CN107778785A - 用于涤纶长丝生产的母粒及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于涤纶长丝生产的母粒及其制备方法和应用，解决了传统再生母粒不能兼具具有接近原生母粒的性能与成本低廉的特性，其技术方案要点是包括如下重量份的组分：废旧塑料瓶切片60~70份、原生母粒10~40份、消泡母粒1~3份、增容剂1~5份、促进剂0.1~1份，通过上述配方制得的母粒成本低廉，且具有优异的接近原生母粒的性能，而且在涤纶长丝生产中，能够更好地与废旧塑料瓶切片相容，使涤纶长丝质地、颜色均很均匀。

Description

用于涤纶长丝生产的母粒及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及母粒，特别涉及一种用于涤纶长丝生产的母粒及其制备方法和应用。
背景技术
涤纶长丝也称聚酯长丝，是指聚对苯二甲酸乙二醇酯为原料生产合成的纤维。由聚酯切片和色母粒经过高温熔融抽丝而成，具有色牢度高、环保、无需染色等优点，被誉为“纺织工业的一次革命”。
在有色涤纶长丝生产中，按照计算机测配色得到有色纺丝的色母粒配方后，按配方称取所需三原色色母粒并充分混合均匀，再将复合色母粒干燥后精确计量连续注入螺杆挤压机，使复配色母粒与PET切片混合，连续进入螺杆挤压区，在螺杆挤压熔融过程中充分混合均匀，然后进行纺丝。
目前，现有专利中授权公告号为CN103114346B的中国专利公开了一种有钻石闪光效果的有色涤纶长丝及其制备方法，将涤纶切片干燥后经螺杆挤出机熔融挤出，同时采用色母粒注射器向螺杆挤出机注入色母粒，然后进行纺丝。
但是，上述专利和现有技术中或者完全采用原生母粒进行纺丝，则成本太大；或者完全采用再生聚酯切片，则性能达不到所需要求，严重影响涤纶纺丝领域的发展。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够保持较低的生产成本且具有较优异的综合性能的用于涤纶长丝生产的母粒。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种用于涤纶长丝生产的母粒，包括如下重量份的组分：
通过采用上述技术方案，将废旧塑料瓶进行切片，切成长方形片体或者正方形片体，将废旧塑料瓶切片与原生母粒组成共混料，既能够保证具有较低的成本，又能够使共混料具有接近原生母粒的综合性能，并在共混料中添加消泡母粒、增容剂和促进剂，提高废旧塑料瓶切片的结晶速度，使废旧塑料瓶切片与原生母粒之间混合更加均匀，有利于制备成本较低且综合性能符合要求的用于涤纶长丝生产的母粒。
本发明进一步设置为：所述废旧塑料瓶切片的平均密度为1.45～1.5g/cm3。
通过采用上述技术方案，废旧塑料瓶切片的原材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯，较纯的聚对苯二甲酸乙二醇酯的密度在1.5g/cm3左右，挑选平均密度为1.45～1.5g/cm3的废旧塑料瓶切片，能够保证原料的质地、颜色比较均匀，质量、重量相近，在共混料的搅拌过程中，其运动的速度相近，不会产生大量的沉积现象，所以能够保证搅拌更加均匀、彻底。
本发明进一步设置为：所述消泡母粒为二甲基硅油与气相二氧化硅以重量比为3∶7复合形成的球状团聚体。
通过采用上述技术方案，二甲基硅油的表面能与表面张力均较低，在水及一般油中的溶解度低且活性高，主链为硅氧键，为非极性分子，与极性溶剂水等不亲和，挥发性低且具有化学惰性，纯的二甲基硅油与水之间的铺展系数低，不易分散在发泡介质上，将二甲基硅油与气相二氧化硅以重量比为3∶7复合形成球状团聚体，还能避免单纯添加气相二氧化硅时造成大量粉末飘散在空气内的问题，球状团聚体投入到混合体系内，能够降低水、溶液、悬浮液等的表面张力，易于吸附于上述液体表面，使液体表面的局部表面张力降低，发生不均衡现象，泡沫破灭，从而明显减少混合物料之间产生的气泡。
本发明进一步设置为：所述促进剂包括滑石粉、硅酸钙或者硬脂酸钙中的一种，并与聚乙二醇二缩水甘油醚掺混形成的混合物，其中滑石粉、硅酸钙或者硬脂酸钙中的一种在促进剂中的重量百分比为50～60％。
通过采用上述技术方案，滑石粉为白色、微细、无砂性的粉末，手摸有油腻感，在水、稀矿酸或者稀氢氧化碱溶液中均不溶解，成分主要是硅酸镁晶体，通常呈致密的块状、叶片状、放射状、纤维状集合体，具有润滑性、助流、化学性不活泼，遮盖力良好、柔软、光泽好、吸附力强等优点，由于具有层状结构，易分裂呈鳞片和特殊的润滑性；硅酸钙由碳酸钙和二氧化硅在高温下煅烧熔融而成，硬脂酸钙是由氯化钙和硬脂酸和棕榈酸钠盐的混合物反应而成，硅酸钙和硬脂酸钙均具有较好的润滑性，在与聚乙二醇二缩水甘油醚掺混时，具有优异的促进作用。
本发明进一步设置为：所述增容剂选用甲基丙烯酸缩水甘油酯、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、马来酸酐-乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种。
通过采用上述技术方案，甲基丙烯酸缩水甘油酯和乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物属于环氧型相容剂，具有较高的活性，易于与羟基、羧基、胺基等官能团发生开环反应，在甲基丙烯酸缩水甘油酯的分子结构中，C＝C双键易于和烯烃类发生共聚反应，而环氧基团则易与羟基、羧基、胺基发生开环加成反应，从而达到增加共混体系相容的目的；马来酸酐-乙烯-醋酸乙烯共聚物具有较大的极性，分子间作用力大，在混合体系内的相容性较好，能够显著改善混合体系的拉伸强度等性能。
本发明的另一目的在于公开了一种用于涤纶长丝生产的母粒的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照重量份，称取废旧塑料瓶切片60～70份、原生母粒10～40份、消泡母粒1～3份、增容剂1～5份、促进剂0.1～1份；
(2)将废旧塑料瓶切片、原生母粒、消泡母粒投入高速搅拌反应釜中，进行充分搅拌并预热；
(3)经步骤(2)处理的物料投入到具有扁平状的模头的双螺杆挤出机内，同时投入增容剂和促进剂，进行混料；
(4)采用切粒装置进行切割成母粒。
通过采用上述技术方案，首先将废旧塑料切片、原生母粒与消泡母粒进行混合，待混合均匀后投进双螺杆挤出机内，同时加入增容剂和促进剂，能够使物料在双螺杆挤出机内混合更加均匀、彻底，双螺杆挤出机的模头是扁平状的，故挤出的物料呈扁平状，从而制得性能接近原生母粒且成本较低的扁平状的母粒。
本发明进一步设置为：所切割的母粒的形状为扁平状的片体，该片体中部呈凹陷结构。
通过采用上述技术方案，制得的母粒呈扁平状的片体，由于再生的废旧塑料瓶的切片是扁平的，在与柱状的原生母粒进行混合时，由于形状不同导致二者密度不同，影响混合的均匀性，所以制得的母粒呈扁平状的片体，有助于作为中间体再次与扁平状的废旧塑料瓶切片进行充分、均匀混合；片体中部呈凹陷结构则有利于增加该扁平状母粒的结构强度，不利于造成该母粒的弯折、破损等。
本发明的又一目的在于公开了一种用于涤纶长丝生产的母粒的应用，适用于应用在制备涤纶长丝生产中。
通过采用上述技术方案，将制备的扁平状的母粒与扁平状的废旧塑料瓶切片进行混合，由于二者形状相近，密度、质量相近，在搅拌过程中避免产生一部分切片沉积在搅拌机底部等情况，所以搅拌过程充分、均匀，有利于后续制备涤纶长丝，从而能够制备得质地均匀、色彩均一的用于涤纶长丝生产的母粒。
本发明的再一目的在于公开了一种生产涤纶长丝的生产方法，包括如下步骤：
(1)制备片状色母粒：将大量市售的色母粒投入至扁平状模头的双螺杆挤出机中，将挤出料切成片状色母粒；
(2)采用本申请所述用于涤纶长丝生产的母粒的制备方法制成的扁平状的母粒，与废旧塑料瓶切片、片状色母粒混合投入至高速搅拌机中；
(3)将步骤(2)中的混合物料经涤纶纺丝机拉伸制备涤纶长丝。
通过采用上述技术方案，扁平状的母粒与扁平状的废旧塑料瓶切片进行混合，以保证混合更加均匀，并填充片状色母粒，制备片状色母粒过程采取本申请所述方法，从而使得涤纶纺丝机纺出的涤纶长丝质地、颜色都很均匀，光泽度高。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、通过将废旧塑料瓶切片与原生母粒进行掺混，获得成本低廉且性能接近原生母粒的本申请的母粒，并添加二甲基硅油与气相二氧化硅团聚形成的球状团聚体减小混合体系的表面能，从而使能量产生不均衡，气泡由此破裂，有助于制备的母粒质地致密，提高其力学强度；
2、由于废旧塑料切片与原生母粒二者的结晶速度不同，加入甲基丙烯酸缩水甘油酯、滑石粉与聚乙二醇二缩水甘油醚的混合物，能够同时提高二者的结晶速度，从而使本申请的母粒快速结晶成型，并具有优异的综合性能。
3、废旧塑料切片、原生母粒、消泡母粒三者先进行预混合与预加热，然后再投入扁平状模头的双螺杆挤出机内，并在此阶段添加增容剂与促进剂，有助于在该挤出机内物料混合地更加均匀，从而制备的母粒质地均匀性高。
4、本申请的母粒具有扁平状的外形，有助于在涤纶长丝生产中与废旧塑料瓶切片进行搅拌、共混，避免了在搅拌过程中由于形状不同导致的密度不同，影响制备的涤纶长丝的表面色泽度、拉伸强度等。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例一：
扁平状的母粒的制备：
(1)首先将废旧塑料瓶切片60份，原生母粒10份，二甲基硅油与气相二氧化硅的球状团聚体1份，投入至高速搅拌反应釜中，搅拌速度为100r/min，预热温度为50℃，时间为30min；
(2)然后将步骤(1)处理的物料投入到具有扁平状模头的双螺杆挤出机内，同时投入甲基丙烯酸缩水甘油酯1份、滑石粉与聚乙二醇二缩水甘油醚的混合物0.2份，模头温度270℃；
(3)采用切刀对挤出物料进行切片，切片长度为3cm，宽度为1cm。
涤纶长丝的制备：
(1)将大量市售的色母粒投入至扁平状模头的双螺杆挤出机中，设置模头温度为270℃，将挤出料切成片状色母粒；
(2)将制备的扁平状的母粒，与废旧塑料瓶切片、片状色母粒混合投入至高速搅拌机中，搅拌速度为120r/min；
(3)将步骤(2)中的混合物料经涤纶纺丝机拉伸制备涤纶长丝。
实施例二：
扁平状的母粒的制备：
(1)首先将废旧塑料瓶切片63份，原生母粒13份，二甲基硅油与气相二氧化硅的球状团聚体2份，投入至高速搅拌反应釜中，搅拌速度为100r/min，预热温度为50℃，时间为30min；
(2)然后将步骤(1)处理的物料投入到具有扁平状模头的双螺杆挤出机内，同时投入甲基丙烯酸缩水甘油酯2份、滑石粉与聚乙二醇二缩水甘油醚的混合物0.5份，模头温度270℃；
(3)采用切刀对挤出物料进行切片，切片长度为3cm，宽度为1cm。
涤纶长丝的制备：
(1)将色母粒200份投入至扁平状模头的双螺杆挤出机中，设置模头温度为270℃，将挤出料切成片状色母粒；
(2)将制备的扁平状的母粒60份，与废旧塑料瓶切片20份、片状色母粒100份，混合投入至高速搅拌机中，搅拌速度为120r/min；
(3)将步骤(2)中的混合物料经涤纶纺丝机拉伸制备涤纶长丝。
实施例三：
扁平状的母粒的制备：
(1)首先将废旧塑料瓶切片65份，原生母粒15份，二甲基硅油与气相二氧化硅的球状团聚体2份，投入至高速搅拌反应釜中，搅拌速度为100r/min，预热温度为50℃，时间为30min；
(2)然后将步骤(1)处理的物料投入到具有扁平状模头的双螺杆挤出机内，同时投入甲基丙烯酸缩水甘油酯3份、滑石粉与聚乙二醇二缩水甘油醚的混合物0.5份，模头温度270℃；
(3)采用切刀对挤出物料进行切片，切片长度为3cm，宽度为1cm。
涤纶长丝的制备：
(1)将色母粒200份投入至扁平状模头的双螺杆挤出机中，设置模头温度为270℃，将挤出料切成片状色母粒；
(2)将制备的扁平状的母粒100份，与废旧塑料瓶切片30份、片状色母粒150份，混合投入至高速搅拌机中，搅拌速度为120r/min；
(3)将步骤(2)中的混合物料经涤纶纺丝机拉伸制备涤纶长丝。
实施例四：
扁平状的母粒的制备：
(1)首先将废旧塑料瓶切片68份，原生母粒18份，二甲基硅油与气相二氧化硅的球状团聚体2份，投入至高速搅拌反应釜中，搅拌速度为100r/min，预热温度为50℃，时间为30min；
(2)然后将步骤(1)处理的物料投入到具有扁平状模头的双螺杆挤出机内，同时投入甲基丙烯酸缩水甘油酯4份、滑石粉与聚乙二醇二缩水甘油醚的混合物0.8份，模头温度270℃；
(3)采用切刀对挤出物料进行切片，切片长度为3cm，宽度为1cm。
涤纶长丝的制备：
(1)将色母粒250份投入至扁平状模头的双螺杆挤出机中，设置模头温度为270℃，将挤出料切成片状色母粒；
(2)将制备的扁平状的母粒120份，与废旧塑料瓶切片80份、片状色母粒200份，混合投入至高速搅拌机中，搅拌速度为120r/min；
(3)将步骤(2)中的混合物料经涤纶纺丝机拉伸制备涤纶长丝。
对比例一：与实施例一相比，采用二甲基硅油、气相二氧化硅粉末共1份代替二甲基硅油与气相二氧化硅的球状团聚体。
对比例二：与实施例一相比，未添加甲基丙烯酸缩水甘油酯1份、滑石粉与聚乙二醇二缩水甘油醚的混合物0.2份。
对比例三：与实施例一相比，在制备涤纶长丝阶段，直接填充柱状的色母粒。
(1)母粒的拉伸强度：在切割扁平状的母粒阶段，按照GB/T1040-92测试样品的规格进行切割，利用RT-10型电子万能试验机对样品进行拉伸测试，通过抗拉强度来表征样品的拉伸性能；
(2)母粒的含水量：采用压差法微量水分测定仪(上海思尔达科学仪器有限公司，SF-1)测量本申请制备的母粒的水分含量，其测定范围为5～3000ppm，PET树脂的参考测量温度为220℃；压差法测定含水量的计算公式如下：w(％)＝kΔh/m×100％
其中w是每克试样中的含水率；k是含水量-液体差系数(g/mm)，由标定求出；Δh是水分释放前后，U形管内液位差(mm)；
(3)涤纶长丝表面上浆均匀性：按照GB/T 6508-2001进行检测，将涤纶长丝表面的最深段与最浅段之间的色差进行对比，确定染色均匀度等级；
(4)涤纶长丝的力学性能：采用强力测试仪(复丝A0-3000CN)测试涤纶长丝的力学性能，负荷测量范围：0～3000cN；负荷测量误差：≤±1％；负荷测量分辨率：0.01cN；夹持距离250mm；伸长测量误差：≤±0.5mm；伸长测量分辨率：0.1％。
母粒的检测结果如下表所示：
样品 拉伸强度(Mpa) 含水量(ppm)
实施例一 22.65 180
实施例二 22.27 178
实施例三 23.12 182
实施例四 23.36 175
对比例一 19.25 320
对比例二 14.68 205
对比例三 22.45 192
通过上表可知，本实施例所制备的母粒具有优异的拉伸强度，平均拉伸强度为22Mpa以上；实施例所制备的母粒具有较低的含水量，有对比例一可知，将二甲基硅油与气相二氧化硅组成球状团聚体具有优异的消泡作用，可显著降低所制备的母粒的含水量。
涤纶长丝染色均匀度等级的检测结果如下表所示：
染色均度(灰卡)≥4.0级为一等品，≥3.5级为合格品。
样品 染色均度
实施例一 一等品
实施例二 一等品
实施例三 一等品
实施例四 一等品
对比例一 合格品
对比例二 合格品
对比例三 非合格品
通过上表可知，本实施例制备的涤纶长丝均为一等品，从对比例三可得出，如果不统一制成片状物，则明显影响涤纶长丝的染色均匀性。
涤纶长丝的力学性能的检测结果如下表所示：
样品 牵伸倍数 伸长率(％) 断裂强度(cN/dtex)
实施例一 4.5 47.6 5.6
实施例二 4.5 48.2 5.7
实施例三 4.5 48.5 5.6
实施例四 4.5 48.3 5.7
对比例一 3.7 35.4 3.3
对比例二 2.9 35.3 3.5
对比例三 4.3 44.1 5.3
通过上表可知，本申请所制备的母粒在制备涤纶长丝生产中，具有较大的牵伸倍数，牵伸倍数为4.5左右，伸长率达到48％左右，断裂强度保持在5.6cN/dtex，具有较优异的力学性能，能够抵抗较大的拉伸力而不断裂。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种用于涤纶长丝生产的母粒，其特征在于包括如下重量份的组分：
废旧塑料瓶切片 60~70份；
原生母粒 10~40份；
消泡母粒 1~3份；
增容剂 1~5份；
促进剂 0.1~1份。
2.根据权利要求1所述的用于涤纶长丝生产的母粒，其特征在于：所述废旧塑料瓶切片的平均密度为1.45~1.5g/cm3。
3.根据权利要求1所述的用于涤纶长丝生产的母粒，其特征在于：所述消泡母粒为二甲基硅油与气相二氧化硅以重量比为3:7复合形成的球状团聚体。
4.根据权利要求1所述的用于涤纶长丝生产的母粒，其特征在于：所述促进剂包括滑石粉、硅酸钙或者硬脂酸钙中的一种，并与聚乙二醇二缩水甘油醚掺混形成的混合物，其中滑石粉、硅酸钙或者硬脂酸钙中的一种在促进剂中的重量百分比为50~60%。
5.根据权利要求1所述的用于涤纶长丝生产的母粒，其特征在于：所述增容剂选用甲基丙烯酸缩水甘油酯、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、马来酸酐-乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种。
6.一种如权利要求1~5任意一项所述的用于涤纶长丝生产的母粒的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）按照重量份，称取废旧塑料瓶切片60~70份、原生母粒10~40份、消泡母粒1~3份、增容剂1~5份、促进剂0.1~1份；
（2）将废旧塑料瓶切片、原生母粒、消泡母粒投入高速搅拌反应釜中，进行充分搅拌并预热；
（3）经步骤（2）处理的物料投入到具有扁平状的模头的双螺杆挤出机内，同时投入增容剂和促进剂，进行混料；
（4）采用切粒装置进行切割成母粒。
7.根据权利要求6所述的用于涤纶长丝生产的母粒的制备方法，其特征在于：所切割的母粒的形状为扁平状的片体，该片体中部呈凹陷结构。
8.一种用于涤纶长丝生产的母粒的应用，其特征在于：采用权利要求1~5任意一项所述的用于涤纶长丝生产的母粒应用在制备涤纶长丝生产中。
9.一种生产涤纶长丝的生产方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）制备片状色母粒：将大量市售的色母粒投入至扁平状模头的双螺杆挤出机中，将挤出料切成片状色母粒；
（2）采用权利要求6所述的用于涤纶长丝生产的母粒的制备方法制备的母粒，与废旧塑料瓶切片、片状色母粒混合投入至高速搅拌机中；
（3）将步骤（2）中的混合物料经涤纶纺丝机拉伸制备涤纶长丝。
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