CN106319686A - 一种产业用聚酯纤维的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种产业用聚酯纤维的制造方法，该方法包括如下步骤：1)将有机化碳酸钙晶须、有机化硅灰石纳米针状纤维、有机化硫酸钡纳米粉体、乙二醇、丙二醇、丁二醇、对羟基苯甲酸、锗酸钠混合制成高强高模复合醇溶液；2)将有机化氢氧化镁晶须、云母粉、聚乙二醇、丙二醇、高温抗氧剂1098、乙二醇锑、质子化剂磷酸混合制成高强高模复合促进剂；3)将高强高模复合多功能醇溶液、高强高模复合促进剂与精对苯二甲酸、乙二醇共缩聚制成一种高强高模聚酯，经纺丝制成产业用聚酯纤维。本发明增大了分子链的柔顺性和运动能力，赋予产品较高的结晶度及较好的加工定型性，制得的纤维产品具有较高的强度和模量，优良的抗冲击性，具备非常好的市场前景。

Description

一种产业用聚酯纤维的制造方法

技术领域

本发明涉及一种产业用聚酯纤维的制造方法，属于纺织纤维制造技术领域。

背景技术

聚对苯二甲酸乙二醇酯属于高分子化合物，是由对苯二甲酸(PTA)和乙二醇(EG)经过缩聚制成的，英文缩写PET。因其具备较高的熔融温度(Tm)和玻璃化转变温度(Tg)，并且具有优异的综合性能，被广泛应用在合成纤维、瓶片、薄膜等领域。由于PET树脂苯环空间位阻效应，使其结晶速率很慢、玻璃化转变温度高、尤其是后加工成型过程中，成型周期长，结晶性能差，导致产品成型收缩率大，尺寸稳定性差，很难赋予材料高强高模的特性，限制了在高端材料领域的应用，所以如何提高聚酯纤维的强度和模量，改善力学性能，一直是研究者研发的热点。

目前聚酯纤维经过一定拉伸取向定形后，纤维的取向度、强度都会相应提高，但箱包、窗帘等产业用丝对纤维强度和模量要求较高，目前国内主要通过玻纤增强或添加共聚组分的方法来改善PET树脂的结晶性，使纤维具备高强高模的特性，而前者技术较为成熟，产品在市场上已有较多在出售，后者主要停留在理论和实验室研究阶段，市场上虽有少量产品，但是制品的模量及抗冲击性均较低，与国外产品存在较大差距，因此为了满足高端领域的应用要求，研发一种产业用聚酯纤维具有很好的发展前景。

PET与对羟基苯甲酸(PHB)共聚物是一种热致液晶共聚酯，这种材料不仅具有高强度，高模量，而且具有卓越的熔体加工流动性。1、3-丙二醇(PDO)通过增加聚酯分子链中亚甲基螺旋式排列方式，降低晶格堆积密度，使材料具备更好透明度、耐热性和加工性，而1、4-丁二醇(BDO)可提升结晶速率，改善结晶性能。碳酸钙晶须用于改性塑料、橡胶、聚氯乙烯等热塑性材料表现出显著的增强、增韧作用。还可以改善产品的弯曲强度、尺寸稳定性、热稳定性、抗老化性能；硅灰石具有良好的绝缘性、耐磨性、较高的折光率以及较高的白度等物理化学性能，被广泛应用于陶瓷、油漆、涂料、塑料、橡胶、化工、造纸以及作为石棉代用品等，它作为聚酯填料，可以提高冲击强度，增强流动性，改善抗拉强度、冲击强度，提高白度和不透明度等。云母粉是一种非金属矿物，含有多种成分，其中主要有SiO2，含量一般在49％左右，Al2O3含量在30％左右。在橡胶、塑料等高分子材料中有着广泛应用，含有超细云母粉的PET强度高，形变小，PET熔体的加工流动性好。

晶须是以单晶形式生长而成的直径非常小(0.1～10um)、原子排列高度有序、强度接近完整晶体的理论值，有一定长径比(5-1000)的一种纤维材料，具有强度高、耐热、阻燃、抗菌、导电、吸波等功能，因其长度为高分子材料大分子链长度的几倍到几十倍，在高分子材料中加入少量晶须，便能起到增强、增韧的效果，还可提高材料耐热性。晶须是一种理想的高分子材料改性剂，具有广泛的应用领域。为此聚合过程中通过云母粉、晶须等改性添加剂，使精对苯二甲酸、乙二醇与PHB、1、3-丙二醇(PDO)、1、4-丁二醇(BDO)共缩聚对PET聚酯进行改性，提高其结晶速率和结晶度，改善加工性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种产业用聚酯纤维的制造方法。

本发明提供的一种产业用聚酯纤维的制造方法，它采用如下步骤：

A)按质量份数，将1-2份表征参数直径为0.5-3um、长度为5-20um的有机化碳酸钙晶须，1-2份长径比为14-16:0.5-1.5的有机化硅灰石纳米针状纤维，1-2份有机化硫酸钡纳米粉体，65-75份乙二醇，5-8份1,3-丙二醇，5-8份1,4-丁二醇，4-6份对羟基苯甲酸，0.1-0.3份锗酸钠混合，混合溶液在70℃搅拌球磨机密闭研磨反应2-4小时，得到一种高强高模复合醇溶液，70℃保温待用；

B)按质量份数，将1-2份表征参数直径为0.2-5um、长度10-25um的有机化氢氧化镁晶须，1-2份800目云母粉，8-10份分子量为15000的聚乙二醇PEG，8-10份1,3-丙二醇，0.2-0.4份高温抗氧剂1098，0.2-0.4份乙二醇锑，0.1-0.3份质子化剂磷酸混合，在70℃条件下密闭搅拌球磨机研磨反应1-2小时，得到一种高强高模复合促进剂，70℃真空脱水至含水量小于1％时保温待用；

C)按质量份数，将步骤A制备)的4-2份高强、高模复合醇溶液与6-8份乙二醇混合，再与15-18份对苯二甲酸组分进行配比，并共混打浆，加热至70℃真空脱水，当含水量小于1％时加入到聚合装置，在温度250℃，压力0.15MPa下进行酯化反应2小时，在常压酯化-缩聚阶段，连续加入1-2份由步骤B制备)的高强高模复合促进剂，并升温至270℃反应50分钟，然后抽真空，在温度283℃、绝对压力100Pa以下进行缩聚反应，制得一种高强高模聚酯；

D)以步骤C制备)的高强高模聚酯为皮层，以普通聚酯为芯层，按皮芯质量比40-70：60-30的比例，复合纺丝制得皮芯结构的产业用聚酯纤维；

或E)以步骤C制备)的高强高模聚酯为原料，经单组份熔体纺丝制成产业用聚酯纤维。

本发明提供的一种产业用聚酯纤维的制造方法，其制造方法采用如下步骤：

A)按质量份数，将1.5份表征参数直径为1.75um、长度为17.5um的有机化碳酸钙晶须，1.5份长径比为15:1的有机化硅灰石纳米针状纤维，1.5份有机化硫酸钡纳米粉体，70份乙二醇，6份1,3-丙二醇，6份1,4-丁二醇，5份对羟基苯甲酸，0.2份锗酸钠混合，混合溶液在70℃搅拌球磨机密闭研磨反应3小时，得到一种高强高模复合醇溶液，70℃保温待用；

B)按质量份数，将1.5份表征参数直径为2.6um、长度17.5um的有机化氢氧化镁晶须，1.5份800目云母粉，9份分子量为15000的聚乙二醇PEG，9份1,3-丙二醇，0.3份高温抗氧剂1098，0.3份乙二醇锑，0.2份质子化剂磷酸混合，在70℃条件下密闭搅拌球磨机研磨反应1.5小时，得到一种高强高模复合促进剂，70℃真空脱水至含水量小于1％时保温待用；

C)按质量份数，将步骤A制备)的3份高强、高模复合醇溶液与7份乙二醇混合，再与16份对苯二甲酸组分进行配比，并共混打浆，加热至70℃真空脱水，当含水量小于1％时加入到聚合装置，在温度250℃，压力0.15MPa下进行酯化反应2小时，在常压酯化-缩聚阶段，连续加入1.5份由步骤B制备)的高强高模复合促进剂，并升温至270℃反应50分钟，然后抽真空，在温度283℃、绝对压力100Pa以下进行缩聚反应，制得一种高强高模聚酯；

D)以步骤C制备)的高强高模聚酯为皮层，以普通聚酯为芯层，按皮芯质量比55：45的比例，复合纺丝制得皮芯结构的产业用聚酯纤维；

或E)以步骤C制备)的高强高模聚酯为原料，经单组份熔体纺丝制成产业用聚酯纤维。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过云母粉、有机纳基膨润土、丙二醇、丁二醇等改性组分的添加，增大了分子链的柔顺性和运动能力，赋予产品较高的结晶度及较好的加工定型性，晶须的加入，起到了增强增韧的效果，使得纤维产品具有较高的强度和模量，优良的抗冲击性，能满足其在产业领域的使用要求，具备非常好的市场前景。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作进一步的说明。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。

本发明所述的一种产业用聚酯纤维的制造方法，采用如下步骤：

A)按质量份数，将1-2份表征参数直径为0.5-3um、长度为5-20um的有机化碳酸钙晶须，1-2份长径比为14-16:0.5-1.5的有机化硅灰石纳米针状纤维，1-2份有机化硫酸钡纳米粉体，65-75份乙二醇，5-8份1,3-丙二醇，5-8份1,4-丁二醇，4-6份对羟基苯甲酸，0.1-0.3份锗酸钠混合，混合溶液在70℃搅拌球磨机密闭研磨反应2-4小时，得到一种高强高模复合醇溶液，70℃保温待用；

B)按质量份数，将1-2份表征参数直径为0.2-5um、长度10-25um的有机化氢氧化镁晶须，1-2份800目云母粉，8-10份分子量为15000的聚乙二醇PEG，8-10份1,3-丙二醇，0.2-0.4份高温抗氧剂1098，0.2-0.4份乙二醇锑，0.1-0.3份质子化剂磷酸混合，在70℃条件下密闭搅拌球磨机研磨反应1-2小时，得到一种高强高模复合促进剂，70℃真空脱水至含水量小于1％时保温待用；

C)按质量份数，将步骤A制备)的4-2份高强、高模复合醇溶液与6-8份乙二醇混合，再与15-18份对苯二甲酸组分进行配比，并共混打浆，加热至70℃真空脱水，当含水量小于1％时加入到聚合装置，在温度250℃，压力0.15MPa下进行酯化反应2小时，在常压酯化-缩聚阶段，连续加入1-2份由步骤B制备)的高强高模复合促进剂，并升温至270℃反应50分钟，然后抽真空，在温度283℃、绝对压力100Pa以下进行缩聚反应，至熔体粘度符合后加工的工艺要求后出料，制得一种高强高模聚酯；

D)以步骤C制备)的高强高模聚酯为皮层，以普通聚酯为芯层，按皮芯质量比40-70：60-30的比例，复合纺丝制得皮芯结构的产业用聚酯纤维；

或E)以步骤C制备)的高强高模聚酯为原料，经单组份熔体纺丝制成产业用聚酯纤维。

实施例1：一种产业用聚酯纤维的制造方法，采用如下步骤：

A)按质量份数，将1份表征参数直径为0.5um、长度为5um的有机化碳酸钙晶须，1份长径比为14:0.5的有机化硅灰石纳米针状纤维，1份有机化硫酸钡纳米粉体，65份乙二醇，8份1,3-丙二醇，8份1,4-丁二醇，6份对羟基苯甲酸，0.1份锗酸钠混合，混合溶液在70℃搅拌球磨机密闭研磨反应2小时，得到一种高强高模复合醇溶液，70℃保温待用；

B)按质量份数，将1份表征参数直径为0.2um、长度10um的有机化氢氧化镁晶须，1份800目云母粉，10份分子量为15000的聚乙二醇PEG，10份1,3-丙二醇，0.4份高温抗氧剂1098，0.3份乙二醇锑，0.3份质子化剂磷酸混合，在70℃条件下密闭搅拌球磨机研磨反应1小时，得到一种高强高模复合促进剂，70℃真空脱水至含水量小于1％时保温待用；

C)按质量份数，将步骤A制备)的4份高强、高模复合醇溶液与6份乙二醇混合，再与16份对苯二甲酸组分进行配比，并共混打浆，加热至70℃真空脱水，当含水量小于1％时加入到聚合装置，在温度250℃，压力0.15MPa下进行酯化反应2小时，在常压酯化-缩聚阶段，连续加入1份由步骤B制备)的高强高模复合促进剂，并升温至270℃反应50分钟，然后抽真空，在温度283℃、绝对压力100Pa以下进行缩聚反应，至熔体粘度符合后加工的工艺要求后出料，制得一种高强高模聚酯；

D)以步骤C制备)的高强高模聚酯为原料，单组份熔体由缩聚釜经管道输送，经计量泵、纺丝组件、冷却、卷绕后纺丝制成产业用聚酯纤维；本实施例纺丝工艺参数：275dtex/48f纤维规格、287℃纺丝温度、4800m/min FDY卷绕速度、3.2拉伸倍数、21℃侧吹风温度、0.65m/min侧吹风速度、80％侧吹风湿度。

实施例2：一种产业用聚酯纤维的制造方法，采用如下步骤：

A)按质量份数，将1.5份表征参数直径为1.75um、长度为17.5um的有机化碳酸钙晶须，1.5份长径比为15:1的有机化硅灰石纳米针状纤维，1.5份有机化硫酸钡纳米粉体，70份乙二醇，6份1,3-丙二醇，6份1,4-丁二醇，5份对羟基苯甲酸，0.2份锗酸钠混合，混合溶液在70℃搅拌球磨机密闭研磨反应3小时，得到一种高强高模复合醇溶液，70℃保温待用；

B)按质量份数，将1.5份表征参数直径为2.6um、长度17.5um的有机化氢氧化镁晶须，1.5份800目云母粉，9份分子量为15000的聚乙二醇PEG，9份1,3-丙二醇，0.3份高温抗氧剂1098，0.3份乙二醇锑，0.2份质子化剂磷酸混合，在70℃条件下密闭搅拌球磨机研磨反应1.5小时，得到一种高强高模复合促进剂，70℃真空脱水至含水量小于1％时保温待用；

C)按质量份数，将步骤A制备)的3份高强、高模复合醇溶液与7份乙二醇混合，再与16份对苯二甲酸组分进行配比，并共混打浆，加热至70℃真空脱水，当含水量小于1％时加入到聚合装置，在温度250℃，压力0.15MPa下进行酯化反应2小时，在常压酯化-缩聚阶段，连续加入1.5份由步骤B制备)的高强高模复合促进剂，并升温至270℃反应50分钟，然后抽真空，在温度283℃、绝对压力100Pa以下进行缩聚反应，至熔体粘度符合后加工的工艺要求后出料，制得一种高强高模聚酯；

D)以步骤C制备)的高强高模聚酯为皮层，以普通聚酯为芯层，按皮层和芯层质量比50：50复合纺丝，作为皮层的高强高模聚酯熔体与作为芯层的普通聚酯熔体分别经过各自计量泵计量后进入纺丝箱，然后经皮芯复合纺丝组件，冷却、卷绕后制得皮芯结构的产业用聚酯纤维；本实施例纺丝工艺参数：238dtex/48f纤维规格、288℃纺丝温度、2800m/minPOY卷绕速度、21.5℃环吹风温度、45Pa环吹风压力、85％环吹风湿度。

实施例3：一种产业用聚酯纤维的制造方法，采用如下步骤：

A)按质量份数，将2份表征参数直径为3um、长度为20um的有机化碳酸钙晶须，2份长径比为16:1.5的有机化硅灰石纳米针状纤维，2份有机化硫酸钡纳米粉体，75份乙二醇，5份1,3-丙二醇，5份1,4-丁二醇，4份对羟基苯甲酸，0.3份锗酸钠混合，混合溶液在70℃搅拌球磨机密闭研磨反应4小时，得到一种高强高模复合醇溶液，70℃保温待用；

B)按质量份数，将2份表征参数直径为5um、长度25um的有机化氢氧化镁晶须，2份800目云母粉，8份分子量为15000的聚乙二醇PEG，8份1,3-丙二醇，0.2份高温抗氧剂1098，0.4份乙二醇锑，0.1份质子化剂磷酸混合，在70℃条件下密闭搅拌球磨机研磨反应2小时，得到一种高强高模复合促进剂，70℃真空脱水至含水量小于1％时保温待用；

C)按质量份数，将步骤A制备)的2份高强高模复合醇溶液与8份乙二醇混合，再与16份对苯二甲酸组分进行配比，并共混打浆，加热至70℃真空脱水，当含水量小于1％时加入到聚合装置，在温度250℃，压力0.15MPa下进行酯化反应2小时，在常压酯化-缩聚阶段，连续加入2份由步骤B制备)的高强高模复合促进剂，并升温至270℃反应50分钟，然后抽真空，在温度283℃、绝对压力100Pa以下进行缩聚反应，至熔体粘度符合后加工的工艺要求后出料，制得一种高强高模聚酯；

D)以步骤C制备)的高强高模聚酯为皮层，以普通聚酯为芯层，按皮层和芯层质量比40：60复合纺丝，作为皮层的高强高模聚酯熔体与作为芯层的普通聚酯熔体分别经过各自计量泵计量后进入纺丝箱，然后经皮芯复合纺丝组件，冷却、卷绕后制得皮芯结构的产业用聚酯纤维；本实施例纺丝工艺参数：238dtex/48f纤维规格、287℃纺丝温度、2750m/minPOY卷绕速度、21.5℃环吹风温度、45Pa环吹风压力、85％环吹风湿度。

本发明所述的实施例并不限于以上所述实施例，通过前述公开的数值范围，在就具体实施例中进行任意替换，从而可以得到无数个实施例，对此不一一例举。

Claims (2)

1.一种产业用聚酯纤维的制造方法，其特征在于该制造方法采用如下步骤：

A)按质量份数，将1-2份表征参数直径为0.5-3um、长度为5-20um的有机化碳酸钙晶须，1-2份长径比为14-16:0.5-1.5的有机化硅灰石纳米针状纤维，1-2份有机化硫酸钡纳米粉体，65-75份乙二醇，5-8份1,3-丙二醇，5-8份1,4-丁二醇，4-6份对羟基苯甲酸，0.1-0.3份锗酸钠混合，混合溶液在70℃搅拌球磨机密闭研磨反应2-4小时，得到一种高强高模复合醇溶液，70℃保温待用；

B)按质量份数，将1-2份表征参数直径为0.2-5um、长度10-25um的有机化氢氧化镁晶须，1-2份800目云母粉，8-10份分子量为15000的聚乙二醇PEG，8-10份1,3-丙二醇，0.2-0.4份高温抗氧剂1098，0.2-0.4份乙二醇锑，0.1-0.3份质子化剂磷酸混合，在70℃条件下密闭搅拌球磨机研磨反应1-2小时，得到一种高强高模复合促进剂，70℃真空脱水至含水量小于1％时保温待用；

C)按质量份数，将步骤A制备)的4-2份高强、高模复合醇溶液与6-8份乙二醇混合，再与15-18份对苯二甲酸组分进行配比，并共混打浆，加热至70℃真空脱水，当含水量小于1％时加入到聚合装置，在温度250℃，压力0.15MPa下进行酯化反应2小时，在常压酯化-缩聚阶段，连续加入1-2份由步骤B制备)的高强高模复合促进剂，并升温至270℃反应50分钟，然后抽真空，在温度283℃、绝对压力100Pa以下进行缩聚反应，制得一种高强高模聚酯；

D)以步骤C制备)的高强高模聚酯为皮层，以普通聚酯为芯层，按皮芯质量比40-70：60-30的比例，复合纺丝制得皮芯结构的产业用聚酯纤维；

或E)以步骤C制备)的高强高模聚酯为原料，经单组份熔体纺丝制成产业用聚酯纤维。

2.一种产业用聚酯纤维的制造方法，其特征在于该制造方法采用如下步骤：

A)按质量份数，将1.5份表征参数直径为1.75um、长度为17.5um的有机化碳酸钙晶须，1.5份长径比为15:1的有机化硅灰石纳米针状纤维，1.5份有机化硫酸钡纳米粉体，70份乙二醇，6份1,3-丙二醇，6份1,4-丁二醇，5份对羟基苯甲酸，0.2份锗酸钠混合，混合溶液在70℃搅拌球磨机密闭研磨反应3小时，得到一种高强高模复合醇溶液，70℃保温待用；

B)按质量份数，将1.5份表征参数直径为2.6um、长度17.5um的有机化氢氧化镁晶须，1.5份800目云母粉，9份分子量为15000的聚乙二醇PEG，9份1,3-丙二醇，0.3份高温抗氧剂1098，0.3份乙二醇锑，0.2份质子化剂磷酸混合，在70℃条件下密闭搅拌球磨机研磨反应1.5小时，得到一种高强高模复合促进剂，70℃真空脱水至含水量小于1％时保温待用；

C)按质量份数，将步骤A制备)的3份高强、高模复合醇溶液与7份乙二醇混合，再与16份对苯二甲酸组分进行配比，并共混打浆，加热至70℃真空脱水，当含水量小于1％时加入到聚合装置，在温度250℃，压力0.15MPa下进行酯化反应2小时，在常压酯化-缩聚阶段，连续加入1.5份由步骤B制备)的高强高模复合促进剂，并升温至270℃反应50分钟，然后抽真空，在温度283℃、绝对压力100Pa以下进行缩聚反应，制得一种高强高模聚酯；

D)以步骤C制备)的高强高模聚酯为皮层，以普通聚酯为芯层，按皮芯质量比55：45的比例，复合纺丝制得皮芯结构的产业用聚酯纤维；

或E)以步骤C制备)的高强高模聚酯为原料，经单组份熔体纺丝制成产业用聚酯纤维。