CN108129808B - 一种纺丝用聚酯母粒及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纺丝用聚酯母粒，旨在解决现有技术中聚酯切片可纺性和染色性不佳的问题，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、增容剂1‑5份、纳米无机填料溶胶1‑3份、偶联剂0.1‑1份、三羟基硬脂酸甘油酯0.1‑0.5份为原料。采用本发明的聚酯母粒进行纺丝可纺性好，纺丝过程中不易出现断丝的情况，纺制得到的聚酯纤维具有较好的染色性能。本法发明的另一目的是提供一种上述纺丝用聚酯母粒的生产工艺，制得的聚酯母粒特性粘度低、含水量及铁含量低，适于纺丝工业纺制聚酯纤维。

Description

一种纺丝用聚酯母粒及其生产工艺

技术领域

本发明涉及一种纺丝用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。

现有授权公告号CN102625816A的中国专利本发明制作一种聚酯片，通过相对于聚对苯二甲酸乙二醇酯系聚合物配合有0.05～2.0重量％的酯化合物和0.01～0.5重量％的平均粒径为2～15μm的非活性无机粒子而成，该酯化合物是通过使用具有3个以上的羧基的多价有机酸和碳原子数8个以上的脂肪族一价醇进行合成而成。

上述聚酯切片采用纯原生料作为原料辅以少量的酯化合物和无机填料，由于聚酯是典型的直链分子结构，使得聚酯切片熔融后具有低熔融粘度、低熔融强度和低熔融弹性的特点。采用该种聚酯切片用作熔融纺丝原料时，可纺性不够理想，容易出现断丝的情况，而且成型后的聚酯纤维结晶度高，不利于后续对纺制的聚酯纤维或者聚酯纤维制品进行染色加工。如何研发一种可纺性好、可染性佳的聚酯切片（或者聚酯母粒）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纺丝用聚酯母粒，其具有可纺性好、可染性佳的优势。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种纺丝用聚酯母粒，包括如下重量份的组分：

原生料粒80-100份

再生料粒10-30份

增容剂1-5份

纳米无机填料溶胶1-3份

偶联剂0.1-1份

三羟基硬脂酸甘油酯0.1-0.5份。

通过采用上述技术方案，至少具有如下优点：一、掺加部分再生粒料不仅可以再利用废旧塑料瓶等废旧聚酯塑料资源，利于环保，还可以降低聚酯母粒的生产成本。二、掺加无机纳米填料的聚酯母粒纺制成聚酯纤维后，力学性能、高温耐热性能和阻燃性能大幅提升，且聚酯纤维经碱减量处理后，表面的无机填料颗粒脱落形成凹坑，增加了聚酯纤维的比表面积，表面润湿性大幅提升，利于后期染色；将纳米无机填料制成溶胶的形式掺加，更利于纳米无机填料粒子在聚酯树脂中分散均匀，同时降低对可纺性的不利影响。三、增容剂和偶联剂能协同改善无机填料和聚酯树脂之间的粘聚性，提升聚酯母粒的可纺性。四、三羟基硬脂酸甘油酯可以改善聚酯树脂的润滑性，利于提高可纺性；此外，三羟基硬脂酸甘油酯还具有提高无机填料在聚酯树脂中的分散性的作用。采用上述物质配比的聚酯母粒作为原料纺制聚酯纤维时，可纺性能好，利于纺制长丝，且纺得的聚酯纤维着色性能佳，吸湿性能较普通聚酯纤维佳。

进一步地，所述原生料粒为PET料粒和改性料粒的混合物，所述改性料粒为PBT料粒或者PTT料粒。

通过采用上述技术方案，聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）和聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）同属于聚酯家族，但是其性能上存在区别，PBT较PET的保暖、耐晒性能好，PTT较PET的透明度、耐热性和加工性好。选用PBT或者PTT作为改性组分，可以改善由聚酯母粒纺制的聚酯纤维制造的纺织品的服用性能。同时，由于PBT、PTT分子中柔性链段较PET分子中柔性链段长，使得对后续聚酯纤维制品进行染色加工时，颜色上染更容易。

进一步地，所述原生料粒中改性料粒的质量百分数含量为1%-2%。

通过采用上述技术方案，该种掺量的改性粒子对聚酯母粒的性能改善的效果极佳。

进一步地，所述原生料粒中还包括质量百分数含量为0.1%-0.5%的聚萘二甲酸丙二醇酯。

通过采用上述技术方案，聚萘二甲酸丙二醇酯含有萘环，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能提高聚酯母粒的耐热性、机械拉伸强度和耐紫外线性能，利于提高聚酯母粒的可纺性和纺制的聚酯纤维的服用性能。

进一步地，所述再生料粒由废旧塑料瓶经清洗、烘干、粉碎制得。

通过采用上述技术方案，废旧塑料瓶是一种广泛的生活垃圾，采用聚酯含量高的废旧塑料瓶经清洗、烘干、粉碎制得的再生料粒作为原料，不仅能降低聚酯母粒生产的成本，还能有效对废旧塑料瓶进行资源再利用、减少环境污染。

进一步地，所述增容剂为马来酸接枝聚乙烯或者马来酸接枝聚丙烯。

通过采用上述技术方案，马来酸接枝聚乙烯和马来酸接枝聚丙烯的烷烃链段对聚酯有较好的亲和性，马来酸接枝链段则对无机填料有较好的亲和性。掺加该种掺量的增容剂，能改善无机填料与聚酯树脂的相容性，增强聚酯母粒的拉伸强度，改善流变性，使得聚酯母粒具有较好的可纺性。

进一步地，所述纳米无机填料溶胶为纳米硅酸钙的乙二醇溶胶或者纳米二氧化硅的乙二醇溶胶。

通过采用上述技术方案，纳米级的硅酸钙和二氧化硅配制成乙二醇溶胶后掺入到聚酯中，无机填料粒子能在聚酯中均匀分散，对聚酯的力学性能改善明显。后期对纺制的聚酯纤维进行碱减量加工时，纤维表层聚酯降解脱落，使得部分无机填料脱落，在纤维表面形成凹坑，增加了聚酯纤维的比表面积，极大地提升了聚酯纤维的吸湿性和可染性。

进一步地，所述偶联剂为铝酸酯偶联剂。

通过采用上述技术方案，铝酸酯偶联剂能促进再生料粒中老化的聚酯分子之间发生交联，进一步提升了聚酯的机械性能，使得聚酯母粒在纺丝时不易出现断丝的情况。

进一步地，还包括0.1-0.5份的聚丁二酸乙二醇酯或者聚丁二酸丁二醇酯。

通过采用上述技术方案，聚丁二酸乙二醇酯和聚丁二酸丁二醇酯可降解，属于环保材料，适量掺加能改善聚酯的断裂延伸度，利于提高聚酯母粒的可纺性。

本发明的另一目的是提供一种上述纺丝用聚酯母粒的生产工艺，通过该种工艺制得的纺丝用聚酯母粒具有可纺性好、可染性佳的优势。

一种上述纺丝用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、增容剂1-5份、纳米无机填料溶胶1-3份、偶联剂0.1-1份、三羟基硬脂酸甘油酯0.1-0.5份；

步骤二、将再生料粒和偶联剂在加热条件下，高速搅拌混合均匀，并加热至熔融状态得到物料A；

步骤三、将原生料粒、增容剂、纳米无机填料溶胶和三羟基硬脂酸甘油酯高速搅拌混合均匀，并加热至熔融状态得到物料B；

步骤四、将物料A和物料B混合搅拌均匀后挤出成型，切割制成纺丝用聚酯母粒。

通过采用上述技术方案，步骤二的主要目的是通过偶联剂改善再生粒料的性能，使其性能恢复到与原生料粒接近的程度；步骤三中，无机填料在熔融物料体系内能均匀分散，和树脂组分充分融合；通过步骤三将A、B物料混合均匀，即可制成熔融的聚酯料；最后经步骤四挤出成型，切割即可得到纺丝性能好、可染色性能佳的纺丝用聚酯母粒。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、利用含有一定量PBT料粒或者PTT料粒的原生料粒、再生料粒、和偶联剂作为主要原料，能对再生料进行再利用，降低生产成本，制得聚酯母粒机械性能好、可纺性佳；

2、纳米无机填料溶胶和增容剂协同作用，能改善聚酯的机械性能，纺制的聚酯纤维经碱减量处理表面能形成凹坑，提高了吸湿性和可染性；

3、环保可降解的聚丁二酸乙二醇酯或聚丁二酸丁二醇酯的适量掺加，能改善聚酯的断裂延伸度，利于提高聚酯母粒的可纺性。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1-6均涉及一种纺丝用聚酯母粒，各组分的重量份配比如下表所示：

实施例1-6中，所用再生料粒均由废旧塑料瓶经过清洗、烘干、粉碎制得。

实施例1-6中所用原生料粒的组成如下表所示：

实施例7

一种纺丝用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、马来酸接枝聚乙烯1份、纳米硅酸钙乙二醇溶胶1份、铝酸酯偶联剂0.1份、三羟基硬脂酸甘油酯0.1份、聚丁二酸乙二醇酯0.1份；

按质量百分数含量计，所用原生料粒中含PET料粒99%、PBT料粒1%。

步骤二、将再生料粒和铝酸酯偶联剂在加热条件下，高速搅拌混合均匀，搅拌速度为200rpm，并加热至熔融状态得到物料A；

步骤三、将原生料粒、马来酸接枝聚乙烯、纳米硅酸钙乙二醇溶胶、三羟基硬脂酸甘油酯和聚丁二酸乙二醇酯高速搅拌混合均匀，并加热至250-300℃，使物料完全熔融，得到物料B；

步骤四、将物料A和物料B混合搅拌均匀后挤出成型，切割制成实施例1的纺丝用聚酯母粒，聚酯母粒的长度为0.8-1cm、直径为0.5-0.6mm。

实施例8

一种纺丝用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90份、再生料粒20份、马来酸接枝聚乙烯2份、纳米二氧化硅乙二醇溶胶2份、铝酸酯偶联剂0.6份、三羟基硬脂酸甘油酯0.2份；

按质量百分数含量计，所用原生料粒中含PET料粒98.5%、PBT料粒1.5%。

步骤二、将再生料粒和铝酸酯偶联剂在加热条件下，高速搅拌混合均匀，搅拌速度为270rpm，并加热至熔融状态得到物料A；

步骤三、将原生料粒、马来酸接枝聚乙烯、纳米硅酸钙乙二醇溶胶和三羟基硬脂酸甘油酯高速搅拌混合均匀，并加热至250-300℃，使物料完全熔融，得到物料B；

步骤四、将物料A和物料B混合搅拌均匀后挤出成型，切割制成实施例2的纺丝用聚酯母粒，聚酯母粒的长度为0.8-1cm、直径为0.5-0.6mm。

实施例9

一种纺丝用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、马来酸接枝聚乙烯5份、纳米硅酸钙乙二醇溶胶3份、铝酸酯偶联剂1份、三羟基硬脂酸甘油酯0.5份、聚丁二酸丁二醇酯0.2份；

按质量百分数含量计，所用原生料粒中含PET料粒98%、PTT料粒2%。

步骤二、将再生料粒和铝酸酯偶联剂在加热条件下，高速搅拌混合均匀，搅拌速度为300rpm，并加热至熔融状态得到物料A；

步骤三、将原生料粒、马来酸接枝聚乙烯、纳米硅酸钙乙二醇溶胶、三羟基硬脂酸甘油酯和聚丁二酸丁二醇酯高速搅拌混合均匀，并加热至250-300℃，使物料完全熔融，得到物料B；

步骤四、将物料A和物料B混合搅拌均匀后挤出成型，切割制成实施例3的纺丝用聚酯母粒，聚酯母粒的长度为0.8-1cm、直径为0.5-0.6mm。

实施例10

一种纺丝用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、马来酸接枝聚丙烯1份、纳米二氧化硅乙二醇溶胶1份、铝酸酯偶联剂0.1份、三羟基硬脂酸甘油酯0.1份、聚丁二酸乙二醇酯0.3份；

按质量百分数含量计，所用原生料粒中含PET料粒98.9%、PTT料粒1%，聚萘二甲酸丙二醇酯0.1%。

步骤二、将再生料粒和铝酸酯偶联剂在加热条件下，高速搅拌混合均匀，搅拌速度为250rpm，并加热至熔融状态得到物料A；

步骤三、将原生料粒、马来酸接枝聚丙烯、纳米二氧化硅乙二醇溶胶、三羟基硬脂酸甘油酯和聚丁二酸乙二醇酯高速搅拌混合均匀，并加热至250-300℃，使物料完全熔融，得到物料B；

步骤四、将物料A和物料B混合搅拌均匀后挤出成型，切割制成实施例4的纺丝用聚酯母粒，聚酯母粒的长度为0.8-1cm、直径为0.5-0.6mm。

实施例11

一种纺丝用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90份、再生料粒20份、马来酸接枝聚丙烯3份、纳米硅酸钙乙二醇溶胶2份、铝酸酯偶联剂0.5份、三羟基硬脂酸甘油酯0.3份；

按质量百分数含量计，所用原生料粒中含PET料粒98.3%、PTT料粒1.5%，聚萘二甲酸丙二醇酯0.2%。

步骤二、将再生料粒和铝酸酯偶联剂在加热条件下，高速搅拌混合均匀，搅拌速度为290rpm，并加热至熔融状态得到物料A；

步骤三、将原生料粒、马来酸接枝聚丙烯、纳米硅酸钙乙二醇溶胶和三羟基硬脂酸甘油酯高速搅拌混合均匀，并加热至250-300℃，使物料完全熔融，得到物料B；

步骤四、将物料A和物料B混合搅拌均匀后挤出成型，切割制成实施例5的纺丝用聚酯母粒，聚酯母粒的长度为0.8-1cm、直径为0.5-0.6mm。

实施例12

一种纺丝用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、马来酸接枝聚丙烯5份、纳米二氧化硅乙二醇溶胶3份、铝酸酯偶联剂1份、三羟基硬脂酸甘油酯0.5份、聚丁二酸丁二醇酯0.5份；

按质量百分数含量计，所用原生料粒中含PET料粒97.5%、PBT料粒2%，聚萘二甲酸丙二醇酯0.5%。

步骤二、将再生料粒和铝酸酯偶联剂在加热条件下，高速搅拌混合均匀，搅拌速度为320rpm，并加热至熔融状态得到物料A；

步骤三、将原生料粒、马来酸接枝聚丙烯、纳米二氧化硅乙二醇溶胶、三羟基硬脂酸甘油酯和聚丁二酸丁二醇酯高速搅拌混合均匀，并加热至250-300℃，使物料完全熔融，得到物料B；

步骤四、将物料A和物料B混合搅拌均匀后挤出成型，切割制成实施例6的纺丝用聚酯母粒，聚酯母粒的长度为0.8-1cm、直径为0.5-0.6mm。

性能测试

选用实施例7-12制得的纺丝用聚酯母粒作为试验样1#-6#。

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#-6#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#-6#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低于该范围下限，纺丝时对照样的可纺性较各试验样差，不容易纺制长丝；各对照样的含水量和铁含量较对照样低，即试验样的分子聚合度更稳定，后期熔融纺丝时不容易出现因聚酯的降解而影响纤维的强度的情况；同时，铁含量低更利于后期对聚酯纤维进行染色，其染色均匀度好，不易出现泛黄和色花。采用本发明的纺丝用聚酯母粒生产工艺生产的聚酯母粒，较对照样有较好的可纺性和可染性。

采用常规纺丝方法，分别以试验样1#-6#及对照样为原料，纺制得到试验纤维样1#-6#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#-6#及对照纤维样进行检测，并确定染色均匀度等级，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#-6#的染色均匀度均高于对照纤维样。即采用本发明的纺丝用聚酯母粒或者由本发明的生产工艺制备的聚酯母粒作为原料，纺制的聚酯纤维具有良好的染色均匀，染色性能佳。

采用强力试验仪（复丝A0-3000CN）测试试验纤维样1#-6#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#-6#具有较大的牵伸倍数（平均值为4.3），高于对照纤维样的3.5；平均伸长率达到44.7%，平均断裂强度达到5.3cN/dtex,均优于对照纤维样。即，本发明的纺丝用聚酯母粒或由本发明的生产工艺制备的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 (2)

1.一种纺丝用聚酯母粒，其特征在于，包括如下重量份的组分：

原生料粒80-100份

再生料粒10-30份

增容剂1-5份

纳米无机填料溶胶1-3份

偶联剂0.1-1份

三羟基硬脂酸甘油酯0.1-0.5份，

还包括0.1-0.5份的聚丁二酸乙二醇酯或者聚丁二酸丁二醇酯；

所述增容剂为马来酸接枝聚乙烯或者马来酸接枝聚丙烯，所述纳米无机填料溶胶为纳米硅酸钙的乙二醇溶胶或者纳米二氧化硅的乙二醇溶胶，所述偶联剂为铝酸酯偶联剂；所述原生料粒为PET料粒和改性料粒的混合物，所述改性料粒为PBT料粒或者PTT料粒，所述原生料粒中改性料粒的质量百分数含量为1%-2%，所述原生料粒中还包括质量百分数含量为0.1%-0.5%的聚萘二甲酸丙二醇酯，所述再生料粒由废旧塑料瓶经清洗、烘干、粉碎制得。

2.一种如权利要求1所述的纺丝用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、增容剂1-5份、纳米无机填料溶胶1-3份、偶联剂0.1-1份、三羟基硬脂酸甘油酯0.1-0.5份；

步骤二、将再生料粒和偶联剂在加热条件下，高速搅拌混合均匀，并加热至熔融状态得到物料A；

步骤三、将原生料粒、增容剂、纳米无机填料溶胶和三羟基硬脂酸甘油酯高速搅拌混合均匀，并加热至熔融状态得到物料B；

步骤四、将物料A和物料B混合搅拌均匀后挤出成型，切割制成纺丝用聚酯母粒。