CN101701383B - 一种共聚型高含量改性剂pet民用长丝的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种共聚型高含量改性剂PET民用长丝的生产方法，包括如下步骤：(1)将含有高含量改性剂的PET切片进行预结晶以及固相增粘处理；所述的PET切片中的改性剂重量百分比含量为10％-20％，所述的改性剂在PET切片的原料对苯二甲酸和乙二醇进行共聚时加入；所述的低温预结晶温度为120℃～150℃；(2)将增粘过PET切片进行真空干燥；(3)将真空干燥后的PET切片进行高速纺丝得到民用长丝。本发明生产方法简单，易操作，固相增粘的粘度增幅可根据纺丝要求进行调整，高速纺长丝可纺性好，产品制成率高。

Description

一种共聚型高含量改性剂PET民用长丝的生产方法

技术领域

本发明涉及合成纤维生产技术领域，尤其涉及一种PET切片高速纺民用长丝的生产方法。

背景技术

聚酯纤维(简称PET纤维)是世界上合成纤维产量最大的品种。但随着人类生活质量要求的不断提高和自身保护意识的不断增强，PET纤维尤其民用PET纤维(服装、家装、玩具等)的一些本质性缺陷逐步暴露，易燃熔滴性、低吸湿聚静电性、常压难染色性和自然难降解性成为制约PET民用纤维进一步应用的重要因素。

国内外聚合纺丝专家针对PET纤维的本质性缺陷从共聚改性，共混纺丝和织物后整理等各条途径进行积极改造。由于共聚改性的PET具有加工过程简单，产品质量均匀，生产量大和织物功能性能长久保持等优势，成为PET改性中的首选方法。

固相增粘技术是一种在工业用长丝和瓶片生产中广泛应用的技术，通过固相增粘，提高PET分子量以满足工业长丝和塑料瓶的高强度要求。

中国发明专利申请200810301392中公开了一种中通过阻然母粒和PET共混的方式，用固相增粘技术制造阻燃工业丝；中国发明专利申请200810123780.3中公开了通过在固相增粘过程中加入有色母粒制造色丝；中国发明专利申请200810123783.7中公开了用EDDP切片增粘仿制锦纶长丝。该方法虽然是共聚型民用长丝生产方法，但其改性剂含量很低。

在共聚改性中，由于改性剂的添加浓度与PET的性能改进成强正相关系，所以在进行共聚改性时往往不断提高PET中添加剂含量。

但是高含量改性剂的PET由于大量添加剂的存在，且局部分散的不均匀，阻碍了PET大分子链段的运动，使得合成PET分子量偏低，熔点下降，特性粘度一般≤0.60dl/g，如此低的特性粘度严重影响了高速纺长丝的可纺性。虽然通过聚合工艺的调整，如延长停留时间、提升反应温度或提高真空度可以提升改性PET的熔体粘度和分子量，但粘性熔体在高温下的长时间停留带来了很多副反应，使得改性PET切片粘度降低，色泽变黄，内在质量变差，严重影响了高速纺长丝的可纺性，阻碍了功能性长丝的市场开拓。

发明内容

本发明针对现有技术中共聚型PET在改性剂含量比较高时无法高速纺长丝的问题，采用了低温预结晶的固相增粘工艺，可以得到卷重大，强度高的民用长丝，增加了共聚型PET的可纺性。

一种共聚型高含量改性剂PET民用长丝的生产方法，包括如下步骤：

(1)将高含量改性剂的PET切片进行预结晶，预结晶后进行固相增粘；

所述的PET切片中的改性剂重量百分比含量为10％～20％，所述的改性剂在PET切片的原料PTA(对苯二甲酸)和EG(乙二醇)进行共聚时加入；

(2)将增粘过PET切片进行真空干燥；

(3)将真空干燥后的PET切片进行高速纺丝得到民用长丝。

所述高速纺丝，一般纺丝速度为2800～3200m/min。

通常民用长丝所用的PET切片特性粘度为0.64dl/g，所纺长丝的细度为165dtex、强度为2～3CN/detx、组件压力≤160KG。

通常涤纶工业长丝所用的PET切片特性粘度为1.0dl/g，所纺长丝细度为1100dtex、强度为7～8CN/dtex、组件压力≥250KG。

因此现有技术中民用长丝纺丝工艺没有配置固相增粘过程。

步骤(1)中所述的固相增粘的方法可以采用真空转鼓增粘或连续填充式增粘，也可以采用现有技术中的其他固相增粘方法。

所述的改性剂可以选用通用的PET改性剂，如无机氧化物、无机盐、有机物或有机/无机混合物。具体可以是：二氧化硅、硫酸钡、乳酸或二氧化硅/二甘醇等。

所述的预结晶的条件为：

预结晶温度：120℃～150℃；

预结晶时间：2h～5h。

真空度：≤100Pa。

所述的固相增粘的条件为：

固相增粘(固相缩聚)温度：180℃～220℃；

反应时间：10h～16h；

真空度：≤100Pa。

经过固相增粘过程后，含有改性剂的PET切片的特性粘度会在原来的基础上升高0.10-0.20dl/g，也可以根据纺丝要求确定最终粘度。

步骤(2)中的真空干燥是指固相增粘后的PET切片，在纺丝前经过真空转鼓干燥或者连续填充式干燥，真空干燥的条件为：

干燥温度150℃～170℃；

干燥时间：6h～12h；

真空度：≤100Pa；

干燥后的切片水份为≤30ppm。

经过固相增粘后的PET切片若不及时使用会发生吸湿，那么也可以在固相增粘后不立即进行干燥，而是充氮保存，即将固相增粘后的PET切片注入干燥容器并充氮气保护，防止吸湿，但在进行纺丝前通常要复烘几分钟。

步骤(3)中所述的的高速纺民用长丝包括但不局限于涤纶予取向丝生产(简称POY)或涤纶牵伸丝生产(简称FDY)。

POY或者FDY纺丝方法可以是单组分的常规纺丝，也可以是复合纺丝，如皮芯复合或分割复合等。

其中POY纺速为2800～3100m/min；

FDY卷绕速度为4000～4300m/min；牵伸倍率为1.3～2.4。

可纺性指标：

卷重≥4KG；

POY强度≥1.8CN/dtex、伸长118～135％；

FDY强度≥2.1CN/dtex、伸长22～25％。

本发明将聚合阶段因高含量添加剂的存在使PET粘度偏低(≤0.60dl/g)、熔点偏低(≤250℃)的切片通过低温预结晶的固相增粘，在固相低温、高真空、无搅拌的条件下，进一步缩聚，去除小分子，在提高分子量的基础上，不产生副反应。

固相增粘后的改性PET切片满足了工业化民用长丝高速纺丝的要求，使得纺丝过程的满卷率提高，涤纶长丝的强度提高，并满足织造要求。

本发明采用的PET粘度测试方法：溶剂体系，苯酚∶四氯乙烷＝1∶1(重量比)；测试温度25℃。

本发明采用的PET水份测试方法：220℃条件下，干燥20min后，失重法。

本发明生产方法简单，易操作，固相增粘的粘度增幅可根据纺丝要求进行调整，高速纺长丝可纺性好，产品制成率高。

具体实施方式

实施例1

选用特性粘度0.56dl/g的BaSO₄改性PET切片经预结晶、固相增粘后，得到特性粘度0.71dl/g的固相增粘后的BaSO₄改性PET切片。

BaSO₄改性PET切片中BaSO₄重量百分比含量为10％；

预结晶温度：130℃；

反应时间：3h；

固相增粘温度：200℃；

反应时间：12h；

真空度：90Pa；

将固相增粘后的BaSO₄改性PET切片真空干燥，得到真空干燥后的BaSO₄改性PET切片。

真空干燥温度162℃；

干燥时间：8h；

真空度：50Pa；

真空干燥后的BaSO₄改性PET切片水份为25ppm。

利用真空干燥后的BaSO₄改性PET切片进行266dtex/48fPOY纺丝，同样，利用固相增粘前的BaSO₄改性PET切片进行266dtex/48fPOY纺丝，得到的产品的性能指标见表1。

表1

表1中可见，固相增粘前的BaSO₄改性PET切片在纺速2500m/min的条件下卷重仅仅能达到0.2kg，无法得到长丝，而固相增粘后的BaSO₄改性PET切片卷重能达到4.5kg，在力学性能上也有很大提高。

实施例2

选用特性粘度0.54dl/g的乳酸改性PET切片经预结晶、固相增粘后，得到特性粘度0.74dl/g的固相增粘后的乳酸改性PET切片。

乳酸改性PET切片中乳酸重量百分比含量为15％；

预结晶温度：125℃；

反应时间：4h；

固相增粘温度：210℃；

反应时间：15h；

真空度：90Pa；

将固相增粘后的乳酸改性PET切片真空干燥，得到真空干燥后的乳酸改性PET切片。

真空干燥温度150℃；

干燥时间：6h；

真空度：60Pa；

真空干燥后的乳酸改性PET切片水份为20ppm。

利用真空干燥后的乳酸改性PET切片进行266dtex/48fPOY纺丝，同样，利用固相增粘前的乳酸改性PET切片进行266dtex/48fPOY纺丝，得到的产品的性能指标见表2。

表2

实施例3

选用特性粘度0.59dl/g的丙二醇改性PET切片经预结晶、固相增粘后，得到特性粘度0.73dl/g的固相增粘后的二元醇改性PET切片。

二元醇改性PET切片中丙二醇重量百分比含量为10％；

预结晶温度：135℃；

反应时间：3h；

固相增粘温度：210℃；

反应时间：14h；

真空度：80Pa；

将固相增粘后的丙二醇改性PET切片真空干燥，得到真空干燥后的二元醇改性PET切片。

真空干燥温度160℃；

干燥时间：6h；

真空度：55Pa；

真空干燥后的二元醇改性PET切片水份为20ppm。

利用真空干燥后的二元醇改性PET切片进行266dtex/48fPOY纺丝，同样，利用固相增粘前的二元醇改性PET切片进行266dtex/48fPOY纺丝，得到的产品的性能指标见表3。

表3

实施例4

选用特性粘度0.58dl/g的钠基/磷基有机物(离聚物)改性的PET切片经预结晶、固相增粘后，得到特性粘度0.72dl/g的固相增粘后的离聚物改性PET切片。

离聚物改性PET切片中钠基/磷基有机物重量百分比含量为12％；

预结晶温度：135℃；

反应时间：3h；

固相增粘温度：220℃；

反应时间：16h；

真空度：80Pa；

将固相增粘后的离聚物改性PET切片真空干燥，得到真空干燥后的离聚物改性PET切片。

真空干燥温度160℃；

干燥时间：10h；

真空度：60Pa；

真空干燥后的离聚物改性PET切片水份为14ppm。

利用真空干燥后的离聚物改性PET切片进行165dtex/48fFDY纺丝，同样，利用固相增粘前的离聚物改性PET切片进行165dtex/48fFDY纺丝，得到的产品的性能指标见表4。

表4

实施例5

选用特性粘度0.60dl/g的乳酸改性PET切片经预结晶、固相增粘后，得到特性粘度0.71dl/g的固相增粘后的乳酸改性PET切片。

乳酸改性PET切片中乳酸重量百分比含量为10％；

预结晶温度：140℃；

反应时间：2.5h；

固相增粘温度：170℃；

反应时间：10h；

真空度：90Pa；

将固相增粘后的乳酸改性PET切片真空干燥，得到真空干燥后的乳酸改性PET切片。

真空干燥温度150℃；

干燥时间：7h；

真空度：70Pa；

真空干燥后的乳酸改性PET切片水份为29ppm。

利用真空干燥后的乳酸改性PET切片进行165dtex/48fFDY纺丝，同样，利用固相增粘前的乳酸改性PET切片进行165dtex/48fFDY纺丝，得到的产品的性能指标见表5。

表5

实施例6

选用特性粘度0.57dl/g的间苯二甲酸改性PET切片经预结晶、固相增粘后，得到特性粘度0.72dl/g的固相增粘后的二元酸改性PET切片。

二元酸改性PET切片中间苯二甲酸重量百分比含量为20％；

预结晶温度：125℃；

反应时间：4h；

固相增粘温度：200℃；

反应时间：14h；

真空度：84Pa；

将固相增粘后的二元酸改性PET切片真空干燥，得到真空干燥后的二元酸改性PET切片。

真空干燥温度165℃；

干燥时间：6h；

真空度：58Pa；

真空干燥后的二元酸改性PET切片水份为23ppm。

利用真空干燥后的二元酸改性PET切片进行165dtex/48fFDY纺丝，同样，利用固相增粘前的二元酸改性PET切片进行165dtex/48fFDY纺丝，得到的产品的性能指标见表6。

表6

Claims (2)

1.一种共聚型高含量改性剂PET民用长丝的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将高含量改性剂的PET切片进行预结晶，预结晶后进行固相增粘；所述的PET切片中的改性剂重量百分比含量为12％～20％；

所述的预结晶的条件为：

预结晶温度120℃～150℃；

预结晶时间2h～5h；

真空度：≤100Pa；

(2)将增粘过PET切片进行真空干燥；所述的真空干燥的条件为：

干燥温度150℃～170℃；

干燥时间：6h～12h；

真空度：≤100Pa；

(3)将真空干燥后的PET切片进行高速纺丝得到民用长丝；所述高速纺丝速度为2800～3200m/min。

2.如权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述的固相增粘的条件为：

固相增粘温度180℃～220℃；

固相增粘时间10h～16h；

真空度：≤100Pa。