本发明属于高分子材料技术领域，具体地说，涉及一种拉伸卷曲复合纤维及其制备方法。
背景技术：
聚酯、聚酰胺纤维已成为我国第一、二大化学纤维品种，广泛应用于服装、装饰及产业用纺织品中，成为纺织基础原材料之一，用于开发各种服装、家居用品(如窗纱、蚊帐等)、各种箱包、雨具用纺织品、篷盖用纺织品等。聚酰胺长丝纤维包括牵伸丝、加弹丝和空气变形丝等品种，其中加弹丝广泛用于服装、袜类和家居用品中。目前聚酰胺加弹丝的生产方式是采用二步法实现，即首先通过聚酰胺熔融、纺丝、预牵伸、卷绕等制备出预取向丝，然后用加弹设备中的假捻装置制备加弹丝。这种加弹丝的制造方法主要存在两个方面的缺点：1、生产效率低，因采用两步法，从预取向丝到加弹丝中间中断，这样不仅生产周期长，而且用工较多。2、卷曲形态稳定性较差，由于采用假捻方式进行卷曲，并通过热定形固化卷曲形态，造成卷曲形态稳定性较差，在后续生产加工中，常常会因为外力等因素使卷曲程度变化，影响蓬松效果。
关于双组分纤维的相关文献已有很多报道，与制备自卷曲纤维的方法专利有美国专利第3454460和第3671379、WO41/5357A1、JP2002-56918A、ZL03814821.8、ZL03814823.4、ZL200710143441.7上述专利公开了采用聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯等聚合物中的一种或几种的双组分纤维以及制备方法。
CN201510270571.1也公开了一种聚酯弹性体/PET复合弹性纤维及其制备方法，是先将对苯二甲酸、1,4-丁二醇、双端羟基聚醚按一定配比，在催化剂作用下，经减压直接酯化，再熔融缩聚得到聚酯弹性体，然后将制得的聚酯弹性体与PET用纺丝拉伸卷绕一步法工艺制得。
从上述专利公开的内容上看，自卷曲复合纤维的制备是利用两种含有物理特性不同的聚合物材料制备，这两种聚合物可以是相同的，也可以是不同的，但均规定为同一聚酯类别的聚合物，主要是为了保证并列结构的双组分在后道纺织染整加工时产生分离。然而这些方法制备的双组分纤维由于采用的是聚酯材料，即使单独使用聚对苯二甲酸丙二醇酯这种模量较小的聚酯材料，其手感的粗糙程度也无法达到令人十分满意的程度。
鉴于以上原因，特提出本发明。
技术实现要素：
本发明的第一目的在于提供一种拉伸卷曲复合纤维，该复合纤维具有永久卷曲弹性效果和良好的人体皮肤接触感，为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明公开了一种拉伸卷曲复合纤维，其中，所述的复合纤维为聚合物A和聚合物B复合而成，所述的聚合物A和聚合物B具有不同的玻璃化转变温度。
普通纤维及其织物在进行热定型时，如果想要获得稳定的定型效果即具有更低的收缩率的复合纤维，通常技术人员会通过提高定型温度来实现，其基本原理是利用高温下的低收缩率来实现永久定型效果。本发明人经过大量的试验发现，纤维热收缩率的大小主要取决于纤维的热定型温度和纤维的玻璃化转变温度的差值，热定型温度与纤维玻璃化转变温度差值越大，纤维经后加工热处理时产生的热收缩率越小，这一实验结论可以从纤维超分子结构以及纤维分子之间的内应力及相互作用得到解释。因此，本发明选择两种具有不同的玻璃化转变温度的高聚物，通过设计双侧的结构特征，可实现双侧收缩率不同的高聚物复合纤维的制备，使得所形成的纤维卷曲在纤维织物染整后加工处理和使用过程中不易破坏，同时具有良好的卷曲弹性和卷曲稳定性。
现有技术中的双组分自卷曲复合纤维中的两种聚合物通常采用同一聚酯类别的聚合物，本发明采用两种不同性质的聚合物，并且采用两种具有不同的玻璃化转变温度的聚合物，通过控制两种聚合物的玻璃化转变温度，可以形成性能更好的纤维，克服了现有技术的局限性。
进一步的，本发明所述的复合纤维为双边嵌入结构，复合纤维卷曲的外侧边的聚合物A的玻璃化转变温度低于复合纤维卷曲的内侧边的聚合物B的玻璃化转变温度。
如果想要获得手感等物理性能更好的效果，必须对双组分材料进行设计性的选择，特别双组分复合纤维卷曲的外侧，选择与人体皮肤接触感优良的材料，同时该材料要具有良好的弹性。为了保证复合纤维双侧组分在后加工处理时不产生分离，双组分材料的相容性及界面强度也是必需的。
所述的聚合物B与聚合物A的玻璃化转变温度之差大于等于20℃。
本发明人经过大量的试验发现，纤维热收缩率的大小主要取决于纤维的热定型温度和纤维的玻璃化转变温度的差值，热定型温度与纤维玻璃化转变温度差值越大，纤维经后加工热处理时产生的热收缩率越小，这一实验结论可以从纤维超分子结构以及纤维分子之间的内应力及相互作用得到解释。当两种聚合物材料的玻璃化转变温度的差值大于20℃时，在相同的热定型温度下，两种纤维聚合物材料的热收缩率值有显著差异，因此，在热的作用下纤维向低收缩率的一侧卷曲。
进一步的，所述的聚合物B与聚合物A的质量分数比为50:50-80:20。
由于制备过程中复合纤维的拉伸定型温度为确定的温度值，即双组分高聚物经历了相同的定型温度，因此，这样当复合纤维再次经过热加工处理时，由于两种高聚物的不同的热收缩率，纤维即可沿轴向发生类似羊毛纤维一样的卷曲形态，卷曲数量、卷曲大小取决于两种聚合物组分的玻璃化转变温度的差值大小、组分比例等。
进一步的，所述的聚合物B为聚酯和/或脂肪族聚酰胺。
进一步的，所述的聚酯为PET、PBT、PTT中的一种或几种的共混物；所述的脂肪族聚酰胺为聚酰胺6、聚酰胺66、聚酰胺56、聚酰胺610、聚酰胺1012、聚酰胺1212中的一种或几种的共混物。
进一步的，所述的聚合物A为聚酰胺弹性体；优选，所述的聚酰胺弹性体为脂肪族聚酰胺与聚醚和/或聚酯的共聚物。
本发明采用脂肪族聚酰胺弹性体作为外侧材料层，脂肪族聚酰胺弹性体是脂肪族聚酰胺与聚醚和/或聚酯的共聚物，分子链中酰胺基团的存在导致材料具有良好的吸水性，由于人体蛋白质中也具有酰胺基，该材料具有良好的亲肤性能；另一方面，材料中含有聚醚和/或聚酯基团，其与聚酰胺和聚酯均具有良好的相容性。
本发明的另一目的在于提供一种拉伸卷曲复合纤维的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤：
(1)将聚合物A干燥后，进行加热塑化得到纺丝熔体A；
(2)将聚合物B干燥后，进行加热塑化得到纺丝熔体B；
(3)将上述得到的纺丝熔体A和纺丝熔体B分别通过各自相对应的管道，经计量后，同时注入复合纺丝组件进行纺丝、冷却、上油、拉伸定型、超喂松弛定型和卷曲，得到所述的拉伸卷曲复合纤维。
进一步的，步骤(3)中的拉伸定型的拉伸倍率为1.50～1.75；拉伸定型温度按下列公式计算，Tl＝Tg+20℃，其中，T1为拉伸定型温度，Tg为聚合物B的玻璃化转变温度。
从原理上看，拉伸卷曲复合纤维是通过纺丝制备成具有双边结构形态特征的纤维。高聚物材料纤维制备成型是通过拉伸方式使高聚物中大分子沿纤维轴向进行取向，然后经过一定温度下定型获得，但纤维的这种定型为暂时性的，其受到纤维后加工过程的条件影响，特别受到温度影响较大，当后加工温度高于纤维定型温度时，纤维将发生解取向行为，从纤维的宏观表现来看，表现为纤维的热收缩现象。纤维的热收缩数值大小，与纤维材料只身性质、纤维热定型温度有关，本申请人经过大量的试验发现，纤维热收缩率的大小主要取决于纤维的热定型温度与纤维玻璃化转变温度的差值。热定型温度与纤维玻璃化转变温度差值越大，纤维经后加工热处理时产生的热收缩率越小，这一实验结论可以从纤维超分子结构以及纤维分子之间的力学作用得到解释，这也是纤维及其织物在进行热定型时，本发明获得稳定的定型效果即得到更低的收缩率的纤维，本发明通过提高定型温度来实现。
进一步的，步骤(3)中超喂松弛定型的超喂率为5～15％；超喂松弛定型温度按下列公式计算，Td＝T1+(10～60℃)，其中，Td为超喂松弛定型温度，T1为拉伸定型温度；其中，Td温度比T1温度高10℃～60℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：本发明所制备的拉伸卷曲聚合物复合纤维，与现行加弹丝相比，所形成的卷曲形态表现出天然羊毛的卷曲形态特征，具有卷曲弹性回复率高、卷曲稳定性好等性能；与现行的自卷曲复合纤维相比，由于在双组分纤维卷曲外侧采用了脂肪族聚酰胺弹性体材料，获得更加优良的拉伸弹性和弹性恢复性能，同时与人体皮肤接触感更加亲和；同时聚酰胺弹性体材料中含有聚醚和/或聚酯基团，与聚酯材料、脂肪族聚酰胺材料具有很好的相容性。该纤维的制备方法为高速一步法方式，生产效率高、成本低。
附图说明
图1：本发明中双边嵌入结构喷丝板结构示意图。
具体实施方式
下述实施例中的实施方案可以进一步组合或者替换，且实施例仅仅是对本发明的优选实施例进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中专业技术人员对本发明的技术方案作出的各种变化和改进，均属于本发明的保护范围。
本发明中的喷丝板结构示意图如图1所示。
实施例1
(1)将聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)粒料置入干燥釜中，干燥温度为105℃，干燥时间为4.5h，干燥后粒料含水率为30ppm，将干燥后的PET粒料喂入螺杆塑化挤出机，进行加热塑化，PET粒料螺杆挤出机塑化温度为250℃、256℃、260℃、280℃、290℃，得到PET纺丝熔体；
(2)将聚酯型聚酰胺弹性体粒料置入干燥釜中，在氮气环境条件下进行干燥，干燥温度为70℃，干燥时间为10h，干燥后粒料含水率为20ppm，将干燥后的聚酰胺弹性体粒料分别喂入螺杆塑化挤出机，进行加热塑化，聚酯型聚酰胺弹性体粒料螺杆挤出机塑化温度为125℃、130℃、133℃、135℃、140℃，得到聚酰胺弹性体纺丝熔体；
(3)将得到的纺丝熔体A和纺丝熔体B分别通过各自对应的管道，按PET纺丝熔体和聚酰胺弹性体纺丝熔体质量份数比为50：50分别进行计量，同时注入复合纺丝组件中进行复合纺丝，经冷却成纤后，在拉伸倍率为1.65、温度为110℃条件下进行拉伸定形，之后，喂入加热定型装置中，超喂率为10％，热定型温度为120℃，进行分丝卷绕成型，获得拉伸卷曲复合纤维。
实施例2
(1)将PA66聚酰胺粒料置入干燥釜中，干燥温度为95℃，干燥时间为6h，干燥后粒料含水率为30ppm，将干燥后的PA66聚酰胺粒料喂入螺杆塑化挤出机，进行加热塑化，PA66聚酰胺粒料螺杆挤出机塑化温度为245℃、250℃、254℃、260℃、280℃，得到PA66聚酰胺纺丝熔体；
(2)将聚酯型聚酰胺弹性体粒料置入干燥釜中，在氮气环境条件下进行干燥，干燥温度为70℃，干燥时间为10h，干燥后粒料含水率为20ppm，将干燥后的聚酰胺弹性体粒料分别喂入螺杆塑化挤出机，进行加热塑化，聚酯型聚酰胺弹性体粒料螺杆挤出机塑化温度为125℃、130℃、133℃、135℃、140℃，得到聚酰胺弹性体纺丝熔体；
(3)将得到的纺丝熔体A和纺丝熔体B分别通过各自对应的管道，按PA66纺丝熔体和聚酰胺弹性体纺丝熔体质量份数比为80：20分别进行计量，同时注入复合纺丝组件中进行复合纺丝，经冷却成纤后，在拉伸倍率为1.70、温度为100℃条件下进行拉伸定形，之后，喂入加热定型装置中，超喂率为8％，热定型温度为110℃，进行分丝卷绕成型，获得拉伸卷曲复合纤维。
实施例3
(1)将聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)粒料置入干燥釜中，干燥温度为100℃，干燥时间为4.5h，干燥后粒料含水率为30ppm，将干燥后的PTT粒料喂入螺杆塑化挤出机，进行加热塑化，PTT粒料螺杆挤出机塑化温度为245℃、255℃、260℃、275℃、285℃，得到PTT纺丝熔体；
(2)将聚酯型聚酰胺弹性体粒料置入干燥釜中，在氮气环境条件下进行干燥，干燥温度为70℃，干燥时间为10h，干燥后粒料含水率为20ppm，将干燥后的聚酰胺弹性体粒料分别喂入螺杆塑化挤出机，进行加热塑化，聚酯型聚酰胺弹性体粒料螺杆挤出机塑化温度为125℃、130℃、133℃、135℃、140℃，得到聚酰胺弹性体纺丝熔体；
(3)将得到的纺丝熔体A和纺丝熔体B分别通过各自对应的管道，按PTT纺丝熔体和聚酰胺弹性体纺丝熔体质量份数比为60：40分别进行计量，同时注入复合纺丝组件中进行复合纺丝，经冷却成纤后，在拉伸倍率为1.70、温度为100℃条件下进行拉伸定形，之后，喂入加热定型装置中，超喂率为8％，热定型温度为110℃，进行分丝卷绕成型，获得拉伸卷曲复合纤维。
按照国家标准GB/14338对实施例1-3制备的复合纤维进行性能测试，测试结果列见表1中。
实施例4-11的复合纤维的制备方法同实施例1，制备过程中的各种条件参数见表2。
按照国家标准GB/14338对实施例4-11制备的复合纤维进行性能测试，测试结果列见表3中。
表1
表2
注：表中组分一为高玻璃化转变温度的聚合物B，组分二为低玻璃化转变温度的聚合物A。
表3