基于聚酯多元醇的吸湿抗静电PET共聚酯纤维及其制备方法和织物制备方法与流程

本发明涉及功能性化学纤维制造，具体而言，涉及一种基于聚酯多元醇的吸湿抗静电pet共聚酯纤维及其制备方法和织物制备方法。

背景技术：

1、聚对苯二甲酸乙二醇酯（pet，polyethylene terephthalate）是由对苯二甲酸（pta，purified terephthalic acid）和乙二醇（eg，ethylene glycol）经熔融聚合制得的热塑性聚合物，具有机械强度高、热学性能稳定、耐化学腐蚀性优异、价格低廉等优点，广泛应用于工业和纺织领域。由其熔融纺丝制成的涤纶纤维，是目前纺织领域应用最广泛的化学纤维，约占化纤市场份额的80%以上。然而，由于pet大分子链段结构规整、结晶度和取向度高，且分子链上缺乏亲水基团，涤纶纤维存在两大固有缺陷：一是吸湿性差，标准回潮率仅为0.4%，织物服用舒适性低；二是静电荷极易积聚，其表面电阻率高达1015以上，体积比电阻高达1013cm，不仅导致纤维、织物在生产加工过程中因静电吸附而困难重重、织物穿着时产生贴身缠裹和放电刺激感，严重时还可能因静电放电产生的电火花引发火灾甚至爆炸事故。

2、目前，提高涤纶织物吸湿抗静电性能的方法主要有三种：其一为表面涂敷法，即在纤维或织物表面涂敷亲水性成膜剂或导电型溶液，该方法操作虽简单，但抗静电性能依赖表面附着层，性能不稳定，涂层在洗涤和摩擦过程中易脱落、易衰减，无法实现耐久性抗静电效果。其二为抗静电剂共混法，即将抗静电剂与pet共混后经挤出、造粒、熔融纺丝制成纤维，该方法虽具有一定的持久性，但抗静电剂与聚酯基体的相容性差，不仅显著增加熔融纺丝的加工难度，还易造成纤维强度下降，损害纤维力学性能。其三为功能性单体共聚法，即在纤维合成阶段引入高吸湿或导电的功能性单体，所得纤维理论上可具备本征吸湿抗静电效果且不易洗脱，但该方法对聚合合成技术要求高，且现有共聚体系在熔融纺丝高温条件下功能链段易分解或迁移，较难同时兼顾理想的吸湿抗静电效果与纤维力学性能。此外，聚酯多元醇目前的研究与应用大多集中于作为扩链剂参与聚氨酯的合成，鲜少将其作为功能性共聚单体引入pet大分子链中，通过化学键合方式永久赋予聚酯纤维本征吸湿抗静电性能。综上，现有涤纶纤维因分子链缺乏亲水基团而吸湿性差、易积聚静电，而表面涂敷、抗静电剂共混、功能性单体共聚等现有改性途径均存在固有缺陷，难以同时实现耐久的吸湿抗静电效果并保持纤维力学性能。

3、针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种基于聚酯多元醇的吸湿抗静电pet共聚酯纤维及其制备方法和织物制备方法，以至少解决现有技术中的涤纶纤维存在的吸湿抗静电效果以及保持纤维力学性能较差的技术问题。

2、根据本发明实施例的一个方面，提供了一种基于聚酯多元醇高吸湿抗静电pet共聚酯纤维，上述pet共聚酯纤维为亲水抗静电pet共聚酯切片经熔融纺丝加工制备得到的长丝，上述亲水抗静电pet共聚酯切片通过将功能性聚酯多元醇作为功能添加单体嵌入pet大分子链中共聚得到，上述pet共聚酯纤维为本征吸湿抗静电纤维并用于加工成耐久性抗静电织物。

3、进一步地，上述亲水抗静电pet共聚酯切片为由两种不同种类的醇类嵌段共聚得到的高聚物，上述高聚物的结构包含：第一类重复单元，由对苯二甲酰残基与脂肪族二醇残基-o-(ch2)p-o-构成，上述脂肪族二醇选自乙二醇、1，3-丙二醇和1，4-丁二醇，对应形成聚对苯二甲酸乙二醇酯链段、聚对苯二甲酸丙二醇酯链段和聚对苯二甲酸丁二醇酯链段，上述第一类重复单元的重复次数为x；第二类重复单元，由对苯二甲酰残基与含醚键二醇残基-o-(ch2)a-o-(ch2)-o-构成，上述含醚键二醇残基来自于含醚键系列的聚酯多元醇中的一种或多种，对应形成聚对苯二甲酸二乙二醇酯链段、聚对苯二甲酸三乙二醇酯链段和聚对苯二甲酸四乙二醇酯链段，上述第二类重复单元的重复次数为y；其中，上述x和上述y为正整数。

4、进一步地，上述含醚键系列的聚酯多元醇为聚乙二醇。

5、根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种如任一项上述的基于聚酯多元醇的高吸湿抗静电pet共聚酯纤维的制备方法，该制备方法包括：步骤s1，将亲水抗静电pet共聚酯切片置于真空转鼓干燥箱中进行结晶干燥处理，待上述亲水抗静电pet共聚酯切片充分干燥后，将其输送至纺丝机的进料斗中；步骤s2，上述亲水抗静电pet共聚酯切片经上述进料斗进入螺杆挤压机中，通过上述螺杆挤压机对上述亲水抗静电pet共聚酯切片进行挤压加热，使其熔融形成共聚酯熔体；步骤s3，将上述共聚酯熔体经计量泵进行精确计量后，通过喷丝板挤出，形成初生纤维；步骤s4，将上述初生纤维经多级风温环吹进行冷却定型，使上述初生纤维固化成型；步骤s5，将冷却成型后的上述初生纤维进行集束，并对集束后的上述初生纤维施加上油处理；步骤s6，将上油后的上述初生纤维经多级牵伸系统进行牵伸取向，制得基于聚酯多元醇高吸湿抗静电pet共聚酯纤维；步骤s7，对上述基于聚酯多元醇高吸湿抗静电pet共聚酯纤维进行检验，并根据检验结果进行分级，得到成品纤维。

6、进一步地，在上述步骤s1中，上述结晶干燥处理在真空条件下进行，且上述真空转鼓干燥箱内的真空压力为10pa；上述结晶干燥处理具体包括：先将上述亲水抗静电pet共聚酯切片在结晶温度90~100℃下进行结晶处理2~3h，再在干燥温度115~120℃下进行干燥处理36~48h，使上述亲水抗静电pet共聚酯切片充分干燥。

7、进一步地，在上述步骤s2中，上述螺杆挤压机沿物料输送方向划分为四个温控区，上述挤压加热通过上述四个温控区分区控温完成，且各个上述温控区的温度范围分别为：i区温度为200~220℃，ii区温度为220~240℃，iii区温度为240~260℃，iv区温度为240~270c。

8、进一步地，在上述步骤s6中，上述多级牵伸系统包括沿牵伸方向依次设置的第一级牵伸系统和第二级牵伸系统；上述牵伸取向包括：先经上述第一级牵伸系统在温度100~120℃、牵伸倍数3~4倍的条件下对上油后的上述初生纤维进行一级牵伸，再经上述第二级牵伸系统在温度125~140℃、牵伸倍数1.2~1.5倍的条件下进行二级牵伸。

9、进一步地，在上述步骤s1中，置于上述真空转鼓干燥箱中的上述亲水抗静电pet共聚酯切片的特性粘度为0.67~0.78dl/g，且上述亲水抗静电pet共聚酯切片中嵌入的上述功能性聚酯多元醇的质量含量为15wt%~35wt%。

10、进一步地，在上述步骤s6中，经上述牵伸取向制得的上述基于聚酯多元醇高吸湿抗静电pet共聚酯纤维为75d/36f长丝；上述75d/36f长丝的断裂强度为3.6~4.0cn/dtex，断裂伸长率为21%~32%，回潮率为0.7%~1.2%，体积比电阻为1.8106~2.3107cm。

11、根据本发明实施例的又一方面，还提供了一种织物制备方法，其特征在于，包括将上述的基于聚酯多元醇高吸湿抗静电pet共聚酯纤维的制备方法制得的基于聚酯多元醇高吸湿抗静电pet共聚酯纤维在机织机上进行平纹织造，并对织造形成的坯布进行染色处理，制得上述耐久性抗静电织物。

12、在本发明实施例中，采用将含醚键的聚酯多元醇作为功能单体嵌入pet大分子链中合成嵌段共聚物切片，并结合多级温控熔融纺丝与平纹织造工艺的方式，通过在聚合阶段构建由对苯二甲酰残基与脂肪族二醇残基构成的第一类重复单元及与含醚键二醇残基构成的第二类重复单元的嵌段共聚微观结构，使亲水抗静电基团以共价键永久锚定于聚合物骨架，再配合10pa真空条件下的阶梯式结晶干燥、200~270℃四区梯度温控螺杆挤压熔融、精确计量挤出、多级风温环吹冷却定型，以及100~140℃条件下的两级梯度温控与多级倍数牵伸取向等优化的熔融纺丝工艺，并最终经平纹织造与染色处理，达到了在不破坏pet大分子链原有规整结晶度和取向度的基础上，赋予纤维本征且持久的吸湿与抗静电性能，彻底避免传统表面涂敷法功能易洗脱衰减及物理共混法因界面相容性差导致纤维强度显著下降的缺陷，确保纤维在维持优异力学性能的前提下具备高回潮率和低体积比电阻，并赋予织物极佳抗静电半衰期的目的，从而实现了制备出断裂强度高达3.6~4.0cn/dtex、断裂伸长率21%~32%、回潮率达0.7%~1.2%、体积比电阻低至1.8106~2.3107cm的本征吸湿抗静电pet共聚酯长丝，且其织造的耐久性抗静电织物洗前洗后静电半衰期均小于1秒，兼具优异力学性能、耐洗涤性及持久抗静电功能的技术效果，进而解决了现有技术中的涤纶纤维存在的吸湿抗静电效果以及保持纤维力学性能较差的技术问题。