技术领域
[0001] 本
发明涉及一种阳离子可染纤维及其制备方法。
背景技术
[0002] 涤纶是以聚酯为原料经过
熔融纺丝及后加工所制得的纤维，涤纶的物理机械性能优异，
弹性模量高，耐热性能好，易洗快干；物理机械性能的可塑性大，利用不同的加工工艺可生产出与
棉、毛、麻等天然纤维混纺的短纤维，也可生产长丝。因此，聚酯纤维在世界范围内得到了迅速的发展。
[0003] 尽管聚酯纤维的物理
力学性能和综合服用性能优良，但由于聚酯分子结晶度和取向度较高，极性较小，缺乏亲
水性，在聚酯的长链分子间没有可容纳染料分子的间隙，因此染料分子不易透入纤维内部，其
染色性能差，可使用染料的种类少，聚酯纤维只能采用分散染料载体染色、高温染色及热熔染色等方法，其生产条件苛刻，生产成本高，而且产品
颜色不理想。因此只有通过改性后才能从根本上解决聚酯纤维的染色问题。
[0004] 目前聚酯纤维改性主要通过以下两种方法制得，第一种是共聚改性，以乙二醇、对苯二
甲酸二甲酯为聚合本体，通过在聚合过程中添加间苯二甲酸乙二酯-5-磺酸
碱金属盐进行共聚制得；第二种是共混改性，以聚酯为
基础聚合物，通过添加含有金属磺酸盐的间苯二甲酸共聚物母粒制得。第一种方法虽然可以直接制得改性聚合物，但是由于磺酸基团的极限及空间位阻，使得聚合物的流动性能变差，间苯二甲酸乙二酯-5-磺酸碱金属盐的加入使得聚合物的物性不易控制，纺丝成本增大。而第二种方法是基于聚酯为基础聚合物的改性，可以根据纺织品颜色要求调整母粒的添加量，在不影响纤维物性的基础上改善染色性能，且制造成本上存在优势。由于共混改性，使得纤维的吸湿性、抗静电性、抗起球性得到很大的改善。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于提供一种工艺简单、可纺性和染色性优良的阳离子染料可染的纤维及其制备方法。
[0006] 本发明的技术解决方案是：
[0007] 一种阳离子染料可染纤维，其成纤聚合物中含有硫元素，硫元素的含量相对于成纤聚合物为0.05～1.25wt％；所述的硫元素来源于具有式1所示结构的化合物A；其中，R1、R2为C1～C15的开链或环状烷基，M为碱金属中的钠、锂或
钾金属，式1如下所示：
[0008]
[0009] 一种阳离子染料可染纤维的生产方法，将具有式1所示结构的化合物A在共聚过程中进行添加制成含硫共聚酯母粒，化合物A的添加量为硫元素相对于含硫共聚酯母粒含量为0.1～2.5wt％；再将该共聚酯母粒1～50重量份和基础聚合物50～99重量份经过混合后熔融纺丝或者熔融经混炼机挤出后纺丝，式1如下所示：
[0010]
[0011] 如果共聚酯母粒含量大于50重量份，由于共聚酯母粒熔点较低，与普通聚酯熔点差异大，共聚酯先熔融，降低了纺丝操业性，降低了
纱线物性；如果共聚酯母粒含量小于1重量份，由于共聚酯母粒含量少，而未能改变聚酯染色性能。
[0012] 制备含硫共聚酯母粒时，化合物A的添加量为硫元素相对于含硫共聚酯母粒含量为0.1～2.5wt％，优选为0.2～1.5wt％。
[0013] 硫的含量对熔融纺丝
稳定性有很大影响，如果硫相对于含硫共聚酯母粒的含量大于2.5wt％，会因金属磺酸盐的电荷作用而产生增粘、凝胶化，可纺性下降；如果硫的含量小于0.1wt％，共聚体就失去了碱液易溶特性。只有硫的含量的含量处于0.1～2.5wt％范围内，才能够实现共聚体的易碱溶特性有能避免增粘和凝胶化的发生。
[0014] 所述含硫共聚酯母粒优选为含有金属磺酸盐的间苯二甲酸与聚己内酰胺形成的共聚物、含有金属磺酸盐的间苯二甲酸与聚对苯二甲酸乙二醇酯形成的共聚物、含有金属磺酸盐的间苯二甲酸与聚对苯二甲酸丙二醇酯形成的共聚物或含有金属磺酸盐的间苯二甲酸与聚对苯二甲酸丁二醇酯形成的共聚物。最优选含有金属磺酸盐的间苯二甲酸与聚对苯二甲酸乙二醇酯形成的共聚物。
[0015] 所述含硫共聚酯母粒，金属磺酸盐成分采用5-磺酸金属基-间苯二甲酸二甲酯(SIPM)或用5-磺酸金属基-间苯二甲酸乙二醇酯(SIPE)。其中优选SIPE，对于SIPE中的金属成分，可以使用钠、钾、锂等碱金属元素，但最优选是钠。
[0016] 所述基础聚合物为聚己内酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯，其中所述的基础聚合物优选聚对苯二甲酸乙二醇酯。
[0017] 一种阳离子染料可染纤维的生产方法，具体包括如下步骤：
[0018] (1)制备含硫共聚酯母粒；
[0019] (2)选用基础聚合物50～99重量份、由步骤(1)制得的含有含硫共聚酯母粒1～50重量份进行共混，再经过螺杆型纺丝机，纺丝
温度为250～300℃，纺丝速度为800～
4000m/min，得到阳离子可染UY或POY，然后在加工倍率为1.5～4.5，加工卷取速度300～
1200m/min下进行牵伸加工或者
假捻加工，得到阳离子染料可染牵伸丝或者假捻丝。
[0020] 所述步骤(1)中，优选与聚己内酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯进行共聚制得含硫共聚酯母粒。
[0021] 所述步骤(1)中，硫元素相对于含硫共聚酯母粒含量为0.1～2.5wt％。
[0022] 按照这种方法得到的阳离子染料可染纤维，其断裂强度为2.5～4.5cN/dtex，伸度为20～50％。将纤维织物通过阳离子染料染色，测试得到的耐光、洗涤、摩擦
色牢度均在4级以上，其中耐光、洗涤、摩擦色牢度的评价标准分别参见GB/T 8427-1998、GB/T3921.1-1997、GB/T 3920-1997。
[0023] 本发明所得阳离子染料可染纤维具有良好的可纺性能，物理性能与一般聚酯纤维相近。制得的纤维
纤度细、强力大，并具有良好的可染性。另外该方法生产成本低，易于操作。
具体实施方式
[0024] 下面结合
实施例对本发明作进一步的说明。
[0025] 实施例1
[0026] (1)将5-磺酸金属基-间苯二甲酸乙二醇酯(SIPE)与PET
单体进行聚合后得到SIPE/PET共聚物，其中硫的含量相对于该共聚酯母粒总量的0.1wt％。
[0027] (2)将
真空干燥后水分小于100ppm的普通半消光PET切片50重量份，由步骤(1)制得的共聚酯母粒50重量份进行共混，进入螺杆
挤出机，经过
螺杆挤出机的熔融
挤压成为可以纺丝的聚合物熔体，螺杆挤出机的熔融挤压过程设有3～5段加热区，各区的加热温度设为280～295℃，并将聚合物熔体依次输送到计量
泵、纺丝
箱体、纺丝组件，最后经
喷丝板挤出、冷却、给油、交络、预牵伸、卷取(卷取速度为2700m/min)处理，得到预取向纤维，其断裂强度为1.75cN/dtex，伸度为178.6％。
[0028] 得到的预取向纤维在牵伸倍率为1.73，加工温度为90℃/130℃，卷取速度500m/min进行牵伸加工，得到牵伸丝，其纤维的断裂强度为2.85cN/dtex，伸度为39.4％，将牵伸丝的编织物在120℃下染色30min后，测试耐光、洗涤及摩擦色牢度。具体见表1。
[0029] 实施例2
[0030] (1)将5-磺酸金属基-间苯二甲酸乙二醇酯(SIPE)与PET单体进行聚合后得到SIPE/PET共聚物，其中硫的含量相对于该共聚酯母粒总量的0.5wt％。
[0031] (2)将真空干燥后水分小于100ppm的普通半消光PET切片50重量份，由步骤(1)制得的共聚酯母粒50重量份进行共混，进入螺杆挤出机，经过螺杆挤出机的熔融挤压成为可以纺丝的聚合物熔体，螺杆挤出机的熔融挤压过程设有3～5段加热区，各区的加热温度设为280～295℃，并将聚合物熔体依次输送到
计量泵、纺丝箱体、纺丝组件，最后经喷丝板挤出、冷却、给油、交络、预牵伸、卷取(卷取速度为2700m/min)处理，得到预取向纤维，其断裂强度为1.7cN/dtex，伸度为188.6％。
[0032] 得到的预取向纤维在牵伸倍率为1.65，加工温度为90℃/130℃，卷取速度500m/min进行牵伸加工，得到牵伸丝，其纤维的断裂强度为2.68cN/dtex，伸度为38.4％，将牵伸丝的编织物在120℃下染色30min后，测试耐光、洗涤及摩擦色牢度。具体见表1。
[0033] 实施例3
[0034] (1)将5-磺酸金属基-间苯二甲酸乙二醇酯(SIPE)与PET单体进行聚合后得到SIPE/PET共聚物，其中硫的含量相对于该共聚酯母粒总量的0.90wt％。
[0035] (2)将真空干燥后水分小于100ppm的普通半消光PET切片67重量份，由步骤(1)制得的共聚酯母粒33重量份进行共混，进入螺杆挤出机，经过螺杆挤出机的熔融挤压成为可以纺丝的聚合物熔体，螺杆挤出机的熔融挤压过程设有3～5段加热区，各区的加热温度设为280～295℃，并将聚合物熔体依次输送到计量泵、纺丝箱体、纺丝组件，最后经喷丝板挤出、冷却、给油、交络、预牵伸、卷取(卷取速度为2700m/min)处理，得到预取向纤维，其断裂强度为1.6cN/dtex，伸度为191.6％。
[0036] 得到的预取向纤维在牵伸倍率为2.0，加工温度为90℃/130℃，卷取速度500m/min进行牵伸加工，得到牵伸丝，其纤维的断裂强度为2.66cN/dtex，伸度为40.4％，将牵伸丝的编织物在120℃下染色30min后，测试耐光、洗涤及摩擦色牢度。具体见表1。
[0037] 实施例4
[0038] (1)将5-磺酸金属基-间苯二甲酸乙二醇酯(SIPE)与PET单体进行聚合后得到SIPE/PET共聚物，其中硫的含量相对于该共聚酯母粒总量的1.5wt％。
[0039] (2)将真空干燥后水分小于100ppm的普通半消光PET切片80重量份，由步骤(1)制得的共聚酯母粒20重量份进行共混，进入螺杆挤出机，经过螺杆挤出机的熔融挤压成为可以纺丝的聚合物熔体，螺杆挤出机的熔融挤压过程设有3～5段加热区，各区的加热温度设为280～295℃，并将聚合物熔体依次输送到计量泵、纺丝箱体、纺丝组件，最后经喷丝板挤出、冷却、给油、交络、预牵伸、卷取(卷取速度为2700m/min)处理，得到预取向纤维，其断裂强度为1.5cN/dtex，伸度为220.5％。
[0040] 得到的预取向纤维在牵伸倍率为2.2，加工温度为90℃/130℃，卷取速度500m/min进行牵伸加工，得到牵伸丝，其纤维的断裂强度为2.48cN/dtex，伸度为39.5％，将牵伸丝的编织物在120℃下染色30min后，测试耐光、洗涤及摩擦色牢度。具体见表1。
[0041] 比较例1
[0042] (1)将5-磺酸金属基-间苯二甲酸乙二醇酯(SIPE)与PET单体进行聚合后得到SI PE/PET共聚物，其中硫的含量相对于该共聚酯母粒总量的0.05wt％。
[0043] (2)将真空干燥后水分小于100ppm的普通半消光PET切片50重量份，由步骤(1)制得的共聚酯母粒50重量份进行共混，进入螺杆挤出机，经过螺杆挤出机的熔融挤压成为可以纺丝的聚合物熔体，螺杆挤出机的熔融挤压过程设有3～5段加热区，各区的加热温度设为280～295℃，并将聚合物熔体依次输送到计量泵、纺丝箱体、纺丝组件，最后经喷丝板挤出、冷却、给油、交络、预牵伸、卷取(卷取速度为2700m/min)处理，得到预取向纤维，其断裂强度为1.8cN/dtex，伸度为175.6％。
[0044] 得到的预取向纤维在牵伸倍率为1.76，加工温度为90℃/130℃，卷取速度500m/min进行牵伸加工，得到牵伸丝，其纤维的断裂强度为3.2cN/dtex，伸度为40.4％，将牵伸丝的编织物在120℃下染色30min后，测试耐光、洗涤及摩擦色牢度。具体见表1。
[0045] 比较例2
[0046] (1)将5-磺酸金属基-间苯二甲酸乙二醇酯(SIPE)与PET单体进行聚合后得到SI PE/PET共聚物，其中硫的含量相对于该共聚酯母粒总量的3.5wt％。
[0047] (2)将真空干燥后水分小于100ppm的普通半消光PET切片92重量份，由步骤(1)制得的共聚酯母粒8重量份进行共混，进入螺杆挤出机，经过螺杆挤出机的熔融挤压成为可以纺丝的聚合物熔体，螺杆挤出机的熔融挤压过程设有3～5段加热区，各区的加热温度设为280～295℃，并将聚合物熔体依次输送到计量泵、纺丝箱体、纺丝组件，最后经喷丝板挤出，无法成丝。具体见表1。
[0048] 表1：
[0049]
