专利名称：聚对苯二甲酸乙二酯和聚萘二甲酸乙二酯合金纤维及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种合金纤维及其制备方法，尤其涉及聚对苯二甲酸乙二酯和 聚萘二甲酸乙二醇酯的合金纤维及其制备方法。
背景技术：
聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)是近年来发展较快的一种聚合物材料，它与聚 对苯二甲酸乙二酯(PET)同属于芳香族聚酯，二者之间在化学结构上的区别是 PEN可看做PET分子中的苯环被刚性更大的萘环取代后的产物，因此PEN在力 学性能和热性能上都优于PET,是一种高性能的聚酯材料。
目前，对于聚萘二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸乙二酯共混熔融一般用于 开发一种性能更佳的塑料材料，比如瓶用材料。如文献《PET/PEN扩链反应共 混的研究》(高分子材料科学与工程第18巻第3期2002年5月)公开了 PEN与 PET共混改性，开发一种性能更佳的瓶用材料。
PEN与PET这两种聚合物的物理共混物为不相容体系，但当把它们的混合 物加热至熔融状态并保持一定时间后就会发生酯交换反应，其结果是生成嵌段 共聚物，在反应时间足够长时则生成完全无规的共聚物，这会对共混物的结晶 行为和使用性能带来不利的影响。为此，《PET/PEN共混物结构和性能的研究》 (塑料工业第29巻第5期2001年9月)和《关于PET/PEN共混物的结构和性 能的研究》(第二届中日工程塑料研讨会学术报告)公开了共混物的结构和性能 的研究。
也有通过在PET树脂中混入聚对苯二甲酸乙二醇脂(PEN)短纤维,制备了聚 萘二甲酸乙二酯(PEN)增强PET复合材料的研究，如文献《PEN短纤维增强PET复合材料的结构与性能研究》(塑料工业第31巻第3期2003年3月)。但是，
通过将聚对苯二甲酸乙二酯和聚萘二甲酸乙二醇酯熔融共混纺制合金纤维还未
见有文献公开报道过。
另外，目前聚对苯二甲酸乙二酯(PET)和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)是 两种典型的聚酯材料。PET以其适当的性价比在工业生产、日常生活中得到了 广泛应用，PET废料较多。同时，随着PEN用途的扩大，各种形式的PEN废料 数量逐渐增多，但是由于受下游回收利用的限制，昂贵的PEN原生料变成废料 却比PET废料还便宜。鉴于该种情况，结合国内外将两者共混生成改性塑料的 报道，申请人尝试了合金纤维的开发。该种纤维的开发使废旧PET、 PEN得到 了综合利用，具有很好的经济效益和社会效益。
发明内容
为了实现聚对苯二甲酸乙二酯和聚萘二甲酸乙二醇酯合金纤维的开发，本 发明的一个目的是提供一种聚对苯二甲酸乙二酯和聚萘二甲酸乙二酯的合金纤 维，该合金纤维具有膨松度好，压縮弹性恢复率高的特点。本发明的另外一个 目的是提供上述的合金纤维的制备方法。
为了实现上述的第一个目的，本发明采用了以下的技术方案 聚对苯二甲酸乙二酯和聚萘二甲酸乙二醇酯的合金纤维，该合金纤维由聚
对苯二甲酸乙二酯和聚萘二甲酸乙二醇酯熔融共混后纺丝制得，所述的聚萘二
甲酸乙二醇酯占合金纤维重量的1% 15%。
目前的PEN/PET合金塑料为了实现PEN/PET共混都添加相容剂，但相容的 加入往往影响力学性能和机械加工性能。本发明中PEN/PET合金纤维生产工程 中不添加相容剂，充分利在PEN、 PET分子链中所含的羟基在适合的条件下会 发生缩聚这一特征完成共混。PEN的添加是对纤维的刚性(体现为纤维的支撑性能)、膨松性能增加，但是随着PEN添加量的扩大，合金纤维的可纺性能逐步 恶化，反应到纤维成品上就是纤维中疵点含量有所上升，纤维的手感变差(主 要体现为纤维的粗糙度增加)。本发明适合的比例为聚萘二甲酸乙二醇酯占合金
纤维重量的1% 15%。作为优选，聚萘二甲酸乙二醇酯占合金纤维重量的4% 10%。
为了实现上述的第二个目的，本发明采用了以下的技术方案 聚对苯二甲酸乙二酯和聚萘二甲酸乙二醇酯的合金纤维的制备方法，该方 法包括以下的步骤
① 取配方量的聚对苯二甲酸乙二酯和聚萘二甲酸乙二醇酯熔融共混，熔融温
度为268 285。C，时间为30 60min;
② 进入纺丝设备纺制原丝；
③ 原丝进行牵伸，牵伸温度为85 90°C。
在本发明的熔融温度和时间下，PEN、 PET实现了良好的共混。同时在后牵 伸过程中，由于PEN与PET的玻璃化温度差异较大(PEN>120°C、 PET<70°C)， 导致共混合金纤维的玻璃化温度同纯PET纤维相比有较大的提高，经过多次反 复试验，最终找到最为合适的牵伸温度为85 9(TC。
另外，由于PEN的拉伸模量比PET的拉伸模量高，导致纤维的热收縮性能 比纯PET纤维的热收縮率要高致使设备负荷增加，为降低设备负荷，通过多道 牵伸的办法来生产双相合金纤维。作为优选， 一般采用2 4道牵伸。
作为优选，上述的步骤①熔融共混的气压控制200Pa以下。在200Pa以下 的真空度下，原料的氧化程度比合金塑料共混过程中的氧化程度有所降低。
作为优选，上述的聚对苯二甲酸乙二酯和聚萘二甲酸乙二醇酯在螺杆挤压机内熔融，然后将熔体送入主体釜，主体釜内设有多层多孔板，熔体通过多层
多孔板共混。在主体釜实现了共混，该釜为PEN、 PET共混提供温度、停留时 间、真空等关键性保障。
作为再优选，上述的主体釜内设置的多孔板为10 30层。
作为再优选，上述的多孔板上的通孔为圆柱形通孔，圆柱形通孔的直径为 5 15mm，圆柱形通孔周边设有倒角。作为最优选，上述的圆柱形通孔抛光， 倒角为圆弧倒角。圆柱形通孔抛光有利于熔体流下，通孔周边倒角可以防止积 料，堵塞通孔，通过发明人的研究发现倒角采用圆弧倒角，能做到无积料的效 果。
作为优选，上述的聚对苯二甲酸乙二酯和聚萘二甲酸乙二醇酯分别采用废 旧料，废旧料混合后在螺杆挤压机熔融，然后熔体送入主体釜，熔体经过主体 釜的多层多孔板共混，并增大表面积使低分子物质气化，熔体由主体釜下方出 料，主体釜上方连接旋风分离器，旋风分离器连接有过滤器，过滤器连接有真 空泵，低分子物质在旋风分离器和过滤器中去除。上述的技术方案实现了聚对 苯二甲酸乙二酯和聚萘二甲酸乙二醇酯废旧料的充分利用，节约了成本。旋风 分离器是在真空状态下去除PEN、 PET共混过程中产生的低分子物质以及去除 熔体中挥发物，通过抽取熔体中低分子物质来提高二者共混的程度，并在一定 程度上提高熔体的粘度(低分子物质的去除相当于增长了单体的分子链长度)。 真空泵一方面降低了熔体在高温条件下的降解程度，另一方面为低分子物质去 除提供条件。
本发明工艺很好的解决了 PEN、 PET的共混条件，为生成高品质的纺丝熔 体提了供良好基础。本发明得到的合金纤维具有刚性(体现为纤维的支撑性能) 和膨松性好的特点，为差别化纤的生产提供更为广阔的发展空间。
图1为本发明的工艺流程结构示意图。
图2为真空分离塔中多孔板的结构示意图。 图3为多孔板的局部剖面结构示意图。
具体实施例方式
实施例l
聚对苯二甲酸乙二酯和聚萘二甲酸乙二醇酯的合金纤维的制备方法，该方
法包括以下的步骤(如图1所示)
① 取聚对苯二甲酸乙二酯和聚萘二甲酸乙二酯废料在螺杆挤压机1内熔融， 其中，聚萘二甲酸乙二醇酯占合金纤维重量的10%。
② 然后将液态聚合物送入主体釜2，主体釜2内设有多层多孔板7，熔体在 经过主体釜1的多层多孔板7的过程中实现充分的共混，并增大表面积使 低分子物质气化，主体釜温度控制为275°C，时间为40min;然后熔体由 主体釜1下方8出料；主体釜1上方连接旋风分离器3，旋风分离器3连 接有过滤器4，过滤器4连接有真空泵5，低分子物质在旋风分离器3和 过滤器4中的过滤网6去除。
③ 熔融共混后的液态聚合物进入常规纺丝设备，生产出原丝。
④ 对原丝进行3道牵伸，牵伸温度为85 90。C，得到所述的合金纤维。
如图1所示，上述工艺中涉及的主体釜1内设置的多孔板7为20层。如图 2、图3所示，多孔板7上的通孔9为圆柱形通孔，圆柱形通孔9的直径为10mm， 圆柱形通孔9抛光，圆柱形通孔9周边设有圆弧倒角10。上述的方法得到的中空合金纤维经浙江省纤维监察局检验膨松度V,达到
165cmVg，膨松度V2达到45cm3/g，压縮弹性恢复率为78%。而对于普通的中 空PET纤维的膨松度V,为135cmVg，膨松度V2为35cmVg,压縮弹性恢复率为 48%。 实施例2
聚对苯二甲酸乙二酯和聚萘二甲酸乙二醇酯的合金纤维的制备方法，该方
法包括以下的步骤
① 取聚对苯二甲酸乙二酯和聚萘二甲酸乙二酯在螺杆挤压机内熔融，其中， 聚萘二甲酸乙二醇酯占合金纤维重量的5%。
② 然后将熔体送入主体釜，主体釜内设有多层多孔板，熔体经过主体釜的多
层多孔板共混，主体釜温度控制为275t:，时间为40min;然后液熔体由
主体釜下方出料。 (D共混后的熔体进入常规纺丝设备，生产出原丝。 ④对原丝进行3道牵伸，牵伸温度为85 9(TC，得到所述的合金纤维。
权利要求
1. 聚对苯二甲酸乙二酯和聚萘二甲酸乙二酯的合金纤维，其特征在于该合金纤维由聚对苯二甲酸乙二酯和聚萘二甲酸乙二醇酯熔融共混后纺丝制得，所述的聚萘二甲酸乙二醇酯占合金纤维重量的1％～15％。
2. 根据权利要求1所述的聚对苯二甲酸乙二酯和聚萘二甲酸乙二酯的合金纤 维，其特征在于聚萘二甲酸乙二醇酯占合金纤维重量的4% 10%。
3. 根据权利要求1或2所述的聚对苯二甲酸乙二酯和聚萘二甲酸乙二醇酯的合 金纤维的制备方法，其特征在于该方法包括以下的步骤① 取配方量的聚对苯二甲酸乙二酯和聚萘二甲酸乙二醇酯熔融共混，熔融温 度为268 285'C，时间为30 60min;② 进入纺丝设备纺制原丝；③ 原丝进行牵伸，牵伸温度为85 9(TC。
4. 根据权利要求3所述的聚对苯二甲酸乙一酯和聚萘二甲酸乙二醇酯的合金纤 维的制备方法，其特征在于步骤③牵伸歩骤采用多道牵伸。
5. 根据权利要求3所述的聚对苯二甲酸乙二酯和聚萘二甲酸乙二醇酯的合金纤 维的制备方法，其特征在于步骤①熔融共混的气压控制200Pa以下。
6. 根据权利要求3所述的聚对苯二甲酸乙二酯和聚萘二甲酸乙二酯的合金纤维 的制备方法，其特征在于聚对苯二甲酸乙二酯和聚萘二甲酸乙二醇酯在螺 杆挤压机内熔融，然后将熔体送入主体釜，主体釜内设有多层多孔板，熔体 通过多层多孔板共混。
7. 根据权利要求5所述的聚对苯二甲酸乙二酯和聚萘二甲酸乙二醇酯的合金纤 维的制备方法，其特征在于主体釜内设置的多孔板为10 30层。
8. 根据权利要求6所述的聚对苯二甲酸乙二酯和聚萘二甲酸乙二醇酯的合金纤维的制备方法，其特征在于多孔板上的通孔为圆柱形通孔，圆柱形通孔的直径为5 15mm，圆柱形通孔周边设有倒角。
9. 根据权利要求7所述的聚对苯二甲酸乙二酯和聚萘二甲酸乙二醇酯的合金纤维的制备方法，其特征在于圆柱形通孔抛光，倒角为圆弧倒角。
10. 根据权利要求4所述的聚对苯二甲酸乙二酯和聚萘二甲酸乙二醇酯的合金纤维的制备方法，其特征在于聚对苯二甲酸乙二酯和聚萘二甲酸乙二醇酯分别采用废旧料，废旧料混合后在螺杆挤压机内熔融，然后将熔体送入主体釜， 熔体经过主体釜的多层多孔板共混，并增大表面积使低分子物质挥发，熔体 由主体釜下方出料，主体釜上方连接旋风分离器，旋风分离器连接有过滤器， 过滤器连接有真空泵，低分子物质在旋风分离器和过滤器中去除。
全文摘要
本发明涉及一种合金纤维及其制备方法，尤其涉及聚对苯二甲酸乙二酯和聚萘二甲酸乙二酯的合金纤维及其制备方法。聚对苯二甲酸乙二酯和聚萘二甲酸乙二酯的合金纤维，该合金纤维由聚对苯二甲酸乙二酯和聚萘二甲酸乙二酯熔融共混后纺丝制得，所述的聚萘二甲酸乙二酯占合金纤维重量的1％～15％。本发明还公开了上述的合金纤维的制备工艺。本发明工艺很好的解决了PEN、PET的共混条件，为生成高品质的纺丝熔体提供良好基础。本发明得到的合金纤维具有刚性(体现为纤维的支撑性能)和膨松性好的特点，为差别化纤的生产提供更为广阔的发展空间。
文档编号D01F8/14GK101463507SQ20081016365
公开日2009年6月24日 申请日期2008年12月22日 优先权日2008年12月22日
发明者王方河, 邢喜全 申请人:宁波大发化纤有限公司