專利名稱：一種陽離子染料常壓深染共聚酯纖維的制備方法
技術領域：
本發明屬于聚酯纖維的制備領域，特別涉及一種陽離子染料常壓深染共聚酯纖維的制備方法。
背景技術：
紡織工業是我國國民經濟的支柱產業之一，聚酯纖維是紡織工業中應用最廣，產量最大的紡織纖維，2009年我國聚酯纖維產量已經突破2200萬噸，占世界聚酯纖維總產量的65%，連續11年居世界首位。但是我國雖然是聚酯生產大國，卻是聚酯技術弱國，產品同構性矛盾突出，差別化功能化聚酯纖維品種少。在所有差別化聚酯纖維中，聚合物改性是聚酯纖維差別化的起點，改進纖維的染色性則是聚酯纖維差別化永遠的主題。改進聚酯纖維染色方法很多，應用較為廣泛的是加入改性單體進行共聚，大致可分為以下三種(1)陽離子染料可染單體，如間苯磺酸鈉(或鉀)類；( 分散性染料可染單體，如具有間位結構的間苯二甲酸，具有柔性結構的聚乙二醇和癸二酸等；C3)酸性染料可染單體，如含胺基化合物。目前，國內開發的陽離子染料高溫高壓可染共聚酯纖維CDP和常壓染色共聚酯纖維ECDP，HCDP都通過共聚改性得到，較好地改善了聚酯纖維染色性差的缺點，但仍存在著許多不足之處，如CDP纖維需要高溫高壓染色，ECDP纖維的熱穩定性和可紡性差，HCDP共聚酯的高熔融粘度影響聚合和紡絲等，限制了這些改性聚酯纖維的擴大應用。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種陽離子染料常壓深染共聚酯纖維的制備方法，該方法操作簡單，其制造過程對設備無特殊要求，且成本價格低廉，易實現工業化，制得的共聚酯纖維在常壓沸染條件下可用陽離子染料染成深色，色澤艷麗，色譜廣泛。本發明的一種陽離子染料常壓深染的共聚酯纖維的制備方法，包括方案一 (1)將帶側鏈的脂肪族二元醇共混物和間苯二元酸二元酯-5-磺酸鈉 (或鉀)改性的共聚酯切片置于真空轉鼓干燥器內，蒸汽壓力0. 2Mpa，真空度< lOOKpa，在 100 170°C干燥8 12h，獲得含水率小于50PPM的可紡干燥共聚酯切片；(2)將上述可紡干燥共聚酯切片在螺桿溫度270°C 320°C下，經噴絲板擠出，紡絲速度400 4200m/min，牽伸溫度70°C 160°C，牽伸倍數2 4倍的條件下，即得陽離子常壓深染的共聚酯纖維；上述步驟O)中所述的噴絲板為常規圓型噴絲板、十字異型噴絲板或中空的異型噴絲板，分別可制得常規圓型截面、十字型截面、中空型截面陽離子常壓深染共聚酯纖維。方案二 (1)將帶側鏈的脂肪族二元醇共混物和間苯二元酸二元酯-5-磺酸鈉 (或鉀)改性的共聚酯切片置于真空轉鼓干燥器內，蒸汽壓力0. 2Mpa，真空度< lOOKpa，在 100 170°C干燥8 12h，獲得含水率小于50PPM的可紡干燥共聚酯切片；(2)以聚酯(PET)、陽離子染料可染共聚酯(CDP)、高含量陽離子可染共聚酯
3(HCDP)、聚酰胺6(PA6)、聚酰胺66(PA66)和聚丙烯(PP)中的一種與上述的可紡干燥共聚酯切片進行復合紡絲，采用并列型或菊瓣型復合噴絲板進行熔融紡絲，螺桿溫度270°C 3200C，紡絲速度400 4200m/min，牽伸溫度70°C 160°C，牽伸倍數2 4倍，制得陽離子常壓深染的共聚酯復合纖維；上述步驟(2)中當添加聚酯(PET)時其紡絲溫度為280 300°C，添加陽離子染料可染共聚酯(⑶P)時其紡絲溫度為觀0 300°C，添加高含量陽離子可染共聚酯(HCDP)時其紡絲溫度為285 315°C，添加聚酰胺6 (PA6)或聚酰胺66 (PA66)時其紡絲溫度為270 290°C，添加聚丙烯(PP)時其紡絲溫度為270 290°C。上述步驟O)中所得陽離子常壓深染的共聚酯復合纖維中聚酯(PET)、陽離子染料可染共聚酯(CDP)、高含量陽離子可染共聚酯(HCDP)、聚酰胺6(PA6)、聚酰胺66(PA66)或聚丙烯(PP)的含量為共聚酯纖維的10 50wt%。方案三以聚酯(PET)、陽離子染料可染共聚酯(CDP)、高含量陽離子可染共聚酯 (HCDP)、聚酰胺6(PA6)、聚酰胺66(PA66)或聚丙烯(PP)為基體，加入帶側鏈的脂肪族二元醇共混物和間苯二元酸二元酯-5-磺酸鈉(或鉀)改性的共聚酯切片進行共混，然后將切片經100 170°C干燥8 12h，螺桿溫度270°C 320°C，紡絲速度400 4200m/min，牽伸溫度70°C 160°C，牽伸倍數2 4倍，制得陽離子常壓深染的共聚酯共混纖維；其中聚酯(PET)、陽離子染料可染共聚酯(CDP)、高含量陽離子可染共聚酯 (HCDP)、聚酰胺6(PA6)、聚酰胺66(PA66)或聚丙烯(PP)的含量為共聚酯纖維的10 50wt%。上述方案一、方案二及方案三中分別得到的陽離子常壓深染的共聚酯纖維、陽離子常壓深染的共聚酯復合纖維和陽離子常壓深染的共聚酯共混纖維均包括短纖維、預取向絲(POY)或拉伸絲(FDY)，其中預取向絲經過加彈得到加彈絲(DTY)。上述三種方案分別可以制得陽離子常壓深染共聚酯纖維、陽離子常壓深染共聚酯復合纖維和陽離子常壓深染的共聚酯共混纖維。上述三種方案中所述的常規圓型截面、十字型截面和中空型截面陽離子常壓深染共聚酯纖維、陽離子常壓深染共聚酯復合纖維和陽離子常壓深染的共聚酯共混纖維在常壓沸染的條件下，可以用陽離子染料在95 100°C常壓下染成深色，其上染率在90%以上。其中帶側鏈的脂肪族二元醇共混物和間苯二元酸二元酯-5-磺酸鈉(或鉀)改性的共聚酯切片的制備方法(專利申請號201110(^63304)，包括(1)在連續聚合設備上合成改性的共聚酯切片，第一酯化釜加入對苯二甲酸和乙二醇，同時加入催化劑和穩定劑，進行酯化反應，反應溫度240°C 270°C，時間2-4h，物料轉入第二酯化釜，同時注入2-甲基-1，3-丙二醇和2，2- 二甲基-1，3-丙二醇共混物，和間苯二元酸二元酯-5-磺酸鈉(或鉀)，進一步酯化，反應溫度240°C 270°C，時間1- ；其中對苯二甲酸、間苯二元酸二元酯-5-磺酸鈉或鉀、2-甲基-1，3-丙二醇和2，2- 二甲基-1， 3-丙二醇共混物的摩爾比為1 0. 015 0. 06 0. 04 0. 2 ；(2)酯化反應結束后，物料轉入縮聚釜，反應溫度270°C _300°C，逐漸減壓至真空度小于130Pa，縮聚反應2-4h后出料、切粒、干燥即得帶側鏈的脂肪族二元醇共混物和間苯二元酸二元酯-5-磺酸鈉(或鉀)改性的共聚酯切片。上述步驟(1)中所述的含側鏈的脂肪族二元醇共混物為2-甲基-1，3-丙二醇和2，2_二甲基-1，3-丙二醇共混物，摩爾比為10 90 90 10。優選的摩爾比為50 50、 75 25 或 25 75。上述步驟(1)中所述的催化劑為二價或三價的金屬Zn、Sb、Mn、Ca或Co的化合物中的一種或幾種，其用量為對苯二甲酸的0. 01 0. 08wt%。上述步驟(1)中所述的穩定劑為磷酸三甲酯或磷酸三苯酯，其用量為對苯二甲酸的 0. 02 0. 06wt%o上述步驟O)中所述的改性的共聚酯切片，其特性粘數為0.4 0.7，熔點為 220°C 240"C。本發明所提供的共聚酯纖維，在其大分子鏈中引入磺酸鹽基團的同時又引入了側鏈烷烴基團，使得共聚酯短纖維能夠在常壓沸染條件下對于陽離子染料可染深色，色澤艷麗，色譜廣泛，抗起毛起球，同時，由于帶有側鏈的脂肪族二元醇共混物的側鏈基團的體積效應，降低了該種共聚酯結晶性能和玻璃化溫度，使制得的纖維具有超柔軟手感和好的回彈性，無刺癢感。該共聚酯纖維解決了傳統滌綸織物起毛起球等難以克服的缺點，具有天然纖維的柔軟性、親膚性等優良的服用性能，可純紡或與黏膠、羊絨、羊毛、棉花混紡，且與黏膠、羊絨、羊毛和腈綸、錦綸相比性價比較高。本發明所提供的共聚酯纖維，由于可以采用常壓沸染工藝，不需要堿處理，其染色和后整理溫度遠低于普通滌綸產品，可與天然纖維同浴染色，避免了高溫高壓對天然纖維的損傷，降低可成本，實現了節能減排的發展要求，符合低碳環保的發展趨勢，同時推動了新型共聚酯纖維與天然及化學纖維混紡混織面料的開發，替代進口面料，促進紡織產業技術升級換代，具有廣闊的市場應用前景。此外本發明制備的帶有側鏈的脂肪族二元醇共混物和間苯二元酸二元酯-5-磺酸鈉(或鉀)改性的共聚酯纖維，其制造過程對設備無特殊要求，能在進口或國產的普通設備上進行生產，且成本價格低廉，易實現工業化生產。有益效果1、本發明的共聚酯纖維在常壓沸染條件下可用陽離子染料染成深色，色澤艷麗， 色譜廣泛，抗起毛起球，同時具有超柔軟手感和好的回彈性，無刺癢感，與黏膠、羊絨、羊毛和腈綸、錦綸相比性價比較高。2、本發明的制備方法簡單，其制造過程對設備無特殊要求，且成本價格低廉，易實現工業化生產。
具體實施例方式下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。本發明實施例中對苯二甲酸簡寫為PTA ；乙二醇簡寫為EG ；2-甲基_1，3_丙二醇簡寫為MPO ；2，2- 二甲基-1，3-丙二醇簡寫為NPG ；間苯二元酸乙二酯-5-磺酸鈉簡寫為 SIPE，間苯二甲酸二甲酯-5-磺酸鈉簡寫為SIPM，對帶側鏈的脂肪族二元醇共混物和間苯二元酸二元酯-5-磺酸鈉或鉀共同改性的共聚酯切片命名為舒樂特，英文名為SULET。
實施例1SULET共聚酯切片置于真空轉鼓干燥器內，蒸汽壓力0.2Mpa，真空度彡IOOKpa, 在100°C干燥8h，獲得含水率小于50PPM的干燥可紡切片。以上述SULET干燥可紡切片為原料(SULET共聚酯大分子中PTA、SIPE、MPO和NPG各單元的摩爾比為 1 0.015 0. 004 0.036)，熔融紡制短纖維，螺桿溫度270°C，紡絲速度400m/min，牽伸溫度70 ~80°C,牽伸倍數3. 26，預拉伸1. 02，第一拉伸比2. 85，第二拉伸比112，拉伸速度 180m/min,拉伸浴70°C，第二次牽伸溫度80°C，各區松弛溫度80°C /80°C /75°C /75°C，獲得短纖維規格為3. 33detxX38mm，纖度3. 24dt，斷裂強度彡3. 18cN/dt，伸長30. 7%，180°C干熱收縮。紡制的纖維用陽離子桃紅X-FG染料在常壓下95-100°C的上染率為93. 5%。實施例2SULET共聚酯切片置于真空轉鼓干燥器內，蒸汽壓力0.2Mpa，真空度彡IOOKpa, 在170°C干燥12h，獲得含水率小于50PPM的干燥可紡切片。以上述SULET干燥可紡切片為原料(SULET共聚酯大分子中PTA、SIPM、MPO和NPG各單元的摩爾比為 1 0. 020 0. 020 0.060)，采用中空異型噴絲板熔融紡制中空短纖維，螺桿溫度320°C， 紡絲速度1100m/min,牽伸溫度70 80°C，牽伸倍數3. 39，預拉伸1. 007，第一拉伸比2. 95， 第二拉伸比114，拉伸速度128m/min，拉伸浴70°C，第二次牽伸溫度80°C，各區松弛溫度 800C /800C /750C /75°C，獲得中空短纖維規格為3. OdetxX64mm，纖度2. 77dt，斷裂強度彡3.3(^/肚，伸長32.6%，1801干熱收縮20(%，中空度18.5。紡制的纖維用陽離子艷紫 X-5BLH染料在常壓下95-100°C的上染率95. 2%。實施例3SULET共聚酯切片置于真空轉鼓干燥器內，蒸汽壓力0.2Mpa，真空度彡IOOKpa, 在120°C干燥12h，獲得含水率小于50PPM的干燥可紡切片。以上述SULET干燥可紡切片為原料(SULET共聚酯大分子中PTA、SIPE、MPO和NPG各單元的摩爾比為 1 0. 030 0. 050 0.050)，熔融紡制十字異形短纖維，螺桿溫度290°C，紡絲速度1500m/min,牽伸溫度70 80°C，牽伸倍數3. 35，預拉伸1. 05，第一拉伸比2. 8，第二拉伸比114，拉伸速度128m/min，拉伸浴70°C，第二次牽伸溫度80°C，各區松弛溫度 800C /800C /750C /750C，獲得十字異形短纖維規格為2. 22detxX51mm,纖度2. 13dt，斷裂強度彡2. 62cN/dt，伸長31. 2%，180°C干熱收縮21. 3%。紡制的纖維用陽離子藍X-GRRL染料在常壓下95-100°C的上染率96. 6%。實施例4SULET共聚酯切片置于真空轉鼓干燥器內，蒸汽壓力0.2Mpa，真空度彡IOOKpa, 在160°C干燥8h，獲得含水率小于50PPM的干燥可紡切片。以上述SULET干燥可紡切片為原料(SULET共聚酯大分子中PTA、SIPM、MPO和NPG各單元的摩爾比為 1 0. 040 0. 090 0. 030)，熔融高速紡FDY，螺桿溫度觀01，紡絲速度4200m/min，牽伸溫度160°C，牽伸倍數4倍，紡絲規格110dtex/72F,斷裂強度2. 65cN/dtex,斷裂伸長32%， 沸水收縮16%，用陽離子嫩黃7GL染料在常壓下95-100°C的上染率95. 8%。實施例5SULET共聚酯切片置于真空轉鼓干燥器內，蒸汽壓力0.2Mpa，真空度彡IOOKpa, 在120 V干燥8h，獲得含水率小于50PPM的干燥可紡切片。以上述SULET干燥可紡切片為原料(SULET共聚酯大分子中PTA、SIPE、MPO和NPG各單元的摩爾比為 1 0. 040 0. 090 0.030)，與高溫高壓陽離子共聚酯(⑶P)高速紡并列型復合 P0Y(SULET切片與CDP質量比為50 50)，螺桿溫度280°C，紡絲速度3000m/min，牽伸溫度120°C，牽伸倍數2倍，紡絲規格130dteX/36f，斷裂強度1. 68cN/dteX，斷裂伸長117%, DTY上熱箱溫度152°C，下熱箱溫度140°C，牽伸速度580m/min，牽伸比1. 67，斷裂強度 2. 65cN/dtex,斷裂伸長31 %，沸水收縮8%。用陽離子艷紅5GN染料在95_100°C的上染率為 90. 1%。實施例6SULET共聚酯切片置于真空轉鼓干燥器內，蒸汽壓力0.2Mpa，真空度彡IOOKpa, 在120°C干燥8h，獲得含水率小于50PPM的干燥可紡切片。以上述SULET干燥可紡切片為原料(SULET共聚酯大分子中PTA、SIPE、MPO和NPG各單元的摩爾比為 1 0. 060 0. 180 0.020)，與聚酰胺6高速紡菊瓣型復合POY (SULET切片與聚酰胺6質量比為80 20)，螺桿溫度280°C，紡絲速度3000m/min，牽伸溫度120°C，牽伸倍數2倍，紡絲規格326dteX/36f，斷裂強度1.86cN/dteX，斷裂伸長133%，DTY上熱箱溫度152°C，下熱箱溫度140°C，牽伸速度580m/min，牽伸比1. 85，菊瓣型纖維加彈過程中剝離為超細纖維， 纖度為0. 26dtex,斷裂強度2. 75cN/dtex,斷裂伸長31 %，沸水收縮18 %，用陽離子黃X-8GL 染料在常壓下95-100°C的上染率91.2%。實施例7以聚丙烯(PP)為基體，加入SULET共聚酯切片(SULET共聚酯大分子中PTA、SIPE、 MPO和NPG各單元的摩爾比為1 0.060 0. 180 0. 020)進行共混，其中SULET切片與 PP的質量比為90 10。以上述共混切片為原料，熔融高速紡FDY，螺桿溫度270°C，紡絲速度4200m/min，牽伸溫度160°C，牽伸倍數2倍，紡絲規格110dteX/72F，斷裂強度2. 60cN/ dtex,斷裂伸長30 %，沸水收縮15 %，用陽離子嫩黃7GL染料在常壓下95_100°C的上染率 90. 3%。實施例8以高含量陽離子可染共聚酯(HCDP)為基體，加入SULET共聚酯切片(SULET共聚酯大分子中PTA、SIPE、MP0和NPG各單元的摩爾比為1 0. 060 0. 180 0. 020)進行共混，其中SULET切片與HCDP的質量比為50 50，然后將共混切片置于真空轉鼓干燥器內， 蒸汽壓力0. 2Mpa,真空度彡IOOKpa,在120°C干燥他，獲得含水率小于50PPM的干燥可紡共混切片。以上述共混切片為原料，熔融高速紡Ρ0Υ，螺桿溫度280°C，紡絲速度3000m/min， 牽伸溫度120°C，牽伸倍數2倍，紡絲規格130dteX/36f，斷裂強度1. 70cN/dtex,斷裂伸長 110%,DTY上熱箱溫度150°C，下熱箱溫度140°C，牽伸速度550m/min，牽伸比1. 65，斷裂強度2. 55cN/dtex,斷裂伸長28 %，沸水收縮13. 5 %。用陽離子艷紅5GN染料在95_100°C的上染率為93.8%。
權利要求
1.一種陽離子染料常壓深染的共聚酯纖維的制備方法，包括方案一 (1)將帶側鏈的脂肪族二元醇共混物和間苯二元酸二元酯-5-磺酸鈉或鉀改性的共聚酯切片置于真空轉鼓干燥器內，蒸汽壓力0. 2Mpa，真空度彡lOOKpa，在100 170°C干燥8 12h，獲得含水率小于50PPM的可紡干燥共聚酯切片；(2)將上述可紡干燥共聚酯切片在螺桿溫度270°C 320°C下，經噴絲板擠出，紡絲速度400 4200m/min，牽伸溫度70°C 160°C，牽伸倍數2 4倍的條件下，即得陽離子常壓深染的共聚酯纖維；方案二 (1)將帶側鏈的脂肪族二元醇共混物和間苯二元酸二元酯-5-磺酸鈉或鉀改性的共聚酯切片置于真空轉鼓干燥器內，蒸汽壓力0. 2Mpa，真空度彡lOOKpa，在100 170°C干燥8 12h，獲得含水率小于50PPM的可紡干燥共聚酯切片；(2)以聚酯PET、陽離子染料可染共聚酯⑶P、高含量陽離子可染共聚酯HCDP、PA6、PA66 和聚丙烯PP中的一種與上述的可紡干燥共聚酯切片進行復合紡絲，采用并列型或菊瓣型復合噴絲板進行熔融紡絲，螺桿溫度270°C 320°C，紡絲速度400 4200m/min，牽伸溫度 70°C 160°C，牽伸倍數2 4倍，制得陽離子常壓深染的共聚酯復合纖維；方案三以聚酯PET、陽離子染料可染共聚酯⑶P、高含量陽離子可染共聚酯HCDP、PA6、 PA66或聚丙烯PP為基體，加入帶側鏈的脂肪族二元醇共混物和間苯二元酸二元酯-5-磺酸鈉或鉀改性的共聚酯切片進行共混，然后將切片經100 170°C干燥8 12h，螺桿溫度 270°C 320°C，紡絲速度400 4200m/min，牽伸溫度70°C 160°C，牽伸倍數2 4倍，制得陽離子常壓深染的共聚酯共混纖維。
2.根據權利要求1所述的一種陽離子染料常壓深染的共聚酯纖維的制備方法，其特征在于方案一的步驟(2)中所述的噴絲板為常規圓型噴絲板、十字異型噴絲板或中空的異型噴絲板。
3.根據權利要求1所述的一種陽離子染料常壓深染的共聚酯纖維的制備方法，其特征在于方案二的步驟O)中當添加聚酯PET時其紡絲溫度為280 300°C，添加陽離子染料可染共聚酯⑶P時其紡絲溫度為280 300°C，添加高含量陽離子可染共聚酯HCDP時其紡絲溫度為觀5 315°C，添加PA6或PA66時其紡絲溫度為270 290°C，添加聚丙烯PP時其紡絲溫度為270 ^0°C。
4.根據權利要求1所述的一種陽離子染料常壓深染的共聚酯纖維的制備方法，其特征在于方案二的步驟( 中所得陽離子常壓深染的共聚酯復合纖維中聚酯PET、陽離子染料可染共聚酯CDP、高含量陽離子可染共聚酯HCDP、PA6、PA66或聚丙烯PP的含量為共聚酯纖維的10 50wt%。
5.根據權利要求1所述的一種陽離子染料常壓深染的共聚酯纖維的制備方法，其特征在于方案三中所得陽離子常壓深染的共聚酯共混纖維中聚酯PET、陽離子染料可染共聚酯⑶P、高含量陽離子可染共聚酯HCDP、PA6、PA66或聚丙烯PP為共聚酯纖維的10 50wt%。
6.根據權利要求1所述的一種陽離子染料常壓深染的共聚酯纖維的制備方法，其特征在于方案一、方案二及方案三中分別得到的陽離子常壓深染的共聚酯纖維、陽離子常壓深染的共聚酯復合纖維和陽離子常壓深染的共聚酯共混纖維均包括短纖維、預取向絲POY或拉伸絲FDY，其中預取向絲經過加彈得到加彈絲DTY。
全文摘要
本發明涉及一種陽離子染料常壓深染共聚酯纖維的制備方法，該陽離子染料常壓深染共聚酯纖維由帶側鏈脂肪族二元醇的共混物和間苯二元酸二元酯-5-磺酸鈉或鉀共同改性的共聚酯切片進行熔融高速純紡、復合紡絲和共混紡絲制得。本發明的纖維在常壓沸染的條件下，可以用陽離子染料或分散性染料染成深色，纖維及織物具有柔軟的手感、好的回彈性和優異的抗起毛起球性，織物不需堿處理，節能、低碳、環保，可廣泛用于純紡或與絲、絹、棉、毛、麻等天然纖維混紡，并且其制備過程對設備無特殊要求，成本低廉，易實現工業化生產。
文檔編號D01F8/14GK102199808SQ20111007755
公開日2011年9月28日 申請日期2011年3月29日 優先權日2011年3月29日
發明者付昌飛, 李發學, 蔡再生, 顧利霞 申請人:東華大學