CN103012758A - Pet聚酯的回收处理方法及高强高伸的涤纶纤维 - Google Patents

Abstract

本申请涉及PET聚酯生产加工领域，具体公开了一种PET聚酯的回收处理方法，包括采用化学法回收PET聚酯，其中，在回收的PET聚酯经过熔融、过滤后，在PET聚酯熔体中加入乙二醇和催化剂的混合液，进行醇解重聚反应。本申请的处理方法，在PET聚酯熔体中加入乙二醇，将熔体中的过长的分子链进行重新的组合成为间断式的长分子链，使得重组后的PET高分子既具有长分子链的高强度又因为间断式的长分子链而具有高伸长率；从而制备出高强高伸的涤纶纤维。

Description

PET聚酯的回收处理方法及高强高伸的涤纶纤维

技术领域

本申请涉及PET聚酯生产加工领域，特别是涉及一种废旧PET聚酯材料的回收处理方法，借由该方法延伸的PET聚酯加工处理方法，以及由本申请的处理方法获得的PET聚酯制备的高强高伸涤纶纤维。

背景技术

目前，利用回收再生的PET生产普通三维、两维中空短纤维的生产工艺相对成熟；但是受限于现有的回收工艺，回收再生的PET尚且无法制备出高强高伸的涤纶纤维。并且，现有的涤纶短纤维技术中，生产高强高伸短纤维也是一个公认的难题。在现有的涤纶纺丝技术中，高断裂强度与高伸度是对立关系，要高强度，纤维伸长度就低，纤维要高伸长度，断裂强度就要下降。

发明内容

本申请的目的是提供一种新的废旧PET聚酯的回收处理方法，以及由此延伸的对现有常规的PET聚酯材料的处理方法。

本申请的另一目的是，提供一种高强高伸的涤纶纤维，以及制备该涤纶纤维的由本申请的处理方法获得的PET聚酯材料。

本申请采用了以下技术方案：

本申请公开了一种PET聚酯的回收处理方法，包括采用化学法回收PET聚酯，其中，在回收的PET聚酯经过熔融、过滤后，在PET聚酯熔体中加入乙二醇和催化剂的混合液，进行醇解重聚反应。

进一步的，PET聚酯熔体中含有占总重量1.5～2.5%的间苯二甲酸。

本申请中，锑系聚酯催化剂。

进一步的，本申请中，乙二醇的用量为400～40000ppm，催化剂的用量为10～150ppm。

进一步的，本申请中，在回收的PET聚酯进行熔融、过滤之前，先将回收的PET聚酯在100～180℃下干燥1～8小时，使得回收的PET聚酯含水率小于或等于200ppm。

本申请的另一面还公开了一种PET聚酯的处理方法，即在将PET聚酯用于后续加工之前，先将PET聚酯熔融，并在PET聚酯熔体中加入乙二醇和催化剂的混合液，进行醇解重聚反应，然后再用于后续加工。

进一步的，PET聚酯的含水率小于或等于200ppm，PET聚酯熔体中含有占总重量1.5～2.5%的间苯二甲酸，乙二醇的用量为400～40000ppm，催化剂的用量为10～150ppm。

本申请还公开了一种由本申请的处理方法获得的PET聚酯材料。

本申请还公开了一种高强高伸的涤纶纤维，该涤纶纤维以本申请的PET聚酯为主要原料。

本申请还公开了一种高强高伸涤纶纤维的制备方法，即将本申请的PET聚酯材料熔融过滤后，加入纺丝箱体进行纺丝，纺丝箱体温度为280℃～330℃，PET聚酯熔体的粘度为0.62-0.68dl/g。

本申请的有益效果在于：

本申请的处理方法，在PET聚酯熔体中加入乙二醇，将熔体中的过长的分子链进行重新的组合成为间断式的长分子链，使得重组后的PET高分子既具有长分子链的高强度又因为间断式的长分子链而具有高伸长率；从而使得采用本申请的处理方法获得的PET聚酯材料能够制备出高强高伸的涤纶纤维。

附图说明

图1是本申请实施例的PET回收瓶片制备高强高伸涤纶短纤的工艺流程图。

具体实施方式

本申请的处理方法首先针对废旧PET聚酯的回收再生提出，在PET回收再生瓶片经过干燥、螺杆挤压机挤压熔融，以及过滤器过滤除去大部分机械杂质和固体杂质后，将其熔体输入均化聚合反应釜中，在其中加入乙二醇，以及相应的催化剂，使乙二醇与PET聚酯熔体进行醇解重聚反应，即PET聚酯熔体中的过长的分子链进行重新的组合成为间断式的长分子链。由此获得的PET聚酯材料，既具有高强度，又具有高伸长率，从而制备出高强高伸的涤纶纤维。

需要说明的是，其中乙二醇的用量可以根据具体实验的需求进行调整；而催化剂也是催化PET聚酯醇解重聚反应的常用催化剂。

还需要说明的是，本申请的针对废旧PET聚酯的回收再生的处理方法不仅仅对废旧PET聚酯材料有效，同样可以用于对现有的常规的PET聚酯材料进行加工处理，以使得制备出的涤纶纤维具有高强高伸性能。在特别针对废旧PET聚酯的回收再生时，在将回收的PET聚酯进行熔融、过滤之前，先将回收的PET聚酯在100～180℃下干燥1～8小时，使得回收的PET聚酯含水率≦200ppm，然后再进行熔融、过滤，再向其中加入乙二醇和催化剂的混合液，进行醇解重聚反应。通过严格控制含水率，使得后续的反应能够顺利进行，从而制备出符合要求的高强高伸的涤纶纤维。

下面通过具体实施例并结合附图对本申请作进一步详细说明。以下实施例仅对本申请进行进一步说明，不应理解为对本申请的限制。

实施例

本例提供了一种利用PET回收瓶片制备高强高伸涤纶短纤的工艺，具体工艺流程如图1所示，在再生短纤维的前纺生产工艺流程中采用连续式的干燥方式，干燥温度控制在100～180℃，干燥时间控制在1～8小时，PET回收瓶片经过连续式的干燥塔干燥后达到纺丝的含水率要求，含水率≦200ppm；然后进入到螺杆挤压机中，螺杆机各区温度设定250～330℃，PET回收瓶片通过螺杆机的挤压熔融成为熔体后输送到一个两级熔体过滤器中，过滤器的温度设定250～330℃，PET熔体经过两级过滤后大部分的机械杂质和固体杂质被过滤掉而得到了较为纯净的熔体。

之后，PET熔体再通过管道输送到一个均化聚合反应釜中，简称均聚釜。在均聚釜中配置有一套辅料添加系统，通过该系统加入乙二醇及催化剂的混合液，乙二醇缩写MEG；PET熔体和混合液在均聚釜的混合器中均匀混合后进入均化重聚合一体化卧式反应器中完成醇解重聚。然后，再经过均聚釜的杂质分离系统去除剩余的杂质，从而使PET熔体分子量分布和粘度偏差值达到了直接纺丝的工艺水平，IV偏差﹤±0.015。在醇解重聚反应中，由于瓶片中含有2%左右的第三单体间苯二甲酸，缩写IPA，在PET熔体、乙二醇及催化剂的混合液进行均化重聚反应过程中设定反应温度250～320℃，反应器压力在50～1500Pa的条件下，连续搅拌1～20分钟，PET熔体中的间苯二甲酸、正常的PET熔体与乙二醇完成局部的醇解反应，得到了区别于常规PET长链段分子量分布的间断式的分子链分布的PET聚合物熔体，其每个间断式分子量的分子量分布比反应前变窄了，而且都是基本一致的，而由于其具有了间断式的分子链，每个间断式的分子链之间可以进行滑动，从而生产出符合要求的IV偏差﹤±0.015，既具有窄分子量分布又具有间断式分子量的PET熔体。

通过以上的均聚反应生产出合符要求的PET熔体再输送到一个熔体过滤器中再彻底的把剩余的杂质过滤掉，之后PET熔体被输送到纺丝箱体，纺丝箱体温度控制在280～330℃，把熔体的粘度控制为0.62～0.68dl/g的工艺粘度，熔体经过计量泵后进入到纺丝组件，根据具体需要选取不同孔数的喷丝板纺制出需要纤度的纤维，熔体从喷丝孔喷出后，进入环吹风装置进行冷却，风温控制在18～30℃，风速为0.4～1.2m/s，风湿度为60～90%，卷绕速度控制在800～1600m/min，通过卷绕落桶后的前纺原丝的断裂强度达到4.5～5.5CN/dtex，断裂伸长率在180～250%之间。

丝束经过落桶集束后到后纺的联合牵伸机进行牵伸，丝束先进入到一个八辊送丝机，再到水浴槽把前纺的油剂洗掉，之后进入一道牵伸机。在一道牵伸中，油浴槽的油温控制在65～75℃左右，并接着进入到二道牵伸机，进行一道牵伸，牵伸比控制在1.8～2.0。然后丝束会进入到温度控制在90～120℃范围的蒸汽箱，然后再经过热定型辊表面温度控制在170～210℃范围的18辊紧张热定型机进行二道牵伸，消除全部应力，使丝条的内部的间断式的长分子链分子进行全部取向，18辊的紧张热定型机的温度和牵伸比设定非常关键，既要分子链全部取向又要控制好伸长率﹥50%，本例把牵伸比控制在1～1.5，之后，再经过三道牵伸完成剩余的牵伸，牵伸比0.95～1，然后再经过温度设定在80～120℃的蒸汽箱，之后再通过卷曲机进行卷曲，最后切断成为合符要求的短纤维，短纤维被送到松弛热定型机中烘干定型，最后再通过打包机打包入库。

本例制备的短纤维，由于在PET回收瓶片的熔体中通过液相增粘加入乙二醇将熔体中的过长的分子链进行重新的组合成为间断式的长分子链，使得重组后的PET高分子既具有长分子链的高强度又因为间断式的长分子链而具有高伸长率；并且在PET熔体中含有的约2%的第三单体间苯二甲酸对PET结晶机理产生的特殊作用下，合理设定前纺无油丝取向水平，并通过后纺三级牵伸，同时通过紧张热定型机，使rCOPET分子，即再生共聚PET分子在纤维中的结晶度和结晶数量上合理分布，从而生产出高强高伸的再生PET纤维，其强力＞5.5CN/dtex、伸长>50%。

以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种PET聚酯的回收处理方法，包括采用化学法回收PET聚酯，其特征在于：在回收的PET聚酯经过熔融、过滤后，在PET聚酯熔体中加入乙二醇和催化剂的混合液，进行醇解重聚反应。

2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：所述PET聚酯熔体中含有占总重量1.5～2.5%的间苯二甲酸。

3.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：所述催化剂为锑系聚酯催化剂。

4.根据权利要求1-3任一项所述的处理方法，其特征在于：所述乙二醇的用量为400～40000ppm，所述催化剂的用量为10～150ppm。

5.根据权利要求1-3任一项所述的处理方法，其特征在于：在回收的PET聚酯进行所述熔融、过滤之前，先将回收的PET聚酯在100～180℃下干燥1～8小时，使得回收的PET聚酯含水率小于或等于200ppm。

6.一种PET聚酯的处理方法，其特征在于：在将PET聚酯用于后续加工之前，先将PET聚酯熔融，并在PET聚酯熔体中加入乙二醇和催化剂的混合液，进行醇解重聚反应，然后再用于后续加工。

7.根据权利要求7所述的处理方法，其特征在于：所述PET聚酯的含水率小于或等于200ppm，所述PET聚酯熔体中含有占总重量1.5～2.5%的间苯二甲酸，所述乙二醇的用量为400～40000ppm，所述催化剂的用量为10～150ppm。

8.一种由权利要求1-7任一项所述的处理方法获得的PET聚酯材料。

9.一种高强高伸的涤纶纤维，其特征在于：所述涤纶纤维以权利要求8所述的PET聚酯为主要原料。

10.根据权利要求9所述的高强高伸的涤纶纤维的制备方法，其特征在于：将权利要求8所述的PET聚酯材料熔融过滤后，加入纺丝箱体进行纺丝，纺丝箱体温度为280℃-330℃，PET聚酯熔体的粘度为0.62～0.68dl/g。