聚酯并列复合纤维及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种聚酯并列复合纤维及其制备方法，具体涉及一种由高粘度聚酯和低粘度聚酯并列复合的弹性纤维及其制备方法。
背景技术
并列复合纤维是利用化学纤维来模拟天然羊毛的卷曲性和弹性而开发出的品种。它是通过采用具有一定相容性而收缩性不同的两种聚合物，按一定比例通过复合纺丝组件而成的具有并列结构的纤维。在纺丝牵伸过程中两组分产生的相同的伸长会在后期热处理中因收缩应力不同而产生不同程度的收缩。具体为收缩快、大的组分对收缩小、慢的组分产生压力，相应地，收缩小、慢的组分对收缩快、大的组分产生拉力，直至这对力偶达到平衡，从而最终导致这根纤维自发的产生扭转，而形成螺旋卷曲的结构。由于这种像弹簧一种的卷曲结构具有不同程度的伸缩性和回弹性，因此可赋予纤维优异的弹性。
中国发明专利CN104141178A公布了一种采用低粘PET（0.47～0.65dL/g）和高粘PET（0.82～1.05dL/g）进行并列复合纺丝并经平衡、拉伸、定型制得并列复合弹性纤维的方法。该复合纤维具有较好的弹性和强力，可作为聚酯弹性丝产品。中国发明专利CN103882538A公布了一种利用低粘PET（0.6～0.7dL/g）和高粘PET（0.8～0.9dL/g）进行复合纺丝并经拉伸、热处理制备了截面形状为双联椭圆形的弹性纤维。中国发明专利CN106319656A公布了一种将一种回收聚酯经增粘后（0.66～0.80dL/g）与另一种回收聚酯（0.56～0.68dL/g）并列复合纺丝而生产的并列复合短纤维。该发明实现了高弹性纤维的低成本化，提高了产品附加值和竞争力。
以上这些公开的专利虽然都是采用高/低粘聚酯并列复合的方法来制备聚酯弹性纤维，但由于它们所使用的两组分粘度差较小，因此导致了纤维的潜在收缩率不高，从而最终所能赋予的纤维弹性也相对较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种弹性优良、工艺流程简单、生产成本低的聚酯并列复合纤维及其制备方法。
本发明的技术解决方案如下：
聚酯并列复合纤维由高粘度聚酯和低粘度聚酯并列复合而成，其中高粘度聚酯侧的双折射率△n1为0.10～0.18，低粘度聚酯侧的双折射率△n2为0.03～0.08。
优选所述高粘度聚酯和低粘度聚酯中至少有一种为回收再生聚酯。
该聚酯并列复合纤维的伸缩伸长率优选10～100%，伸长回复率优选在75%以上，单根纤维的卷曲数优选10～100个/25mm。
本发明还公开了一种聚酯并列复合纤维的制造方法，先将充分干燥的高粘度聚酯和低粘度聚酯以60：40～40：60的比例分别投入纺丝机，经螺杆熔融挤出、计量泵计量、喷丝板复合成型后得到初生纤维；然后将初生纤维经延伸加工得到聚酯并列复合纤维，或将初生纤维先卷取再通过假捻加工得到聚酯并列复合纤维。
所述高粘度聚酯和低粘度聚酯的特性粘度差△IV优选0.10～1.30dL/g，更优选0.30～1.30dL/g。
所述低粘度聚酯的特性粘度IV优选0.40～0.70dL/g。
优选所述高粘度聚酯和低粘度聚酯中至少一种为回收再生聚酯。
本发明的聚酯并列复合纤维的弹性优良。特别得，在优选的技术方案中使用了回收再生聚酯，为废弃聚酯的再生利用提供了一种新的解决方案。
具体实施例
本发明的聚酯并列复合纤维由高粘度聚酯和低粘度聚酯并列复合而成，其中高粘度聚酯侧的双折射率△n1为0.10～0.18，低粘度聚酯侧的双折射率△n2为0.03～0.08。
双折射率是表征聚酯纤维取向程度大小的重要结构参数。一般地，由于高粘度聚酯熔体较低粘度聚酯熔体在纺丝过程中承担更高的纺丝张力，从而导致高粘度聚酯一侧较低粘度聚酯一侧更易形成规整的取向结构，相应地表现在双折射率上的值也更高。且两侧的粘度差异越大，纺丝张力越向高粘度聚酯一侧集中，带来的结果是高粘聚酯一侧的双折射率更高，而低粘聚酯一侧的双折射率更低。
正是由于高粘聚酯一侧与低粘聚酯一侧之间的取向结构差异，从而带来在后期热处理中两者的收缩差异，进而赋予纤维一定的弹性。
本发明通过在聚酯并列复合纤维制备时选择具有一定特性粘度差的两种聚酯，使所得聚酯并列复合纤维中高粘度聚酯侧的双折射率△n1为0.10～0.18，低粘度聚酯侧的双折射率△n2为0.03～0.08。
本发明还公开了一种上述聚酯并列复合纤维的制备方法，先将充分干燥的高粘度聚酯和低粘度聚酯以60：40～40：60的比例分别投入纺丝机，经螺杆熔融挤出、计量泵计量、喷丝板复合成型后得到初生纤维；然后将初生纤维经延伸加工得到聚酯并列复合纤维，或者将初生纤维先卷曲再通过假捻加工得到聚酯并列复合纤维。
本发明在制备聚酯并列复合纤维时选用了两种具有一定粘度差异的聚酯，在纺丝或丝加工成型后，两种不同粘度的聚酯之间形成了一定的结构差异，即高粘度聚酯产生高取向、低结晶结构，低粘度聚酯产生低取向、高结晶结构，从而在后期热处理过程中两组份产生收缩差异，致使纤维出现卷曲结构进而产生弹性。
为了获得弹性优良的聚酯并列复合纤维，所述高粘度聚酯和低粘度聚酯的特性粘度差优选在0.10～1.30dL/g范围之内。
如果高粘度聚酯和低粘度聚酯的特性粘度差太小的话，最终聚酯并列复合纤维的弹性较低；如果高粘度聚酯和低粘度聚酯的特性粘度差太大的话，两组分的并列复合会出现异常，从而导致不能纺丝。本发明优选所述高粘度聚酯和低粘度聚酯的特性粘度差△IV为0.30～1.30dL/g。
所述低粘度聚酯的特性粘度太小的话，由于粘度过低的聚酯切片在纤维上的应用范围较小，市面供应较少，因此过低粘度切片的获得相对困难，一般很少采用；所述低粘度聚酯的特性粘度太大的话，为了保证高、低粘聚酯两者之间的粘度差而需要进一步提高高粘聚酯的粘度，这样会使得高粘聚酯的生产成本增加。本发明优选所述低粘度聚酯的特性粘度IV为0.40～0.70dL/g。
本发明所述高粘度聚酯和低粘度聚酯中至少一种为回收再生聚酯。聚酯回收再生处理过程中，容易通过增粘方式得到粘度增大的回收再生聚酯，从而提高产品的附加值，满足市场对高粘聚酯的需求。因此，与从单体原料开始特地制备高粘度聚酯相比，使用回收再生聚酯来制备高粘聚酯更节约成本，同时也符合我国资源再生与环境保护的要求。
本发明利用粘度差较高的两种聚酯制备了弹性优良的并列纤维，且在优选的技术方案中使用了回收再生聚酯，实现了弹性纤维制备的的低成本化。
本发明涉及的测试方法如下：
1.%20纤维伸缩伸长率和伸长回复率
（a）通过检尺机取一定长度的纱线样品，并悬挂一定轻荷重（0～2mg/D），然后将纱线样品置于温度20oC，相对湿度65%的条件下平衡24h；
（b）将平衡后得纱线样品置于温度为90oC得热水中处理20min。热处理结束后，将样品置于温度20oC，相对湿度65%的条件下平衡24h；
（c）在轻荷重（2mg）条件下，测试平衡后纱线的初始长度L0，随后取下初始荷重换上伸长测定用重荷重（100mg/D），静置30s后测试纱线被伸长后的长度L1，随后取下伸长测定用荷重，换上弹性回复测定用轻荷重（2mg/D），30后测试纱线回复后的长度L2；
（d）最后利用如下公式分别计算纤维的伸缩伸长率和伸长回复率，实验结果取三次测试的平均值，
式中L0为纱线在轻荷重下的长度（mm），L1为纱线在重荷重下的长度（mm），L2为取下重荷重换上轻荷重后纱线回复后的长度（mm）。
2. 单根纤维卷曲数
采用GB/T 14338-2008来测定单根纤维的卷曲数。具体是先将纱线置于温度20oC，相对湿度65%的条件下平衡24h。随后用镊子夹取纱线中单根纤维悬挂于卷曲弹性仪的测力挂钩上，并施加一定的轻荷重（0.002cN/dtex）平衡后读取25mm内的全部卷曲峰和卷曲谷数，最后按如下公式计算单根纤维卷曲数，实验结果取10次测试的平均值，
式中N为单根纤维在25mm内的卷曲峰和卷曲谷个数之和。
3. 纤维双折射率
纤维的双折射率测试方法参考日本村上昌孝应用拉曼光谱解析聚酯高次结构中的说明。具体是分别测试平行于纤维轴向和垂直于纤维轴向的偏振拉曼光谱在1615cm-1处的强度，并按如下公式计算纤维的双折射率值。
式中I平行和I垂直分别为平行于纤维轴向和垂直于纤维轴向的偏振拉曼光谱在1615cm-1处的强度，R为两者的强度之比；△n为纤维的双折射率值。
4. 聚酯特性粘度
聚酯的特性粘度采用奥式粘度计进行测试。实验首先配制2.4g/30ml PET的OCP溶液，然后在温度25 ℃下，通过光信号感应测定溶液流过粘度计的时间。最后按照如下公式计算聚酯的特性粘度IV。
式中：IV为待测聚酯切片的特性粘度（dl/g），待测聚酯的OCP溶液流过粘度计的时间（s），K为粘度计常数（dl/g﹒s），可通过已知特性粘度的东丽标准聚酯切片测试得到。IV0为东丽标准聚酯的特性粘度（dl/g），t0为东丽标准聚酯的OCP溶液流过粘度计的时间（s）。
实施例1～8
将干燥好的高、低粘聚酯以50：50的比例投入纺丝机分别经螺杆熔融挤出，计量泵计量，喷丝板成型后卷取得到初生纤维。其中设定纺丝箱体温度为290～310oC，纺丝速度2000m/min。接着将卷取得到的初生纤维在加工速度500m/min，加工温度190oC，拉伸倍率2.0的条件下进行假捻加工制得聚酯并列复合纤维DTY。最终测定纤维的伸缩伸长率、伸长回复率、单根纤维卷曲数以及纤维高、低粘组分的双折射率，结果如表1所示。
实施例9～10
将干燥好的高、低粘聚酯以50：50的比例投入纺丝机分别经螺杆熔融挤出，计量泵计量，喷丝板成型后得到初生纤维，并随后进行拉伸，定型得到并列纤维FDY。其中设定纺丝箱体温度为290～310oC，纺丝速度1000m/min，一热辊温度为90oC，二热辊温度为140oC，拉伸倍率3.0。最终测定纤维的伸缩伸长率、伸长回复率、单根纤维卷曲数以及纤维高、低粘组分的双折射率，结果如表1所示。
比较例1
选用两种特性粘度相同的聚酯，其他同实施例1制备得到纤维，具体结果如表1所示。
由于不存在粘度差，所得纤维没有弹性。
比较例2
选用粘度差为1.46dL/g的两种聚合物，纺丝时两组分复合异常，断丝严重，无法纺丝。
