CN112760741B - 一种液体色母在线添加系统及使用该系统的无锑聚酯色丝制备方法 - Google Patents

一种液体色母在线添加系统及使用该系统的无锑聚酯色丝制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种液体色母在线添加系统及使用该系统的无锑聚酯色丝制备方法，制备方法为：（1）制备无锑聚酯熔体；（2）配制液体色母：液体色母原料包括：30~80份溶剂，20~70份颜料，0.05~0.1份抗氧剂，0.05~0.1份紫外线稳定剂及15~70 ppm磷系稳定剂；（3）液体色母在线添加：90~95%体积的熔体沿聚酯熔体主管线进入静态混合器；其余无锑聚酯熔体进入聚酯熔体支管线，与液体色母在动态混合器中混合后再进入静态混合器，与沿主管线进入的熔体混合，得到色浆熔体；（4）纺丝。本发明通过配制无锑聚酯专用液体色母，并改进熔体直纺液体色母在线添加工艺，有效提高无锑聚酯色丝的生产稳定性。

Description

一种液体色母在线添加系统及使用该系统的无锑聚酯色丝制 备方法
技术领域
本发明涉及化纤制备技术领域，尤其是涉及一种液体色母在线添加系统及使用该系统的无锑聚酯色丝制备方法。
背景技术
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是目前世界上产量最大、用途最广泛的合成纤维材料，随着人们环保意识的提升，目前各个化纤生产厂商均相继推出了无锑聚酯产品，目前市面上的无锑聚酯产品种类单一，且需要后道染整工序，涤纶染色设备要求高、能耗大、效率低，染色后纤维色牢度和耐候性差、染色成本高，污染严重。随着国家对绿色发展要求日益提高，印染行业面临的资源及环境压力日益突出。
生产原液着色无锑聚酯色丝可以有效避免后续染色造成的环境污染及能源损耗，为无锑聚酯纤维提升产品附加值，扩大产品市场具有重大意义。目前，生产原液着色聚酯纤维主要采用熔体直纺在线添加色母粒法。例如，一种在中国专利文献上公开的“熔体直纺在线添加有色聚酯纤维及其制备方法”，其公告号CN109735939B，制备方法为：将熔体直纺在线添加工艺与FDY工艺结合后，按结合后的工艺由改性聚酯熔体制得熔体直纺在线添加有色聚酯纤维；熔体直纺过程中向改性聚酯熔体中在线添加色母粒；制得的熔体直纺在线添加有色聚酯纤维为改性聚酯FDY丝。
现有的熔体直纺在线添加色母粒法在生产过程中存在单线色丝产品单一、切换产品过渡料多，浪费严重，色母粒添加装置能耗高等问题，且染料要经历色母粒制造和纺前熔融两次高温加工过程，对染料的要求及产品的色泽鲜艳程度都有一定的限制。目前无锑聚酯由于采用钛催化剂，催化活性高，如果采用母粒法进行原液着色，受母粒加工条件的影响，无锑色母的色相及热稳定性能均难以达到纺丝需求，另外在生产色母粒的过程中也会产生一定的消耗及对环境的污染。因此液体色母就成为开发无锑聚酯色丝的首选，但目前相关液体色母添加熔体直纺体系均是在锑系催化剂的基础上设计的，由于两种催化剂活性的差异，用现有的体系制备无锑聚酯纤维时无法达到纺丝需求。
发明内容
本发明是为了克服现有的液体色母添加熔体直纺聚酯纤维体系均是在锑系催化剂的基础上设计的，而制备无锑聚酯时主要采用钛系催化剂，由于催化剂活性的差异，用现有的体系制备无锑聚酯纤维时无法达到纺丝需求的问题，提供一种液体色母在线添加系统及使用该系统的无锑聚酯色丝制备方法，通过配制无锑聚酯专用液体色母，并改进熔体直纺液体色母在线添加工艺，有效提高无锑聚酯色丝的生产稳定性，实现绿色环保聚酯色丝的生产。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种液体色母在线添加系统，包括聚酯熔体主管线、聚酯熔体支管线以及与聚酯熔体支管线相连接的液体色母添加装置；所述聚酯熔体主管线包括通过主管路连接的聚酯熔体冷却塔和静态混合器；所述聚酯熔体支管线包括依次通过支管路连接的进料计量泵、动态混合器以及出料计量泵，所述进料计量泵与主管路靠近聚酯熔体冷却塔的一端通过支管路连接，所述出料计量泵与主管路靠近静态混合器的一端通过支管路连接；所述液体色母添加装置与动态混合器连接。
作为优选，所述进料计量泵和出料计量泵与主管路之间的支管路上分别设有截止阀。
本发明还提供了一种使用上述系统的无锑聚酯色丝制备方法，包括如下步骤：
(1)制备无锑聚酯熔体；
(2)配制液体色母：所述液体色母以重量份计，原料包括：30～80份溶剂，20～70份颜料，0.05～0.1份抗氧剂，0.05～0.1份紫外线稳定剂及15～70ppm磷系稳定剂；
(3)液体色母在线添加：无锑聚酯熔体在聚酯熔体冷却塔中冷却后，使占输送量90～95％体积的无锑聚酯熔体沿聚酯熔体主管线进入静态混合器；其余无锑聚酯熔体进入聚酯熔体支管线，与液体色母在动态混合器中混合后再进入静态混合器，与沿聚酯熔体主管线进入静态混合器中的无锑聚酯熔体混合，得到色浆熔体；
(4)纺丝：将色浆熔体通过熔体直纺制得无锑聚酯色丝。
本发明采用液体色母替代色母粒，成功解决了无锑聚酯色母粒生产困难的问题，并在液体色母内添加磷系稳定剂，避免无锑聚酯熔体与液体色母在动态混合器分散过程中由于钛系催化剂活性较高，造成支线熔体与主线熔体不一致，导致纺丝熔体不稳定，从而造成纺丝断头较多，影响生产稳定。
此外本发明在聚酯熔体主管线上分出部分无锑聚酯熔体进入聚酯熔体分管线，分管线内的熔体通过动态混合器与液体色母混合，然后再回到主管线，与其余熔体一起进入主管线上的静态混合器进行再次混合；与在主管线上直接进行液体色母添加混合相比，通过两次混合过程降低了动态混合器混合难度，提高分散效果，避免了颜料分散不匀的情况造成的熔体不稳定，可以有效提高无锑聚酯色丝生产稳定性，扩大了无锑聚酯应用市场，实现绿色环保色丝的生产。
作为优选，步骤(2)中配制液体色母时所述的溶剂选自吐温81、吐温80或吐温85中的一种或多种。
作为优选，步骤(2)中配制液体色母时所述的颜料选自钛白粉R-902、钛白粉60、酞菁绿GNX、酞菁绿PS、酞菁蓝A2R、酞菁蓝BG、氧化铁黄10、氧化铁黄3950、永固黄HR、颜料红254、永固红F4R或色素碳黑20L中的一种或多种。
作为优选，步骤(2)中配制液体色母时所述的紫外线稳定剂选自光稳定剂UV-326、光稳定剂UV-234、光稳定剂TH-944以及光稳定剂UV-770中的一种或多种。
作为优选，步骤(3)中液体色母的添加量为聚酯熔体支管线中熔体输送体积的35～40％。
作为优选，步骤(3)中无锑聚酯熔体在聚酯熔体冷却塔中冷却至280～285℃；动态混合器和静态混合器中的加热温度为285～288℃。
作为优选，步骤(4)中的熔体直纺工艺参数为：
纺丝箱体的温度：280～290℃；
冷却的风温：20～30℃；
上油的上油率：0.4～0.6wt％；
卷绕的速度：3000～5000m/min。
作为优选，步骤(1)中无锑聚酯熔体的制备方法为：将对苯二甲酸和乙二醇混合后进行酯化反应；向酯化反应产物中加入钛系催化剂，经预缩聚反应和终缩聚反应后得到所述无锑聚酯熔体。
作为优选，所述钛系催化剂为非均相钛系催化剂，其制备方法为：
A)将孔径为1～50nm、粒径为100～700nm的多孔氧化铝充分分散在水中，然后以10～1000Pa/s的速度抽至-100～-50kPa，静置1～5h使水充分浸入孔道，而后回收多孔载体，并在60～90℃下烘1～4h，获得载水多孔载体；
B)将钛酸酯加入有机溶剂中，再向其中加入2-羟基羧酸类化合物和含磷化合物，持续搅拌30～120min，获得钛酸酯溶液；2-羟基羧酸类化合物与钛酸酯的摩尔比为0.05～20:1，含磷化合物与钛酸酯的摩尔比为0.05～20:1；
C)在持续搅拌下，向钛酸酯溶液中加入载水多孔载体，并在60～90℃下冷凝回流0.5～4h，而后分离出产物，获得二氧化钛/多孔载体复合材料；
D)将二氧化钛/多孔载体复合材料分散到乙二醇中，研磨1～3h后，获得非均相钛系催化剂。
采用传统的钛系催化剂制备聚酯熔体时，由于无法控制聚合反应程度，获得的产品中聚酯分子量分布范围宽，导致其纺丝性能较差。因此本发明中将二氧化钛附着在多孔氧化铝的孔道内，制得非均相钛系催化剂。在本发明的制备过程中，步骤A)制得的载水多孔氧化铝表面干燥，孔道内则含有水分；在步骤C)中，由于在孔道内的传质相对较慢，因此可以延缓两种物相之间的接触速度，两种物相之间的反应将由扩散时间和反应时间共同决定，而对于钛酸酯在水相中的水解反应而言，由于水解时间短，故扩散时间成为反应的主导因素。基于以上原因，将载水多孔氧化铝加入钛酸酯溶液中后，有机相与水相在孔道内相互扩散，促使钛酸酯在孔道表面与水接触并水解，获得的复合催化剂中，二氧化钛附着在多孔载体的孔道内，在孔道外几乎不存在二氧化钛。步骤D)中利用研磨作用加剧乙二醇与产物(即二氧化钛/多孔载体复合材料)之间的分子碰撞，使乙二醇通过氢键吸附在二氧化钛/多孔载体复合材料表面。采用这种乙二醇处理后的非均相钛系聚酯催化剂，能提高催化剂在聚酯单体中的分散稳定性，从而提高催化效率，同时也能提高其在聚酯熔体中的分散稳定性，防止催化剂沉淀而影响聚酯的纺丝性能。
采用本发明制得的非均相钛系催化剂催化聚酯合成时，聚合单体需要进入多孔载体孔道中与二氧化钛接触发生催化，尽管会在一定程度上延长缩聚时间，但由于孔道筛分作用，长链聚酯将无法继续进入孔道反应，因此聚合产物的分子量将更加集中，即聚合反应更加均匀，这将显著提高聚酯的纺丝性能，使其在纺丝时不易出现断丝、飘丝。并且，当聚合反应结束时，大分子量的聚酯存在于非均相催化剂的孔道内，使二氧化钛不易于其他聚酯分子链接触，因此在熔体输送过程中，聚酯不易降解，粘度下降较少。
本发明采用氧化铝作为多孔载体，纳米多孔氧化铝与水有良好的亲和力，更容易在孔道中吸附水分，且其表面呈现正电性，易于吸附钛酸酯水解负电性中间体；此外，纳米多孔氧化铝本身具备良好的催化活性，正电性表面易于吸附聚酯单体，促进其与孔道内的催化剂接触，二氧化钛与氧化铝耦合后，能够促进电子转移，降低活化能，提高反应速率。
并且，本发明将多孔氧化铝的孔径控制在1～50nm，原因在于：孔径过小的多孔氧化铝难以制备，并且，即使制备出来，也会由于孔径过小而导致步骤A)中吸水时，孔道内的气体不易排出，水难以润湿进入孔道，造成获得的载水多孔载体中含水量过低，进而导致非均相钛系聚酯催化剂中二氧化钛含量过低，影响催化剂的催化活性；若孔径过大，则会导致步骤A)干燥时，多孔氧化铝表面被充分干燥前，孔道内的水分已大量损失，同样会造成载水多孔载体中含水量过低，并且，孔径过大也会导致将载水多孔载体加入到钛酸酯溶液中后，空中水分快速传质，钛酸酯在孔外水解形成二氧化钛，在制得的催化剂中，存在于孔道外的二氧化钛会导致聚酯分子量难以控制。
作为优选，所述对苯二甲酸和乙二醇的质量比为1:0.43～0.52，所述钛催化剂中钛含量与乙二醇的质量比为1:50～80。
作为优选，酯化反应温度为230～270℃，反应时间3～5h；
预缩聚反应温度为265～272℃，反应时间1.5～3h；
终缩聚反应温度为273～282℃，反应时间2～3h。
因此，本发明具有如下有益效果：
(1)采用液体色母替代色母粒，成功解决了无锑聚酯色母粒生产困难的问题，并在液体色母内添加磷系稳定剂，避免由于钛系催化剂活性较高，造成支线熔体与主线熔体不一致，从而造成纺丝断头较多，影响生产稳定；
(2)在聚酯熔体主管线上分出部分无锑聚酯熔体进入聚酯熔体分管线，与液体色母在动态混合器内混合，然后再回到主管线，与其余熔体一起进入静态混合器进行再次混合，通过两次混合过程提高分散效果，有效提高无锑聚酯色丝生产稳定性；
(3)将二氧化钛附着在多孔氧化铝的孔道内制成非均相钛系催化剂，用于催化聚酯熔体合成时，获得的产物分子量分布范围窄，可以有效提高聚酯纺丝性能。
附图说明
图1是本发明中液体色母在线添加系统的连接结构示意图。
图中：1聚酯熔体冷却塔、2主管路、3静态混合器、4支管路、5进料计量泵、6动态混合器、7出料计量泵、8液体色母添加装置、9截止阀。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。
在本发明中，若非特指，所有设备和原料均可从市场购得或是本行业常用的，下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域常规方法。
本发明中使用的动态混合器为郑州沃华机械VDM系列动态双螺杆式混合器；
静态混合器为南通德力科化工设备有限公司SH型静态混合器；
颜料为购自美凯仑的酞菁蓝A2R、永固黄HR、永固红F4R；
紫外线稳定剂为购自南京经天纬化工的光稳定剂UV-326；
磷系稳定剂为购自上海柏卡化学的DPEPhos。
如图1所示，本发明中使用的一种液体色母在线添加系统，包括聚酯熔体主管线、聚酯熔体支管线以及与聚酯熔体支管线相连接的液体色母添加装置8。聚酯熔体主管线包括通过主管路2连接的聚酯熔体冷却塔1和静态混合器3；聚酯熔体支管线包括依次通过支管路4连接的进料计量泵5、动态混合器6以及出料计量泵7，进料计量泵与主管路靠近聚酯熔体冷却塔的一端通过支管路连接，出料计量泵与主管路靠近静态混合器的一端通过支管路连接，进料计量泵和出料计量泵与主管路之间的支管路上分别设有截止阀9；液体色母添加装置与动态混合器连接。
本发明中的系统运行时，无锑聚酯熔体在聚酯熔体冷却塔中冷却后，部分无锑聚酯熔体沿聚酯熔体主管线进入静态混合器；其余无锑聚酯熔体在进料计量泵的作用下进入聚酯熔体支管线，与液体色母在动态混合器中混合后再在出料计量泵的作用下进入静态混合器，与沿聚酯熔体主管线进入静态混合器中的无锑聚酯熔体混合，得到色浆熔体，进行后续纺丝工艺。进料计量泵和出料计量泵与主管路之间的截止阀用于控制聚酯熔体进入或流出聚酯熔体支管线。
实施例1：
一种蓝色无锑聚酯色丝的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备无锑聚酯熔体：将质量比为1:0.43的对苯二甲酸和乙二醇混合后进行酯化反应，酯化反应温度为245℃，反应时间5h；向酯化反应产物中加入乙二醇质量2％的纳米二氧化钛(以钛含量计)，经预缩聚反应和终缩聚反应后得到无锑聚酯熔体，预缩聚反应温度为268℃，反应时间2h；终缩聚反应温度为280℃，反应时间2h；
(2)配制液体色母：以重量份计，将59.9份吐温81，40份酞菁蓝A2R，0.05份抗氧剂1010，0.06份光稳定剂UV-326及20ppm磷系稳定剂混合，用高速分散机混合分散均匀，并通过卧式研磨机进行研磨，控制颜料粒径＜5μm，得到液体色母；
(3)液体色母在线添加：无锑聚酯熔体在聚酯熔体冷却塔中冷却至283℃后，使占输送量92％体积的无锑聚酯熔体沿聚酯熔体主管线进入静态混合器；其余无锑聚酯熔体进入聚酯熔体支管线，与液体色母在动态混合器中混合后再进入静态混合器，与沿聚酯熔体主管线进入静态混合器中的无锑聚酯熔体混合，得到蓝色的色浆熔体；液体色母的添加量为聚酯熔体支管线中熔体输送体积的37.5％，动态混合器和静态混合器中的加热温度为286℃；
(4)纺丝：将色浆熔体通过熔体直纺制得蓝色无锑聚酯POY长色丝，熔体直纺工艺参数为：
纺丝箱体的温度：288℃；
冷却的风温：25℃；
上油的上油率：0.5wt％；
卷绕的速度：3000m/min。
实施例2：
一种蓝色无锑聚酯色丝的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备无锑聚酯熔体：将质量比为1:0.43的对苯二甲酸和乙二醇混合后进行酯化反应，酯化反应温度为245℃，反应时间5h；向酯化反应产物中加入乙二醇质量2％的纳米二氧化钛(以钛含量计)，经预缩聚反应和终缩聚反应后得到无锑聚酯熔体，预缩聚反应温度为268℃，反应时间2h；终缩聚反应温度为280℃，反应时间2h；
(2)配制液体色母：以重量份计，将59.9份吐温81，40份酞菁蓝A2R，0.05份抗氧剂1010，0.06份光稳定剂UV-326及20ppm磷系稳定剂混合，用高速分散机混合分散均匀，并通过卧式研磨机进行研磨，控制颜料粒径＜5μm，得到液体色母；
(3)液体色母在线添加：无锑聚酯熔体在聚酯熔体冷却塔中冷却至283℃后，使占输送量92％体积的无锑聚酯熔体沿聚酯熔体主管线进入静态混合器；其余无锑聚酯熔体进入聚酯熔体支管线，与液体色母在动态混合器中混合后再进入静态混合器，与沿聚酯熔体主管线进入静态混合器中的无锑聚酯熔体混合，得到蓝色的色浆熔体；液体色母的添加量为聚酯熔体支管线中熔体输送体积的37.5％，动态混合器和静态混合器中的加热温度为286℃；
(4)纺丝：将色浆熔体通过熔体直纺制得蓝色无锑聚酯POY长色丝，熔体直纺工艺参数为：
纺丝箱体的温度：288℃；
冷却的风温：25℃；
上油的上油率：0.5wt％；
卷绕的速度：3000m/min。
其中，步骤(1)中使用的非均相钛系催化剂的制备方法为：
A)将30g孔径为1～50nm、粒径为100～700nm的多孔氧化铝纳米球充分分散在70mL水中，然后以100Pa/s的速度抽至-60kPa，静置2h使水充分浸入孔道，而后离心回收多孔载体，并在80℃下烘2h，获得载水多孔载体；
B)将14.22g钛酸四丁酯加入696g乙二醇中，再向其中加入60g柠檬酸和44g磷酸三乙酯，以300rpm的速度持续搅拌60min，获得钛酸酯溶液；
C)在以1000rpm的速度持续搅拌下，向钛酸酯溶液中加入载水多孔载体，并在80℃下冷凝回流2h，而后离心分离，将沉淀在110℃下干燥4h，获得二氧化钛/多孔载体复合材料；D)取20g二氧化钛/多孔载体复合材料分散到30g乙二醇中，研磨3h后，获得非均相钛系催化剂。
实施例3：
一种橙红色无锑聚酯色丝的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备无锑聚酯熔体：将摩尔比为1:0.47的对苯二甲酸和乙二醇混合后进行酯化反应，酯化反应温度为230℃，反应时间5h；向酯化反应产物中加入乙二醇质量0.13％的非均相钛系催化剂(以钛含量计)，经预缩聚反应和终缩聚反应后得到无锑聚酯熔体，预缩聚反应温度为265℃，反应时间3h；终缩聚反应温度为273℃，反应时间3h；
(2)配制液体色母：以重量份计，将80份吐温81，30份永固黄HR，40份永固红F4R，0.1份抗氧剂1010，0.1份光稳定剂UV-326及70ppm磷系稳定剂混合，用高速分散机混合分散均匀，并通过卧式研磨机进行研磨，控制颜料粒径＜5μm，得到液体色母；
(3)液体色母在线添加：无锑聚酯熔体在聚酯熔体冷却塔中冷却至280℃后，使占输送量90％体积的无锑聚酯熔体沿聚酯熔体主管线进入静态混合器；其余无锑聚酯熔体进入聚酯熔体支管线，与液体色母在动态混合器中混合后再进入静态混合器，与沿聚酯熔体主管线进入静态混合器中的无锑聚酯熔体混合，得到橙红色的色浆熔体；液体色母的添加量为聚酯熔体支管线中熔体输送体积的35％，动态混合器和静态混合器中的加热温度为285℃；
(4)纺丝：将色浆熔体通过熔体直纺制得橙红色无锑聚酯POY长色丝，熔体直纺工艺参数为：
纺丝箱体的温度：280℃；
冷却的风温：20℃；
上油的上油率：0.4wt％；
卷绕的速度：3200m/min。
其中，步骤(1)中使用的非均相钛系催化剂的制备方法为：
A)将30g孔径为1～50nm、粒径为100～700nm的多孔氧化铝纳米球充分分散在70mL水中，然后以100Pa/s的速度抽至-60kPa，静置1h使水充分浸入孔道，而后离心回收多孔载体，并在80℃下烘4h，获得载水多孔载体；
B)将1.07g钛酸四丁酯加入212g乙二醇中，再向其中加入6g柠檬酸和4.4g磷酸三乙酯，以300rpm的速度持续搅拌60min，获得钛酸酯溶液；
C)在以1000rpm的速度持续搅拌下，向钛酸酯溶液中加入载水多孔载体，并在80℃下冷凝回流2h，而后离心分离，将沉淀在110℃下干燥4h，获得二氧化钛/多孔载体复合材料；D)取20g二氧化钛/多孔载体复合材料分散到380g乙二醇中，研磨3h后，获得非均相钛系催化剂。
实施例4：
一种蓝色无锑聚酯色丝的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备无锑聚酯熔体：将摩尔比为1:0.52的对苯二甲酸和乙二醇混合后进行酯化反应，酯化反应温度为270℃，反应时间3h；向酯化反应产物中加入乙二醇质量0.2％的非均相钛系催化剂(以钛含量计)，经预缩聚反应和终缩聚反应后得到无锑聚酯熔体，预缩聚反应温度为272℃，反应时间1.5h；终缩聚反应温度为282℃，反应时间2h；
(2)配制液体色母：以重量份计，将30份吐温81，20份酞菁蓝A2R，0.05份抗氧剂1010，0.05份光稳定剂UV-326及15ppm磷系稳定剂混合，用高速分散机混合分散均匀，并通过卧式研磨机进行研磨，控制颜料粒径＜5μm，得到液体色母；
(3)液体色母在线添加：无锑聚酯熔体在聚酯熔体冷却塔中冷却至285℃后，使占输送量95％体积的无锑聚酯熔体沿聚酯熔体主管线进入静态混合器；其余无锑聚酯熔体进入聚酯熔体支管线，与液体色母在动态混合器中混合后再进入静态混合器，与沿聚酯熔体主管线进入静态混合器中的无锑聚酯熔体混合，得到蓝色的色浆熔体；液体色母的添加量为聚酯熔体支管线中熔体输送体积的40％，动态混合器和静态混合器中的加热温度为288℃；
(4)纺丝：将色浆熔体通过熔体直纺制得蓝色无锑聚酯POY长色丝，熔体直纺工艺参数为：
纺丝箱体的温度：290℃；
冷却的风温：30℃；
上油的上油率：0.6wt％；
卷绕的速度：5000m/min。
其中，步骤(1)中使用的非均相钛系催化剂的制备方法为：
A)将30g孔径为1～50nm、粒径为100～700nm的多孔氧化铝纳米球充分分散在70mL水中，然后以100Pa/s的速度抽至-60kPa，静置1h使水充分浸入孔道，而后离心回收多孔载体，并在80℃下烘4h，获得载水多孔载体；
B)将4.26g钛酸四丁酯加入209g乙二醇中，再向其中加入1.2g柠檬酸和8.8g磷酸三乙酯，以300rpm的速度持续搅拌60min，获得钛酸酯溶液；
C)在以1000rpm的速度持续搅拌下，向钛酸酯溶液中加入载水多孔载体，并在70℃下冷凝回流1h，而后离心分离，将沉淀在110℃下干燥4h，获得二氧化钛/多孔载体复合材料；
D)取20g二氧化钛/多孔载体复合材料分散到380g乙二醇中，研磨1h后，获得非均相钛系催化剂。
对比例1(改变液体色母添加方式)：
一种蓝色无锑聚酯色丝的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备无锑聚酯熔体：将质量比为1:0.43的对苯二甲酸和乙二醇混合后进行酯化反应，酯化反应温度为245℃，反应时间5h；向酯化反应产物中加入乙二醇质量2％的纳米二氧化钛(以钛含量计)，经预缩聚反应和终缩聚反应后得到无锑聚酯熔体，预缩聚反应温度为268℃，反应时间2h；终缩聚反应温度为280℃，反应时间2h；
(2)配制液体色母：以重量份计，将59.9份吐温81，40份酞菁蓝A2R，0.05份抗氧剂1010，0.06份光稳定剂UV-326及20ppm磷系稳定剂混合，用高速分散机混合分散均匀，并通过卧式研磨机进行研磨，控制颜料粒径＜5μm，得到液体色母；
(3)液体色母在线添加：无锑聚酯熔体在聚酯熔体冷却塔中冷却至283℃后进入动态混合器中，同时将液体色母加入动态混合器中与无锑聚酯熔体混合，得到蓝色的色浆熔体；液体色母的添加量为熔体输送体积的37.5％，动态混合器中的加热温度为286℃；
(4)纺丝：将色浆熔体通过熔体直纺制得蓝色无锑聚酯POY长色丝，熔体直纺工艺参数为：
纺丝箱体的温度：288℃；
冷却的风温：25℃；
上油的上油率：0.5wt％；
卷绕的速度：3000m/min。
对比例2(改变液体色母成分)：
一种蓝色无锑聚酯色丝的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备无锑聚酯熔体：将质量比为1:0.43的对苯二甲酸和乙二醇混合后进行酯化反应，酯化反应温度为245℃，反应时间5h；向酯化反应产物中加入乙二醇质量2％的纳米二氧化钛(以钛含量计)，经预缩聚反应和终缩聚反应后得到无锑聚酯熔体，预缩聚反应温度为268℃，反应时间2h；终缩聚反应温度为280℃，反应时间2h；
(2)配制液体色母：以重量份计，将59.9份吐温81，40份酞菁蓝A2R，0.05份抗氧剂1010及0.06份光稳定剂混合，用高速分散机混合分散均匀，并通过卧式研磨机进行研磨，控制颜料粒径＜5μm，得到液体色母；
(3)液体色母在线添加：无锑聚酯熔体在聚酯熔体冷却塔中冷却至283℃后，使占输送量92％体积的无锑聚酯熔体沿聚酯熔体主管线进入静态混合器；其余无锑聚酯熔体进入聚酯熔体支管线，与液体色母在动态混合器中混合后再进入静态混合器，与沿聚酯熔体主管线进入静态混合器中的无锑聚酯熔体混合，得到蓝色的色浆熔体；液体色母的添加量为聚酯熔体支管线中熔体输送体积的37.5％，动态混合器和静态混合器中的加热温度为286℃；
(4)纺丝：将色浆熔体通过熔体直纺制得蓝色无锑聚酯POY长色丝，熔体直纺工艺参数为：
纺丝箱体的温度：288℃；
冷却的风温：25℃；
上油的上油率：0.5wt％；
卷绕的速度：3000m/min。
对比例3(直接添加色母粒)：
一种蓝色无锑聚酯色丝的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备无锑聚酯熔体：将质量比为1:0.43的对苯二甲酸和乙二醇混合后进行酯化反应，酯化反应温度为245℃，反应时间5h；向酯化反应产物中加入乙二醇质量2％的纳米二氧化钛(以钛含量计)，经预缩聚反应和终缩聚反应后得到无锑聚酯熔体，预缩聚反应温度为268℃，反应时间2h；终缩聚反应温度为280℃，反应时间2h；
(2)制备色母粒：以重量份计，将40份酞菁蓝A2R、60份无锑聚酯切片、0.1份硬脂酸镁、0.5份受阻酚抗氧剂1076混合，在高速混合机中混合10min，再采用双螺杆挤出机熔融共混，挤出造粒得到无锑色母粒；
(3)色母粒在线添加：无锑聚酯熔体在聚酯熔体冷却塔中冷却至283℃后进入静态混合器中，同时将无锑色母粒通过螺杆熔融挤出添加到静态混合器内与无锑聚酯熔体混合均匀，得到蓝色的色浆熔体；无锑色母粒的添加量为熔体输送体积的37.5％，动态混合器中的加热温度为286℃；
(4)纺丝：将色浆熔体通过熔体直纺制得蓝色无锑聚酯POY长色丝，熔体直纺工艺参数为：
纺丝箱体的温度：288℃；
冷却的风温：25℃；
上油的上油率：0.5wt％；
卷绕的速度：3000m/min。
对上述实施例和对比例中无锑聚酯POY长色丝的生产及纤维性能进行测试，结果如表1所示。
表1：无锑聚酯POY长色丝性能测试结果。
Figure BDA0002868766390000111
Figure BDA0002868766390000121
其中，更换周期用来衡量熔体可纺性，组件更换周期10天以上(含10天)、7-10天以及短于7天其可纺性分别用好、可、差表示；
满卷率用来衡量纺丝稳定性，满卷率越低，表明熔体稳定性较差，生产成本越高；
切换损耗是指切换不同品种色丝生产时过渡料的质量；
色泽均匀度(灰卡)(级)测试方法：参照GB/T 6508-2001。
从表1中可以看出，实施例1～4中采用本发明中的方法可以有效提高无锑聚酯色丝生产稳定性，避免因熔体不稳定造成的断头及组件更换。此外使用本发明提供的液体色母在线添加系统，可以解决大线生产仅采用动态混合器分散困难以及无锑聚酯色母无法满足生产需求的问题，有效提高色丝色泽均匀度及生产稳定性，可以实现不同色丝产品快速切换，满足小批量产品定制需求，增加无锑聚酯应用市场。并且实施例2～4中采用本发明中的非均相钛系催化剂制备聚酯熔体，与实施例1中使用纳米二氧化钛催化剂相比，可进一步提升熔体的可纺性及纺丝稳定性，并进一步提高制得的无锑聚酯色丝的力学性能。
而对比例1中将液态色母与无锑聚酯熔体直接在动态混合器中混合，不经过二次混合，颜料分散效果差，分散不均造成熔体不稳定，从而导致无锑聚酯色丝生产稳定性下降；对比例2中不在液体色母中添加磷系稳定剂，无锑聚酯熔体与液体色母在动态混合器分散过程中由于钛系催化剂活性较高，造成支线熔体与主线熔体不一致，导致纺丝熔体不稳定，从而造成纺丝断头较多，影响生产稳定；对比例3中采用色母粒进行原液着色，聚酯熔体的稳定性明显降低，切换损耗大大提升。

Claims (10)

1.一种液体色母在线添加系统，其特征是，包括聚酯熔体主管线、聚酯熔体支管线以及与聚酯熔体支管线相连接的液体色母添加装置（8）；所述聚酯熔体主管线包括通过主管路（2）连接的聚酯熔体冷却塔（1）和静态混合器（3）；所述聚酯熔体支管线包括依次通过支管路（4）连接的进料计量泵（5）、动态混合器（6）以及出料计量泵（7），所述进料计量泵与主管路靠近聚酯熔体冷却塔的一端通过支管路连接，所述出料计量泵与主管路靠近静态混合器的一端通过支管路连接；所述液体色母添加装置与动态混合器连接。
2.根据权利要求1所述的一种液体色母在线添加系统，其特征是，所述进料计量泵和出料计量泵与主管路之间的支管路上分别设有截止阀（9）。
3.一种使用如权利要求1或2所述系统的无锑聚酯色丝制备方法，其特征是，包括如下步骤：
（1）制备无锑聚酯熔体；
（2）配制液体色母：所述液体色母以重量份计，原料包括：30~80份溶剂，20~70份颜料，0.05~0.1份抗氧剂，0.05~0.1份紫外线稳定剂及15~70 ppm磷系稳定剂；
（3）液体色母在线添加：无锑聚酯熔体在聚酯熔体冷却塔中冷却后，使占输送量90~95%体积的无锑聚酯熔体沿聚酯熔体主管线进入静态混合器；其余无锑聚酯熔体进入聚酯熔体支管线，与液体色母在动态混合器中混合后再进入静态混合器，与沿聚酯熔体主管线进入静态混合器中的无锑聚酯熔体混合，得到色浆熔体；
（4）纺丝：将色浆熔体通过熔体直纺制得无锑聚酯色丝。
4.根据权利要求3所述的一种无锑聚酯色丝制备方法，其特征是，步骤（2）中配制液体色母时所述的溶剂选自吐温81、吐温80或吐温85中的一种或多种。
5.根据权利要求3所述的一种无锑聚酯色丝制备方法，其特征是，步骤（3）中液体色母的添加量为聚酯熔体支管线中熔体输送体积的35~40%。
6.根据权利要求3或5所述的一种无锑聚酯色丝制备方法，其特征是，步骤（3）中无锑聚酯熔体在聚酯熔体冷却塔中冷却至280~285℃；动态混合器和静态混合器中的加热温度为285~288℃。
7.根据权利要求3所述的一种无锑聚酯色丝制备方法，其特征是，步骤（4）中的熔体直纺工艺参数为：
纺丝箱体的温度：280~290℃；
冷却的风温：20~30℃；
上油的上油率：0.4 ~0.6wt％；
卷绕的速度：3000~5000m/min。
8.根据权利要求3所述的一种无锑聚酯色丝制备方法，其特征是，步骤（1）中无锑聚酯熔体的制备方法为：将对苯二甲酸和乙二醇混合后进行酯化反应；向酯化反应产物中加入钛系催化剂，经预缩聚反应和终缩聚反应后得到所述无锑聚酯熔体。
9.根据权利要求8所述的一种无锑聚酯色丝制备方法，其特征是，所述对苯二甲酸和乙二醇的质量比为1:0.43~0.52，所述钛催化剂中钛含量与乙二醇的质量比为1:50~80。
10.根据权利要求8所述的一种无锑聚酯色丝制备方法，其特征是，
酯化反应温度为230~270℃，反应时间3~5h；
预缩聚反应温度为265~272℃，反应时间1.5~3h；
终缩聚反应温度为273~282℃，反应时间2~3h。
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