CN117626476A - 一种熔体直纺高、低粘pet双组份弹性纤维及其制备方法 - Google Patents
一种熔体直纺高、低粘pet双组份弹性纤维及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种熔体直纺高、低粘PET双组份弹性纤维及其制备方法。所述制备方法采用六釜流程，除了将对苯二甲酸、乙二醇进行第一、第二酯化反应，第一、第二预聚反应之外，还分别将得到的对苯二甲酸乙二醇酯预聚物通入到高粘终聚釜和低粘终聚釜中进行聚合反应，分别得到高粘熔体和低粘熔体，再将二者一起纺丝。且在制备过程中，可以加入热稳定剂、抗氧剂、着色剂、固相平滑剂、降粘剂和液相润滑剂。采用该方法，高粘组分的粘度可以明显提高，获得更宽范围的高、低粘聚酯熔体粘度差。高粘熔体与低粘熔体的特性粘度的差值为0.100～0.550；所制备PET/PET双组份弹性纤维品质和卷曲收缩率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种熔体直纺高、低粘PET双组份弹性纤维及其制备方法。
背景技术
弹性纤维在现代化纤行业的应用范围越来越广，尤其是近年来，随着双组份弹性纤维理论的快速发展，对并列双组份弹性纤维的成形机理与弹性产生机理有了更深入的理解，弹性纤维品种与原来技术也有了长足进步。上世纪七十年代开始，杜邦公司首先推出单组分氨纶弹性纤维，产品以其独到的风格与特点快速风靡于市，七十年代末，又推出了双组份并列弹性纤维T800，采用PBT/PET并列复合，产生良好的弹性效果，但是PBT/PET弹性纤维由于PBT组分较低的玻璃化温度(26～42℃)，纤维受力产生快速结晶特性，T800纤维弹性回复率与保形性较差；进入二十一世纪，随着化学法与生物发酵法PDO产业化成功，PTT聚酯以其独特的分子结构，优良的弹性恢复性能，杜邦公司T400，PTT/PET双组份弹性纤维面世，PTT/PET双组份并列复合纤维具有优良的弹性回复率与保形性，多次拉伸面料不会变形，其弹性缓释效果克服了氨纶弹性纤维束缚感，并以其优良的耐氯漂、耐光照等特点，一举成为面料行业最佳的弹性纤维品种。
但是PTT聚酯原材料价位高，PTT/PET双组份纤维基本应用在高档面料范畴，对于一些较低弹性要求的面料，性价比不突出，所以对于双组份弹性纤维的开发成为近十年来行业开发重点领域，最新的进展是利用PET聚酯不同粘度组分之间的取向与结晶行为不同，采用一定粘度差异的高粘度PET与低粘度PET进行并列纺丝，制备PET/PET双组份弹性纤维，纺丝过程中，高粘组分与低粘组分因取向态过度到结晶态的速度与百分率不同而产生弹性卷曲，形成弹簧状结构，因此在面料上表现出良好的弹性效果。CN111101237A、CN101126180A、CN106337212A、CN107964690A、CN101851812A、CN115613159A等专利分别公开了一系列PET/PET、PBT/PET、PTT/PET等并列复合弹性纤维制备方法，以及具备弹性保持的改性PET如高粘ECDP、高粘高收缩聚酯、高粘分散染料易染聚酯、高粘CDP阳离子聚酯等与低粘PET聚酯制备易染或深染性弹性纤维的方法。
上述弹性纤维的制备方法都是基于高粘切片与低粘切片分别经过预结晶、干燥螺杆熔融，至复合纺丝箱体、复合并列喷丝板成型的切片纺丝生产流程，虽然解决了基本的并列复合纺丝技术问题，但切片纺丝技术存在流程长、成本高、产能低、产品质量稳定性差等明显缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种熔体直纺高、低粘PET双组份弹性纤维，该弹性纤维可以实现很高的弹性卷曲，且能调整弹性卷曲的不同程度，且生产成本较低，制备弹性纤维时，高粘熔体粘度足够高，且高粘熔体能够在熔体输送过程中较好地保持高粘度，制备方法产能高。
本发明的另一目的是提供一种熔体直纺高、低粘PET双组份弹性纤维的制备方法，该制备方法采用独特的六釜聚合装置体系分别聚合出高粘熔体组分和低粘熔体组分，再将双组份熔体直接进行并列复合纺丝，可以简捷地制备出高、低粘PET双组份弹性纤维，明显降低生产成本和提高产能效率。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种PET双组份弹性纤维的制备方法，以质量百分比计，所述PET双组份弹性纤维含有30％-70％的第一PET组分和70％-30％的第二PET组分，所述第一PET组分和第二PET组分的粘度不同；所述制备方法包括将对苯二甲酸、乙二醇和催化剂依次经过第一酯化釜、第二酯化釜进行酯化反应、第一预聚釜、第二预聚釜进行预聚反应，得到对苯二甲酸乙二醇酯预聚物的步骤，所述制备方法还包括将所述对苯二甲酸乙二醇酯预聚物经分设的熔体泵分别输送至高粘终聚釜和低粘终聚釜中进行聚合反应，分别得到高粘PET熔体和低粘PET熔体的步骤，所述高粘PET熔体的粘度大于所述低粘PET熔体的粘度；以及将所述高粘PET熔体和低粘PET熔体经过同一并列复合纺丝组件进行纺丝，得到所述PET双组份弹性纤维的步骤；所述高粘PET熔体的特性粘度与低粘PET熔体的特性粘度的差值为0.100～0.550，所述特性粘度在体积比为3:2的苯酚和四氯乙烷的混合溶剂中测定。
本发明中，采用六釜聚合装置体系进行聚合，可以有序调节高低粘熔体的粘度差(0.100～0.550)，进而可以根据不同客户的需求，生产不同卷曲收缩率的弹性纤维，大幅增加了装置产品的指标范围与装置的柔性化水平。
本发明的PET双组份弹性纤维含有高粘和低粘双组份。前述PET双组份弹性纤维的制备方法为熔体直纺方法，即将聚合得到的熔体直接用于纺丝，不再经过熔体冷却切片，再熔融进行纺丝的步骤。
在一些实施方式中，所述高粘终聚釜为卧式聚合釜，且包括内部含有腔室的主体，所述主体包括沿高粘终聚釜轴向依次设置的低粘区、中高粘区、高粘区，所述低粘区、中高粘区、高粘区中聚对苯二甲酸乙二醇酯熔体的粘度依次增大，所述低粘区的长度为高粘终聚釜长度的五分之三，所述中高粘区和高粘区的长度为终聚釜长度的五分之二，所述高粘终聚釜还包括两个搅拌轴，其中一个搅拌轴设置在低粘区，另一个搅拌轴设置在中高粘区和高粘区，所述两个搅拌轴的中轴线位于同一直线上，所述设置在低粘区的搅拌轴的长度为高粘终聚釜长度的五分之三，所述设置在中高粘区和高粘区的搅拌轴的长度为高粘终聚釜长度的五分之二；所述高粘终聚釜还包括设置在高粘区后端的喇叭口形状的高粘熔体出口。该设计为不等长前后端双轴搅拌设计。
在一些实施方式中，所述两个搅拌轴上均设置有多个圆盘反应器；低粘区的圆盘反应器为3～10片多盘组设计，低粘区前端为10～6片多盘组设计，低粘区后端为5～3片多盘组设计，低粘区的圆盘反应器为35～55片；所述高粘终聚釜还包括设置在低粘区最前端的两片圆形分配盘，每片分配盘具有六个辐条，将分配盘分为六等分，其中在间隔分布的三个等分的扇形区域内设置筛板，每个筛板上分布大量直径在1-5cm的圆孔。分配盘可以控制物料防止低粘物料短路，使熔体的分子量分布更加均匀。
本发明中，多盘组设计是指将多个相邻的圆盘反应器固定连接起来，它们之间随着搅拌轴一起选装。10～6片多盘组设计是指将10～6片圆盘反应器一起固定起来。
在一些实施方式中，中高粘区的圆盘反应器从前往后，依次为4片组合盘设计，3片组合盘设计和2片组合盘设计；中高粘区还设置有用于刮除高粘终聚釜内壁上熔体的壁面刮刀；中高粘区的圆盘反应器为15～25片；高粘区的圆盘反应器为2片组合盘设计，高粘区设置有5～8组2片组合盘；中高粘区和高粘区的圆盘反应器总数为25～35片；高粘区还设置有复合刮刀，所述复合刮刀包括用于刮除搅拌轴上熔体的轴向刮刀、用于刮除高粘终聚釜内壁上熔体的壁面刮刀和用于刮除搅拌器上熔体的盘面刮刀；高粘区的2片组合盘设计中，组合盘组之间及自身两片盘间距自前向后逐步加大。双片盘设计适合相对较低的高粘熔体制备(粘度太高会出现爬杆效应)，拉膜脱挥效率高，施工难度小，产品质量优良，可有效降低停留时间，副反应程度低。
现有技术中，常规的聚合釜中虽然设置刮刀，但是刮刀结构较为简单，起的作用较为有限。本发明的高粘终聚釜的高粘区中，通过采用上述特定结构的复合刮刀，可以有效控制圆盘反应器的盘面、搅拌轴表面以及聚合釜壁面的物料更新速率，使得三处的物料不会积累过多，有效抑制高粘熔体生产过程中色相劣化、大量乙醛产生的问题。本发明复合刮刀的盘面刮刀部可以控制盘面熔体膜的厚度，壁面刮刀部可及时更新聚合釜壁的物料，轴向刮刀部可以清洁搅拌轴。通过采用含有前述复合刮刀的终聚釜，可以实现物料停留时间控制在75～120min，远低于常规前后双轴高粘圆盘反应器的停留时间，后者通常为180～300min左右，而停留时间的大幅降低有效降低副反应水平，有利于高粘聚酯熔体制备。
在一些实施方式中，所述低粘区中聚对苯二甲酸乙二醇酯熔体的特性粘度为0.45～0.60，动力粘度为90～240Pa.s；所述高粘区中聚对苯二甲酸乙二醇酯熔体的特性粘度为0.68～0.90，动力粘度为500～1000Pa.s。
在高粘终聚釜中的高粘熔体的动力粘度很高，在高动力粘度条件下，非牛顿流体的高粘熔体在圆盘反应器的旋转盘面上的流动状态与常规较低粘度的聚酯熔体有大幅变化，圆盘反应器的盘面上的熔体膜厚度随动力粘度上升而急剧增加，进而会出现熔体爬杆效应，导致熔体在圆盘上停留时间大幅延长，圆盘传质效率大幅降低。此外，真空条件下，缩聚反应产生的乙二醇的挥发脱挥效率大幅降低，系统脱挥速度缓慢，并且圆盘反应器的轴向物料流动速度缓慢，垂直向与轴向传质、传热效率大幅降低，在极限高动力粘度下，未经干预的熔体会出现淹没圆盘反应器顶部的情况，导致高粘终聚釜的真空通道不畅，影响聚合过程。最后，聚合物料与终聚釜壁接触，置换困难，导致熔体在圆盘反应器和釜壁上停留时间过长，大幅提升了缩聚副反应发生的水平，一方面大幅增加终聚釜中乙醛等低分子副产物的生成量，严重时可以导致真空系统来不及及时脱挥，导致真空能力下降，另一方面，长时间集聚的物料产生催化裂解与交联固化，形成凝胶与碳化，形成大量凝胶粒子与凝聚粒子，严重影响产品纺丝过程端头与满卷率水平。
对此，本发明通过采用第一酯化釜、第二酯化釜、第一预聚釜、第二预聚釜、高粘终聚釜、低粘终聚釜的六釜聚合装置体系，并将高粘终聚釜采用两种不同的设计方式，其中一种即为前述不等长前后端双轴搅拌设计(前室搅拌轴为反应釜长度五分之三、后室搅拌轴长度为反应釜长度五分之二，其中前室即为低粘区，后室即为中高粘区和高粘区)，高粘区采用加强双盘组设计配合复合刮刀，特点是设计简单，使用方便，适合中高粘度聚酯生产。另一种为下述的前后轴等长设计，后室高粘区采用高强高效单片盘设计，并配合使用复合刮刀，对圆盘成膜进行更高效控制，由于高粘区物料更新效率更高，副反应程度有效控制，适合更高粘度熔体生产。
在一些实施方式中，所述高粘终聚釜为卧式聚合釜，且包括内部含有腔室的主体，所述主体包括沿高粘终聚釜轴向依次设置的低粘区、中高粘区、高粘区，所述低粘区、中高粘区、高粘区中聚对苯二甲酸乙二醇酯熔体的粘度依次增大，所述低粘区的长度为高粘终聚釜长度的二分之一，所述中高粘区和高粘区的长度为高粘终聚釜长度的二分之一，所述高粘终聚釜还包括两个搅拌轴，其中一个搅拌轴设置在低粘区，另一个搅拌轴设置在中高粘区和高粘区，所述两个搅拌轴的中轴线位于同一直线上，所述设置在低粘区的搅拌轴的长度为高粘终聚釜长度的二分之一，所述设置在中高粘区和高粘区的搅拌轴的长度为高粘终聚釜长度的二分之一；所述高粘终聚釜还包括设置在高粘区后端的喇叭口形状的高粘熔体出口。该设计为前后轴等长设计。
在一些实施方式中，所述两个搅拌轴上均设置有多个圆盘反应器；低粘区的圆盘反应器为多组多盘片设计；所述高粘终聚釜还包括设置在低粘区最前端的两片圆形分配盘，每片分配盘具有六个辐条，将分配盘分为六等分，其中在间隔分布的三个等分的扇形区域内设置筛板，每个筛板上分布大量直径在1-5cm的圆孔。
在一些实施方式中，中高粘区的圆盘反应器为8～10组双片盘设计；高粘区的圆盘反应器为单盘设计，高粘区的圆盘反应器为6～15片；高粘区的圆盘反应器采用加强设计；高粘区还设置有复合刮刀，所述复合刮刀包括用于刮除搅拌轴上熔体的轴向刮刀、用于刮除高粘终聚釜内壁上熔体的壁面刮刀和用于刮除搅拌器上熔体的盘面刮刀，所述壁面刮刀为沿轴向旋转式的螺旋状，所述轴向刮刀和盘面刮刀设置在圆盘反应器之间，所述壁面刮刀设置在圆盘反应器外沿，从前往后，盘面刮刀与相邻圆盘反应器的间距，壁面刮刀与高粘终聚釜内壁的间距逐渐减小；高粘区内圆盘反应器的直径由前往后依次减小，高粘区内最后一个圆盘反应器的直径为最前一个圆盘反应器的直径的85％。从低粘区、中高粘区到高粘区，聚合得到的聚酯熔体的粘度不断增大，将圆盘反应器之间的间距逐渐增大，一方面可以防止熔体堵塞圆盘反应器，另一方面有利于熔体的向后进一步推进和聚合。该圆盘反应器设计是根据熔体轴向粘度逐步增大的特点，圆盘反应器半径逐步变窄，一方面降低搅拌轴载荷，另一方面逐步缩小后端圆盘反应器的外径，可以增大后端挥发分流动的空间面积。
现有技术中，常规的聚合釜中虽然设置刮刀，但是刮刀结构较为简单，起的作用较为有限。本发明的高粘终聚釜的高粘区中，通过采用上述特定结构的复合刮刀，可以有效控制圆盘反应器的盘面、搅拌轴表面以及聚合釜壁面的物料更新速率，使得三处的物料不会积累过多，有效抑制高粘熔体生产过程中色相劣化、大量乙醛产生的问题。本发明复合刮刀的盘面刮刀部可以控制盘面熔体膜的厚度，壁面刮刀部可及时更新聚合釜壁的物料，轴向刮刀部可以清洁搅拌轴。通过采用含有前述复合刮刀的终聚釜，可以实现物料停留时间控制在75～120min，远低于常规前后双轴高粘圆盘反应器的停留时间，后者通常为180～300min左右，而停留时间的大幅降低有效降低副反应水平，有利于高粘聚酯熔体制备。
在一些实施方式中，所述低粘区中聚对苯二甲酸乙二醇酯熔体的特性粘度为0.45～0.60，动力粘度为90～240Pa.s；所述高粘区中聚对苯二甲酸乙二醇酯熔体的特性粘度为0.68～0.90，动力粘度为450～1000Pa.s。
对于上述两种搅拌轴设计方式，均可以采用下述的进一步结构或者方法步骤设置。
在一些实施方式中，所述高粘终聚釜还包括设置在低粘区后端部、中高粘区后端部和高粘区后端部的主体顶部的用于通入过热乙二醇蒸汽的蒸汽进料口，所述制备方法还包括采用计量系统对过热乙二醇蒸汽进行计量并通入高粘终聚釜中的步骤。在终聚釜中设置上述蒸汽进料口可以实现在装置长周期远行过程中，对高粘区产生的凝胶与碳化物料定期进行醇解，防止反应器顶部结交碳化，以及及时根据纺丝组件升压情况，对高粘区圆盘进行降粘脱料，将长周期老化的变质物料自盘面解聚脱除，重新构建圆盘物料分配，延长装置运行周期。
在一些实施方式中，所述高粘终聚釜与真空泵相连接，所述真空泵为液环泵，其入口设置有用于冷却气体的冷冻水装置，所述制备方法控制所述真空泵的抽气量为200～350kg/h，所述真空泵的极限真空度为50～65pa，生产状态下控制所述终聚釜内的真空度为100～180Pa。
本发明中，由于高粘区物料副反应增加与脱挥效果效率整体下降，终聚釜挥发分产生量是常规聚酯装置同等产能的2.5～3.2倍，高粘出口粘度越高，不凝气产生量越高，因此真空泵抽气设计为常规同等产能聚酯装置2.0～3.0倍，极限真空设计：50～65pa，抽气量：200～350kg/h，真空泵液环泵入口设计大载量冷冻水装置，以捕集超量的不凝乙醛，为进一步维持生产稳定性，装置真空部分采出乙二醇必须全部进行脱醛处理后再进入系统。
在一些实施方式中，所述催化剂为负载型催化剂，且包括载体和活性组分；所述载体为纳米硫酸钡，所述纳米硫酸钡的粒径为20～50nm，且比表面积为270～350m2/g；所述纳米硫酸钡在无水乙二醇中反应制备得到；所述活性组分包括主活性组分和副活性组分，所述主活性组分为氧化钛，所述副活性组分为氧化钪、氧化镁、氧化钴和氧化锌的混合物。
在一些实施方式中，按照重量百分比，所述催化剂含有3.3％～10.0％的氧化钛、8％～15％的副活性组分，以及75.0％～88.7％的纳米硫酸钡。
在一些实施方式中，所述催化剂的粒径为80～160nm。
在一些实施方式中，所述催化剂通过将载体的乙二醇悬浮液、硫酸钪、硫酸镁、硫酸钴、硫酸锌、钛的化合物和沉淀剂进行沉淀、硅烷偶联剂表面处理、煅烧制备得到。
在一些实施方式中，所述硫酸钪、硫酸镁、硫酸钴、硫酸锌以水溶液的形式加入。
在一些实施方式中，所述钛的化合物选自钛酸四丁酯TBT或钛酸四异丙酯TPT。
在一些实施方式中，所述沉淀剂为氢氧化钠，优选为氢氧化钠的乙二醇溶液。
本发明中，使用高稳定性聚酯配方，采用PTA与EG进行酯化、聚合反应，催化剂使用自主研发钛基固相多元金属催化剂，合成该催化剂时，首先在乙二醇液相中制备纳米级硫酸钡，控制硫酸钡粒径在20～50nm，比表面积达到270～350m2/g，再控制好硫酸钡悬浮液的pH值在7.0～7.1，之后在高速搅拌条件下，同步滴入钪-镁-钴-锌的硫酸盐水溶液、氢氧化钠乙二醇溶液，再将悬浮液进行老化，并滴加入钛的化合物，再次老化后滴加硅烷偶联剂，进行粉体表面封闭，继续老化10.0小时后，蒸馏出水分及低沸点醇，并调节pH值至中性，过滤，煅烧后，得到催化剂。
该钛基固相多元金属催化剂为多孔大比表面积固相催化剂，在乙二醇中具有良好的分散效果，克服了常规液相钛系催化剂在酯化聚合过程易发生水解的缺点，具有非常优越的催化效果，可有效抑制副反应水平。相比于传统的锑系催化剂，该催化剂获得更好的高粘熔体热及热氧稳定性，熔体输送过程粘度降对比锑系催化剂降低约：12％～18％。
在一些实施方式中，采用熔体泵对高粘PET熔体和低粘PET熔体进行输送，所述熔体泵出口设置熔体冷却器，所述制备方法控制高粘PET熔体经熔体冷却器冷却后温度为284～286℃；在熔体泵和并列复合纺丝组件之间设置过滤器和增压泵；所述制备方法控制高粘PET熔体的输送时间为25～35min；在熔体输送管路的前端设置多个静态缓流混合器。
本发明中，设计超短流程高粘聚酯熔体高效熔体输送设计；在每个熔体泵出口配备大容量熔体冷却器，确保熔体温度迅速控制在：284～286℃，然后经过滤器、增压泵将熔体输送至纺丝单元，超短短流程设计理念是将终聚釜自聚合装置转移到纺丝装置上方，熔体以最短输送时间送到纺丝单元，常规聚酯熔体输送时间一般为50～70min，高粘熔体输送短流程要求输送时间压缩至：25～35min，更加严格的设计是在这个停留时间范围内必须将熔体残留的内应力动能完全释放，因此特殊设计前段多位置静态缓流混合器，在不增加停留时间的情况下，迅速达到平推流效果。
在一些实施方式中，所述制备方法还包括在所述高粘PET熔体经过过滤器之前，将降粘剂通入到所述高粘PET熔体的步骤；所述降粘剂选自聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯PETG、阳离子可染聚酯CDP、阳离子染料易染聚酯ECDP、常压沸染聚酯EDDP、聚对苯二甲酸丁二酯PBT、聚对苯二甲酸-1,3-丙二醇酯PTT中的一种或多种的组合。
进一步地，所述降粘剂的用量为熔体总质量的0.2％～3.0％，优选0.5～2.0％，更优选为0.8～1.5％，加入降粘剂可大幅降低高粘熔体运动粘度，提高熔体输送效率，减少过程降解。
在高粘熔体输送过滤器前设计助剂注入系统，将降粘剂注入，降粘剂的加入可以大幅提升高粘熔体的流动性，改善高粘熔体内部应力消除效果，提升平推流效果，可以实现在不影响最终双组份弹性纤维产品基本指标与质量的前提下，使得纺丝效果更稳定，纤维卷曲率提高。
在一些实施方式中，所述制备方法还包括在将所述对苯二甲酸乙二醇酯预聚物通入到所述高粘终聚釜之前，将固相平滑剂通入到所述对苯二甲酸乙二醇酯预聚物的步骤，以及将固相平滑剂和对苯二甲酸乙二醇酯预聚物的混合物通过过滤器的步骤，所述固相平滑剂为母粒形式，且包括聚酯基体和无机粉体，所述无机粉体选自滑石粉、蒙脱土、硫酸钡、水滑石和纳米二氧化硅中的一种或多种的组合。
进一步地，所述固相平滑剂的用量为熔体总质量的0.05％～1.0％，优选0.06～0.8％，更优选0.1～0.5％。
固相平滑剂为惰性粉末，可以产生良好的滑移效果，既可以降低高粘熔体快速增稠效果，也可以形成汽化中心，加快小分子物料溢出，改善脱挥效率，熔体输送减少温升效应，可大幅降低高粘熔体运动粘度，提高熔体输送效率。固相平滑剂的加入可以产生流体表面与管壁的摩擦力，相应提升熔体的流动性，降低熔体的粘度。
在一些实施方式中，所述制备方法还包括在进行所述第二酯化反应之前，往所述第二酯化釜中通入热稳定剂、抗氧剂或着色剂的步骤；所述热稳定剂选自磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三苯酯、亚磷酸三苯酯、磷酸三甘油酯中的一种或多种的组合；所述抗氧剂选自抗氧剂168、抗氧剂1076、抗氧剂1010、抗氧剂1222、苯并噻唑类抗氧剂中的一种或多种的组合。
在第二酯化釜中通入热稳定剂和抗氧剂，可以提高高粘PET聚酯熔体热稳定性和抗氧化性，使得酯化、聚合过程中可以抑制副反应发生，实现抑制高粘熔体在熔体直纺工艺流程长达40～90min的停留时间内热降解产生的粘度降，并在纺丝箱体部位确保熔体特性粘度水平仍然较高，从而产生足够的弹性卷曲。
在一些实施方式中，所述制备方法还包括在所述高粘PET熔体经过过滤器之前，将液相润滑剂通入到高粘PET熔体中的步骤；所述液相润滑剂选自分子量为8000～20000的聚乙二醇、分子量为10000～20000的聚醚胺、分子量为5000～20000的聚己二酸丁二醇酯、聚丙烯酸酯中的一种或多种的组合。
进一步地，所述液相润滑剂的用量为熔体总质量的0.1％～2.0％，优选0.3～1.5％，更优选0.5～1.0％。
在一些实施方式中，所述高粘PET熔体的动力粘度与低粘PET熔体的动力粘度的差值为250～700Pa.s，优选地为450～630pa.s；进一步优选地，所述高粘PET熔体的特性粘度与低粘PET熔体的特性粘度的差值为0.30～0.45，所述高粘PET熔体的动力粘度与低粘PET熔体的动力粘度的差值为500～600Pa.s。
在一些实施方式中，所述制备方法还包括在将固相平滑剂和对苯二甲酸乙二醇酯预聚物的混合物通过过滤器之前，将二者的混合物通过动态混合器进行混合的步骤。
在一些实施方式中，所述制备方法还包括在将所述对苯二甲酸乙二醇酯预聚物通入到高粘终聚釜和低粘终聚釜之前，将其在过滤器中进行过滤的步骤。
在一些实施方式中，所述制备方法还包括在将所述高粘PET熔体和低粘PET熔体经过同一纺丝组件之前，将二者分别经过过滤器的步骤。
在一些实施方式中，将所述高粘终聚釜设置在所述纺丝组件的顶部。如此可以减少高粘终聚釜合成的高粘熔体在纺丝之前的输送距离。
在一些实施方式中，所述同一纺丝组件为复合纺丝箱体。
在一些实施方式中，该复合纺丝箱体包括复合喷丝板。
本发明还提供一种前述制备方法制备得到的PET双组份弹性纤维。
在一些实施方式中，所述PET双组份弹性纤维的卷曲收缩率为18％～38％。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明通过采用第一酯化釜、第二酯化釜、第一预聚釜、第二预聚釜、高粘终聚釜、低粘终聚釜的六釜聚合装置体系，并将高粘终聚釜设置为前后端不等长双轴搅拌形式，即高粘终聚釜中的低粘区的长度和中高粘区、高粘区的长度总和不等长，控制低粘区长度更长，同时在三区设置特殊的圆盘反应器设置以及刮刀设置，可以实现高粘终聚釜中高粘熔体粘度明显提高，熔体分子量分布变窄。同时，分别采用高粘终聚釜、低粘终聚釜来合成高粘熔体和低粘熔体，可以有效地调整高粘熔体和低粘熔体之间的粘度差，进而调整最终双组份弹性纤维的卷曲率和收缩率。
或者本发明可以采用将高粘终聚釜设置为前后端等长双轴搅拌形式，即低粘区的长度等于中高粘区和高粘区的长度总和，同时在三区设置特定的圆盘反应器设置和刮刀设置，也可实现提高高粘熔体粘度有效地调整高粘熔体和低粘熔体之间的粘度差，进而调整最终双组份弹性纤维的卷曲率和收缩率。
本发明中，高粘熔体的特性粘度可达0.68～0.90，低粘熔体的特性粘度为0.45～0.64，该高粘熔体的粘度远高于现有技术的。
本发明的PET双组份弹性纤维的卷曲收缩率可达38％，远高于现有的双组份弹性纤维。
采用本发明的制备方法进行产业化生产双组份弹性纤维，可以实现低粘熔体产能3～8万吨/年，高粘熔体产能3～8万吨/年，产品为熔体直纺PET/PET高低粘双组份弹性纤维时，综合装置产能为6～16万吨/年。
附图说明
图1为本发明实施例中使用的六釜聚合体系的示意图；
图2为本发明实施例中使用的第一种高粘终聚釜的结构示意图；
图3为本发明实施例中使用的第二种高粘终聚釜的结构示意图；
图4为本发明实施例中使用的终聚釜的复合刮刀的结构示意图；
其中，1-低粘区，2-中高粘区，3-高粘区，4-复合刮刀，5-盘面刮刀，6-轴向刮刀，7-壁面刮刀，8-搅拌轴，9-圆盘反应器，10-第一酯化釜，11-第二酯化釜，12-第一预聚釜，13-第二预聚釜，14-高粘终聚釜，15-低粘终聚釜，16-熔体泵，17-蒸汽进料口。
具体实施方式
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明；应理解，这些实施例是用于说明本发明的基本原理、主要特征和优点，而本发明不受以下实施例的范围限制；实施例中采用的实施条件可以根据具体要求做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。下述实施例中未作特殊说明，所有原料均来自于商购或通过本领域的常规方法制备而得。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
下面结合附图及本发明的优选实施例对本发明作进一步描述。在以下实施例中，需说明的是，术语中“前”、“后”方位均以物料的流动方向为基准，物料先流过的方向为前，后流过的方向为后。例如附图2中，术语中的“前”指的是图2中的左侧，术语中的“后”指的是图2中右侧，因此本发明中描述的方位以及位置关系仅是为了便于描述发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、仅具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，实施例中制备PET双组份弹性纤维时，采用第一酯化釜10、第二酯化釜11、第一预聚釜12、第二预聚釜13、高粘终聚釜14、低粘终聚釜15的六釜装置体系。六釜之间通过必要的管路进行相连，必要的真空系统等与六釜进行连接。其中，第二预聚釜13和高粘终聚釜14或者低粘终聚釜15之间设置有泵16和过滤器A和B，在实际生产工艺中，过滤器A和B不同时开启，例如可以先开启过滤器A，待装置运行一段时间后，切换为使用过滤器B，此时可以对过滤器A进行清洗。
对于高粘终聚釜14，第一种设计为不等长前后端双轴搅拌设计。如图2所示，高粘终聚釜14包括内部含有腔室的主体，主体包括沿高粘终聚釜14轴向依次设置的低粘区1、中高粘区2、高粘区3，低粘区1、中高粘区2、高粘区3中聚对苯二甲酸乙二醇酯熔体的粘度依次增大，低粘区1的长度为高粘终聚釜14长度的五分之三，中高粘区2和高粘区3的长度为高粘终聚釜14长度的五分之二，高粘终聚釜14还包括两个搅拌轴8，其中一个搅拌轴8设置在低粘区1，另一个搅拌轴8设置在中高粘区2和高粘区3，两个搅拌轴8的中轴线位于同一直线上，设置在低粘区1的搅拌轴8的长度为高粘终聚釜14长度的五分之三，设置在中高粘区2和高粘区3的搅拌轴8的长度为高粘终聚釜14长度的五分之二；高粘终聚釜14还包括设置在高粘区3后端的喇叭口形状的高粘熔体出口。
两个搅拌轴8上均设置有多个圆盘反应器9；低粘区1的圆盘反应器9为3～10片多盘组设计，低粘区1前端为10～6片多盘组设计，低粘区1后端为5～3片多盘组设计，低粘区1的圆盘反应器为35～55片；高粘终聚釜14还包括设置在低粘区1最前端的两片圆形分配盘，每片分配盘具有六个辐条，将分配盘分为六等分，其中在间隔分布的三个等分的扇形区域内设置筛板，每个筛板上分布大量直径在1-5cm的圆孔。分配盘可以控制物料防止低粘物料短路，使熔体的分子量分布更加均匀。
中高粘区2的圆盘反应器9从前往后，依次为4片组合盘设计，3片组合盘设计和2片组合盘设计；中高粘区2还设置有用于刮除高粘终聚釜14内壁上熔体的壁面刮刀7；中高粘区2的圆盘反应器9为15～25片；高粘区3的圆盘反应器9为2片组合盘设计，高粘区3设置有5～8组2片组合盘；中高粘区2和高粘区3的圆盘反应器9总数为25～35片。
如图4所示，高粘区1还设置有复合刮刀4，复合刮刀4包括用于刮除搅拌轴上熔体的轴向刮刀6、用于刮除高粘终聚釜14内壁上熔体的壁面刮刀7和用于刮除搅拌器上熔体的盘面刮刀5；高粘区3的2片组合盘设计中，组合盘组之间及自身两片盘间距自前向后逐步加大。
对于高粘终聚釜14，第二种设计为前后轴等长设计。如图3所示，高粘终聚釜14为卧式聚合釜，且包括内部含有腔室的主体，主体包括沿高粘终聚釜14轴向依次设置的低粘区1、中高粘区2、高粘区3，低粘区1、中高粘区2、高粘区3中聚对苯二甲酸乙二醇酯熔体的粘度依次增大，低粘区1的长度为高粘终聚釜14长度的二分之一，中高粘区2和高粘区3的长度为高粘终聚釜14长度的二分之一，高粘终聚釜14还包括两个搅拌轴8，其中一个搅拌轴8设置在低粘区1，另一个搅拌轴8设置在中高粘区2和高粘区3，两个搅拌轴8的中轴线位于同一直线上，设置在低粘区1的搅拌轴8的长度为高粘终聚釜14长度的二分之一，设置在中高粘区2和高粘区3的搅拌轴8的长度为高粘终聚釜14长度的二分之一；高粘终聚釜14还包括设置在高粘区3后端的喇叭口形状的高粘熔体出口。
两个搅拌轴8上均设置有多个圆盘反应器9；低粘区1的圆盘反应器9为多组多盘片设计；高粘终聚釜14还包括设置在低粘区1最前端的两片圆形分配盘，每片分配盘具有六个辐条，将分配盘分为六等分，其中在间隔分布的三个等分的扇形区域内设置筛板，每个筛板上分布大量直径在1-5cm的圆孔。
中高粘区2的圆盘反应器9为8～10组双片盘设计；高粘区3的圆盘反应器9为单盘设计，高粘区3的圆盘反应器9为6～15片；高粘区3的圆盘反应器9采用加强设计。
如图4所示，高粘区3还设置有复合刮刀4，复合刮刀4包括用于刮除搅拌轴上8熔体的轴向刮刀6、用于刮除高粘终聚釜14内壁上熔体的壁面刮刀7和用于刮除搅拌器上熔体的盘面刮刀5，壁面刮刀7为沿轴向旋转式的螺旋状，轴向刮刀6和盘面刮刀5设置在圆盘反应器9之间，壁面刮刀7设置在圆盘反应器9外沿，从前往后，盘面刮刀5与相邻圆盘反应器9的间距，壁面刮刀7与高粘终聚釜14内壁的间距逐渐减小；高粘区3内圆盘反应器9的直径由前往后依次减小，高粘区3内最后一个圆盘反应器9的直径为最前一个圆盘反应器9的直径的85％。
高粘终聚釜14还包括设置在低粘区1后端部、中高粘区2后端部和高粘区3后端部的主体顶部的用于通入过热乙二醇蒸汽的蒸汽进料口17。
高粘终聚釜14与真空泵相连接，真空泵为液环泵，其入口设置有用于冷却气体的冷冻水装置。熔体泵对高粘PET熔体和低粘PET熔体进行输送，所述熔体泵出口设置熔体冷却器。
在第二预聚釜之后，高粘终聚釜之前设置动态混合器和过滤器；在该动态混合器之前，设置固相平滑剂注入系统。
在高粘终聚釜和低粘终聚釜之后，同一纺丝组件之前，设置动态混合器和过滤器；在该动态混合器之前，设置降粘剂注入系统。
可以在六釜之间起连接作用的管道上设置必要的熔体泵、真空泵和输送管道等。
同一纺丝组件为复合纺丝箱体，将高粘终聚釜设置在复合纺丝箱体的顶部，以缩短熔体尤其是高粘熔体的输送距离。复合纺丝箱体含有喷丝板。
实施例1
本实施例提供一种PET双组份弹性纤维的制备方法，具体步骤如下：
该实施例中使用的催化剂的制备方法如下：
采用硫酸和氢氧化钡或醋酸钡在无水乙二醇中进行反应，制备得到硫酸钡纳米颗粒的乙二醇悬浮液，并通过真空净化去除生成的醋酸(当原料采用醋酸钡时)。硫酸钡纳米颗粒的粒径为20～50nm，比表面积为270～350m2/g。调节硫酸钡纳米颗粒的乙二醇悬浮液的pH值，使其为7.0-7.1，然后在高速搅拌条件下，往乙二醇悬浮液中同步滴入硫酸钪、硫酸镁、硫酸钴和硫酸锌的混合水溶液和氢氧化钠的乙二醇溶液，滴加完毕后，将悬浮液老化8.0小时，然后往老化后的悬浮液中，于5.0小时内滴入钛的化合物钛酸四丁酯或钛酸异丙酯，继续老化6.0小时，最后往悬浮液中滴入硅烷偶联剂，进行粉体表面封闭，继续老化10.0小时后，蒸馏出水分及低沸点醇，并调节悬浮液的pH至中性，过滤后，将产品放入马弗炉在480～525℃条件热定型，得到负载型催化剂。该催化剂以硫酸钡纳米颗粒为载体，以氧化钪、氧化镁、氧化钴、氧化锌和氧化钛为活性组分。其中，以质量百分比计，所述催化剂含有3.3％～10.0％的氧化钛、以及作为辅助活性成分的钪、镁、钴、锌的氧化物，辅助成分氧化物含量占催化剂固相成分总量的8％～15％，硫酸钡载体量占固相总量的75.0％～88.7％
采用前述六釜聚合装置，将对苯二甲酸、乙二醇、上述催化剂依次经过第一酯化釜、第二酯化釜进行酯化反应，第一预聚釜、第二预聚釜进行预聚反应，得到对苯二甲酸乙二醇酯预聚物，并且在第二酯化釜进行第二酯化反应之前，将普通二氧化钛消光剂色浆(通过二氧化钛和乙二醇研磨分散制备得到，其中二氧化钛占10wt％，乙二醇占90wt％)、热稳定剂、抗氧剂、着色剂通过相应管路分别加入到第二酯化釜的不同分室中，其中，对苯二甲酸通入的流速为2500～25000kg/h、乙二醇通入的流速为1000～10000kg/h，上述催化剂的用量按钛元素在熔体总质量中占8～12ppm；消光剂的用量为使得其中的二氧化钛占熔体总质量的0.3％，热稳定剂、抗氧剂、着色剂的添加量相对于对苯二甲酸的摩尔量分别20ppm，50ppm和1ppm。之后分别将对苯二甲酸乙二醇酯预聚物通入高粘终聚釜、低粘终聚釜中进行聚合，并分别得到高粘PET熔体和低粘PET熔体；最后将高粘PET熔体和低粘PET熔体以质量比5:5直接通入到同一并列复合纺丝箱体中进行纺丝，得到PET双组份弹性纤维。
实施例1分组实验包括1-1、1-2～9-1、9-2，其数据见下表1：
六釜聚合装置的条件设置以及高粘PET熔体和低粘PET熔体的性能如下表1所示。其中，特性粘度采用苯酚：四氯乙烷(3:2体积比)的混合溶剂进行溶解再测试。
表1实施例1工艺条件与粘度情况
实施例1对应高粘PET熔体和低粘PET熔体经输送至喷丝板处，纺丝成纤时熔体指标与粘度差情况如下表2所示：
表2实施例1纺丝箱体处工艺条件及粘度情况
实施例1对应高粘PET熔体和低粘PET熔体经纺丝后，得到的复合弹性纤维的性能如表3所示：
表3实施例1PET/PET双组份复合弹性纤维物理化学指标
实施例2
本实施例提供一种PET双组份弹性纤维的制备方法，该方法基本同实施例1，区别仅在于：还从固相平滑剂注入系统中通入固相平滑剂，其具体种类为粒径为100～250nm的滑石粉的聚酯母粒，其用量为相对于熔体总质量为0.25％。控制高粘熔体和低粘熔体不同的特性粘度，将高粘熔体的特性粘度控制在0.80～0.90，相应装置条件设置和熔体性能如下表4所示。高粘熔体和低粘熔体经输送至喷丝板处，纺丝成纤时熔体指标与粘度差情况如下表5所示。其中，序号10-1、10-2、10-3对应于实施例2。
实施例3
本实施例提供一种PET双组份弹性纤维的制备方法，该方法基本同实施例1，区别仅在于：还从降粘剂注入系统中通入降粘剂，其具体种类为特性粘度为0.58的PETG聚酯(特性粘度采用苯酚：四氯乙烷(3:2体积比)测试)，其用量为相对于熔体总质量为0.5％。控制高粘熔体和低粘熔体不同的特性粘度，将高粘熔体的特性粘度控制在0.80～0.90，相应装置条件设置和熔体性能如下表4所示。高粘熔体和低粘熔体经输送至喷丝板处，纺丝成纤时熔体指标与粘度差情况如下表5所示。其中，序号11-1、11-2、11-3对应于实施例3。
实施例4
本实施例提供一种PET双组份弹性纤维的制备方法，该方法基本同实施例1，区别仅在于：还从液相润滑剂注入系统中通入液相润滑剂，其具体种类为分子量为10000的聚己二酸丁二醇酯，其用量为相对于熔体总质量为0.25％。控制高粘熔体和低粘熔体不同的特性粘度，将高粘熔体的特性粘度控制在0.80～0.90，相应装置条件设置和熔体性能如下表4所示。高粘熔体和低粘熔体经输送至喷丝板处，纺丝成纤时熔体指标与粘度差情况如下表5所示。其中，序号12-1、12-2、12-3对应于实施例4。
表4实施例2-4工艺条件与粘度情况
表5实施例2-4纺丝箱体处工艺条件及粘度情况
实施例2-4对应高粘PET熔体和低粘PET熔体经纺丝后，得到的复合弹性纤维的性能如表6所示，其中纤维品种为FDY：
表6实施例2-4双组份复合弹性纤维物理化学指标
由实施例2-4与实施例1的结果相比可知，由于高粘PET熔体输送过程中的降解反应，导致纺丝箱体处的高粘熔体的粘度变低，进而使得纺丝箱体处的高粘、低粘熔体的实际粘度差比两种熔体切片的粘度差降低，而在聚合体系中通入固相平滑剂、降粘剂或者液相润滑剂之后，高粘熔体在熔体输送过程中的粘度降会明显得到抑制，管道输送温度显著降低，进而可以改善纺丝状况，提高纤维产品满卷率。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之中。
Claims (22)
1.一种PET双组份弹性纤维的制备方法，以质量百分比计，所述PET双组份弹性纤维含有30％-70％的第一PET组分和70％-30％的第二PET组分，所述第一PET组分和第二PET组分的粘度不同；所述制备方法包括将对苯二甲酸、乙二醇和催化剂依次经过第一酯化釜、第二酯化釜进行酯化反应、第一预聚釜、第二预聚釜进行预聚反应，得到对苯二甲酸乙二醇酯预聚物的步骤，其特征在于：所述制备方法还包括将所述对苯二甲酸乙二醇酯预聚物经分设的熔体泵分别输送至高粘终聚釜和低粘终聚釜中进行聚合反应，分别得到高粘PET熔体和低粘PET熔体的步骤，所述高粘PET熔体的粘度大于所述低粘PET熔体的粘度；以及将所述高粘PET熔体和低粘PET熔体经过同一并列复合纺丝组件进行纺丝，得到所述PET双组份弹性纤维的步骤；所述高粘PET熔体的特性粘度与低粘PET熔体的特性粘度的差值为0.100～0.550，所述特性粘度在体积比为3:2的苯酚和四氯乙烷的混合溶剂中测定。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述高粘终聚釜为卧式聚合釜，且包括内部含有腔室的主体，所述主体包括沿高粘终聚釜轴向依次设置的低粘区、中高粘区、高粘区，所述低粘区、中高粘区、高粘区中聚对苯二甲酸乙二醇酯熔体的粘度依次增大，所述低粘区的长度为高粘终聚釜长度的五分之三，所述中高粘区和高粘区的长度为终聚釜长度的五分之二，所述高粘终聚釜还包括两个搅拌轴，其中一个搅拌轴设置在低粘区，另一个搅拌轴设置在中高粘区和高粘区，所述两个搅拌轴的中轴线位于同一直线上，所述设置在低粘区的搅拌轴的长度为高粘终聚釜长度的五分之三，所述设置在中高粘区和高粘区的搅拌轴的长度为高粘终聚釜长度的五分之二；所述高粘终聚釜还包括设置在高粘区后端的喇叭口形状的高粘熔体出口。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述两个搅拌轴上均设置有多个圆盘反应器；低粘区的圆盘反应器为3～10片多盘组设计，低粘区前端为10～6片多盘组设计，低粘区后端为5～3片多盘组设计，低粘区的圆盘反应器为35～55片；所述高粘终聚釜还包括设置在低粘区最前端的两片圆形分配盘，每片分配盘具有六个辐条，将分配盘分为六等分，其中在间隔分布的三个等分的扇形区域内设置筛板，每个筛板上分布大量直径在1-5cm的圆孔。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：中高粘区的圆盘反应器从前往后，依次为4片组合盘设计，3片组合盘设计和2片组合盘设计；中高粘区还设置有用于刮除高粘终聚釜内壁上熔体的壁面刮刀；中高粘区的圆盘反应器为15～25片；高粘区的圆盘反应器为2片组合盘设计，高粘区设置有5～8组2片组合盘；中高粘区和高粘区的圆盘反应器总数为25～35片；高粘区还设置有复合刮刀，所述复合刮刀包括用于刮除搅拌轴上熔体的轴向刮刀、用于刮除高粘终聚釜内壁上熔体的壁面刮刀和用于刮除搅拌器上熔体的盘面刮刀；高粘区的2片组合盘设计中，组合盘组之间及自身两片盘间距自前向后逐步加大。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述低粘区中聚对苯二甲酸乙二醇酯熔体的特性粘度为0.45～0.60，动力粘度为90～240Pa.s；所述高粘区中聚对苯二甲酸乙二醇酯熔体的特性粘度为0.68～0.90，动力粘度为500～1000Pa.s。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述高粘终聚釜为卧式聚合釜，且包括内部含有腔室的主体，所述主体包括沿高粘终聚釜轴向依次设置的低粘区、中高粘区、高粘区，所述低粘区、中高粘区、高粘区中聚对苯二甲酸乙二醇酯熔体的粘度依次增大，所述低粘区的长度为高粘终聚釜长度的二分之一，所述中高粘区和高粘区的长度为高粘终聚釜长度的二分之一，所述高粘终聚釜还包括两个搅拌轴，其中一个搅拌轴设置在低粘区，另一个搅拌轴设置在中高粘区和高粘区，所述两个搅拌轴的中轴线位于同一直线上，所述设置在低粘区的搅拌轴的长度为高粘终聚釜长度的二分之一，所述设置在中高粘区和高粘区的搅拌轴的长度为高粘终聚釜长度的二分之一；所述高粘终聚釜还包括设置在高粘区后端的喇叭口形状的高粘熔体出口。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述两个搅拌轴上均设置有多个圆盘反应器；低粘区的圆盘反应器为多组多盘片设计；所述高粘终聚釜还包括设置在低粘区最前端的两片圆形分配盘，每片分配盘具有六个辐条，将分配盘分为六等分，其中在间隔分布的三个等分的扇形区域内设置筛板，每个筛板上分布大量直径在1-5cm的圆孔。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：中高粘区的圆盘反应器为8～10组双片盘设计；高粘区的圆盘反应器为单盘设计，高粘区的圆盘反应器为6～15片；高粘区的圆盘反应器采用加强设计；高粘区还设置有复合刮刀，所述复合刮刀包括用于刮除搅拌轴上熔体的轴向刮刀、用于刮除高粘终聚釜内壁上熔体的壁面刮刀和用于刮除搅拌器上熔体的盘面刮刀，所述壁面刮刀为沿轴向旋转式的螺旋状，所述轴向刮刀和盘面刮刀设置在圆盘反应器之间，所述壁面刮刀设置在圆盘反应器外沿，从前往后，盘面刮刀与相邻圆盘反应器的间距，壁面刮刀与高粘终聚釜内壁的间距逐渐减小；高粘区内圆盘反应器的直径由前往后依次减小，高粘区内最后一个圆盘反应器的直径为最前一个圆盘反应器的直径的85％。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述低粘区中聚对苯二甲酸乙二醇酯熔体的特性粘度为0.45～0.60，动力粘度为90～240Pa.s；所述高粘区中聚对苯二甲酸乙二醇酯熔体的特性粘度为0.68～0.90，动力粘度为450～1000Pa.s。
10.根据权利要求2或6所述的制备方法，其特征在于：所述高粘终聚釜还包括设置在低粘区后端部、中高粘区后端部和高粘区后端部的主体顶部的用于通入过热乙二醇蒸汽的蒸汽进料口，所述制备方法还包括采用计量系统对过热乙二醇蒸汽进行计量并通入高粘终聚釜中的步骤。
11.根据权利要求2或6所述的制备方法，其特征在于：所述高粘终聚釜与真空泵相连接，所述真空泵为液环泵，其入口设置有用于冷却气体的冷冻水装置，所述制备方法控制所述真空泵的抽气量为200～350kg/h，控制所述高粘终聚釜内的真空度为100～180Pa。
12.根据权利要求2或6所述的制备方法，其特征在于：所述催化剂为负载型催化剂，且包括载体和活性组分；所述载体为纳米硫酸钡，所述纳米硫酸钡的粒径为20～50nm，且比表面积为270～350m2/g；所述纳米硫酸钡在无水乙二醇中反应制备得到；所述活性组分包括主活性组分和副活性组分，所述主活性组分为氧化钛，所述副活性组分为氧化钪、氧化镁、氧化钴和氧化锌的混合物。
13.根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于：按照重量百分比，所述催化剂含有3.3％～10.0％的氧化钛、8％～15％的副活性组分，以及75.0％～88.7％的纳米硫酸钡；和/或，所述催化剂的粒径为80～160nm；和/或，所述催化剂通过将载体的乙二醇悬浮液、硫酸钪、硫酸镁、硫酸钴、硫酸锌、钛的化合物和沉淀剂进行沉淀、硅烷偶联剂表面处理、煅烧制备得到。
14.根据权利要求2或6所述的制备方法，其特征在于：采用熔体泵对高粘PET熔体和低粘PET熔体进行输送，所述熔体泵出口设置熔体冷却器，所述制备方法控制高粘PET熔体经熔体冷却器冷却后温度为284～286℃；在熔体泵和并列复合纺丝组件之间设置过滤器和增压泵；所述制备方法控制高粘PET熔体的输送时间为25～35min；在熔体输送管路的前端设置多个静态缓流混合器。
15.根据权利要求14所述的制备方法，其特征在于：所述制备方法还包括在所述高粘PET熔体经过过滤器之前，将降粘剂通入到所述高粘PET熔体的步骤；所述降粘剂选自聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯PETG、阳离子可染聚酯CDP、阳离子染料易染聚酯ECDP、常压沸染聚酯EDDP、聚对苯二甲酸丁二酯PBT、聚对苯二甲酸-1,3-丙二醇酯PTT中的一种或多种的组合。
16.根据权利要求2或6所述的制备方法，其特征在于：所述制备方法还包括在将所述对苯二甲酸乙二醇酯预聚物通入到所述高粘终聚釜之前，将固相平滑剂通入到所述对苯二甲酸乙二醇酯预聚物的步骤，以及将固相平滑剂和对苯二甲酸乙二醇酯预聚物的混合物通过过滤器的步骤，所述固相平滑剂为母粒形式，且包括聚酯基体和无机粉体，所述无机粉体选自滑石粉、蒙脱土、硫酸钡、水滑石和纳米二氧化硅中的一种或多种的组合。
17.根据权利要求2或6所述的制备方法，其特征在于：所述制备方法还包括在进行所述第二酯化反应之前，往所述第二酯化釜中通入热稳定剂、抗氧剂或着色剂的步骤；所述热稳定剂选自磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三苯酯、亚磷酸三苯酯、磷酸三甘油酯中的一种或多种的组合；所述抗氧剂选自抗氧剂168、抗氧剂1076、抗氧剂1010、抗氧剂1222、苯并噻唑类抗氧剂中的一种或多种的组合。
18.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于：所述制备方法还包括在所述高粘PET熔体经过过滤器之前，将液相润滑剂通入到高粘PET熔体中的步骤；所述液相润滑剂选自分子量为8000～20000的聚乙二醇、分子量为10000～20000的聚醚胺、分子量为5000～20000的聚己二酸丁二醇酯、聚丙烯酸酯中的一种或多种的组合。
19.根据权利要求2或6所述的制备方法，其特征在于：所述高粘PET熔体的动力粘度与低粘PET熔体的动力粘度的差值为250～700Pa.s，优选地为450～630pa.s；进一步优选地，所述高粘PET熔体的特性粘度与低粘PET熔体的特性粘度的差值为0.30～0.45，所述高粘PET熔体的动力粘度与低粘PET熔体的动力粘度的差值为500～600Pa.s。
20.权利要求1至19任一项所述制备方法制备得到的PET双组份弹性纤维。
21.根据权利要求20所述的PET双组份弹性纤维，其特征在于：所述PET双组份弹性纤维为POY纤维，其满卷率为90％～98％；或者，所述PET双组份弹性纤维为FDY纤维，其满卷率为95％～99％，面料弹性收缩率为20％～45％；或者，所述PET双组份弹性纤维为为DTY纤维，其满卷率为88％～96％。
22.根据权利要求21所述的PET双组份弹性纤维，其特征在于：所述PET双组份弹性纤维的卷曲收缩率为18％～38％。
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