CN108102313A - 一种染色聚酯母粒及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种染色聚酯母粒，旨在解决现有技术中染色聚酯母粒的制备工艺复杂、可纺性和色牢度欠佳的问题，其技术方案要点是，以按重量份计的：原生料粒80‑100份，再生料粒10‑30份，改性料粒1‑5份，硬脂酸季戊四醇酯0.1‑0.5份，季戊四醇0.1‑0.5份，聚醚酯2‑5份，抗氧剂0.1‑1份，着色剂0.1‑5份，高温分散剂0.1‑0.8份为原料，所述原生料粒为PET料粒和PBT料粒的混合物。本发明的另一目的是提供一种上述染色聚酯母粒的生产工艺，制得的聚酯母粒具有可防性优良，纺制的聚酯纤维具有颜色鲜艳、色牢度好、服用性能佳的优点。

Description

一种染色聚酯母粒及其生产工艺

技术领域

本发明涉及一种染色聚酯母粒及其生产工艺。

背景技术

聚酯属于高分子化合物，广义上的聚酯是指由多元醇和多元酸缩聚而得的聚合物总称，主要指聚对苯二甲酸乙二酯(PET)，习惯上也包括聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)和聚芳酯等线型热塑性树脂。狭义的聚酯通常是指由对苯二甲酸(PTA)和乙二醇(EG)经过缩聚产生聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，其中的部分PET再通过水下切粒而最终生成。

纤维级聚酯切片或者聚酯母粒是用于制造涤纶短纤维和涤纶长丝，是供给涤纶纤维企业加工纤维及相关产品的原料，涤纶作为化纤中产量最大的品种，占据着化纤行业近80%的市场份额。而对聚酯的染色大致可以分为纺丝液染色、纤维染色和聚酯织物染色，由于聚酯为线性高分子，结晶度高，因而常规的纤维染色和织物染色较其他纤维制品困难，耗能高。如何通过对纺丝液或者纺丝用原料进行染色后再纺制有色纤维，是业内研究的热点之一。

现有技术中，授权公告号为US7018429B1的美国专利讲述了一种合成材料的染色方法，先在聚合物熔体中引入着色剂作为上染基团，再通过常规的筒子纱染色等方法形成最终的颜色，该方法染色性较好，但需将前后道工序结合，不利于实际生产；专利号为US5505742的美国专利采用在黑色染料中混合具有特殊分子式的蓝色染料，以提供聚酯纤维纯黑色，方法复杂，不易应用；授权公告号为EP0263412B1的欧洲专利讲述了将气相氧化后的炭黑进行湿氧化处理，处理后的炭黑作为着色剂对聚酯丝进行涂布染色，这种方法工艺复杂，且黑色容易脱落，不易保持，因而无法将其应用于实际生产中，无法适应大量、多种颜色的然需求。

因而，如何研发一种生产工艺简单、颜色多样且色牢度好的染色聚酯母粒是业内有待解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种染色聚酯母粒，其具有颜色牢度好、可纺性佳的优势。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种染色聚酯母粒，包括按重量份计的如下组分：

原生料粒80-100份，

再生料粒10-30份，

改性料粒1-5份，

硬脂酸季戊四醇酯0.1-0.5份，

季戊四醇0.1-0.5份，

聚醚酯2-5份，

抗氧剂0.1-1份，

着色剂0.1-5份，

高温分散剂0.1-0.8份，

所述原生料粒为PET料粒和PBT料粒的混合物。

通过采用上述技术方案，至少具有如下优点：一、以原生料粒、再生料粒和改性料粒的混合物为主要原料，可以保证聚酯母粒的物理机械性能，再生料粒的掺入使得生产成本大幅降低。二、硬脂酸季戊四醇酯和季戊四醇，主要起两方面的作用，一方面可以起到内润滑的作用，使得聚酯母粒更容易纺制成丝，增加了可纺性；另一方面，可以大幅提高聚酯母粒熔融后的拉伸率，而基本不影响聚酯的强度，在进一步提升聚酯母粒的可纺性的同时，能使得纺制的聚酯纤维有足够的服用性。此外，硬脂酸季戊四醇酯还具有提高聚酯母粒熔融后的热稳定性的作用。三、着色剂用于进行着色，以获得不同颜色的染色聚酯母粒。着色剂可以选用无机颜料、有机颜料和高温型分散染料等耐高温的着色剂，用量和颜色可以根据需要选择。高温分散剂则能使得着色剂在聚酯体系内均匀分散，减少在聚集成团。四、抗氧剂主要起到了提高聚酯母粒的热稳定性和耐老化性能，同时对着色剂进行保护的作用，减少了着色剂在高温熔融时的分解或者迁移，使得着色剂对聚酯母粒有足够的着色深度和着色牢度。四、聚醚酯的掺入，能提升纺制的纤维的强力和弹性，提升服用性能。采用上述配比的原料制成的聚酯母粒，具有可纺性能好，纺制的聚酯纤维颜色鲜艳、颜色均匀耐久、服用性好、耐老化的优点。

进一步地，所述原生料粒中PET料粒和PBT料粒的质量比为8:2。

通过采用上述技术方案，聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）结构相似，但是在性能上存在极大差别，PBT分子中柔性链段较PET长，更有利于着色剂分子进入到高分子长链之间的间隙，利于提高上色率。同时，PBT具有优良的耐晒性能，采用上述配比的PBT料粒与PET料粒互混作为原料制得聚酯母粒，纺制的聚酯纤维具有优良的回弹性能和保暖性，极大提高了其服用性能。

进一步地，所述再生料粒由废旧聚酯塑料瓶经清洗、烘干、粉碎而成。

通过采用上述技术方案，废旧聚酯塑料瓶是一种常见的、广泛的塑料垃圾，经清洗、烘干、粉碎制成再生料粒可以被再利用，减少了资源浪费和环境污染，同时可以降低染色聚酯母粒的生产成本。

进一步地，所述改性料粒为聚萘二甲酸丙二醇酯料粒或者聚萘二甲酸丁二醇酯料粒。

通过采用上述技术方案，聚萘二甲酸丙二醇酯和聚萘二甲酸丁二醇酯分子中均含有萘环，萘环比苯环具有更大的共轭双键，分子刚性大。适量掺加聚萘二甲酸丙二醇酯料粒或者聚萘二甲酸丁二醇酯料粒能提高聚酯母粒的耐热性、机械拉伸强度和耐紫外线性能，使得纺制的聚酯纤维有良好的服用性能。

进一步地，所述聚醚酯为聚对-β-羟基乙氧基苯甲酸甲酯。

通过采用上述技术方案，聚对-β-羟基乙氧基苯甲酸甲酯与PET有较好的混溶性，热拉伸性能好，利于提高聚酯母粒的可纺性，适量掺入聚对-β-羟基乙氧基苯甲酸甲酯能增加由染色聚酯母粒纺制的聚酯纤维的回弹性、纤维强力和断裂伸长，提升服用性能。

进一步地，所述抗氧剂为1,3,5-三（2,5-二叔丁基-4-羟基苄基）异氰尿酸和三（2,4-二叔丁基苄基）亚磷酸酯的混合物。

通过采用上述技术方案，1,3,5-三（2,5-二叔丁基-4-羟基苄基）异氰尿酸和三（2,4-二叔丁基苄基）亚磷酸酯具有良好的协同作用，能有效提高聚酯和着色剂的热稳定性，减少因高温熔融造成的着色剂分解和热迁移，利于染得均匀深色的聚酯母粒和延缓聚酯老化。

进一步地，所述着色剂选用最大粒径不超过1μm的高温型分散染料。

通过采用上述技术方案，高温型分散染料种类多，色谱齐全，基本能满足一般颜色的染色需求。同时，高温型分散染料的染料分子较无机颜料和有机颜料细，选用高温型分散剂作为聚酯母粒的着色剂更利于后续纺丝，不易出现断丝或者堵塞纺丝头的情况。为了保证有足够的可纺性，染料分子的最大粒径不宜超过1μm。

进一步地，所述高温分散剂为环氧乙烷和四氢呋喃的共聚物。

通过采用上述技术方案，环氧乙烷和四氢呋喃的共聚物对着色剂有良好的分散性，且与聚醚酯、酸有良好的亲和性。

本发明的另一目的是提供一种上述染色聚酯母粒的生产工艺，采用该生产工艺制得的染色聚酯母粒作为原料进行纺丝，可纺性好、纺制的纤维颜色牢度佳。

一种上述染色聚酯母粒的生产工艺，包括如下步骤：

步骤一、按照重量份称取原生料粒80-100份，再生料粒10-30份，改性料粒1-5份，硬脂酸季戊四醇酯0.1-0.5份，季戊四醇0.1-0.5份，聚醚酯2-5份，抗氧剂0.1-1份，着色剂0.1-5份，高温分散剂0.1-0.8份；

步骤二、将再生料粒、原生料粒、改性料粒充分搅拌并预热烘干，得到混合物料A；

步骤三、往混合物料A中加入硬脂酸季戊四醇酯、季戊四醇、聚醚酯、抗氧剂、着色剂和高温分散剂进行高速搅拌，充分拌匀后，得到混合物料B；

步骤四、加热使混合物料B熔融，挤出成型，切制得到染色聚酯母粒。

通过采用上述技术方案，对再生料粒、原生料粒和改性料粒进行预烘能有效去除水分，减少后续熔融过程中因水分的存在而产生气泡，进而对聚酯的强度造成影响；将各组分混合后高速搅拌，再熔融挤出，可以缩短熔融状态下物料的混合时间，利于减少对聚酯的强度损害和减少着色剂的分解、迁移，成型、切制得到的聚酯母粒具有优良的可纺性，纺制的聚酯纤维颜色鲜艳且色牢度佳、服用性能优良。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、采用原生料粒、再生料粒和改性料粒混配作为原料，制得的聚酯母粒机械性能好、拉伸率高，可纺性得到了极大提升，且纺制的聚酯纤维具有良好的回弹性和保暖性，服用性极佳；

2、掺入适量的硬脂酸季戊四醇酯和季戊四醇极大地改善了聚酯的润滑性和分散稳定性，进一步地提高了可纺性；

3、着色剂和高温分散剂协同作用，可以赋予了聚酯母粒不同的颜色，纺制的聚酯纤维具有颜色鲜艳、色牢度高的优点；

4、抗氧剂和聚醚酯的掺入提高了聚酯的热拉伸性能、耐老化性能，提高了可纺性。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例1-4均涉及一种染色聚酯母粒，各组分的重量份配比如下表所示：

上述各实施例中所用原生料粒均为PET料粒和PBT料粒按质量比8:2的比例混配而成；再生料粒为废旧聚酯塑料瓶经清洗、烘干、粉碎而成，优选平均密度为1.48-1.52g/cm³的再生料粒；所用抗氧剂为1,3,5-三（2,5-二叔丁基-4-羟基苄基）异氰尿酸和三（2,4-二叔丁基苄基）亚磷酸酯按质量比1:1的比例混合而成的混合物；高温分散剂为环氧乙烷和四氢呋喃的共聚物，优选分子量为1000~3000的共聚物。

实施例5

一种染色聚酯母粒的生产工艺，包括如下步骤：

步骤一、按照重量份称取原生料粒80份，再生料粒10份，聚萘二甲酸丙二醇酯1份，硬脂酸季戊四醇酯0.1份，季戊四醇0.1份，聚对-β-羟基乙氧基苯甲酸甲酯2份，抗氧剂0.1份，高温型分散染料0.1份，高温分散剂0.1份。

所用原生料粒为PET料粒和PBT料粒按质量比8:2的比例混配而成；再生料粒为废旧聚酯塑料瓶经清洗、烘干、粉碎而成，优选平均密度为1.48-1.52g/cm³的再生料粒；所用抗氧剂为1,3,5-三（2,5-二叔丁基-4-羟基苄基）异氰尿酸和三（2,4-二叔丁基苄基）亚磷酸酯按质量比1:1的比例混合而成的混合物；高温分散剂为环氧乙烷和四氢呋喃的共聚物，优选分子量为1000~3000的共聚物；高温型分散染料为分散红染料。

步骤二、将再生料粒、原生料粒、聚萘二甲酸丙二醇酯投入拌料机内，以250rpm的搅拌并预热烘干，得到混合物料A。

步骤三、往混合物料A中加入硬脂酸季戊四醇酯、季戊四醇、聚对-β-羟基乙氧基苯甲酸甲酯、抗氧剂、高温型分散染料和高温分散剂以350rpm的速度搅拌，充分拌匀后，得到混合物料B。

步骤四、将B物料投入螺杆挤出机，加热至270℃-295℃使其熔融，利用单螺杆挤出机挤出成型，切制得到实施例1的染色聚酯母粒。

实施例6

一种染色聚酯母粒的生产工艺，包括如下步骤：

步骤一、按照重量份称取原生料粒87份，再生料粒15份，聚萘二甲酸丙二醇酯2份，硬脂酸季戊四醇酯0.2份，季戊四醇0.2份，聚对-β-羟基乙氧基苯甲酸甲酯3份，抗氧剂0.4份，高温型分散染料1.8份，高温分散剂0.3份。

所用原生料粒为PET料粒和PBT料粒按质量比8:2的比例混配而成；再生料粒为废旧聚酯塑料瓶经清洗、烘干、粉碎而成，优选平均密度为1.48-1.52g/cm³的再生料粒；所用抗氧剂为1,3,5-三（2,5-二叔丁基-4-羟基苄基）异氰尿酸和三（2,4-二叔丁基苄基）亚磷酸酯按质量比1:1的比例混合而成的混合物；高温分散剂为环氧乙烷和四氢呋喃的共聚物，优选分子量为1000~3000的共聚物；高温型分散染料由0.4份的分散红染料、0.4份的分散黄染料和1.0份的分散蓝染料混配而成。

步骤二、将再生料粒、原生料粒、聚萘二甲酸丙二醇酯投入拌料机内，以250rpm的搅拌并预热烘干，得到混合物料A。

步骤三、往混合物料A中加入硬脂酸季戊四醇酯、季戊四醇、聚对-β-羟基乙氧基苯甲酸甲酯、抗氧剂、高温型分散染料和高温分散剂以350rpm的速度搅拌，充分拌匀后，得到混合物料B。

步骤四、将B物料投入螺杆挤出机，加热至270℃-295℃使其熔融，利用单螺杆挤出机挤出成型，切制得到实施例2的染色聚酯母粒。

实施例7

一种染色聚酯母粒的生产工艺，包括如下步骤：

步骤一、按照重量份称取原生料粒95份，再生料粒23份，聚萘二甲酸丁二醇酯3份，硬脂酸季戊四醇酯0.3份，季戊四醇0.4份，聚对-β-羟基乙氧基苯甲酸甲酯4份，抗氧剂0.7份，高温型分散染料3.5份，高温分散剂0.6份。

所用原生料粒为PET料粒和PBT料粒按质量比8:2的比例混配而成；再生料粒为废旧聚酯塑料瓶经清洗、烘干、粉碎而成，优选平均密度为1.48-1.52g/cm³的再生料粒；所用抗氧剂为1,3,5-三（2,5-二叔丁基-4-羟基苄基）异氰尿酸和三（2,4-二叔丁基苄基）亚磷酸酯按质量比1:1的比例混合而成的混合物；高温分散剂为环氧乙烷和四氢呋喃的共聚物，优选分子量为1000~3000的共聚物；高温型分散染料由1.5份的分散黄染料和2.5份的分散蓝染料混配而成。

步骤二、将再生料粒、原生料粒、聚萘二甲酸丁二醇酯投入拌料机内，以250rpm的搅拌并预热烘干，得到混合物料A。

步骤三、往混合物料A中加入硬脂酸季戊四醇酯、季戊四醇、聚对-β-羟基乙氧基苯甲酸甲酯、抗氧剂、高温型分散染料和高温分散剂以350rpm的速度搅拌，充分拌匀后，得到混合物料B。

步骤四、将B物料投入螺杆挤出机，加热至270℃-295℃使其熔融，利用单螺杆挤出机挤出成型，切制得到实施例3的染色聚酯母粒。

实施例8

一种染色聚酯母粒的生产工艺，包括如下步骤：

步骤一、按照重量份称取原生料粒100份，再生料粒30份，聚萘二甲酸丁二醇酯5份，硬脂酸季戊四醇酯0.5份，季戊四醇0.5份，聚对-β-羟基乙氧基苯甲酸甲酯5份，抗氧剂1份，高温型分散染料5份，高温分散剂0.8份。

所用原生料粒为PET料粒和PBT料粒按质量比8:2的比例混配而成；再生料粒为废旧聚酯塑料瓶经清洗、烘干、粉碎而成，优选平均密度为1.48-1.52g/cm³的再生料粒；所用抗氧剂为1,3,5-三（2,5-二叔丁基-4-羟基苄基）异氰尿酸和三（2,4-二叔丁基苄基）亚磷酸酯按质量比1:1的比例混合而成的混合物；高温分散剂为环氧乙烷和四氢呋喃的共聚物，优选分子量为1000~3000的共聚物；高温型分散染料由2.0份的分散红染料、2.0份的分散黄染料和1.0份的分散蓝染料混配而成。

步骤二、将再生料粒、原生料粒、聚萘二甲酸丁二醇酯投入拌料机内，以250rpm的搅拌并预热烘干，得到混合物料A。

步骤三、往混合物料A中加入硬脂酸季戊四醇酯、季戊四醇、聚对-β-羟基乙氧基苯甲酸甲酯、抗氧剂、高温型分散染料和高温分散剂以350rpm的速度搅拌，充分拌匀后，得到混合物料B。

步骤四、将B物料投入螺杆挤出机，加热至270℃-295℃使其熔融，利用单螺杆挤出机挤出成型，切制得到实施例4的染色聚酯母粒。

性能检测

选用实施例5-8制得的纺丝用聚酯母粒作为试验样1#-4#。

选用含PET质量百分数含量为98.8%、硬脂酸乙二醇酯质量百分数含量为1%、粒径为2～15μm的二氧化硅填料质量分数为0.2%的聚酯切片作为对照样。

参照GB/T14190-2008《纤维及聚酯切片（PET）试验方法》对1#-4#试验样进行特性粘度、含水量和铁含量测试。测试结果如下表所示：

分析上表数据可知，试验样1#-4#的特性粘度均在常规纺丝用聚酯母粒的特性粘度范围0.630~0.720内，对照样的特性粘度略高于该范围上限，纺丝时对照样的流动性较各试验样差；各对照样的含水量和铁含量也较对照样低，即试验样的分子聚合度更稳定，不易在后期纺丝过程中因水分的存在造成聚酯聚合度下降，影响纤维的强度；铁含量低也不易影响颜色的均匀性。采用本发明的染色聚酯母粒生产工艺生产的染色聚酯母粒，较对照样可纺性好。

采用常规纺丝方法，以试验样1#-4#及对照样为原料，纺制得到试验纤维样1#-4#及对照纤维样。参照GB/T6508-2001《涤纶长丝染色均匀度试验方法》对试验纤维样1#-4#及对照纤维样进行检测，并确定颜色均匀度等级，试验结果如下表所示：

染色均度（灰卡）≥4.0级为一等品，≥4.0级为合格品。对比上表数据可知，试样纤维样1#-4#的颜色均匀度均高于对照纤维样。即采用本发明的染色聚酯母粒或者由本发明的生产工艺制备的染色聚酯母粒作为原料，纺制的聚酯纤维具有良好的颜色均匀度。

采用强力试验仪（复丝A0-3000CN）测试试验纤维样1#-4#及对照纤维样的力学性能，测试结果如下表所示：

对比上表数据可知，试验纤维样1#-4#具有较大的牵伸倍数（平均值为4.2），高于对照纤维样的3.6；平均伸长率达到45.25%，平均断裂强度达到5.525cN/dtex,均优于对照纤维样。即，本发明的染色聚酯母粒或由本发明的生产工艺制备的染色聚酯母粒有较好的力学性能，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)

1.一种染色聚酯母粒，其特征在于，包括按重量份计的如下组分：

原生料粒80-100份，

再生料粒10-30份，

改性料粒1-5份，

硬脂酸季戊四醇酯0.1-0.5份，

季戊四醇0.1-0.5份，

聚醚酯2-5份，

抗氧剂0.1-1份，

着色剂0.1-5份，

高温分散剂0.1-0.8份，

所述原生料粒为PET料粒和PBT料粒的混合物。

2.根据权利要求1所述的染色聚酯母粒，其特征在于：所述原生料粒中PET料粒和PBT料粒的质量比为8:2。

3.根据权利要求1所述的染色聚酯母粒，其特征在于：所述再生料粒由废旧聚酯塑料瓶经清洗、烘干、粉碎而成。

4.根据权利要求1所述的染色聚酯母粒，其特征在于：所述改性料粒为聚萘二甲酸丙二醇酯料粒或者聚萘二甲酸丁二醇酯料粒。

5.根据权利要求1所述的染色聚酯母粒，其特征在于：所述聚醚酯为聚对-β-羟基乙氧基苯甲酸甲酯。

6.根据权利要求1所述的染色聚酯母粒，其特征在于：所述抗氧剂为1,3,5-三（2,5-二叔丁基-4-羟基苄基）异氰尿酸和三（2,4-二叔丁基苄基）亚磷酸酯的混合物。

7.根据权利要求1所述的染色聚酯母粒，其特征在于：所述着色剂选用最大粒径不超过1μm的高温型分散染料。

8.根据权利要求1所述的染色聚酯母粒，其特征在于：所述高温分散剂为环氧乙烷和四氢呋喃的共聚物。

9.一种如权利要求1所述的染色聚酯母粒的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、按照重量份称取原生料粒80-100份，再生料粒10-30份，改性料粒1-5份，硬脂酸季戊四醇酯0.1-0.5份，季戊四醇0.1-0.5份，聚醚酯2-5份，抗氧剂0.1-1份，着色剂0.1-5份，高温分散剂0.1-0.8份；

步骤二、将再生料粒、原生料粒、改性料粒充分搅拌并预热烘干，得到混合物料A；

步骤三、往混合物料A中加入硬脂酸季戊四醇酯、季戊四醇、聚醚酯、抗氧剂、着色剂和高温分散剂进行高速搅拌，充分拌匀后，得到混合物料B；

步骤四、加热使混合物料B熔融，挤出成型，切制得到染色聚酯母粒。