生丝， 其中改性聚酯组分为皮层， 然后在 55 ℃ 进行一级牵伸， 牵伸倍数 3.5 倍， 120℃进行二级牵伸， 牵伸倍数 1.4 倍， 之后将纤维进行卷 曲， 然后在 162℃进行热定型 14 分钟， 将定型后的纤维在切断机上切短、 打包后得到纤度为 3.2dte、 长度为 78mm 的毛型改性聚酯复合短纤维。该纤维断裂强度 2.9cN/dtex， 断裂伸长 33％， 卷曲数 13 个 /25cm ； 将所得纤维在浴比为 1 ∶ 25 的蓝色酸性染料中， 90℃常压下染 色 30 分钟， 水洗后烘干， 检测得到该改性聚酯复合纤维的上染率可达到 86％。 染色均匀， 无 色差。
实施例 6
本实施例采用的改性聚酯的结构为 ： 其中 10 ＜ m1 ＜ 100 ； 10＜ m2 ＜ 30， 0 ＜ m3 ＜ 5。
将改性聚酯在 255℃下熔融， 将第二组分的 PTT 树脂真空干燥后在 275℃下熔融， 两种组分别进入各自计量泵计量后按重量百分比 20 ∶ 80( 改性聚酯∶ PTT) 的比例进入并 列型复合纺丝组件， 在 275℃下复合后从喷丝板喷出， 卷绕速度 3500m/min， 得到改性聚酯 复合纤维 POY 丝， 将该纤维加弹机上以 1500m/min 的速度牵伸 1.6 倍， 预热箱温度为 115℃， D/Y 为 1.4， 卷绕速度 1430m/min， 得到改性聚酯复合加弹丝纤维， 该纤维断裂强度 4.6cN/ dtex， 断裂伸长 35％ ； 将所得纤维在浴比为 1 ∶ 20 的蓝色酸性染料中， 85℃常压下染色 60 分钟， 水洗后烘干， 检测得到该改性聚酯复合纤维的上染率可达到 87％。 染色均匀， 无色差。
实施例 7
本实施例采用的改性聚酯的结构为 ：
，其 中 10 ＜ m1 ＜ 100 ； 1 ＜ m2 ＜ 70， 0 ＜ m3 ＜ 5， 0 ＜ m4 ＜ 5。
将改性聚酯原料在 250℃下熔融， 将第二组分的 PA6 树脂真空干燥后在 265℃下熔 融， 两种组分分别进入各自计量泵计量后按重量百分比 10 ∶ 90( 改性聚酯∶ PA66) 的比例 进入皮芯型复合纺丝组件， 在 265℃下复合后从喷丝板喷出， 卷绕速度 1500m/min， 得到皮 芯型改性聚酯复合纤维初生丝， 其中改性聚酯组分为皮层， 然后在 80℃进行一级牵伸， 牵伸 倍数 4.8 倍， 100℃进行二级牵伸， 牵伸倍数 1.3 倍， 之后将纤维进行卷曲， 然后在 120℃进行 热定型 15 分钟， 将定型后的纤维在切断机上切短、 打包后得到纤度为 3.2dtex， 长度为 51mm的棉型改性聚酯复合短纤维。该纤维断裂强度 4.2cN/dtex， 断裂伸长 35％， 卷曲数 16 个 /25cm ； 将所得纤维在浴比为 1 ∶ 20 的蓝色酸性染料中， 90℃常压下染色 35 分钟， 水洗后烘 干， 检测得到该棉型改性聚酯复合纤维的上染率可达到 85％。染色均匀， 无色差。
实施例 8
本实施例采用的改性聚酯的结构为 ：
其 中 10 ＜ m1＜ 100 ； 1 ＜ m2 ＜ 30， 0 ＜ m4 ＜ 5。
将改性聚酯原料在 275℃下熔融， 将第二组分的 PPS 树脂真空干燥后在 310℃下熔 融， 两种组分分别进入各自计量泵计量后按重量百分比 60 ∶ 40( 改性聚酯∶ PPS) 的比例 进入偏心皮芯型复合纺丝组件， 在 310℃下复合后从喷丝板喷出， 卷绕速度 600m/min， 得到 偏心皮芯型改性聚酯复合纤维初生丝， 其中改性聚酯组分为皮层， 将该初生纤维 75℃进行 一级牵伸， 牵伸倍数 3 倍， 120℃进行二级牵伸， 牵伸倍数 1.4 倍， 160℃进行热定型后得到改 性聚酯复合纤维长丝， 该纤维断裂强度 3.75cN/dtex， 断裂伸长 25％ ； 将所得纤维在浴比为 1 ∶ 20 的红色酸性染料中， 93℃常压下染色 90 分钟， 水洗后烘干， 检测得到该改性聚酯复合 纤维的上染率可达到 83％。染色均匀， 无色差。9