一种全消光可纺聚酯切片及其制备方法与流程

1.本发明涉及聚酯切片制备技术领域，具体涉及一种全消光可纺聚酯切片及其制备方法。


背景技术：

2.聚酯纤维因其具有优良的性能如高强度和高模量、耐光性、耐磨性以及回弹性而成为发展最快的一类合成纤维。随着人们生活水平的提升，人们对衣服面料和装饰材料的要求也越来越丰富，采用全消光聚酯生产的全消光纤维制作而成的面料其手感柔软、光泽性好、风格多样而被广泛用于各种时装、居家及汽车装饰等领域。
3.然而目前在加工全消光纤维的过程中很多全消光聚酯切片的可纺性较差，存在纺丝断头多、色泽差以及预过滤器使用的周期较短等问题。


技术实现要素：

4.针对上述存在的技术问题，本发明提供一种全消光可纺聚酯切片及其制备方法，使得到的全消光聚酯切片性能优异、色泽均匀、可纺性好。
5.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
6.本发明一方面提供了一种全消光可纺聚酯切片的制备方法，包括以下步骤：
7.s1、将精对苯二甲酸、乙二醇以及催化剂加入到酯化反应釜中进行酯化反应，得到对苯二甲酸二乙二醇酯及其齐聚物；
8.s2、在s1步骤中得到的对苯二甲酸二乙二醇酯以及齐聚物中加入消光剂，然后先后转移至第一聚合釜、第二聚合釜中进行缩聚反应，形成熔体；
9.s3、将所述s2步骤中得到的熔体进行冷却、切粒，即得到所述全消光可纺聚酯切片。
10.在一些实施方式中，所述精对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比为1：(1.76-1.83)。
11.优选地，所述精对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比为1：1.79。
12.在一些实施方式中，所述催化剂包括三氧化二锑、乙二醇锑、氧化锗、钛酸丁酯中的至少一种。
13.优选地，所述催化剂为乙二醇锑。
14.在一些实施方式中，所述催化剂的加入量为精对苯二甲酸重量的200-400ppm。
15.优选地，所述催化剂的加入量为精对苯二甲酸重量的300ppm。
16.在一些实施方式中，所述酯化反应的条件为：酯化温度为275-280℃，压力为0.06-0.07mpa。
17.申请人发现在s1步骤中，原料配比和条件会对酯化反应速度以及所生成的齐聚物质量造成一定影响，申请人经过研究摸索后发现调控精对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比为1：(1.76-1.83)，且控制酯化温度为275-280℃，压力为0.06-0.07mpa，可以在促进酯化反应进行的同时，尽可能减少了齐聚物中副产物deg(二甘醇)的生成，进一步保证了所制备的聚酯
切片的质量和加工性能。
18.在一些实施方式中，所述第一聚合釜中的温度为285-290℃，真空度为15-20mmhg。
19.在一些实施方式中，在第一聚合釜中的反应时间为0.8-1.2h，优选为1h。
20.在一些实施方式中，所述第二聚合釜中的温度为290℃-295℃，真空度为1.8-2.5mmhg。
21.在一些实施方式中，在第二聚合釜中的反应时间为1-2h，优选为1.5h。
22.申请人在研究中发现升高第一聚合釜和第二聚合釜中的温度可以加快缩聚反应的速度，并有利于脱除小分子物质，提升真空度可以促进缩聚反应分子链增长，提高最终聚酯切片的特性粘度和聚合度，然而温度太高则加重热降解反应，真空度太高也会使得夹带物增加，容易造成真空装置堵塞，本技术分别控制第一聚合釜温度为285-290℃，真空度为15-20mmhg，以及第二聚合釜的温度为290℃-295℃，真空度为1.8-2.5mmhg，这将使得聚合后的熔体具有适宜的粘度和聚合度，在加快小分子物质脱除速度的同时减少夹带物，且使聚酯切片具有优异的结构稳定性，减少了聚酯切片在合成纤维中断头多的问题。
23.在一些实施方式中，所述消光剂为改性钛白粉溶液，由以下步骤得到：将钛白粉和钛酸丁酯加入到无水乙醇中搅拌得到a溶液，另取无水乙醇和水以体积比1:(0.04-0.1)混合得到b溶液；在搅拌条件下将a溶液逐渐加入到b溶液中，陈化后干燥，得到预包覆钛白粉；将预包覆钛白粉分散后加入改性剂，继续搅拌，加热保温后得到沉淀，洗涤后烘干，研磨过筛得到改性钛白粉，采用乙二醇将改性钛白粉稀释至质量分数30-50％，即得到所述改性钛白粉溶液。
24.优选地，所述消光剂为改性钛白粉溶液，由以下步骤得到：将钛白粉和钛酸丁酯加入到无水乙醇中，磁力搅拌0.8-1.5h得到a溶液，另取无水乙醇和水以体积比1:(0.04-0.1)混合得到b溶液；在转速为1500-2000r/min的搅拌条件下将a溶液逐渐加入到b溶液中，陈化20h后在65℃下干燥15min，得到预包覆钛白粉；将预包覆钛白粉磁力搅拌分散后加入改性剂，以转速800-1200r/min继续搅拌25min，加热至80℃保温3h，冷凝回流下得到沉淀，经水、醇分别洗涤5次后，在80℃真空烘干，研磨过筛得到改性钛白粉，采用乙二醇将改性钛白粉稀释至质量分数30-50％，即得到所述改性钛白粉溶液。
25.在一些实施方式中，所述钛白粉和钛酸丁酯的用量比为1g：(0.1-0.3)ml。
26.优选地，所述钛白粉和钛酸丁酯的用量比为1g：0.2ml。
27.在一些实施方式中，所述a溶液中无水乙醇与钛白粉的用量比为1g：(6-10)ml。
28.在一些实施方式中，所述改性剂包括双(三乙醇胺)钛酸二异丙酯和2-(3，4-环氧环己烷基)乙基三甲氧基硅烷，二者的摩尔比为1：(0.8-1.3)。
29.优选地，所述改性剂包括双(三乙醇胺)钛酸二异丙酯和2-(3，4-环氧环己烷基)乙基三甲氧基硅烷，二者的摩尔比为1：1.05。
30.在一些实施方式中，所述改性剂的加入量为钛白粉的3-6wt％，优选为4.5wt％。
31.在一些实施方式中，所述改性钛白粉的平均粒径为300-500nm。
32.钛白粉与化学纤维的折射率相差较大，具有优异的消光效应，现有技术中在制备全消光聚酯纤维时常加入钛白粉作为消光剂，钛白粉的粒径影响着其在纤维中的消光效果以及可纺性，若粒径太大则会降低对短波光的散射能力而影响消光效果，而且对纺丝质量产生不利，若粒径太小会发生光的衍射，使得光从钛白粉粒子周围穿过而不发生反射，钛白
粉的消光能力消失；此外，钛白粉粒子由于自身高的比表面积和表面能，极性大，粒子易发生凝聚，若直接将钛白粉直接加入到聚合体系中，不仅会影响到消光效果，而且得到的聚酯切片的可纺性差，纺丝过程中容易产生毛丝，申请人通过大量研究后发现本技术采用特殊的改性钛白粉溶液可以很好地分散在聚合体系中，且抑制了聚酯切片中deg的生成，使得到的聚酯切片具有优异的消光性能和可纺性，可能的原因在于当酯化率达到97％以上时酸性较弱，此时会导致一部分deg生成，本技术采用钛酸丁酯对钛白粉进行预包覆之后会生成一定的钛酸抑制了醚化副反应，促进酯化反应完全，减少副产物deg的产生，同时加入摩尔比为1：(0.8-1.2)的双(三乙醇胺)钛酸二异丙酯和2-(3，4-环氧环己烷基)乙基三甲氧基硅烷作为改性剂，使得到的改性钛白粉在聚合体系中的分散性较好，催化活性较低，使得到的聚酯切片具有优异的消光效应和可纺性，有利于后续合成纤维性能的提高。
33.在一些实施方式中，所述s2步骤中加入消光剂时的酯化率≥97％。
34.在酯化反应体系中加入消光剂改性钛白粉溶液后，与精对苯二甲酸在该反应条件下电离产生的带有正电荷的氢离子电荷中和而形成团聚物，该团聚物在后续进行缩聚反应的过程中不仅会阻塞预聚物过滤器，而且会对所制备的聚酯切片的可纺性能产生影响，本技术在酯化反应的酯化率≥97％后再加入该消光剂可以避免与体系中的氢离子发生电荷中和而凝聚成团，一定程度上保证了聚酯切片的可纺性。
35.在一些实施方式中，所述消光剂的加入量为对苯二甲酸二乙二醇酯及其齐聚物重量的9-12％。
36.本发明的另一方面提供了一种根据上述制备方法得到的全消光可纺聚酯切片。
37.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
38.(1)本发明通过调控精对苯二甲酸与乙二醇的配比，且控制酯化温度和压力，可以在促进酯化反应进行的同时减少了齐聚物中副产物deg(二甘醇)的生成，进一步保证了所制备的聚酯切片的质量和加工性能；
39.(2)本发明通过控制第一聚合釜和第二聚合釜的温度和真空度，使得聚合后的熔体具有适宜的粘度和聚合度，在加快小分子物质脱除速度的同时减少夹带物，且使聚酯切片具有优异的结构稳定性，减少了聚酯切片在合成纤维中断头多的问题；
40.(3)本技术特殊的改性钛白粉溶液可以很好地分散在聚合体系中，抑制了聚酯切片中deg的生成，进一步通过加入摩尔比为1：(0.8-1.2)的双(三乙醇胺)钛酸二异丙酯和2-(3，4-环氧环己烷基)乙基三甲氧基硅烷作为改性剂，使得到的改性钛白粉在聚合体系中的分散性较好，催化活性较低，使得到的聚酯切片具有优异的消光效应和可纺性，有利于后续合成纤维性能的提高；
41.(4)本发明在酯化反应的酯化率≥97％后再加入该消光剂可以避免与体系中的氢离子发生电荷中和而凝聚成团，一定程度上保证了聚酯切片的可纺性。
具体实施方式
42.下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
43.实施例1
44.一种全消光可纺聚酯切片的制备方法，包括以下步骤：
45.s1、将精对苯二甲酸、乙二醇以及乙二醇锑加入到酯化反应釜中进行酯化反应，得到对苯二甲酸二乙二醇酯及其齐聚物；
46.s2、当s1步骤中的酯化率≥97％时在对苯二甲酸二乙二醇酯以及齐聚物中加入消光剂，然后先后转移至第一聚合釜、第二聚合釜中进行缩聚反应，形成熔体；
47.s3、将所述s2步骤中得到的熔体进行冷却、切粒，即得到所述全消光可纺聚酯切片。
48.精对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比为1：1.79，催化剂的用量为精对苯二甲酸重量的300ppm。
49.酯化反应的条件为酯化温度278℃，压力为0.065mpa。
50.第一聚合釜中的温度为288℃，真空度为18mmhg，在第一聚合釜内的反应时间为1h，第二聚合釜中的温度为293℃，真空度为2.2mmhg，在第二聚合釜内的反应时间为1.5h。
51.消光剂为改性钛白粉溶液，由以下步骤得到：将钛白粉和钛酸丁酯加入到无水乙醇中，磁力搅拌1h得到a溶液，另取无水乙醇和水以体积比1:0.07混合得到b溶液；在转速为1800r/min的搅拌条件下将a溶液逐渐加入到b溶液中，陈化20h后在65℃下干燥15min，得到预包覆钛白粉；将预包覆钛白粉磁力搅拌1h分散后加入钛白粉用量的4.5wt％改性剂，以转速1000r/min继续搅拌25min，加热至80℃保温3h，冷凝回流下得到沉淀，经水、无水乙醇分别洗涤5次后，在80℃真空烘干，研磨过筛得到粒度为300-500nm的改性钛白粉，采用乙二醇将改性钛白粉稀释至质量分数40％，即得到所述改性钛白粉溶液。
52.钛白粉和钛酸丁酯的用量比为1g：0.2ml。
53.a溶液中无水乙醇与钛白粉的用量比为1g：8ml。
54.改性剂包括双(三乙醇胺)钛酸二异丙酯和2-(3，4-环氧环己烷基)乙基三甲氧基硅烷，二者的摩尔比为1：1.05。
55.消光剂的加入量为对苯二甲酸二乙二醇酯及其齐聚物重量的11％。
56.实施例2
57.一种全消光可纺聚酯切片的制备方法，包括以下步骤：
58.s1、将精对苯二甲酸、乙二醇以及乙二醇锑加入到酯化反应釜中进行酯化反应，得到对苯二甲酸二乙二醇酯及其齐聚物；
59.s2、当s1步骤中的酯化率≥97％时在对苯二甲酸二乙二醇酯以及齐聚物中加入消光剂，然后先后转移至第一聚合釜、第二聚合釜中进行缩聚反应，形成熔体；
60.s3、将所述s2步骤中得到的熔体进行冷却、切粒，即得到所述全消光可纺聚酯切片。
61.精对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比为1：1.76，催化剂的用量为精对苯二甲酸重量的200ppm。
62.酯化反应的条件为酯化温度275℃，压力为0.06mpa。
63.第一聚合釜中的温度为285℃，真空度为15mmhg，第二聚合釜中的温度为290℃，真空度为1.8mmhg。
64.消光剂为改性钛白粉溶液，由以下步骤得到：将钛白粉和钛酸丁酯加入到无水乙
醇中，磁力搅拌1h得到a溶液，另取无水乙醇和水以体积比1:0.07混合得到b溶液；在转速为1800r/min的搅拌条件下将a溶液逐渐加入到b溶液中，陈化20h后在65℃下干燥15min，得到预包覆钛白粉；将预包覆钛白粉磁力搅拌1h分散后加入钛白粉用量的4.5wt％改性剂，以转速1000r/min继续搅拌25min，加热至80℃保温3h，冷凝回流下得到沉淀，经水、无水乙醇分别洗涤5次后，在80℃真空烘干，研磨过筛得到粒度为300-500nm的改性钛白粉，采用乙二醇将改性钛白粉稀释至质量分数30％，即得到所述改性钛白粉溶液。
65.钛白粉和钛酸丁酯的用量比为1g：0.2ml。
66.a溶液中无水乙醇与钛白粉的用量比为1g：8ml。
67.改性剂包括双(三乙醇胺)钛酸二异丙酯和2-(3，4-环氧环己烷基)乙基三甲氧基硅烷，二者的摩尔比为1：0.8。
68.消光剂的加入量为对苯二甲酸二乙二醇酯及其齐聚物重量的12％。
69.实施例3
70.一种全消光可纺聚酯切片的制备方法，包括以下步骤：
71.s1、将精对苯二甲酸、乙二醇以及乙二醇锑加入到酯化反应釜中进行酯化反应，得到对苯二甲酸二乙二醇酯及其齐聚物；
72.s2、当s1步骤中的酯化率≥97％时在对苯二甲酸二乙二醇酯以及齐聚物中加入消光剂，然后先后转移至第一聚合釜、第二聚合釜中进行缩聚反应，形成熔体；
73.s3、将所述s2步骤中得到的熔体进行冷却、切粒，即得到所述全消光可纺聚酯切片。
74.精对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比为1：1.83，催化剂的用量为精对苯二甲酸重量的400ppm。
75.酯化反应的条件为酯化温度280℃，压力为0.07mpa。
76.第一聚合釜中的温度为290℃，真空度为20mmhg，第二聚合釜中的温度为295℃，真空度为2.5mmhg。
77.消光剂为改性钛白粉溶液，由以下步骤得到：将钛白粉和钛酸丁酯加入到无水乙醇中，磁力搅拌1h得到a溶液，另取无水乙醇和水以体积比1:0.07混合得到b溶液；在转速为1800r/min的搅拌条件下将a溶液逐渐加入到b溶液中，陈化20h后在65℃下干燥15min，得到预包覆钛白粉；将预包覆钛白粉磁力搅拌1h分散后加入钛白粉用量的4.5wt％改性剂，以转速1000r/min继续搅拌25min，加热至80℃保温3h，冷凝回流下得到沉淀，经水、无水乙醇分别洗涤5次后，在80℃真空烘干，研磨过筛得到粒度为300-500nm的改性钛白粉，采用乙二醇将改性钛白粉稀释至质量分数50％，即得到所述改性钛白粉溶液。
78.钛白粉和钛酸丁酯的用量比为1g：0.2ml。
79.a溶液中无水乙醇与钛白粉的用量比为1g：8ml。
80.改性剂包括双(三乙醇胺)钛酸二异丙酯和2-(3，4-环氧环己烷基)乙基三甲氧基硅烷，二者的摩尔比为1：1.3。
81.消光剂的加入量为对苯二甲酸二乙二醇酯及其齐聚物重量的9％。
82.实施例4
83.本实施例提供一种全消光可纺聚酯切片的制备方法，具体实施方式同实施例1，区别在于精对苯二甲酸与乙二醇的重量比为1:1.6，酯化温度为270℃，压力为0.08mpa。
84.实施例5
85.本实施例提供一种全消光可纺聚酯切片的制备方法，具体实施方式同实施例1，区别在于第一聚合釜中的温度为275℃，真空度为22mmhg，第二聚合釜的温度为285℃，真空度为3mmhg。
86.实施例6
87.本实施例提供一种全消光可纺聚酯切片的制备方法，具体实施方式同实施例1，区别在于消光剂为未改性的钛白粉，粒度为300-400nm。
88.性能测试
89.1.deg含量测定
90.分别称取实施例1-6制备的聚酯切片2g，加入5ml的85％水合肼，在120℃下搅拌加热回流1h，冷却后加入5ml的6g/l的1,6-己二醇水溶液，用2ml蒸馏水洗涤，过滤后的滤液通过气相色谱分析得到deg含量，测试结果见表1。
91.气相色谱分析的条件为：chromosorb 101色谱柱，粒度为0.177～0.149mm，1m
×
3mm；fid检测器；氦气流速30ml/min；氢气流速32ml/min；空气流速310ml/min；进样器温度250℃；检测器温度250℃；柱温210℃；进样量1μl。
92.2.特性粘度η
93.特性粘度可用于表征聚酯切片的可纺性，特性粘度太低，纺丝过程拉伸困难，容易出现断头；特定粘度太高，拉伸应力大，大分子取向差，影响纺丝的质量。
94.将实施例1-6制备的聚酯切片进行特性粘度η的测定，结果见表1。
95.3.纺丝质量
96.将实施例1-6制备的聚酯切片在真空旋转干燥机中以130℃干燥，保温8h，干燥系统余压小于50pa，干燥后的聚酯切片按照常规聚酯纺丝工艺在纺丝试验机上进行纺丝，观察纺丝质量，结果记录在表1。
97.表1
[0098][0099]
由表1数据可知，实施例1-3具有较低的deg含量和较高的特性粘度，说明其可纺性优异，并且根据聚酯切片的纺丝成形性良好，无断头，无毛丝，色泽均匀，进一步证明了其纺丝质量优异，实施例4的聚酯切片在制备过程中改变了精对苯二甲酸与乙二醇的配比以及酯化反应的条件，导致deg含量增高、特性粘度有一定的降低，并且纺丝质量变差；实施例5的聚酯切片在制备过程中改变了缩聚条件，其deg含量无明显变化，特性粘度降低，纺丝的
成型性良好，但有明显断头和毛丝；实施例6的聚酯切片在制备过程中加入的消光剂为未改性的钛白粉，导致deg含量有增加，特性粘度降低，纺丝的成型性良好，但有明显断头和毛丝，且色泽不均。
[0100]
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

技术特征：
1.一种全消光可纺聚酯切片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、将精对苯二甲酸、乙二醇以及催化剂加入到酯化反应釜中进行酯化反应，得到对苯二甲酸二乙二醇酯及其齐聚物；s2、在s1步骤中得到的对苯二甲酸二乙二醇酯以及齐聚物中加入消光剂，然后先后转移至第一聚合釜、第二聚合釜中进行缩聚反应，形成熔体；s3、将所述s2步骤中得到的熔体进行冷却、切粒，即得到所述全消光可纺聚酯切片。2.根据权利要求1所述的一种全消光可纺聚酯切片的制备方法，其特征在于，所述精对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比为1：(1.76-1.83)。3.根据权利要求1所述的一种全消光可纺聚酯切片的制备方法，其特征在于，所述催化剂包括三氧化二锑、乙二醇锑、氧化锗、钛酸丁酯中的至少一种。4.根据权利要求1所述的一种全消光可纺聚酯切片的制备方法，其特征在于，所述酯化反应的条件为：酯化温度为275-280℃，压力为0.06-0.07mpa。5.根据权利要求1所述的一种全消光可纺聚酯切片的制备方法，其特征在于，所述第一聚合釜中的温度为285-290℃，真空度为15-20mmhg。6.根据权利要求1所述的一种全消光可纺聚酯切片的制备方法，其特征在于，所述第二聚合釜中的温度为290℃-295℃，真空度为1.8-2.5mmhg。7.根据权利要求1所述的一种全消光可纺聚酯切片的制备方法，其特征在于，所述消光剂为改性钛白粉溶液，由以下步骤得到：将钛白粉和钛酸丁酯加入到无水乙醇中搅拌得到a溶液，另取无水乙醇和水以体积比1:(0.04-0.1)混合得到b溶液；在搅拌条件下将a溶液逐渐加入到b溶液中，陈化后干燥，得到预包覆钛白粉；将预包覆钛白粉分散后加入改性剂，继续搅拌，加热保温后得到沉淀，洗涤后烘干，研磨过筛得到改性钛白粉，采用乙二醇将改性钛白粉稀释至质量分数30-50％，即得到所述改性钛白粉溶液。8.根据权利要求1所述的一种全消光可纺聚酯切片的制备方法，其特征在于，所述s2步骤中加入消光剂时的酯化率≥97％。9.根据权利要求1所述的一种全消光可纺聚酯切片的制备方法，其特征在于，所述消光剂的加入量为对苯二甲酸二乙二醇酯及其齐聚物重量的9-12％。10.一种根据权利要求1-9任一项所述制备方法得到的全消光可纺聚酯切片。

技术总结
本发明涉及聚酯切片制备技术领域，具体涉及一种全消光可纺聚酯切片及其制备方法，包括以下步骤：S1、将精对苯二甲酸、乙二醇以及催化剂加入到酯化反应釜中进行酯化反应，得到对苯二甲酸二乙二醇酯及其齐聚物；S2、在S1步骤中得到的对苯二甲酸二乙二醇酯以及齐聚物中加入消光剂，然后先后转移至第一聚合釜、第二聚合釜中进行缩聚反应，形成熔体；S3、将所述S2步骤中得到的熔体进行冷却、切粒，即得到所述全消光可纺聚酯切片，该全消光聚酯切片的消光性能优异、色泽均匀、可纺性好。可纺性好。


技术研发人员：柳敦雷 于涛 柴森光 王雪松 张正勇 宋作强 范春民 朱丹 宫苏凡
受保护的技术使用者：江苏轩达高分子材料有限公司
技术研发日：2023.07.26
技术公布日：2023/9/20