专利名称：一步法制备多段收缩聚酯纤维的方法 化学纤维的热收缩是一种极为普遍的现象，普通聚酯纤维的沸水收缩率和干热收缩率都比较低，如常规聚酯长丝的沸水收缩率为7～8％。然而，纤维的热收缩要求是多种多样的，如二次收缩，高的收缩应力等等，为了达到织物的某种风格要求，往往采用几种不同热收缩的纤维并股，其中高收缩纤维是主要的应力承载物，有一定的强力要求，担当了重要的角色。现有技术一般采用共聚化学改性或物理改性(纺丝工艺调节)的方法制得高收缩聚酯纤维。高收缩聚酯纤维的已有技术仅仅追求纤维的高沸水收缩率，而其它的性能涉及不多。第一类方法是以间苯二甲酸、己二酸、间苯二甲酸钠、新戊二醇作为聚酯合成的共聚单体，如专利JP3152213采用4.5％～8％间苯二甲酸及己二酸共聚合，制备特性粘度为0.6～0.69的共聚酯，经纺丝得到沸水收缩率≥30％、170℃下干热收缩率≥20％、收缩应力≥0.15g/d的高收缩聚酯纤维。这类方法的应用厂家有扬州合成化工厂、齐鲁化纤集团、东丽公司等，但是因己二酸、间苯二甲酸磺酸钠不耐碱，使该方法制得的高收缩共聚酯纤维不耐碱处理，不能用于与海岛纤维制备合股丝。另一类方法是采用常规聚酯切片为原料，采用低温拉伸、低温定型工艺，制备沸水收缩为15％～60％的聚酯纤维。这种方法制得的聚酯纤维虽有很高的表观沸水收缩率，但真实收缩率不高，起始收缩温度低(约50℃)，收缩率不稳定。此外，Kolon公司的专利KR9311338，采用占总二元酸0～10％摩尔分数的间苯二甲酸及总二元酸5～15％摩尔分数的乙氧基化双酚A作为共聚单体，合成特性粘度[η]＞0.7共聚酯切片。切片经熔融纺丝，在120℃下紧张热定型2分钟，得到170℃干热收缩≥35％、二次干热收缩率≥10％、收缩应力达到1.0g/d的聚酯纤维。该专利方法虽有较高收缩率及收缩应力，但由于添加了大量的乙氧基化双酚A，纤维的颜色较黄，并且高粘度切片([η]＞0.7)生产成本增加，其2分钟的120℃紧张热定型实际应用比较困难。总体上看，现有技术制备得到的高收缩纤维，其收缩行为比较单一，纤维经过沸水处理收缩之后，在干热定型时不再收缩甚至伸长。对于生产异收缩混纤丝等场合，单一收缩行为已经不能满足要求。
总体上看，现有技术制备得到的高收缩纤维，其收缩行为比较单一，纤维经过沸水处理收缩之后，在干热定型时不再收缩甚至伸长。对于生产异收缩混纤丝等场合，单一收缩行为已经不能满足要求。
本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种一步法制备兼具稳定的高沸水收缩率、较高的起始收缩温度、优异的耐碱性及多段收缩行为等良好性能的多段收缩聚酯纤维的方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现一步法制备多段收缩聚酯纤维的方法，包括以下步骤①共聚酯改性切片的制备——以对苯二甲酸和间苯二甲酸为二元酸，间苯二甲酸的摩尔用量占二元酸摩尔总用量的10～15％，以乙二醇和乙氧基化双酚A为二元醇，乙二醇与二元酸的摩尔总量之比为1.15∶1～1.8∶1，乙氧基化双酚A的用量占二元酸摩尔总用量的3～5％；上述二元酸、二元醇以及催化剂配制成浆料，在常压～0.25MPa表压、230℃～280℃条件下进行酯化反应，当酯化率达到95％以后，将酯化反应物在真空度为0.0～-0.99MPa、温度285℃～290℃条件下进行缩聚反应，制备得到特性粘度为0.62～0.68的共聚酯改性切片；②共聚酯改性切片的纺丝——上述共聚酯改性切片先在100℃～130℃温度下预结晶30～40分钟，再在100℃～130℃、露点低于-70℃的干燥空气填料塔中干燥16～20小时，得到含水率40～60ppm的干切片，然后在200℃～290℃温度下经螺杆挤出机熔融挤压，熔体在260℃～285℃熔融纺丝，经过卷绕牵伸工序，制得多段收缩聚酯纤维。
进一步地，上述一步法制备多段收缩聚酯纤维的方法中，步骤①中酯化反应分两个阶段进行，第一阶段反应条件为0.15～0.25MPa表压、230℃～260℃温度，第二阶段反应条件为常压、260℃～280℃温度；二元醇中的改性成分——乙氧化双酚A，既可以在酯化反应之前也可以在酯化反应之后加入反应体系。
再进一步地，上述一步法制备多段收缩聚酯纤维的方法中，步骤②中所述卷绕牵伸工序可以采用UDY-DT工艺路线纤维丝束先在600～800m/min纺丝速度下形成未牵伸丝(UDY)，进而在拉伸温度60℃～100℃、拉伸倍数3.0～3.9的条件下拉伸成拉伸丝(DT)；也可以采用FDY工艺纤维丝束直接经过第一牵伸辊和第二牵伸辊两辊加工而卷绕成型，得到全取向丝(FDY)，其中第一牵伸辊的加工速度为600～800m/min、温度为60℃～100℃，第二牵伸辊的加工速度3200～4000m/min、温度为90℃～120℃。
而且，上述一步法制备多段收缩聚酯纤维的方法中，步骤①中所述催化剂是三醋酸锑或三氧化二锑，其用量为二元酸总重量的0.02～0.05％；步骤①中所述浆料在配制过程中还可以加入磷酸三苯酯等热稳定剂，其用量为二元酸总重量的0.03～0.04％。
本发明突出的实质性特点和显著的进步主要体现在(1)它采用化学改性与物理改性相结合的方法，有别于采用常规聚酯切片低温拉伸工艺制备的高收缩聚酯纤维，其起始收缩温度大于75℃，并股丝可应用于经纱的整经加工处理；(2)本发明制备得到的高收缩聚酯纤维不仅具有较好的耐碱性，而且具有多段热收缩性，纤维经沸水收缩处理后收缩35％，再在160℃下热处理，纤维再次收缩3.5％。该收缩纤维可以作为并股丝，用于制备附加值高、风格特殊的织物。

本发明采用化学共聚改性与低速纺丝、低温、高倍率拉伸工艺相结合的方法制备高收缩共聚酯纤维，其主要步骤是①高收缩共聚酯切片的制备以对苯二甲酸(PTA)及间苯二甲酸(IPA)为二元酸成份，其中IPA与PTA的摩尔比为10/90～15/85；以乙二醇(EG)为主要二元醇，乙氧基化双酚A为二元醇改性成份，用量均以二元酸的总摩尔量为基准，乙二醇的摩尔用量为二元酸的摩尔总量的1.15～1.8倍，乙氧基化双酚A的用量占二元酸的摩尔总量的3％～5％；反应催化剂可以选用三醋酸锑或三氧化二锑，其用量为二元酸总重量的0.02～0.05％；另外，加入1222等牌号的抗氧剂，其用量为二元酸总重量的0.03～0.04％。将上述物料配制成浆料，在0.15～0.25MPa表压、230℃～260℃温度条件下进行第一阶段酯化反应，在常压及260℃～280℃温度下进行第二阶段酯化反应；当酯化率达到95％以后，改变反应条件，将酯化后的产物在真空度0.0～-0.99MPa、温度285℃～290℃条件下进行缩聚反应，得到特性粘度[η]为0.62～0.68的共聚酯改性切片。
②高收缩共聚酯切片的纺丝将上述制备得到的共聚酯改性切片在100℃～130℃温度下经沸腾床或转鼓干燥器预结晶30～40分钟，再在100℃～130℃温度、露点低于-70℃的干燥空气填料塔中干燥16～20小时，得到含水率为40～60ppm的干切片。用螺杆挤出机在200℃～290℃条件下熔融挤压，熔体温度为260℃～285℃条件下进行熔融纺丝，经过卷绕牵伸等工序，即可制得多段收缩聚酯纤维。
其中，卷绕牵伸工艺可以采用UDY-DT或FDY两种工艺路线其一，UDY-DT工艺路线在600～800m/min纺丝速度下形成未牵伸丝(UDY)，然后在拉伸温度60℃～100℃、拉伸倍数3.0～3.9的条件下拉伸成拉伸丝(DT)，拉伸装置可采用环锭装置或平牵装置；其二，FDY工艺路线第一牵伸辊速度600～800m/min、温度60～80℃，第二牵伸辊速度3200～4000m/min、温度90～100℃，经过这两辊牵伸后卷绕成型，制得高收缩纤维全取向丝(FDY)。
上述UDY-DT及FDY两种路线均可以纺制30dtex/12f～50dtex/12f规格的高收缩聚酯长丝。
下面列举典型实施例对本发明技术方案作详细说明。
对苯二甲酸(PTA)450份(以重量计，下同)，间苯二甲酸(IPA)50份，乙二醇(EG)230份，催化剂三氧化二锑(Sb2O3)0.25份，二氧化钛(TiO2)消光剂1.8份。上述物料一起投入酯化反应釜，在温度230℃～265℃、表压0.15MPa～0.25MPa下进行酯化反应，反应体系不断放出水分，至出水量达110份，结束酯化反应，然后将物料转入缩聚反应釜，再投入20份乙氧基化双酚A，在260℃～280℃、真空度0.0～-0.99MPa条件下进行缩聚反应。根据缩聚反应釜的搅拌功率判定反应釜内物料的粘度，当物料特性粘度[η]达到0.67时，结束反应，出料、切料，制得高收缩改性聚酯切片。
上述切片在120℃温度下经沸腾床预结晶30分钟，然后进入填料干燥塔，在130℃、露点温度-70℃的干燥空气中干燥18小时，干燥后切片含水率约为50ppm。设定螺杆挤出机一区温度220℃、熔融温度280℃，将上述处理后的切片熔融挤出，然后在纺丝箱体温度280℃、侧吹风0.35m/min、侧吹风温度23℃、湿度65％、第一牵伸辊速度750m/min、第一牵伸辊温度80℃、第二牵伸辊速度3200m/min、第二牵伸辊温度100℃、卷绕速度3150m/min的条件下，纺丝制得全取向丝FDY。
经检测，上述方法制得的聚酯纤维具有稳定的高沸水收缩率(≥35％)、较高的起始收缩温度(≥75℃)、优异的耐碱性和多段收缩行为。经沸水收缩过的纤维自然凉干后，在松弛状态下再于160℃热处理3分钟，纤维再次收缩3.5％左右。


本发明提供了一种一步法制备多段收缩聚酯纤维的方法。它以对苯二甲酸、间苯二甲酸、乙二醇和乙氧基化双酚A为主要反应原料，制备特性粘度约0.67～0.695、熔点220℃～235℃的共聚酯，共聚酯经结晶、干燥、螺杆挤出，采用低速纺丝、低温高倍率拉伸工艺，制备得到多段收缩共聚酯纤维，其沸水收缩率≥35％、起始收缩温度≥75℃，具有良好的耐碱性能，并且，经沸水收缩处理后的纤维在160℃下松弛热处理，纤维仍会再收缩3.5％左右。该纤维可以作为并股丝，用于制备附加值高、风格特殊的织物。