CN1312338C - 可深染的海岛型聚酯共轭纤维及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了海岛型聚酯共轭纤维及其制备方法，其中岛组分被改造以使海岛型聚酯共轭纤维能够被深染。所述海岛型聚酯共轭纤维包括作为岛组分的共聚多酯聚合物。这里，共聚多酯聚合物用以共聚多酯聚合物的二醇组分计为1至10mole%的环己烷1，4-二甲醇共聚合得到。此外，该海岛型聚酯共轭纤维的优点在于，它可以利用生产常规海岛型聚酯共轭纤维的设备来生产，利用岛组分制成的超细纱比常规海岛型聚酯共轭纤维可以更深度地染色，并且具有优良的色牢度。
Description
发明背景
1.发明领域
本发明涉及一种可深染的海岛型聚酯共轭纤维及其制备方法。更具体地说，本发明涉及下述可深染的海岛型聚酯共轭纤维及其制备方法，所述聚酯共轭纤维是这样制备的：使用以第一共聚多酯聚合物的二醇组分计为1至10mole％的环己烷1，4-二甲醇共聚合得到的第一共聚多酯聚合物作为岛成分，易溶的第二共聚多酯聚合物作为海成分，所述第二共聚多酯聚合物是通过共聚合有机磺酸金属盐、间苯二甲酸和聚乙二醇制成的。
2.相关技术的描述
海岛型聚酯共轭纤维是一种高附加值纤维，能够应用于高级薄织物、人造皮革或高级仿麂皮衣服，人们已经提出了多种制备海岛型聚酯共轭纤维的方法。然而，这些方法大多数描述的是利用改造海组分生产海岛型聚酯共轭纤维，但是极少描述对岛组分的改造。
人们已经做出了一些尝试来改造岛组分。例如，韩国专利未审公开1998-055563公开了一种利用无机粒子制备可深染的海岛型聚酯共轭纤维的方法，韩国专利未审公开2002-48331讲述了具有高色牢度的原液染色海岛型共轭纤维的制备方法。
然而，上述可深染的海岛型聚酯共轭纤维的制备方法利用无机二氧化硅或二氧化钛在聚酯共轭纤维表面上形成缺陷，该方法的缺点在于，在制备超细纱线过程中，由于无机二氧化硅或二氧化钛粒子的聚集，不希望地降低了纺丝加工性。另外，利用炭黑制成的海岛型原液染色共轭纤维仅具有一种颜色，因此难以将原液染色的共轭纤维应用于各种领域。
此外，海岛型聚酯共轭纤维的单丝太细，而不能根据常规染色方法对海岛型聚酯共轭纤维进行深染。此外，由于海岛型聚酯共轭纤维染色后，它对染料具有低的粘结性能，因此其色牢度降低。
发明简述
本发明牢记现有技术中出现的上述问题，因此本发明的目的是提供一种海岛型聚酯共轭纤维及其制备方法，其中岛组分的非晶区变大，以使海岛型聚酯共轭纤维能够被深染。
优选实施方案详述
本发明利用预定聚合物作为海组分和岛组分以达到本发明的上述目的。
根据本发明，利用一种共聚物作为岛组分，以使海岛型聚酯共轭纤维能够被深染，理论上它具有一个能够扩大其非晶区的结构，并且没有降低玻璃化转变温度，因此确保提高了色牢度。
用于制备岛组分的单体实例包括芳香族或脂环族化合物，如萘二羧酸、双酚A的乙烯加成物或环己烷1，4-二甲醇。
特别是，考虑到经济效益和利用单体制成的原纱的收缩，本发明利用环己烷1，4-二甲醇作为单体。
环己烷1，4-二甲醇可能存在异构体形式如顺式异构体和反式异构体。因此，当利用环己烷1，4-二甲醇作为制备岛组分的单体时，即使与其它单体相比环己烷1，4-二甲醇用量较少，岛组分的非晶区也被足够地扩大。
根据本发明，岛组分用以岛组分的二醇组分计含量为1至10mole％的环己烷1，4-二甲醇(后文中称作“CHDM”)共聚合得到。
当使用超过10mole％的CHDM来制备岛组分时，利用该岛组分制得的纤维具有非常高的收缩率。特别是，当使用超过30mole％的CHDM来制备岛组分时，该岛组分的非晶区变得过大而不能利用它来制备纤维。
在另一方面，当使用低于1mole％的CHDM来制备岛组分时，就不能达到本发明增加岛组分非晶区的目的。
海组分在碱性溶液中必须具有非常高的溶解速率。因此，本发明中使用了韩国专利申请2003-0026652中提到的易溶共聚多酯聚合物作为海组分。这里，易溶的共聚多酯聚合物是这样准备的：将以共聚多酯聚合物的二酸计为1至6mole％的含有金属磺酸盐的双羟基乙基间苯二甲酸酯、以共聚多酯聚合物的二酸计为0.01至5wt％的间苯二甲酸、和以共聚多酯聚合物计为3至15wt％且平均分子量为1,000至20,000的聚亚烷基二醇共聚合。
根据本发明，共聚多酯聚合物是利用TPA聚合方法使用对苯二甲酸(后文中称作“TPA”)作为原料制成的。此外，共聚多酯聚合物的制备方法可以分为：利用TPA作为原料的一种方法，和利用对苯二甲酸二甲酯作为原料的另一种方法。其中，鉴于经济效益，利用TPA作为原料的方法非常具有竞争性。
在制备含有CHDM的共聚多酯聚合物的方法中，未反应的TPA是不溶和不熔的。因此，未反应的TPA堵塞了聚合设备的低聚物过滤器或聚合物过滤器，或者当共聚多酯聚合物纺丝时，填充压力由于未反应的TPA而快速增加，造成在共聚多酯聚合物和纤维的制造过程中加工性的降低。
因此，酯化时间必须足够长且酯化温度必须充分高，以降低未反应TPA的量。
然而，当酯化时间很长或者酯化温度很高时，作为副产物的DEG的产量不利地增加了，从而降低了共聚多酯聚合物的热稳定性。因此，优选尽可能地降低G值(乙二醇和CHDM的总摩尔数与对苯二甲酸的摩尔数之比)，以抑制DEG的生成。根据本发明，G值在1.10至1.50范围内。当G值在上述范围内时，在共聚多酯聚合物中的DEG含量为0.7至2.0wt％，由此实现了本发明增加共聚多酯聚合物非晶区的目的。这里，共聚多酯聚合物的热性能没有降低，因此在利用共聚多酯聚合物制备共聚多酯纤维的过程中，在假捻工艺中没有出现问题。
因为根据本发明的共聚多酯聚合物主要用于生产服装用纤维，所以同常规聚酯一样，可以向共聚多酯聚合物中加入锐钛矿型二氧化钛。
具体地说，当制备超光亮纤维时，不向共聚多酯聚合物中加入锐钛矿型二氧化钛。然而，当制备有光纤维、半消光纤维和全消光纤维时，向共聚多酯聚合物中加入的锐钛矿型二氧化钛的量分别为200至500ppm、1,000至5,000ppm和10,000至40,000ppm。
此外，可以向共聚多酯聚合物中加入硫酸钡，以共聚多酯聚合物重量计其加入量为5wt％或更少，以提高共聚多酯纤维的比重，或提高共聚多酯纤维的透明性和摩擦性能。
缩聚催化剂的实例包括锑基催化剂如三氧化锑和乙酸锑、锗基催化剂如二氧化锗、和钛基催化剂如钛酸四丁酯和钛酸四异丙酯。
以共聚多酯聚合物重量计，用于制备共聚多酯聚合物的缩聚催化剂的量为0.01至5wt％。
根据本发明的实施例和比较实施例，原纱样品的物理性能是按照下述方法测定的。
1.I.V.：共聚多酯聚合物样品的特性粘度(I.V.)是在30℃下，使用混合比为60/40的苯酚和1，1，2，2-四氯乙烷的溶液，利用乌氏(Ubbelohde)粘度计测定的。
2.熔融温度(Tm)和玻璃化转变温度(Tg)：共聚多酯聚合物样品的熔融温度和玻璃化转变温度是利用Perkin Elmer，Inc制造的DSC7，在以10℃/min的速度升温的同时，分析熔融范围内的峰测定的。
3.染色性：对原纱样品施用圆形针织工艺，在1.2wt％NaOH溶液中处理20分钟，以完全除去易溶部分，然后在130℃下染以合成聚乙烯醇缩醛纤维(Kuralon)海军蓝。每个染色的针织织物的着色强度是通过计算由分光光度计所测的K/S值得到的。
在已对本发明进行总体描述的情况下，参考实施例和比较实施例可以进一步理解本发明，除非另作说明，本文中的这些实施例和比较实施例仅仅是为了说明，而决不想限制本发明。
实施例1至3与比较实施例1和2
将特性粘度为0.55dl/g的聚合物用作海组分。这里，聚合物通过共聚合以聚合物的二酸计为5mole％的含有金属磺酸盐的双羟基乙基间苯二甲酸酯、以聚合物的二酸计为2wt％的间苯二甲酸和以聚合物计为6wt％且分子量为4,000的聚亚烷基二醇制得。此外，具有如表1所示性能的共聚多酯聚合物被用作岛组分。
作为海组分和岛组分的聚合物在表1所示纺丝条件下以2800m/min速率纺丝，以1.74的拉伸比进行拉伸，制成具有37岛组分的75旦尼尔/36长丝的海岛型共轭纤维。测试了该海岛型共轭纤维的性能，结果表示在表1中。
将所得原纱进行圆形针织工艺，在1.2wt％NaOH溶液中处理20分钟以完全除去易溶部分，然后在130℃下染以聚乙烯醇缩醛纤维海军蓝。利用分光光度计在500nm下比较被吸收到染色原纱中的光强度来估计染色原纱的着色强度，结果表示在表1中。
表1
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 比较实施例1 | 比较实施例2 | |
| CHDM含量(mole％) | 3 | 6 | 9 | 5 | 30 |
| *G值 | 1.20 | 1.20 | 1.20 | 1.80 | 1.20 |
| 特性粘度(dl/g) | 0.631 | 0.628 | 0.617 | 0.627 | 0.572 |
| DEG含量(wt％) | 1.28 | 1.34 | 1.46 | 2.46 | 1.78 |
| 共轭比(重量比) | 70∶30 | 76∶24 | 70∶30 | 76∶24 | 70∶30 |
| 韧度(g/d) | 3.76 | 3.72 | 3.59 | 3.63 | - |
| 伸长(％) | 38 | 40 | 37 | 41 | - |
| **K/S | 106 | 112 | 119 | 110 | - |
*G值：(EG+CHDM)/TPA摩尔比
**K/S：在假设常规海岛型聚对苯二甲酸乙二酯的表观着色浓度为100的基础上计算得到。
从上面的描述明显看出，本发明提供了海岛型聚酯共轭纤维，其中在将海组分从海岛型聚酯共轭纤维上除去后，作为岛组分的具有非常高的细度的纤维留在了海岛型聚酯共轭纤维中，因此在确保聚酯纤维的优良物理性能的同时，能够使该纤维被深染。
此外，根据本发明的海岛型聚酯共轭纤维具有优良的热性能，因此确保了优良的假捻加工性和色牢度。
尽管本发明的优选实施方案是为了说明而公开的，但是对于本领域技术人员应理解，在不偏离所附权利要求书所公开的本发明范围和精神的前提下，可以有多种改变、增加和替换。
Claims (3)
1.一种可深染的海岛型聚酯共轭纤维，所述聚酯共轭纤维包括：
作为岛成分的可深染的第一共聚多酯聚合物，所述第一共聚多酯聚合物用以第一共聚多酯聚合物的二醇组分计为1至10mole％环己烷1，4-二甲醇共聚合得到，和
作为海组分的第二共聚多酯聚合物，所述第二共聚多酯聚合物是通过以第二共聚多酯聚合物的二酸计为1至6mole％的含有金属磺酸盐的双羟基乙基间苯二甲酸酯、以第二共聚多酯聚合物的二酸计为0.01至5wt％的间苯二甲酸、和以第二共聚多酯聚合物计为3至15wt％且平均分子量为1,000至20,000的聚亚烷基二醇共聚合制得的。
2.根据权利要求1的可深染的海岛型聚酯共轭纤维，其中岛组分具有的乙二醇和环己烷1，4-二甲醇的总摩尔数与对苯二甲酸的摩尔数之比，即G值，为1.10至1.50，并且所述岛组分包含作为副产物的0.7至2.0wt％的二乙二醇。
3.一种制备可深染的海岛型聚酯共轭纤维的方法，所述方法使用第一共聚多酯聚合物作为岛组分，并使用第二共聚多酯聚合物作为海组分，
其中，所述第一共聚多酯聚合物用以第一共聚多酯聚合物的二醇组分计为1至10mole％的环己烷1，4-二甲醇共聚合得到，第二共聚多酯聚合物是通过共聚合以第二共聚多酯聚合物的二酸计为1至6mole％的含有金属磺酸盐的双羟基乙基间苯二甲酸酯、以第二共聚多酯聚合物的二酸计为0.01至5wt％的间苯二甲酸、和以第二共聚多酯聚合物计为3至15wt％且平均分子量为1,000至20,000的聚亚烷基二醇而制得的。
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