[发明专利]一种熔体直纺中强聚酯纤维及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于聚酯纤维领域，具体涉及一种熔体直纺中强聚酯纤维及其制备方法。

背景技术

聚酯以及聚酯纤维从20世纪70年代步入大规模工业化以来，无论是技术水平还是生产品种，其发展速度远远大于其他合成材料和合成纤维。

聚酯纤维即聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）纤维，主要有两大类：民用纤维和工业用纤维，它们从原料、设备、生产工艺和性能上均存在较大区别。民用纤维是以特性粘度为0.64dl/g的普通聚酯为原料，可通过切片纺或熔体直纺设备上经卷绕和牵伸（一级）制得，断裂强度为3~4cN/dtex，典型品种有POY和FDY；而工业用聚酯纤维是以由普通聚酯固相聚合获得特性粘度达到0.8dl/g以上的聚酯为原料，再经卷绕和牵伸（多级）制得，断裂强度为7.8cN/dtex以上。中强纤维是力学性能介于两者之间的一种特殊品类，可直接采用较高特性粘度的聚酯原料纺丝获得，但因特性粘度较高无法通过民用纤维的设备来进行生产。

熔体直纺聚酯纤维生产成本低、产品质量优异，具有相当大的竞争优势，不少大型生产线建成投产，目前我国采用熔体直纺生产的民用聚酯纤维已占聚酯产能的70%左右,并出现了一批产能达20万吨/年以上的聚酯生产企业，但由于产品结构相似，竞争压力大，能否在这类大型装置上开发高附加值、功能性品种成了抢占市场的关键。因此能采用这种民用纤维加工设备直接生产出中强纤维这种高附加值的品种是亟待解决的问题。

提高聚酯熔体的流动性可实现较高特性粘度聚酯在民用聚酯纤维纺丝设备上生产。在聚酯中引入其它材料可调节其流变性能。

如引入无机纳米材料改善聚酯材料的流动性,专利CN10101233公开了一种高流动性改性PBT复合材料及其制备方法，其中纳米磷酸盐类材料的含量在0.2%~4wt%，能够保持注塑材料的力学性能，但需同时加入3wt%的热塑性弹性体（乙烯共聚物）、润滑剂（硬脂酸钙）等组份。而CN1563187也公开了一种高流动性能的玻璃纤维增强的PBT复合材料，其玻纤的加入量高达10%~37%，相较于塑料加工，纤维的成型加工条件要求要高得多上述多种和高含量添加剂的引入会对其成纤加工造成较大影响，难以用于聚酯纤维的生产。

张乃斌等在像水一样流动的功能聚合物（CBT[J].塑料工业,2006,34(增刊):319-321）一文中提供了一种具有大环寡聚酯结构（结构类似于PBT）的功能性树脂CBT，该物质加热时,会变得象水一样，黏度极低，相同条件下，PBT的黏度大约是它的5000倍，虽然CBT本身具有很多加工优点,而且与大部分高分子聚合物，特别是聚酯，都具有很好的相容性。但是CBT生产规模小，目前仅在国外有销售，并且价格高昂，不适于工业上应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种熔体直纺中强聚酯纤维及其制备方法，用以解决上述现有技术存在的缺陷和不足。

为实现上述目的，本发明所述熔体直纺中强聚酯纤维包括特性粘度为0.64~0.8dl/g的PET基体和分散在PET基体内的式（I）化合物，式（I）化合物的结构通式为：Ti_x(OR¹O)_y(OOCC₆H₄COO)_zH₄（I），其中R₁为C₂~C₄的烷基，x≥1，z≥1且2y+2z=4x+4。

进一步，所述结构通式中x=4。

进一步，所述结构通式为Ti₄(OR¹O)₈(OOCC₆H₄COO)₂H₄。

由结构通式可知，化合物至少包括一个苯环结构，且包含烷氧基钛键和酰基钛键，例如下式（II）所示结构，该结构仅用于举例说明，不具有任何指向性：

进一步，所述式（I）化合物以片层结构分散在PET基体内。

进一步，所述式（I）化合物在PET基体内取向分布。

进一步，所述中强聚酯纤维的断裂强度4.0~7.0cN/dtex，断裂伸长率10~25%。

片层结构的式（I）化合物分散在聚酯纤维内，在加工过程中取向，可辅助分子链解缠，并诱导其取向，从而提高聚酯熔体的流动性，因此虽然PET切片特性粘度较高，但流动性接近于通用未改性聚酯切片（0.64dl/g），在民用纤维的熔融直纺设备也可加工。