CN114733468B - 一种功能聚酯生产系统、生产方法及功能聚酯纤维 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种功能聚酯生产系统、生产方法及功能聚酯纤维，功能聚酯生产系统包括聚酯主生产系统和功能聚酯低聚物连续制备系统；聚酯主生产系统包括依次连接的酯化单元、预缩聚单元和终缩聚单元，功能聚酯低聚物连续制备系统包括精确控制反应单元，精确控制反应单元按照物料流动的顺序设于酯化单元和预缩聚单元之间，精确控制反应单元为具有高压注入装置的连续反应釜，功能粉体浆料由高压注入装置经浆料进口喷射到釜体内，与位于釜体内的聚酯低聚物实现快速地均匀混合，有效避免了功能粉体之间的团聚，提高了功能聚酯的性能，由该生产系统生产的功能聚酯的压滤值FPFPV不大于0.2bar/g，有利于改善功能聚酯的纺丝性能，适用于生产高品质纤维和薄膜等产品。

Description

一种功能聚酯生产系统、生产方法及功能聚酯纤维
技术领域
本发明属于高分子材料合成技术领域，具体地说，涉及一种功能聚酯生产系统、生产方法及功能聚酯纤维。
背景技术
目前，功能聚酯纤维的制备方法主要是母粒法。母粒法是先将功能粉体与载体树脂熔融混合得到高功能粉体含量的功能母粒，然后再将功能母粒熔体与纺丝用聚酯熔体均匀混合经纺丝过程得到功能聚酯纤维。由于母粒法制备功能聚酯纤维的过程中，功能粉体在高粘聚酯熔体中的分散主要是依靠混合设备所提供的机械剪切力，从而难以实现功能粉体在聚酯熔体中的高均匀分散，使制备得到的功能聚酯熔体的纺丝性能较差，难以纺制细旦或超细旦功能聚酯纤维。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种功能聚酯的生产系统、生产方法及功能聚酯纤维，本发明提供的功能聚酯生产系统，可以连续制备得到功能粉体分散粒径小的功能聚酯低聚物，并生产出功能粉体呈高度均匀分散的功能聚酯。
为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：
本发明的第一目的提出了一种功能聚酯的生产系统，包括：
聚酯主生产系统和功能聚酯低聚物连续制备系统；
所述聚酯主生产系统包括依次连接的酯化单元、预缩聚单元和终缩聚单元，所述功能聚酯低聚物连续制备系统包括精确控制反应单元，所述精确控制反应单元按照物料流动的顺序设于所述酯化单元和所述预缩聚单元之间；
所述精确控制反应单元为具有高压注入装置的连续反应釜，包括：
釜体，内部设有至少两个反应腔室；浆料进口，设置在所述釜体的下部位置，与所述反应腔室连通，所述高压注入装置与所述浆料进口连通，用于向所述反应腔室内喷射浆料。
在生产聚酯纤维时，功能粉体浆料常采用二元醇单体作为溶剂，在与聚酯低聚物进行混合时，常存在过量的二元醇单体在高温下瞬间蒸发导致功能粉体重新团聚的问题，而现有的功能聚酯的生产系统中存在的在线添加方式并不能较快速地将功能粉体浆料与聚酯低聚物进行充分混合均匀。因此在上述方案中，功能粉体浆料由高压注入装置经浆料进口喷射到釜体内，与位于釜体内的聚酯低聚物实现快速地均匀混合，在混合过程中，有效避免了功能粉体之间的团聚，可以获得功能粉体分散粒径小的功能聚酯低聚物，改善了功能聚酯的纺丝性能，适合用于生产高品质纤维和薄膜等产品。
优选地，所述物料进口和物料出口分别与位于所述釜体两端的反应腔室连通，物料进口用于向连续反应釜内添加聚酯低聚物，浆料出口用于向连续反应釜内添加功能粉体浆料，物料出口用于排出混合均匀后得到的功能聚酯低聚物。
需要说明的是，可以在各个反应腔室内均设有浆料进口，也可以仅在一个反应腔室内设有浆料进口，浆料进口的具体数量可以根据实际生产需要进行合理调整。
进一步地，所述高压注入装置包括
喷射部，与所述浆料进口连通，用于向所述反应腔室内喷射浆料；
所述反应腔室内设有搅拌器，所述搅拌器自所述釜体的顶部向底部延伸设置，所述喷射部的喷射方向与所述搅拌器的延伸方向之间具有夹角A，满足15°≤A≤75°；
优选地，所述夹角A，满足30°≤A≤60°；更优选地，所述夹角A，满足30°≤A≤45°。
在上述方案中，通过将喷射部的喷射方向设置为与所述搅拌器的延伸方向倾斜设置，使两者之间具有一定的夹角，向该区域内喷射浆料，有利于浆料在连续反应釜内物料的分散，避免发生浆料中颗粒物质之间的团聚。
在一些实施方式中，所述搅拌器为轴流搅拌器、径向流搅拌器、轴流搅拌桨与径向流搅拌桨组合搅拌器中的任意一种。
通过釜体内各反应腔室所承担的反应工序的不同，各反应腔室可选择不同形式的搅拌器，其中添加功能粉体浆料的反应腔室优选为由下层为高剪切径向流搅拌桨和上层为强循环轴流搅拌桨搅拌组合的搅拌器，以便于功能粉体的分散；而作为浆料载体的过量二元醇单体高温蒸发脱除的反应腔室优选为强循轴流搅拌器，以便于二元醇单体的蒸发脱除。釜体内各个反应腔室可以根据不同的功能分区选用不同形式的搅拌器，可相当于几个反应器串联而成，极大地缩短了工艺流程，降低了投资费用和操作费用，提高了反应效率。
在一些实施方式中，所述反应釜的顶壁上设有气相出口和搅拌器接口，所述气相出口用于排出反应中生成的气体，所述搅拌器接口用于连接所述搅拌器。
进一步地，所述搅拌器包括搅拌轴和设置在所述搅拌轴上的搅拌叶，所述喷射部上设有喷孔，所述喷孔与所述搅拌叶边缘之间的距离为d，所述釜体在水平方向上的半径为r，满足r/2≤d≤r。
由于液体的流动性较小，利用高压注入装置仍然得不到有效的混合。因此在上述方案中，通过高压注入装置与搅拌器的配合使用，喷孔与搅拌叶边缘之间的距离在满足上述条件下所构成的区域，其搅拌流场剪切力较强，因此向该区域内喷射功能粉体浆料，有利于功能粉体浆料在聚酯低聚物中的分散，避免发生功能粉体浆料的再团聚。
优选地，所述喷头上的喷孔与所述搅拌叶远离所述搅拌轴一侧的下部边缘之间的距离为d1，满足r/2≤d1≤r；优选地，r/2≤d1≤3r/4。
进一步地，所述高压注入装置还包括
三相混合器，所述三相混合器包括筒体，所述筒体上开设有高压气体进口、功能粉体浆料进口和浆料出口；
所述喷射部与所述浆料进口和所述浆料出口连通，用于将所述三相混合器内的浆料喷射到所述反应腔室内；
优选地，所述固液浆料进口和所述浆料出口分别位于所述筒体的两端，所述高压气体进口位于所述筒体的侧壁上。
在上述方案中，由功能粉体浆料与高压气体组成的气液固三相混合物以高压射流的形式被喷射部喷射到反应釜内，此过程中而产生卷吸作用，高速流动的浆料流经的中心区域压强较低，会迫使反应釜内的其他物料向中心区域流动，实现快速地均匀混合；另外，高压气体在喷射的过程中，还可以起到紊流作用，从而使浆料进一步地高效均匀分散，大大缩短了物料的混合时间。在生产聚酯纤维产品时，可以解决因混合时间过长而引起功能粉体浆料中过量二元醇单体的蒸发，进而产生的功能粉体重新团聚问题。
优选地，所述高压气体进口为高压惰性气体进口，更优选地，所述高压惰性气体进口为高压氮气进口。所述筒体为圆柱形结构。
在一些实施方式中，所述高压气体进口、固液浆料进口和浆料出口分别与高压气体供应管、固液浆料供应管和浆料排出管连通；
所述高压气体供应管设有减压阀，所述三相混合器设有压力传感器，所述减压阀和所述压力传感器均与控制器相连，所述控制器根据所述压力传感器检测到三相混合器内的压力大小控制所述减压阀的开度。
减压阀的开度大小可以控制高压气体供应管向三相混合器中的高压气体供应量，当压力传感器检测到三相混合器内的压力较小时，控制器控制减压阀的开度增大，当压力传感器检测到三相混合器内的压力较大时，控制器控制减压阀的开度减小。
优选地，所述三相混合器21内的压力范围控制为8～50bar。
在一些实施方式中，所述喷射部为喷嘴，所述喷嘴包括喷头和管状结构，所述喷头上设有所述喷孔；
所述喷孔与所述浆料进口连通；所述管状结构的一端与所述喷头连接，内部形成有与所述喷孔相通的流道，所述管状结构靠近所述喷头的侧部与所述浆料排出管连通。
三相混合器内的浆料沿着浆料排出管被挤压进管状结构内，然后从喷孔以射流的方式喷射到釜体内的反应腔室内。
优选地，所述管状结构的内部设有调节阀，用于调节所述喷孔的孔径大小。
具体地，所述调节阀包括阀杆和控制手盘，阀杆套设在管状结构的内部，控制手盘与阀杆相连，通过转动控制手盘使得阀杆沿着管状结构螺旋向前或者螺旋向后移动，以调节喷孔的孔径大小。
在一些实施方式中，所述喷头呈锥形结构，所述锥形结构的尖部区域设有所述喷孔。
喷头的直径逐渐变小，因此压强逐渐增加，物料会从喷头的喷孔中喷出，形成喷射流，使得物料再一次得到混合均匀的效果。
在一些实施方式中，所述釜体内设有隔板，所述隔板从所述釜体的底壁向上延伸设置，所述隔板将所述釜体内部分隔成并排设置且相互连通的多个所述反应腔室，所述隔板与所述釜体的顶壁之间具有间隙，所述间隙向靠近所述物料出口的方向逐渐增大；
优选地，所述隔板的高度为所述釜体高度的1/4～3/5。
在上述方案中，通过将隔板的高度控制为釜体高度的1/4～3/5，可以为釜体内的各个反应腔室留有足够大的气相空间，避免釜体内产生的二元醇蒸汽而引起聚酯物料的气相夹带现象。同时也避免因隔板的高度设计过高时，导致物料不能顺利流到相邻的下一反应腔室内，而隔板的高度设计过低时，容易出现物料在特定温度的反应腔室内未发生充分反应，就马上流到相邻的下一反应腔室内，致使反应的精确度降低。
另外，上述方案通过将间隙设置为向靠近所述出料口的方向逐渐增大，即隔板的高度限制为向靠近所述出料口的方向逐渐减小，使得进入釜体内的物料可顺利通过各反应腔室间的隔板顶部依次从与第二进料口连通的反应腔室流入到与出料口连通的反应腔室，有效减少釜体内物料的短路与返混，能够精确控制反应的程度。
优选地，所述隔板与反应釜顶壁之间的间隙可调。
上述方案通过调节隔板的高度能够实现对每个反应腔中反应物的量的控制，避免了现有反应釜中反应物逆流而无法实现多个反应阶段同时进行的问题。
进一步地，所述隔板包括，
固定部，与反应釜底部相连，从连接处向上延伸得到，用于对活动部进行定位；
活动部，与所述固定部活动连接，用于沿所述固定部延伸方向伸缩以调节所述隔板与反应釜之间的间隙的大小。
其中固定部包括相互平行且间隔设置的两个固定板，两个固定板与反应釜底壁相连，形成用于对活动部进行定位的定位槽，活动部通过定位槽与固定部活动连接；上述方案避免了隔板在调节过程中产生晃动和位移导致相邻两侧的反应腔容量产生变化进而影响反应的正常进行。
进一步地，所述固定部为相互平行且间隔设置的两个固定板，两个固定板形成用于对所述活动部进行定位的定位槽；
所述活动部通过所述定位槽与所述固定部活动连接。
进一步地，所述活动部包括，
活动板，至少部分容纳于所述定位槽中，与所述固定部活动连接；
驱动杆，沿所述活动板的伸缩方向贯穿反应釜与所述活动板相连；
驱动部，与所述驱动杆传动连接，通过所述驱动杆带动所述活动板实现伸缩运动。
上述方案中，驱动杆可以设置为与活动板的底部相连，从活动板的底部向下延伸并贯穿反应釜底壁与设于反应腔底部的驱动部传动连接；也可以设置为与活动板的顶部相连，从活动板的顶部向上延伸贯穿反应釜顶壁与设于反应腔顶部的驱动部传动连接。
具体地，驱动杆上具有螺纹，驱动部可以是通过驱动杆自动控制活动板移动的驱动电机，也可以是用于实现活动板手动控制的手轮。
上述方案中，驱动部为驱动电机，实现了对活动板的远程自动控制，降低了人力成本，能够更加容易的实现对活动板的实时控制；驱动部为手轮则为技术人员提供了另一种控制方式，当自动控制失效或者发生特殊情况时，可以通过手动控制活动板的移动实现对活动板的紧急控制。
进一步地，为了提高技术人员手动控制的精确程度，在驱动杆上设置有对应于活动板顶部与反应釜顶壁之间间隙大小的标尺，提高了技术人员手动控制的精确性；同时为了避免技术人员操作失误将活动板提升至脱离固定部，在驱动杆上设置有限位部以对活动板的移动范围进行限制。
在一些实施方式中，还包括外壳，套设在所述釜体的外部，由至少两个立式筒状结构的壳体沿水平方向并列连接形成，相邻两个壳体的连接处在朝向所述连续反应釜外部的方向具有夹角α，满足30°≤α≤90°。优选地，满足45°≤α≤60°。
在上述方案中，通过将至少两个立式筒状结构的壳体沿水平方向并列连接设置，使得壳体的内侧可以容纳具有多个反应腔室的釜体，并且将相邻两个立式筒状结构的壳体连接处的夹角控制在上述范围内，能够最大程度的减少形成的各反应腔室内的搅拌流场速度滞留区。
在一些实施方式中，所述壳体包括上封头和下封头，分别位于所述釜体的顶部和底部，所述釜体的底壁开设有所述浆料进口，所述喷射部设置在所述下封头与所述浆料进口相对的位置，与所述浆料进口连通；
优选地，所述上封头和下封头分别为椭圆封头、球形封头、蝶形封头中的至少一种。
具体地，位于连续反应釜端部的两个壳体由上封头、下封头和一侧侧壁组成，而位于连续反应釜内部的壳体仅由上封头和下封头组成，可以节约生产成本。
在一些实施方式中，所述高压注入装置的喷射部喷嘴安装在下封头处靠近所述隔板的位置。
在上述方案中，相较于喷孔与搅拌叶朝向釜体底壁一侧边缘之间的区域，喷孔与搅拌叶远离搅拌轴一侧的下部边缘之间的距离在满足上述条件下所构成的区域，其搅拌流场剪切力更强，向该区域内喷射功能粉体浆料，更有利于功能粉体浆料在聚酯低聚物中的分散，能够更大程度地避免功能粉体浆料的再团聚。
在一些实施方式中，所述上封头和下封头的高度被配置为釜体在水平方向上半径的1/6～1。可以进一步地减少釜体内各反应腔室中的搅拌流场速度滞留区。
在一些实施方式中，各个所述反应腔内均设有加热装置，所述加热装置上设有温度调节部件，用于调节各个所述反应腔内的温度；
优选地，所述加热装置为热媒盘管，所述温度调节部件为设置在所述热媒盘管出口处的热媒流量调节阀。
在上述方案中，通过调节热媒流量调节阀的开度，可精确控制釜体内各反应腔室的温度，进而实现精准独立控制功能粉体浆料与聚酯低聚物的低温高效混合过程和作为浆料载体的过量二元醇单体的高温蒸发脱除过程。
本发明的第二目的提出了一种采用上述任一所述功能聚酯生产系统制备功能聚酯的生产方法，包括如下步骤：
S1，对聚酯低聚物原料进行酯化反应，制得聚酯低聚物；
S2，将功能粉体浆料与氮气组成的气液固三相混合物以高压射流的方式喷射到步骤S1中制得的聚酯低聚物中，经搅拌混合均匀并脱出过量浆料载体二元醇制得功能聚酯低聚物；
S3，将步骤S2中制得的功能聚酯低聚物经预缩聚反应和终缩聚反应，制得功能聚酯；
所述步骤S1发生在酯化单元，所述步骤S2发生在精确控制反应单元，所述步骤S3发生在预缩聚单元和终缩聚单元。
本发明上述功能聚酯生产方法中，功能粉体浆料是以功能粉体和二元醇为原料进入到由1～5台研磨机串联组成的功能粉体浆料制备系统后经研磨制备得到。
通过调节研磨机的串联台数以及研磨机中研磨介质的粒径可以调控连续制备得到的功能粉体浆料中功能粉体的平均粒径。
所述二元醇包括但不限于乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、甲基丙二醇、新戊二醇、二甘醇或三甘醇。所述功能粉体为具有着色、防辐射、抗菌、导电、导热、远红外、阻燃、负离子、荧光或磁性功能的粉体，功能粉体包括但不限于下列物质中的一种或几种：炭黑、颜料棕3、颜料蓝5、颜料蓝15、颜料蓝15:1、颜料蓝15:3、颜料蓝15:4、颜料蓝15:6、颜料蓝16、颜料蓝28、颜料蓝29、颜料蓝60、颜料紫19、颜料紫23、颜料紫29、颜料红101、颜料红102、颜料红108、颜料红112、颜料红122、颜料红146、颜料红149、颜料红170、颜料红171、颜料红172、颜料红175、颜料红176、颜料红177、颜料红178、颜料红179、颜料红185、颜料红202、颜料红207、颜料红208、颜料红214、颜料红241、颜料红242、颜料红254、颜料红255、颜料红263、颜料红264、颜料红272、颜料黄6、颜料黄13、颜料黄14、颜料黄17、颜料黄21、颜料黄37、颜料黄77、颜料黄74、颜料黄81、颜料黄97、颜料黄107、颜料黄110、颜料黄120、颜料黄129、颜料黄138、颜料黄139、颜料黄147、颜料黄148、颜料黄150、颜料黄151、颜料黄155、颜料黄168、颜料黄174、颜料黄180、颜料黄187、颜料黄192、颜料黄195、颜料黄196、颜料黄197、颜料橙34、颜料橙36、颜料橙43、颜料橙61、颜料橙64、颜料橙68、颜料橙70、颜料橙73、颜料绿5、颜料绿7、颜料绿36、颜料绿50黄绿夜光粉(ZnS:Cu)、长余辉荧光粉(SrMgAl4O8:Eu2+Dy3+)、天蓝夜光粉(Sr2MgSi2O7)、桔黄夜光粉(Y2O2S:Eu.Mg:Ti)、黄绿光夜光粉(SrAl2O4:Eu.Dy)、蓝绿光夜光粉(Sr4A14O25:Eu.Dy)、橙红夜光粉(Y2O2S:Eu.Mg:Ti)、二氧化硅、气凝胶、银、锗、氧化银、载银沸石、载银二氧化钛、掺锌二氧化钛、掺铜二氧化钛、载银氧化锌、掺锌氧化铜、掺铜氧化锌、氧化亚铜、氧化锌、氧化铝、二氧化钛、二氧化硅、石墨烯、碳纳米管、氮化铝、氮化硼、碳化硅、石墨、竹炭、咖啡碳、碳化锆、氧化锆、碳化钛、碳化铪、电气石、蛋白石、奇才石、层状双氢氧化物、云母、玉石、氢氧化镁、硼酸锌、四氧化三铁或氧化锡锑、氧化铟锡、掺铝氧化锌、气凝胶。
进一步地，所述步骤S2中功能聚酯低聚物的羟值不高于350mgKOH/g，功能聚酯低聚物中功能粉体平均粒径不高于1000nm，功能聚酯低聚物中功能粉体含量不高于3.8wt％。
将功能粉体聚酯低聚物中功能粉体含量控制在上述范围，可制备得到功能粉体呈高度均匀分散的功能聚酯；将功能聚酯低聚物的羟值控制在上述范围内，其在后续的缩聚反应工序中具有较快的缩聚反应速率。
优选地，功能粉体浆料中功能粉体的平均粒径不高于400nm；更优选地，功能粉体浆料中功能粉体的平均粒径不高于200nm。
将平均粒径控制在上述范围，可保证功能粉体在后续制备得到功能聚酯中呈高度均匀分散。
本发明上述功能聚酯生产方法中，制备聚酯低聚物的原料为对苯二甲酸浆料、共聚改性单体浆料以及聚酯废料中的一种或几种混合，所述对苯二甲酸浆料由对苯二甲酸和二元醇按照摩尔比1.12～2.0制备得到，所述共聚改性单体浆料由共聚改性单体的熔融物或共聚改性单体与二元醇的混合物组成，所述聚酯废料为聚酯瓶废旧料及生产下脚料、聚酯膜废旧料及生产下脚料、聚酯纺织品废旧料及生产下脚料和/或聚酯纤维生产下脚料。
将对苯二甲酸浆料中的醇酸摩尔比控制在1.12～2.0，对苯二甲酸具有良好的成浆性，而且该醇酸摩尔比范围内的对苯二甲酸浆料输入酯化单元，酯化单元的气升量在合适的范围内，有利于酯化反应的平稳进行，而且酯化反应过程中乙二醇的冷凝回流量小，有利于节约反应能耗。
共聚改性单体包括但不限于：间苯二甲酸、己二酸、新戊二醇、二甘醇、聚乙二醇、山梨醇、聚酰胺、聚己二酸乙二醇酯、间苯二甲酸二乙二醇酯-5-磺酸钠、间苯二甲酸二乙二醇酯-5-磺酸锂、间苯二甲酸二乙二醇酯-5-磺酸钾、2-羧乙基苯基次磷酸二乙二醇酯、[(6-氧代-6H-二苯并[c,e][1,2]氧磷杂己环-6-基)甲基]丁二酸二乙二醇酯、间苯二甲酸二丙二醇酯-5-磺酸钠、间苯二甲酸二丙二醇酯-5-磺酸锂、间苯二甲酸二丙二醇酯-5-磺酸钾、2-羧乙基苯基次磷酸二丙二醇酯、[(6-氧代-6H-二苯并[c,e][1,2]氧磷杂己环-6-基)甲基]丁二酸二丙二醇酯、间苯二甲酸二丁二醇酯-5-磺酸钠、间苯二甲酸二丁二醇酯-5-磺酸锂、间苯二甲酸二丁二醇酯-5-磺酸钾、2-羧乙基苯基次磷酸二丁二醇酯、[(6-氧代-6H-二苯并[c,e][1,2]氧磷杂己环-6-基)甲基]丁二酸二丁二醇酯。
进一步地，所述连续反应釜的加热温度为200～260℃；
进一步地，所述步骤S2中功能粉体浆料与氮气组成的气液固三项混合物的注入压力为8～50bar。
通过高压注入装置中三相混合器的压力传感器在线监测高压氮气供应管道上减压阀开度，将功能粉体浆料的注入压力调节至8～50bar；在这样的高压条件下，功能粉体浆料与氮气组成的气液固三项混合物将以高压射流的形式注入聚酯低聚物而产生卷吸作用，使得功能粉体浆料在被卷吸的聚酯低聚物中快速分散；与此同时，与功能粉体浆料一起射流进入聚酯低聚物中的高压氮气产生的紊流作用，将进一步强化聚酯低聚物流场的紊动，消除聚酯低聚物流场中的速度滞留区，进而使得聚酯低聚物中的功能粉体均可受到较强的流体剪切力作用，避免其团聚现象的发生。
进一步地，步骤S3中制得的功能聚酯的特性粘度为0.56～1.20dL/g、压滤值FPFPV不大于0.2bar/g。
将特性粘度和压滤值控制在上述范围内，可使功能粉体在聚酯基体中呈高度均匀分散，制备得到的功能聚酯适用于制备高品质薄膜和纤维等产品。
优选地，酯化单元的反应温度为230～290℃，预缩聚单元的反应温度为240～295℃，终缩聚单元的反应温度为250～290℃。
本发明的第三目的提出了一种功能聚酯纤维，由所述功能聚酯生产系统和所述功能聚酯生产方法制备的功能聚酯纺制而成。
优选地，所述功能聚酯纤维包括原液着色、抗菌、远红外、抗紫外中的一种或几种的功能聚酯纤维。
优选地，所述功能聚酯分子为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯。
进一步地，所述功能聚酯纤维的断裂强度为2.5～7.8cN/dtex、断裂伸长率为18～75％。
采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明提供的功能聚酯生产系统，功能粉体浆料由高压注入装置经浆料进口喷射到釜体内，与位于釜体内的聚酯低聚物实现快速地均匀混合，在混合过程中，有效避免了功能粉体之间的团聚，可以连续制备得到功能粉体分散粒径小的功能聚酯低聚物，然后通过功能聚酯低聚物的缩聚反应，可获得功能粉体呈高度均匀分散的功能聚酯，制备得到的功能聚酯压滤值FPFPV不大于0.2bar/g，有利于改善功能聚酯的纺丝性能，适合用于生产高品质纤维和薄膜等产品。
本发明提供的功能聚酯生产方法，可以实现功能粉体在功能聚酯中的高度均匀分散，有效减少功能聚酯纤维制备过程中粉体的团聚，改善功能聚酯的纺丝性能，并且缩短了反应时间，提高功能聚酯的生产效率、降低成本。
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
附图说明
附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：
图1为本发明功能聚酯生产系统的功能框图。
图2为本发明功能聚酯生产系统中具有高压注入装置的连续反应釜的一种结构示意图。
图3为本发明功能聚酯生产系统中具有高压注入装置的连续反应釜的另一种结构示意图。
图4为本发明功能聚酯生产系统中连续反应釜一种结构的俯视图。
图5为本发明功能聚酯生产系统中高压注入装置的结构示意图。
图6为本发明搅拌器中导流筒的侧视图。
图7为本发明搅拌器中导流筒的俯视图。
图中：10、釜体；11、反应腔室；12、壳体；13、隔板；131、固定部；132、活动部；14、热媒盘管；15、物料进口；16、物料出口；17、浆料进口；18、气相出口；19、搅拌器接口；191、轴流搅拌器接口；192、径向流搅拌器接口；21、三相混合器；211、高压气体进口；212、功能粉体浆料进口；213、浆料出口；22、高压气体供应管；23、功能粉体浆料供应管；24、浆料排出管；25、减压阀；26、压力传感器；27、搅拌器；271、径向流搅拌器；272、轴流搅拌器；273、导流筒；274、导流孔；275、挡板；28、搅拌轴；29、搅拌叶；30、喷嘴；31、喷头；32、喷孔；33、管状结构；34、调节阀；100、连续反应釜。
需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1至图7所示，本发明提供了一种功能聚酯生产系统，包括聚酯主生产系统和功能聚酯低聚物连续制备系统；所述聚酯主生产系统包括依次连接的酯化单元、预缩聚单元和终缩聚单元，所述功能聚酯低聚物连续制备系统包括精确控制反应单元，所述精确控制反应单元按照物料流动的顺序设于所述酯化单元和所述预缩聚单元之间；所述精确控制反应单元为具有高压注入装置的连续反应釜100，包括：釜体10，内部设有至少两个反应腔室11；浆料进口17，设置在所述釜体10上，与所述反应腔室11连通，所述高压注入装置与所述浆料进口17连通，用于向所述反应腔室11内喷射浆料。连续反应釜100的物料进口15和物料出口16分别与位于所述釜体10两端的反应腔室11连通；物料进口15用于向连续反应釜100内添加聚酯低聚物，浆料出口213用于向连续反应釜100内添加功能粉体浆料，物料出口16用于排出混合均匀后得到的功能聚酯低聚物。
如图1和图5所示，所述高压注入装置包括三相混合器21，所述三相混合器21包括筒体，所述筒体上开设有高压气体进口211、功能粉体浆料进口212和浆料出口213；喷射部，所述喷射部为喷嘴30，所述喷嘴30包括喷头31和管状结构33；所述喷头31上设有喷孔32，所述喷孔32与所述浆料进口17连通；所述管状结构33的一端与所述喷头31连接，内部形成有与所述喷孔32相通的流道，所述管状结构33靠近所述喷头31的侧部与所述浆料排出管24连通。所述管状结构33的内部设有调节阀34，用于调节所述喷孔32的孔径大小。所述高压气体进口211、固液浆料进口17和浆料出口213分别与高压气体供应管22、固液浆料供应管23和浆料排出管24连通；所述高压气体供应管22设有减压阀25，所述三相混合器21设有压力传感器26，所述减压阀25和所述压力传感器26均与控制器相连，所述控制器根据所述压力传感器26检测到三相混合器21内的压力大小控制所述减压阀25的开度。所述三相混合器2121内的压力范围控制为8～50bar。
如图2所示，所述反应腔室11内均设有搅拌器27，所述搅拌器自所述釜体的顶部向底部延伸设置，所述喷射部的喷射方向与所述搅拌器的延伸方向之间具有夹角A，满足15°≤A≤75°；优选地，所述夹角A，满足30°≤A≤60°；更优选地，所述夹角A，满足30°≤A≤45°。
所述搅拌器27包括搅拌轴28和设置在所述搅拌轴28上的搅拌叶29，所述喷头31上的喷孔32与所述搅拌叶29边缘之间的距离为d，所述釜体10在水平方向上的半径为r，满足r/2≤d≤r。优选地，所述喷头31上的喷孔32与所述搅拌叶29远离所述搅拌轴28一侧的下部边缘之间的距离为d1，满足r/2≤d1≤r；优选地，r/2≤d1≤3r/4。所述反应釜的顶壁上设有气相出口18和搅拌器接口19，所述气相出口18用于排出反应中生成的气体，所述搅拌器接口19用于连接所述搅拌器27。
所述釜体10内设有隔板13，所述隔板13从所述釜体10的底壁向上延伸设置，所述隔板13将所述釜体10内部分隔成并排设置且相互连通的多个所述反应腔室11，所述隔板13与所述釜体10的顶壁之间具有间隙，所述间隙向靠近所述物料出口16的方向逐渐增大；所述隔板13的高度为所述釜体10高度的1/4～3/5。各个所述反应腔内均设有热媒盘管14，所述热媒盘管14上设有热媒流量调节阀，用于调节各个所述反应腔内的温度。连续反应釜100还包括外壳，套设在所述釜体10的外部，由至少两个立式筒状结构的壳体12沿水平方向并列连接形成，相邻两个壳体12的连接处在朝向所述连续反应釜100外部的方向具有夹角α，满足30°≤α≤90°。优选地，满足45°≤α≤60°。所述壳体12包括上封头和下封头，分别位于所述釜体10的顶部和底部，所述釜体10的底壁开设有所述浆料进口17，所述喷射部设置在所述下封头与所述浆料进口17相对的位置，与所述浆料进口17连通；所述上封头和下封头的高度被配置为釜体10在水平方向上半径的1/6～1。可以进一步地减少釜体10内各反应腔室11中的搅拌流场速度滞留区。
在上述任一方案中，所述隔板13与反应釜顶壁之间的间隙可调。通过调节隔板的高度能够实现对每个反应腔中反应物的量的控制，避免了现有反应釜中反应物逆流而无法实现多个反应阶段同时进行的问题。
在上述任一实施方式中，如图3所示，所述隔板13包括，固定部131，与反应釜底部相连，从连接处向上延伸得到，用于对活动部132进行定位；活动部132，与所述固定部131活动连接，用于沿所述固定部131延伸方向伸缩以调节所述隔板13与反应釜之间的间隙的大小。
其中，固定部131包括相互平行且间隔设置的两个固定板，两个固定板与反应釜底壁相连，形成用于对活动部进行定位的定位槽，活动部132通过定位槽与固定部活动连接；上述方案避免了隔板在调节过程中产生晃动和位移导致相邻两侧的反应腔容量产生变化进而影响反应的正常进行。
在一些实施方式中，所述固定部131为相互平行且间隔设置的两个固定板，两个固定板形成用于对所述活动部进行定位的定位槽；所述活动部132通过所述定位槽与所述固定部131活动连接。
在一些实施方式中，所述活动部132包括，活动板，至少部分容纳于所述定位槽中，与所述固定部活动连接；驱动杆，沿所述活动板的伸缩方向贯穿反应釜与所述活动板相连；驱动部，与所述驱动杆传动连接，通过所述驱动杆带动所述活动板实现伸缩运动。
上述方案中，驱动杆可以设置为与活动板的底部相连，从活动板的底部向下延伸并贯穿反应釜底壁与设于反应腔底部的驱动部传动连接；也可以设置为与活动板的顶部相连，从活动板的顶部向上延伸贯穿反应釜顶壁与设于反应腔顶部的驱动部传动连接。
具体地，驱动杆上具有螺纹，驱动部可以是通过驱动杆自动控制活动板移动的驱动电机，也可以是用于实现活动板手动控制的手轮。
上述方案中，驱动部为驱动电机，实现了对活动板的远程自动控制，降低了人力成本，能够更加容易的实现对活动板的实时控制；驱动部为手轮则为技术人员提供了另一种控制方式，当自动控制失效或者发生特殊情况时，可以通过手动控制活动板的移动实现对活动板的紧急控制。
进一步地，为了提高技术人员手动控制的精确程度，在驱动杆上设置有对应于活动板顶部与反应釜顶壁之间间隙大小的标尺，提高了技术人员手动控制的精确性；同时为了避免技术人员操作失误将活动板提升至脱离固定部，在驱动杆上设置有限位部以对活动板的移动范围进行限制。
在上述任一实施方式中，如图3和图6所示，所述搅拌器27包括径向流搅拌器271，位于所述反应腔室11内部，具有搅拌轴和搅拌叶，用于驱动反应物沿径向方向流动；导流筒273，与所述反应腔室11固定连接，导流筒273内部中空形成容纳所述径向流搅拌器271的空腔，所述空腔的壁上设有导流孔274；所述径向流搅拌器位于所述空腔内部，径向流搅拌器进行搅拌时，推动空腔内部的反应物通过所述导流孔喷射至空腔外部。
径向流搅拌器驱动剪切喷射机构内部的反应物通过剪切喷射机构喷射至外部，反应物高速喷射的过程中受到剪切力的影响，从而避免了反应物中功能粉体的团聚，实现了功能粉体在反应物中的充分分散。
所述釜体的底部设有径向流搅拌器接口192，用于连接所述径向流搅拌器271。
具体的，所述导流筒273呈空心圆柱形结构，导流筒轴向方向的两端具有开口，与所述径向流搅拌器271同轴设置，套设在所述径向流搅拌器271外部，与所述搅拌叶之间具有间隙；
在一些实施方式中，所述导流筒上设有导流区，位于导流筒内侧的反应物从所述导流区喷射至所述导流筒外侧。优选的，所述导流筒的半径为反应腔半径的1/4～3/5。
进一步的，所述导流区与所述搅拌叶的端部位置相对，具有沿导流筒周向方向排列设置的导流孔。
上述方案中，反应物中混合有功能粉体，径向流搅拌器驱动反应物沿径向流动的过程中，部分反应物从导流筒上的导流孔中流出，由于供反应物流动的区域缩小，穿过导流孔的反应物能够以较高的速度从导流筒内侧喷出至外侧，在高速流动状态下受到剪切力，从而能够将团聚的功能粉体冲散，实现功能粉体的均匀分散；部分未从导流孔流出的反应物与导流筒产生碰撞，也能够将功能粉体的团聚冲散，进而实现了功能粉体的充分分散和均匀混合。
进一步的，高剪切反应釜还包括驱动部，与径向流搅拌器传动连接，用于驱动径向流搅拌器旋转。
进一步的，所述导流区沿导流筒轴向方向的长度大于所述搅拌叶的宽度，具有沿导流筒轴向方向排列设置的多排导流孔。
由于导流区沿导流筒轴向方向的长度大于搅拌叶的宽度，反应物在搅拌叶的驱动下能够更加迅速的从导流筒内部喷射至外部，提高了对反应物中功能粉体进行分散的效率。
在一些实施方式中，如图6和图7所示，所述导流筒273的内壁上还固定设置有挡板275；所述挡板275沿导流筒273的轴向方向和径向方向分别延伸，所述挡板275在导流筒273的轴向方向上位于所述搅拌叶的一侧，在导流筒273径向方向的长度大于所述导流筒273内壁于所述搅拌叶端部之间的间隙；
径向流搅拌器转动过程中带动反应物沿导流筒周向运动，在经过挡板时，反应物受到剪切力影响，能够进一步避免功能粉体之间的团聚，使得反应物中混合的功能粉体分散的更加均匀。
具体的，挡板所在的平面平行于所述导流筒的轴线，沿所述导流筒径向方向的长度大于所述导流筒和所述搅拌叶端部之间的间隙，径向流搅拌器转动过程中带动反应物沿导流筒周向运动，在经过挡板时，反应物受到剪切力影响，能够进一步避免功能粉体之间的团聚，使得反应物中混合的功能粉体分散的更加均匀。
优选的，所述挡板与所述导流筒的轴线共面。
在上述方案的基础上，为了进一步提高反应物中功能粉体的分散均匀性，在导流筒轴向方向上与径向流搅拌器的搅拌叶位置相对的设置多个挡板，并将挡板成对设置在径向流搅拌器轴向方向的上下两侧，位于径向流搅拌器上下两侧的挡板对称设置，与径向流搅拌器之间的间隔相同，使得径向流搅拌器在经过挡板时，在径向流搅拌器周围的多个方向对反应物施加剪切力，能够更加充分的避免功能粉体之间产生团聚，也能够提高功能粉体在反应物中的分散均匀性。
优选的，所述挡板和所述径向流搅拌器之间的间隙为5-50mm。
挡板与导流筒的轴线共面，使得挡板能够对在搅拌叶驱动下靠近挡板的反应物进行充分的阻挡，进而提升搅拌叶经过挡板时搅拌叶和挡板之间的反应物受到的剪切力，能够更加充分的实现对反应物中功能粉体的分散，有效降低功能粉体的团聚。
进一步的，沿所述导流筒的周向方向与所述径向流搅拌器的搅拌叶位置相对的设置多个所述挡板；
所述搅拌叶沿所述导流筒轴向方向的两侧均设有所述挡板，位于所述搅拌叶两侧的挡板对称设置。
优选的，所述径向流搅拌器的搅拌叶数目为3-8片。
上述方案中，径向流搅拌器经过挡板时，挡板和导流筒能够与径向流搅拌器配合在径向流搅拌器周围的多个方向对反应物施加剪切力，能够更加充分的避免功能粉体之间产生团聚，也能够提高功能粉体在反应物中的分散均匀性。
在一些实施方式中，在导流筒的轴向方向上，所述挡板靠近所述搅拌叶的一端与所述搅拌叶之间具有间隙；
优选的，所述挡板靠近所述搅拌叶的一端与所述搅拌叶之间的间隙为5-50mm。
在一些实施方式中，所述搅拌器27还包括，轴流搅拌器272，设于反应釜内，用于引导反应物沿轴向向所述径向流搅拌器271流动。
所述釜体的顶部设有轴流搅拌器接口191，用于连接所述轴流搅拌器272。
进一步地，所述轴流搅拌器272与所述径向流搅拌器271同轴设置，与所述径向流搅拌器271同轴/异轴驱动。
具体地：当径向流搅拌器和轴流搅拌器同轴驱动时，径向流搅拌器和轴流搅拌器通过同一根驱动轴与第一驱动部传动连接，即径向流搅拌器和轴流搅拌器的转速相同。
当径向流搅拌器和轴流搅拌器异轴驱动时，反应釜外部还设置用于驱动轴流搅拌器的第二驱动部，第一驱动部和第二驱动部分别通过传动轴与径向流搅拌器和轴流搅拌器驱动连接。
上述方案中，当径向流搅拌器和轴流搅拌器异轴驱动时，为了便于安装和维护，分别将第一驱动部和第二驱动部分别设于反应釜的顶部和底部；技术人员可以根据实际生产制造需求控制径向流搅拌器和轴流搅拌器的转速，实现对反应物混合程度和功能粉体的分散程度进行控制，以适应于不同的生产需求和不同的生产流程需要。
以下实施例1-8均采用上述具有高压注入装置的连续反应釜的功能聚酯生产系统进行功能聚酯的制备。其中，连续反应釜的第一腔室、第二腔室、第三腔室、第四腔室、第五腔室、第六腔室为沿着聚酯低聚物的物料流动方向依次设置。
实施例1
本实施例中，制备功能聚酯的步骤如下：
S1：将对苯二甲酸、乙二醇和添加量为对苯二甲酸重量的503ppm的催化剂乙二醇锑调配成的醇酸摩尔比为2.0的对苯二甲酸浆料以370kg/h的流量连续均匀的输送到由立式酯化反应釜组成的酯化反应系统中进行酯化反应，酯化反应釜反应温度为290℃。当聚酯低聚物的酸值达到50mgKOH/g，通过低聚物泵和低聚物流量计组成的低聚物输送计量装置以262kg/h的流量连续稳定地从酯化反应釜采出。
S2，将来自酯化单元的聚酯低聚物输送至连续反应釜，其中连续反应釜由4个立式筒状结构的壳体沿水平方向并列连接而成，相邻两个壳体的连接处在朝向所述连续反应釜外部的方向的夹角为60°、上封头、下封头为椭圆封头，上封头和下封头的高度为釜体在水平方向上半径的1/2；隔板高度为釜体高度的2/5～1/2，各个隔板的高度从连续反应釜物料进口端的反应腔室向靠近物料出口端的反应腔室依次降低；下封头上设置有高压注入装置，喷头的喷射方向与搅拌器的延伸方向之间为45°，喷头上的喷孔与搅拌叶远离所述搅拌轴一侧的下部边缘之间的距离为釜体在水平方向上的半径的3/4；连续反应釜各反应腔室内均设置有搅拌器，其中第二腔室为高剪切径向流搅拌桨下层与强循环轴流搅拌桨上层组合的搅拌器，其他腔室均为强循环轴流搅拌器。
将炭黑浓度为20wt％的乙二醇基功能粉体预分散浆料以25kg/h的流量连续均匀输送至由4台研磨机串联组成的功能粉体浆料制备系统，经研磨制备得到炭黑平均粒径为142nm的功能粉体浆料。功能粉体浆料先通过设置于第二腔室的高压注入装置的气液固三相混合器与高压氮气混合形成压力为20bar的气液固三相混合物，然后通过高压注入装置的喷嘴以高压射流的形式注入聚酯低聚物并实现快速高效分散。通过调节设置于连续反应釜各反应腔室内的各热媒盘管出口处的热媒流量调节阀开度，将连续反应釜第一腔室、第二腔室、第三腔室和第四腔室的温度分别控制在260℃、230℃、240℃、250℃。当功能聚酯低聚物的羟值达到133mgKOH/g，通过由输送泵和流量计组成的功能聚酯低聚物计量输送单元以270kg/h的流量连续稳定地从连续反应釜第四腔室中采出，功能聚酯低聚物中功能粉体含量为1.85wt％、平均粒径为176nm。
S3，将步骤S2制得的功能聚酯低聚物进行预缩聚反应，得到功能聚酯预聚物；预缩聚反应系统由立式预缩聚反应釜组成，其中预缩聚反应釜的反应物温度为295℃。当功能聚酯预聚物特性粘度达到0.30dL/g，通过预聚物泵连续稳定的从预缩聚反应釜采出并输送至终缩聚单元进行终缩聚反应，得到功能聚酯。终缩聚单元由卧式终缩聚反应釜组成，其中终缩聚反应釜的反应温度为290℃。
当功能聚酯特性粘度达到0.64dL/g，将功能聚酯熔体通过熔体管道直接输送至纺丝位进行纺丝，制得基体为聚对苯二甲酸乙二醇酯的原液着色黑色聚酯纤维，其中，功能聚酯的压滤值FPFPV为0.021bar/g。该原液着色黑色聚酯纤维的单丝纤度为0.58dtex、断裂强度为4.2cN/dtex、断裂伸长率为28％。
实施例2
本实施例中，制备功能聚酯的步骤如下：
S1，将对苯二甲酸/乙二醇和添加量为对苯二甲酸重量的503ppm的催化剂乙二醇锑调配成的醇酸摩尔比为1.13的对苯二甲酸浆料以298kg/h的流量连续均匀的输送到由立式第一酯化反应釜和立式第二酯化反应釜组成的酯化反应系统中进行酯化反应，第一酯化反应釜反应温度为260℃，第二酯化反应釜反应温度265℃。当聚酯低聚物的酸值达到15mgKOH/g，通过低聚物泵和低聚物流量计组成的低聚物输送计量装置以254kg/h的流量连续稳定地从第二酯化反应釜采出。
S2，将来自酯化单元的聚酯低聚物输送至连续反应釜，其中连续反应釜由6个立式筒状结构的壳体沿水平方向并列连接而成，相邻两个壳体的连接处在朝向所述连续反应釜外部的方向的夹角为90°、上封头和下封头为蝶形封头，上封头和下封头的高度为釜体在水平方向上半径的1/6；隔板高度为釜体高度的1/4～1/2，各个隔板的高度从连续反应釜物料进口端的反应腔室向靠近物料出口端的反应腔室依次降低；下封头上设置有高压注入装置，喷头的喷射方向与搅拌器的延伸方向之间为60°，喷头上的喷孔与搅拌叶远离所述搅拌轴一侧的下部边缘之间的距离为釜体在水平方向上的半径的1/2。连续反应釜各腔室内均设置有搅拌器，其中第一腔室和第二腔室的搅拌器形式为强循环轴流搅拌器，第三腔室为高剪切径向流搅拌器，第四腔室、第五腔室和第六腔室的搅拌器形式为高剪切径向流搅拌桨下层与强循环轴流搅拌桨上层组合的搅拌器。
将酞菁蓝浓度为15wt％的乙二醇基功能粉体预分散浆料以50kg/h的流量连续均匀输送至由2台研磨机串联组成的功能粉体浆料制备系统，经研磨制备得到酞菁蓝15:3平均粒径为174nm的功能粉体浆料。功能粉体浆料先通过设置于第三腔室的高压注入装置的气液固三相混合器与高压氮气混合形成压力为8bar的气液固三相混合物，然后通过高压注入装置的喷嘴以高压射流的形式注入聚酯低聚物并实现快速高效分散。通过调节设置于连续反应釜各反应腔室内的各热媒盘管出口处的热媒流量调节阀开度，将连续反应釜第一腔室、第二腔室、第三腔室、第四腔室、第五腔室、第六腔室的温度分别控制在250℃、230℃、200℃、220℃、240℃和250℃。当功能聚酯低聚物的羟值达到107mgKOH/g，通过由输送泵和流量计组成的功能聚酯低聚物计量输送单元以266kg/h的流量连续稳定地从连续反应釜第六腔室中采出，功能聚酯低聚物中功能粉体含量为2.82wt％、平均粒径为198nm。
S3，将步骤S2制得的功能聚酯低聚物进行预缩聚反应，得到功能聚酯预聚物；预缩聚反应系统由立式第一预缩聚反应釜和卧式第二预缩聚反应釜组成，其中第一预缩聚反应釜的反应物温度为270℃、第二预缩聚反应釜的反应物温度为275℃。当功能聚酯预聚物特性粘度达到0.35dL/g，通过预聚物泵连续稳定的从第二预缩聚反应釜采出并输送至终缩聚单元进行终缩聚反应，得到功能聚酯。终缩聚单元由卧式终缩聚反应釜组成，其中终缩聚反应釜的反应温度为280℃。
当功能聚酯特性粘度达到0.67dL/g，将功能聚酯熔体通过熔体管道直接输送至纺丝位进行纺丝，制得基体为聚对苯二甲酸乙二醇酯的原液着色蓝色聚酯纤维，其中，功能聚酯的压滤值FPFPV为0.031bar/g。该原液着色蓝色聚酯纤维的单丝纤度为1.16dtex、断裂强度为4.1cN/dtex、断裂伸长率为28％。
实施例3
本实施例中，制备功能聚酯的步骤如下：
S1，将对苯二甲酸/乙二醇和添加量为对苯二甲酸重量的503ppm的催化剂乙二醇锑调配成的醇酸摩尔比为1.13的对苯二甲酸浆料以301kg/h的流量连续均匀的输送到由立式第一酯化反应釜和立式第二酯化反应釜组成的酯化反应系统中进行酯化反应，第一酯化反应釜反应温度为260℃，第二酯化反应釜反应温度265℃。当聚酯低聚物的酸值达到15mgKOH/g，通过低聚物泵和低聚物流量计组成的低聚物输送计量装置以256kg/h的流量连续稳定地从第二酯化反应釜采出。
S2，将来自酯化单元的聚酯低聚物输送至连续反应釜，其中连续反应釜由2个立式筒状结构的壳体沿水平方向并列连接而成，相邻两个壳体的连接处在朝向所述连续反应釜外部的方向的夹角为30°，上封头、下封头为球形封头，上封头和下封头的高度与釜体在水平方向上的半径相等；隔板高度为釜体高度的3/5；下封头上设置有高压注入装置，喷头的喷射方向与搅拌器的延伸方向之间为75°，喷头上的喷孔与所述搅拌叶远离所述搅拌轴一侧的下部边缘之间的距离与釜体在水平方向上的半径相等。连续反应釜各腔室内均设置有搅拌器，搅拌器形式均为高剪切径向流搅拌桨下层与强循环轴流搅拌桨上层组合搅拌器。
将颜料红254浓度为20wt％的乙二醇基功能粉体预分散浆料以30kg/h的流量连续均匀输送至由2台研磨机串联组成的功能粉体浆料制备系统，经研磨制备得到颜料红254平均粒径为220nm的功能粉体浆料。功能粉体浆料先通过设置于第一腔室的高压注入装置的气液固三相混合器与高压氮气混合形成压力为50bar的气液固三相混合物，然后通过高压注入装置的喷嘴以高压射流的形式注入聚酯低聚物并实现快速高效分散。通过调节设置于连续反应釜各反应腔室内的各热媒盘管出口处的热媒流量调节阀开度，将连续反应釜第一腔室和第二腔室的温度分别控制在230℃、250℃。当功能聚酯低聚物的羟值达到176mgKOH/g，通过由输送泵和流量计组成的功能聚酯低聚物计量输送单元以276kg/h的流量连续稳定地从连续反应釜第二腔室中采出，功能聚酯低聚物中功能粉体含量为2.17wt％、平均粒径为268nm。
S3，将步骤S2制得的功能聚酯低聚物进行预缩聚反应，得到功能聚酯预聚物；预缩聚反应系统由立式第一预缩聚反应釜和立式第二预缩聚反应釜组成，其中第一预缩聚反应釜的反应物温度为275℃、第二预缩聚反应釜的反应物温度为280℃。当功能聚酯预聚物特性粘度达到0.24dL/g，通过预聚物泵连续稳定的从第二预缩聚反应釜采出并输送至终缩聚单元进行终缩聚反应，得到功能聚酯。终缩聚单元由卧式终缩聚反应釜组成，其中终缩聚反应釜的反应温度为285℃。
当功能聚酯特性粘度达到0.68dL/g，将功能聚酯熔体通过熔体管道直接输送至纺丝位进行纺丝，制得基体为聚对苯二甲酸乙二醇酯的原液着色红色聚酯纤维，其中，功能聚酯的压滤值FPFPV为0.094bar/g。该原液着色红色聚酯纤维的单丝纤度为2.31dtex、断裂强度为3.8cN/dtex、断裂伸长率为29％。
实施例4
本实施例中，制备功能聚酯的步骤如下：
S1，聚酯低聚物原料浆由对苯二甲酸浆料与低熔点共聚改性单体间苯二甲酸浆料组成，其中对苯二甲酸浆料由对苯二甲酸与乙二醇以醇酸摩尔比1.12调配而成、低熔点共聚改性单体间苯二甲酸浆料由间苯二甲酸与乙二醇以醇酸摩尔比1.12调配而成。对苯二甲酸浆料以177kg/h的流量、低熔点共聚改性单体间苯二甲酸浆料以118kg/h的流量同时连续均匀的输送至由立式第一酯化反应釜和立式第二酯化反应釜组成的酯化反应系统的第一酯化反应釜中进行酯化反应，第一酯化反应釜反应温度为260℃，第二酯化反应釜反应温度265℃。浓度为2wt％的催化剂乙二醇锑溶液以5.5kg/h的流量连续均匀的注入到第二酯化反应釜中。当聚酯低聚物的酸值达到15mgKOH/g，通过低聚物泵和低聚物流量计组成的低聚物输送计量装置以251kg/h的流量连续稳定地从第二酯化反应釜采出。
S2，将来自酯化单元的聚酯低聚物输送至连续反应釜，其中连续反应釜由3个立式筒状结构的壳体沿水平方向并列连接而成，相邻两个壳体的连接处在朝向所述连续反应釜外部的方向的夹角为60°、上封头、下封头为椭圆封头，上封头和下封头的高度为釜体在水平方向上半径的1/2；隔板高度为釜体高度的2/5～1/2，各个隔板的高度从连续反应釜物料进口端的反应腔室向靠近物料出口端的反应腔室依次降低；下封头上设置有高压注入装置，喷头的喷射方向与搅拌器的延伸方向之间为60°，喷头上的喷孔与所述搅拌叶远离所述搅拌轴一侧的下部边缘之间的距离为釜体在水平方向上的半径的3/4；连续反应釜各腔室内均设置有搅拌器，其中第二腔室为高剪切径向流搅拌桨下层与强循环轴流搅拌桨上层组合的搅拌器，其他腔室均为强循环轴流搅拌器。
将消光剂二氧化钛浓度为30wt％的乙二醇基功能粉体预分散浆料以33.3kg/h的流量连续均匀输送至由1台研磨机串联组成的功能粉体浆料制备系统，经研磨制备得到二氧化钛平均粒径为320nm的功能粉体浆料。功能粉体浆料先通过设置于第一腔室的高压注入装置的气液固三相混合器与高压氮气混合形成压力为30bar的气液固三相混合物，然后通过高压注入装置的喷嘴以高压射流的形式注入聚酯低聚物并实现快速高效分散。通过调节设置于连续反应釜各反应腔室内的各热媒盘管出口处的热媒流量调节阀开度，将连续反应釜第一腔室、第二腔室和第三腔室的温度分别控制在240℃、245℃、250℃。当功能聚酯低聚物的羟值达到89mgKOH/g，通过由输送泵和流量计组成的功能聚酯低聚物计量输送单元以263kg/h的流量连续稳定地从连续反应釜第三腔室中采出，功能聚酯低聚物中功能粉体含量为3.80wt％、平均粒径为372nm。
S3，将步骤S2制得的功能聚酯低聚物进行预缩聚反应，得到功能聚酯预聚物；预缩聚反应系统由立式预缩聚反应釜组成，其中预缩聚反应釜的反应物温度为270℃。当功能聚酯预聚物特性粘度达到0.18dL/g，通过预聚物泵连续稳定的从预缩聚反应釜采出并输送至终缩聚单元进行终缩聚反应。终缩聚单元由卧式终缩聚反应釜组成，其中终缩聚反应釜的反应温度为275℃。
当功能聚酯特性粘度达到0.65dL/g，将功能聚酯熔体通过熔体管道直接输送至纺丝位进行纺丝，制得基体为低熔点共聚酯的全消光低熔点聚酯纤维，其中，功能聚酯的压滤值FPFPV为0.052bar/g。该全消光低熔点聚酯纤维单丝纤度为4.63dtex、断裂强度为2.5cN/dtex、断裂伸长率为75％。
实施例5
本实施例中，制备功能聚酯的步骤如下：
S1，将对苯二甲酸、乙二醇和添加量为对苯二甲酸重量的503ppm的催化剂乙二醇锑调配成的醇酸摩尔比为1.13的对苯二甲酸浆料以302kg/h的流量连续均匀的输送到由立式酯化反应釜组成的酯化反应系统中进行酯化反应，酯化反应釜反应温度为265℃。当聚酯低聚物的酸值达到50mgKOH/g，通过低聚物泵和低聚物流量计组成的低聚物输送计量装置以260kg/h的流量连续稳定地从酯化反应釜采出。
S2，将来自酯化单元的聚酯低聚物输送至连续反应釜，其中连续反应釜由5个立式筒状结构的壳体沿水平方向并列连接而成，相邻两个壳体的连接处在朝向所述连续反应釜外部的方向的夹角为90°、上封头、下封头为椭圆封头，上封头和下封头的高度为釜体在水平方向上半径的1/2；隔板高度为釜体高度的1/4～1/2，各个隔板的高度从连续反应釜物料进口端的反应腔室向靠近物料出口端的反应腔室依次降低；下封头上设置有高压注入装置，喷头的喷射方向与搅拌器的延伸方向之间为15°，喷头上的喷孔与所述搅拌叶远离所述搅拌轴一侧的下部边缘之间的距离为釜体在水平方向上的半径的1/2。连续反应釜各腔室内均设置有搅拌器，其中第一腔室的搅拌器形式为强循环轴流搅拌器，第二腔室为强剪切径向流搅拌器，第三腔室、第四腔室和第五室拌器形式为高剪切径向流搅拌桨下层与强循环轴流搅拌桨上层组合的搅拌器。
将远红外剂气凝胶浓度为10wt％的乙二醇基功能粉体预分散浆料以50kg/h的流量连续均匀输送至由5台研磨机串联组成的功能粉体浆料制备系统，经研磨制备得到气凝胶平均粒径为85nm的功能粉体浆料。功能粉体浆料先通过设置于第二腔室的高压注入装置的气液固三相混合器与高压氮气混合形成压力为40bar的气液固三相混合物，然后通过高压注入装置的喷嘴以高压射流的形式注入聚酯低聚物并实现快速高效分散。通过调节设置于连续反应釜各反应腔室内的各热媒盘管出口处的热媒流量调节阀开度，将连续反应釜第一腔室、第二腔室、第三腔室、第四腔室和第五腔室的温度分别控制在260℃、220℃、230℃、240℃和250℃。当功能聚酯低聚物的羟值达到203mgKOH/g，通过由输送泵和流量计组成的功能聚酯低聚物计量输送单元以282kg/h的流量连续稳定地从连续反应釜第五腔室中采出，功能聚酯低聚物中功能粉体含量为1.77wt％、平均粒径为406nm。
S3，将步骤S2制得的功能聚酯低聚物进行预缩聚反应，得到功能聚酯预聚物；预缩聚反应系统由立式预缩聚反应釜组成，其中预缩聚反应釜的反应物温度为270℃。当功能聚酯预聚物特性粘度达到0.18dL/g，通过预聚物泵连续稳定的从预缩聚反应釜采出并输送至终缩聚单元进行终缩聚反应，得到功能聚酯。终缩聚单元由卧式终缩聚反应釜组成，其中终缩聚反应釜的反应温度为280℃。
当功能聚酯特性粘度达到0.56dL/g，将功能聚酯熔体通过熔体管道直接输送至纺丝位进行纺丝，制得基体为聚对苯二甲酸乙二醇酯的远红外聚酯纤维，其中，功能聚酯的压滤值FPFPV为0.133bar/g。该远红外聚酯纤维的单丝纤度为3.47dtex、断裂强度为2.8cN/dtex、断裂伸长率为34％。
实施例6
本实施例中，制备功能聚酯的步骤如下：
S1，将对苯二甲酸和丁二醇调配成的醇酸摩尔比为1.30的对苯二甲酸浆料以320kg/h的流量连续均匀的输送到由立式酯化反应釜组成的酯化反应系统中进行酯化反应，酯化反应釜的反应温度为240℃。浓度为5wt％的催化剂钛酸四丁酯溶液以4.29kg/h的流量连续均匀的注入到立式酯化反应釜中。当聚酯低聚物的酸值达到10mgKOH/g，通过低聚物泵和低聚物流量计组成的低聚物输送计量装置以266kg/h的流量连续稳定地从酯化反应釜采出。
S2，将来自酯化单元的聚酯低聚物输送至连续反应釜，其中连续反应釜由3个立式筒状结构的壳体沿水平方向并列连接而成，相邻两个壳体的连接处在朝向所述连续反应釜外部的方向的夹角为60°、上封头、下封头为椭圆封头，上封头和下封头的高度为釜体在水平方向上半径的1/2；隔板高度为釜体高度的2/5～1/2，各个隔板的高度从连续反应釜物料进口端的反应腔室向靠近物料出口端的反应腔室依次降低；下封头上设置有高压注入装置，喷头的喷射方向与搅拌器的延伸方向之间为40°，喷头上的喷孔与所述搅拌叶远离所述搅拌轴一侧的下部边缘之间的距离为釜体在水平方向上的半径的3/4；连续反应釜各腔室内均设置有搅拌器，其中第一腔室为高剪切径向流搅拌器、第二腔室和第三腔室为高剪切径向流搅拌桨下层与强循环轴流搅拌桨上层组合的搅拌器。
将抗菌剂石墨烯浓度为5wt％的丁二醇基功能粉体预分散浆料以25kg/h的流量连续均匀输送至由3台研磨机串联组成的功能粉体浆料制备系统，经研磨制备得到石墨烯平均粒径为1000nm的功能粉体浆料。功能粉体浆料先通过设置于第一腔室的高压注入装置的气液固三相混合器与高压氮气混合形成压力为20bar的气液固三相混合物，然后通过高压注入装置的喷嘴以高压射流的形式注入聚酯低聚物并实现快速高效分散。通过调节设置于连续反应釜各反应腔室内的各热媒盘管出口处的热媒流量调节阀开度，将连续反应釜第一腔室、第二腔室和第三腔室的温度分别控制在220℃、230℃、240℃。当功能聚酯低聚物的羟值达到104mgKOH/g，通过由输送泵和流量计组成的功能聚酯低聚物计量输送单元以273kg/h的流量连续稳定地从连续反应釜第三腔室中采出，功能聚酯低聚物中功能粉体含量为0.46wt％、平均粒径为1000nm。
S3，将步骤S2制得的功能聚酯低聚物进行预缩聚反应，得到功能聚酯预聚物；预缩聚反应系统由立式预缩聚反应釜组成，其中预缩聚反应釜的反应物温度为250℃。当功能聚酯预聚物特性粘度达到0.50dL/g，通过预聚物泵连续稳定的从预缩聚反应釜采出并输送至终缩聚单元进行终缩聚反应。终缩聚反应系统由卧式终缩聚反应釜组成，其中终缩聚反应釜的反应温度为260℃。
当功能聚酯特性粘度达到1.20dL/g，将功能聚酯熔体通过熔体管道直接输送至纺丝位进行纺丝，制得基体为聚对苯二甲酸丁二醇酯的抗菌聚酯纤维，其中，功能聚酯的压滤值FPFPV为0.2bar/g。该抗菌聚酯纤维的单丝纤度为3.47dtex、断裂强度为2.8cN/dtex、断裂伸长率为35％。
实施例7
本实施例中，制备功能聚酯的步骤如下：
S1，将对苯二甲酸和丙二醇调配成的醇酸摩尔比为1.4的对苯二甲酸浆料以327kg/h的流量连续均匀的输送到由立式第一酯化反应釜和卧式第二酯化反应釜组成的酯化反应系统中进行酯化反应，第一酯化反应釜反应温度为230℃，第二酯化反应釜反应温度240℃。浓度为10wt％的催化剂钛酸四异丙酯溶液以1.2kg/h的流量连续均匀的注入到第二酯化反应釜中。当聚酯低聚物的酸值达到10mgKOH/g，通过低聚物泵和低聚物流量计组成的低聚物输送计量装置以285kg/h的流量连续稳定地从第二酯化反应釜采出。
S2，将来自酯化单元的聚酯低聚物输送至连续反应釜，其中连续反应釜由3个立式筒状结构的壳体沿水平方向并列连接而成，相邻两个壳体的连接处在朝向所述连续反应釜外部的方向的夹角为60°、上封头、下封头为椭圆封头，上封头和下封头的高度为釜体在水平方向上半径的1/2；隔板高度为釜体高度的2/5～1/2，各个隔板的高度从连续反应釜物料进口端的反应腔室向靠近物料出口端的反应腔室依次降低；下封头上设置有高压注入装置，喷头的喷射方向与搅拌器的延伸方向之间为55°，喷头上的喷孔与所述搅拌叶远离所述搅拌轴一侧的下部边缘之间的距离为釜体在水平方向上的半径的3/4；连续反应釜各腔室内均设置有搅拌器，其中第一腔室为高剪切径向流搅拌器、第二腔室和第三腔室为高剪切径向流搅拌桨下层与强循环轴流搅拌桨上层组合的搅拌器。
将防紫外辐射剂氧化锌浓度为10wt％的丙二醇基功能粉体预分散浆料以25kg/h的流量连续均匀输送至由3台研磨机串联组成的功能粉体浆料制备系统，经研磨制备得到氧化锌平均粒径为340nm的功能粉体浆料。功能粉体浆料先通过设置于第一腔室的高压注入装置的气液固三相混合器与高压氮气混合形成压力为20bar的气液固三相混合物，然后通过高压注入装置的喷嘴以高压射流的形式注入聚酯低聚物并实现快速高效分散。通过调节设置于连续反应釜各反应腔室内的各热媒盘管出口处的热媒流量调节阀开度，将连续反应釜第一腔室、第二腔室和第三腔室的温度分别控制在220℃、230℃、240℃。当功能聚酯低聚物的羟值达到230mgKOH/g，通过由输送泵和流量计组成的功能聚酯低聚物计量输送单元以296kg/h的流量连续稳定地从连续反应釜第三腔室中采出，功能聚酯低聚物中功能粉体含量为0.84wt％、平均粒径为368nm。
S3，将步骤S2制得的功能聚酯低聚物进行预缩聚反应，得到功能聚酯预聚物；预缩聚反应系统由立式预缩聚反应釜组成，其中预缩聚反应釜的反应物温度为240℃。当预聚物特性粘度达到0.45dL/g，通过预聚物泵连续稳定的从预缩聚反应釜采出并输送至终缩聚单元进行终缩聚反应。终缩聚反应系统由卧式终缩聚反应釜组成，其中终缩聚反应釜的反应温度为250℃。
当终聚物特性粘度达到0.90dL/g，将功能聚酯熔体通过熔体管道直接输送至纺丝位进行纺丝，制得基体为聚对苯二甲酸丙二醇酯的抗紫外聚酯纤维，其中功能聚酯的压滤值FPFPV为0.072bar/g。该抗紫外聚酯纤维的单丝纤度为3.47dtex、断裂强度为2.9cN/dtex、断裂伸长率为32％。
实施例8
本实施例中，制备功能聚酯的步骤如下：
S1，将聚酯瓶片废料和醇解乙二醇分别以247kg/h和24kg/h连续均匀的输送至由酯化醇解反应釜组成的酯化单元中，酯化醇解反应釜由平行设置有两个搅拌桨相互啮合的搅拌器的卧式酯化醇解反应釜组成。酯化醇解反应釜的反应温度为270℃。当聚酯废料醇解物的羟值达到176mgKOH/g，通过低聚物泵和低聚物流量计组成的低聚物输送计量装置以271kg/h的流量连续稳定地从酯化醇解反应釜中采出。
S2，将来自酯化单元的聚酯低聚物输送至连续反应釜，其中连续反应釜由4个立式筒状结构的壳体沿水平方向并列连接而成，相邻两个壳体的连接处在朝向所述连续反应釜外部的方向的夹角为60°、上封头、下封头为椭圆封头，上封头和下封头的高度为釜体在水平方向上半径的1/2；隔板高度为釜体高度的2/5～1/2，各个隔板的高度从连续反应釜物料进口端的反应腔室向靠近物料出口端的反应腔室依次降低；下封头上设置有高压注入装置，喷头的喷射方向与搅拌器的延伸方向之间为30°，喷头上的喷孔与所述搅拌叶远离所述搅拌轴一侧的下部边缘之间的距离为釜体在水平方向上的半径的3/4；连续反应釜各腔室内均设置有搅拌器，其中第二腔室为高剪切径向流搅拌桨下层与强循环轴流搅拌桨上层组合的搅拌器，其他腔室均为强循环轴流搅拌器。
将炭黑浓度为10wt％的乙二醇基功能粉体预分散浆料以30kg/h的流量连续均匀输送至由3台研磨机串联组成的功能粉体浆料制备系统，经研磨制备得到炭黑平均粒径为138nm的功能粉体浆料。功能粉体浆料先通过设置于第二腔室的高压注入装置的气液固三相混合器与高压氮气混合形成压力为30bar的气液固三相混合物，然后通过高压注入装置的喷嘴以高压射流的形式注入聚酯低聚物并实现快速高效分散。通过调节设置于连续反应釜各反应腔室内的各热媒盘管出口处的热媒流量调节阀开度，将连续反应釜第一腔室、第二腔室、第三腔室和第四腔室的温度分别控制在250℃、220℃、230℃、240℃。当功能聚酯低聚物的羟值达到207mgKOH/g，通过由输送泵和流量计组成的功能聚酯低聚物计量输送单元以282kg/h的流量连续稳定地从连续反应釜第四腔室中采出，功能聚酯低聚物中功能粉体含量为1.06wt％、平均粒径为169nm。
S3，将步骤S2制得的功能聚酯低聚物进行预缩聚反应，得到功能聚酯预聚物。预缩聚反应系统由立式预缩聚反应釜组成，其中预缩聚反应釜的反应物温度为280℃。当功能聚酯预聚物特性粘度达到0.22dL/g，通过预聚物泵连续稳定地从预缩聚反应釜采出并输送至终缩聚单元进行终缩聚反应。终缩聚单元由卧式终缩聚反应釜和卧式液相增粘釜组成，其中终缩聚反应釜的反应温度为290℃、液相增粘反应釜温度为290℃。
当功能聚酯增粘物特性粘度达到0.90dL/g，将功能聚酯增粘熔体通过熔体管道直接输送至纺丝位进行纺丝，制得基体为聚对苯二甲酸乙二醇酯的原液着色黑色聚酯高强纤维，其中，功能聚酯的压滤值FPFPV为0.016bar/g。该原液着色黑色聚酯纤维的单丝纤度为3.47dtex、断裂强度为7.8cN/dtex、断裂伸长率为18％。
对比例1
将特性粘度为0.67dL/g的聚酯熔体通过熔体出料泵以230kg/h的流量连续稳定地从终缩聚反应釜采出经熔体管道输送至动态混合器。炭黑浓度为25wt％功能母粒熔体通过单螺杆挤出机以20kg/h的流量注入动态混合器。聚酯熔体与功能母粒熔体经动态混合器均匀混合得到的功能聚酯熔体通过熔体管道直接输送至纺丝位进行纺丝，制得原液着色黑色聚酯纤维，其中功能聚酯的压滤值FPFPV为0.323bar/g。
该原液着色黑色聚酯纤维的单丝纤度为0.58dtex、断裂强度为2.4cN/dtex、断裂伸长率为17％。
实验例1
将如上实施例1～8以及对比例1所制备的功能聚酯及功能纤维产品进行相关性能测试，测试的相关性能如下：
(1)功能聚酯低聚物中功能粉体平均粒径(μm)，测试方法：先将功能聚酯低聚物溶解于良溶剂六氟异丙醇中，然后再采用马尔文帕纳科公司纳米粒度分析仪ZS90测试功能粉体粒径；
(2)功能聚酯低聚物的羟值(mgKOH/g)，测试方法：参照HG/T 2709-95；
(3)功能聚酯特性粘度(dL/g)，测试方法：参照GB/T 14190-2008。
(4)功能聚酯压滤值FPFPV(bar/g)，定义为每克功能粉体压力的增加，测试方法：由长径比为Φ25mm×25D的单螺杆挤出机、容积为1.2cc的熔体计量泵、熔体压力传感器和滤网面积S为3.8cm2的60-100-1400-100-20目四层组合滤网依次连接组成压滤性能测试仪；压滤性能测试工艺条件：熔体温度为295℃、熔体计量泵泵前压力设定值为6.5MPa、熔体计量泵计量流量为38g/min；先将500g聚酯聚对苯二甲酸乙二醇酯从压滤性能测试仪中挤出，记录平衡压力为初始压力Ps，然后将4000g功能聚酯从压滤性能测试仪中挤出，再将500g聚酯聚对苯二甲酸乙二醇酯从压滤性能测试仪中挤出，记录平衡压力为终止压力Pt，最后按照公式:FPFPV＝(Pt-Ps)/mc计算得出压滤值FPFPV，其中公式中:FPFPV为压滤值，单位为bar/g；Ps为初始压力，单位为bar；Pt为终止压力，单位为bar；mc为测试样品中功能粉体的质量，单位为g。
(5)功能聚酯纤维线密度(dtex)，测试方法：参照GB/T 14343-2008；
(6)功能聚酯纤维断裂强度(cN/dtex)，测试方法：参照GB/T14344-2008；
(7)功能聚酯纤维断裂伸长(％)，测试方法：参照GB/T 14344-2008。
以上各性能的测试结果见表1和表2。
表1
表2
由表1和表2的数据可知，采用本发明的功能聚酯生产方法所制备的功能聚酯的压滤值FPFPV均不高于0.2bar/g，而且相比于母粒法制备的功能聚酯具有更低的压滤值，采用本发明的功能聚酯生产方法所制备的功能聚酯具有更高的功能粉体分散均匀度。
本发明实施例1和对比例1制备功能聚酯所采用炭黑的添加量均相同，但是，实施例1中炭黑以连续制备的功能粉体浆料的形式注入到功能聚酯低聚物中再依次经过预缩聚反应和终缩聚反应得到功能聚酯，而对比例1中炭黑以母粒的形式加入到终缩聚反应制备得到的聚酯熔体中得到功能聚酯。对比例1的方法在制备功能聚酯时中，功能粉体在高粘聚酯熔体中难以高度均匀分散，制备得到的功能聚酯熔体的纺丝性能较差。
本发明功能粉体浆料中功能粉体在二元醇载体中实现了超细化分散。将功能粉体浆料以高压射流的形式注入连续反应釜，在功能粉体浆料高压射流的卷吸作用、与功能粉体浆料一起射流进入聚酯低聚物中的高压氮气所产生的紊流作用、以及高剪切径向流搅拌器所产生的剪切作用等三种作用的协同可实现功能粉体在低粘度聚酯低聚物中的快速分散，然后通过调节连续反应釜内各反应腔室的反应温度可蒸发脱除作为浆料载体进入反应釜中的过量二元醇，制备得到功能粉体分散粒径小的功能聚酯低聚物。功能聚酯低聚物再依次经预缩聚反应和终缩聚反应制得功能聚酯可实现功能粉体在聚酯基体中的高度均匀分散，有效减少功能聚酯制备过程中功能粉体粒子的团聚。
实施例1中功能聚酯的压滤值FPFPV为0.021bar/g、对比例1中功能聚酯的压滤值FPFPV为0.323bar/g，由于实施例1中炭黑的分散得更加均匀、功能聚酯的压滤值更低，从而使得制备的功能聚酯纤维的结构更加均一、力学性能更加优异，比如，采用相同的炭黑添加量制备相同线密度的功能聚酯纤维，实施例1制备的功能聚酯纤维的断裂强度为4.2N/dtex，而对比例1制备的功能聚酯纤维的断裂强度仅为2.4cN/dtex。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围。

Claims (9)

1.一种功能聚酯生产系统，其特征在于，包括
聚酯主生产系统和功能聚酯低聚物连续制备系统；
所述聚酯主生产系统包括依次连接的酯化单元、预缩聚单元和终缩聚单元， 所述功能聚酯低聚物连续制备系统包括精确控制反应单元，所述精确控制反应单元按照物料流动的顺序设于所述酯化单元和所述预缩聚单元之间；
所述精确控制反应单元为具有高压注入装置的连续反应釜，包括：
釜体，内部设有至少两个反应腔室；浆料进口，设置在所述釜体的下部位置，与所述反应腔室连通；
所述高压注入装置包括
喷射部，与所述浆料进口连通，用于向所述反应腔室内喷射功能粉体浆料； 所述反应腔室内设有搅拌器，所述搅拌器自所述釜体的顶部向底部延伸设
置，所述喷射部的喷射方向与所述搅拌器的延伸方向之间具有夹角 A，满足 15°≤A≤75°；
所述搅拌器包括搅拌轴和设置在所述搅拌轴上的搅拌叶，所述喷射部上设有喷孔，所述喷孔与所述搅拌叶边缘之间的距离为 d，所述釜体在水平方向上的半径为r，满足 r/2≤d≤r；
所述高压注入装置还包括
三相混合器，所述三相混合器包括筒体，所述筒体上开设有高压气体进口、功能粉体浆料进口和浆料出口；
所述喷射部与所述浆料进口和所述浆料出口连通，用于将所述三相混合器内的功能粉体浆料喷射到所述反应腔室内；
所述高压气体进口、功能粉体浆料进口和浆料出口分别与高压气体供应管、功能粉体浆料供应管和浆料排出管连通；
所述高压气体供应管设有减压阀，所述三相混合器设有压力传感器，所述减压阀和所述压力传感器均与控制器相连；
所述喷射部为喷嘴，所述喷嘴包括喷头和管状结构，所述喷头上设有所述喷孔；所述喷孔与所述浆料进口连通；所述管状结构的一端与所述喷头连接， 内部形成与所述喷孔相通的流道，所述管状结构靠近所述喷头的侧部与所述浆料排出管连通；
所述管状结构的内部设有调节阀，所述调节阀包括阀杆和控制手盘，阀杆套设在管状结构的内部，控制手盘与阀杆相连，通过转动控制手盘使得阀杆沿着管状结构螺旋向前或者螺旋向后移动；
所述喷头呈锥形结构，所述锥形结构的尖部区域设有所述喷孔；所述喷头的直径逐渐变小。
2.根据权利要求 1 所述的一种功能聚酯生产系统，其特征在于：所述夹角 A， 满足30°≤A≤60°。
3.根据权利要求 2 所述的一种功能聚酯生产系统，其特征在于：所述夹角A，满足 30°≤A≤45°。
4.根据权利要求 1 所述的一种功能聚酯生产系统，其特征在于：所述功能粉体浆料进口和所述浆料出口分别位于所述筒体的两端，所述高压气体进口位于所述筒体的侧壁上。
5.根据权利要求 1-4 任一所述的一种功能聚酯生产系统，其特征在于：
所述釜体内设有隔板，所述隔板从所述釜体的底壁向上延伸设置，所述隔板将所述釜体内部分隔成并排设置且相互连通的多个所述反应腔室，所述隔板与所述釜体的顶壁之间具有间隙，所述间隙向靠近所述物料出口的方向逐渐增大。
6.根据权利要求 5 所述的一种功能聚酯生产系统，其特征在于： 所述隔板的高度为所述釜体高度的 1/4～3/5。
7.一种采用如权利要求1-6 任一所述功能聚酯生产系统制备功能聚酯的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，对聚酯低聚物原料进行酯化反应，制得聚酯低聚物；
S2，将功能粉体浆料与氮气组成的气液固三相混合物以高压射流的方式喷射到步骤S1 中制得的聚酯低聚物中，经搅拌混合均匀并脱出过量浆料载体二元醇制得功能聚酯低聚物；
S3，将步骤 S2 中制得的功能聚酯低聚物经预缩聚反应和终缩聚反应，制得功能聚酯；
所述步骤 S1 发生在酯化单元，所述步骤 S2 发生在精确控制反应单元，所述步骤S3发生在预缩聚单元和终缩聚单元。
8.根据权利要求 7 所述的生产方法，其特征在于：
所述步骤 S2 中，所述功能聚酯低聚物的羟值不高于 230mgKOH/g，功能聚酯低聚物中功能粉体平均粒径不高于 1000nm，功能聚酯低聚物中功能粉体含量不高于 3.8wt％。
9.根据权利要求 8 所述的生产方法，其特征在于：
所述步骤 S3 中，所述功能聚酯的特性粘度为 0.56～1.20dL/g、压滤值 FPFPV不大于0.2bar/g。
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