專利名稱：采用均苯四甲酸酸酐制備高模量超低收縮工業(yè)絲的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及產(chǎn)業(yè)用紡織品技術(shù)領(lǐng)域，是一種高模量超低收縮聚酯工業(yè)絲及其制造方法。
背景技術(shù)：
高模量低收縮(HMLS)聚酯工業(yè)絲是最重要的產(chǎn)業(yè)用纖維之一，具有十分廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。用HMLS聚酯工業(yè)絲加工的簾子布，具有高模量、高疲勞強度及尺寸穩(wěn)定性、低熱收縮的優(yōu)良性能，尤其適合于做子午線輪胎。此外，該種聚酯工業(yè)絲在輸送帶、傳動帶和土工織物中也有一定的應(yīng)用。HMLS聚酯工業(yè)絲生產(chǎn)方法有一步法和兩步法。兩種方法都是采用高粘度聚酯高速紡絲工藝，通過用高溫緊張熱定型工藝和提高牽伸速度來提高纖維的結(jié)晶度和取向度，降低纖維大分子的解取向，從而提高纖維模量和干熱收縮率。目前，一步法生產(chǎn)技術(shù)主要為美國HONEYWELL公司、德國KOSA公司、荷蘭的ACORDIS公司和韓國的曉星公司所掌握，紡絲卷繞速度高達6000～7000m/min，產(chǎn)品質(zhì)量更高，生產(chǎn)成本更經(jīng)濟。但是，其裝備復(fù)雜，價格昂貴。利用常規(guī)國產(chǎn)工業(yè)紡絲設(shè)備(兩步法)和普通切片只能生產(chǎn)普通的聚酯工業(yè)絲。由于受國外大公司對工業(yè)絲先進生產(chǎn)技術(shù)的控制，迄今，我國只有無錫太極實業(yè)能夠生產(chǎn)上述新型HMLS聚酯工業(yè)絲的本土企業(yè)。而且，設(shè)備和技術(shù)均依賴進口。我國每年要從國外大量進口工業(yè)絲或簾子布。因此，國民經(jīng)濟發(fā)展迫切需要開發(fā)具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的高質(zhì)量的HMLS聚酯工業(yè)絲生產(chǎn)技術(shù)及其產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種采用均苯四甲酸酸酐制備高模量超低收縮工業(yè)絲的方法，以降低設(shè)備投資和生產(chǎn)成本，生產(chǎn)出高強、高模、超低收縮性能的聚酯工業(yè)絲。
按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，采用均苯四甲酸酸酐制備高模量超低收縮工業(yè)絲的方法包括將普通聚對苯二甲酸乙二醇酯或普通聚酯在120℃～130℃下進行預(yù)結(jié)晶和干燥4～6h，送入螺桿擠出機，同時，加入帶有高反應(yīng)活性基團的擴鏈劑均苯四甲酸酸酐，加入量為質(zhì)量百分數(shù)0.1～0.3％；設(shè)定螺桿擠壓機出口壓力15～20MPa，并控制各螺桿擠壓區(qū)的加熱溫度，使熔體溫度控制在300±1℃，制得高粘度聚酯熔體；再將制成的高粘度聚酯熔體經(jīng)熔體過濾器過濾除雜質(zhì)后，經(jīng)熔體管道進入紡絲箱體，控制聯(lián)苯鍋爐的溫度，使箱體溫度保持在300±1℃，進行紡絲和利用油輥上聚醚類滌綸工業(yè)絲油劑，調(diào)節(jié)油輥的轉(zhuǎn)速以控制上油劑的量，使最終得到的聚酯工業(yè)絲中的油劑含量為0.2％～2.0％；再控制加熱器溫度在300±1℃，通過循環(huán)吹風冷卻，冷卻溫度40±2℃，風速在0.4±0.01m/s，導(dǎo)絲輥速度為6000～8000m/min，牽伸倍數(shù)為5～6倍，之后再進行松弛，制成高模量超低收縮聚酯工業(yè)絲。
所述螺桿擠壓區(qū)有五個，各擠壓區(qū)的溫度從進口至出口依次分別為250±1℃、260±1℃、270±1℃、280±1℃、300±1℃，使聚酯逐漸軟化、熔融，進行擴鏈反應(yīng)。
制備的高模量超低收縮工業(yè)絲的規(guī)格與性能如下纖度1100～1670dtex，斷裂強力≥7.0cN/dtex，斷裂伸長≥10.5％，定負荷伸長≤5.0％，在溫度為177℃、張力為0.05cN/dtex時，測試2min的干熱收縮率≤4.5％。
高粘度聚酯熔體的切片粘度為1.05±0.02dL/g，含水率≤30ppm，羧基≤15mol/t。
本發(fā)明的技術(shù)效果是1、采用本發(fā)明制造的高模量超低收縮聚酯工業(yè)絲將高強度(強度≥7.0cN/dtex)、高模量(在44N下的定負荷伸長≤5.0％)和超低收縮(干熱收縮率在177℃和0.05cN/dtex預(yù)張力下，2min后的干熱收縮率≤4.5％)等三種特性融為一體。用該種聚酯種工業(yè)絲加工的簾子布，具有高模量、高疲勞強度及尺寸穩(wěn)定、低熱收縮等優(yōu)良性能，尤其適合于做汽車的子午線輪胎。2、由于PET擴鏈增粘的反應(yīng)溫度高、縮合速率快、無粉塵，不但高效、清潔，而且產(chǎn)品質(zhì)量的不均勻性明顯改善，分子量分布窄。更為有利的是，PET擴鏈增粘的反應(yīng)器出料為PET熔融體，可以熔體直接紡絲，省去了目前工業(yè)絲生產(chǎn)中的固相縮聚系統(tǒng)。而在PET切片再度熔融過程中，PET會發(fā)生熱降解，不但分子量有所降低，而且生成副產(chǎn)物特別是乙醛，影響產(chǎn)品質(zhì)量。
具體實施例方式
以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步具體描述將普通PET在120℃～130℃下進行預(yù)結(jié)晶和干燥6h，送入螺桿擠出機，同時，加入擴鏈劑PDMA，質(zhì)量分數(shù)為0.2％。設(shè)定螺桿擠壓機出口壓力15MPa，經(jīng)過五個加熱區(qū)加熱，控制螺桿擠壓各區(qū)加熱溫度，分別為250℃、260℃、270℃、280℃、300℃，使聚酯逐漸軟化、熔融。最后使熔體溫度控制在300℃。上述溫度精度控制在±1℃。熔體經(jīng)RL-472型熔體過濾器過濾后，經(jīng)熔體管道進入紡絲箱體，控制聯(lián)苯鍋爐溫度，保持箱體溫度在300±1℃。進行紡絲和上油，其紡絲速度為800m/min，根據(jù)卷繞速度及絲的規(guī)格，調(diào)節(jié)計量泵轉(zhuǎn)速，加熱器溫度控制在300±1℃，冷卻溫度控制在40±2℃，風速在0.4±0.01m/s，導(dǎo)絲對輥速度3000m/min，第一對牽伸輥溫度100℃，速度3150m/min，第二對牽伸輥溫度150℃，速度5355m/min，第三對牽伸輥溫度220℃，速度6615m/min，第四對牽伸輥溫度180℃，速度6300m/min，卷繞速度6000m/min。使牽伸倍數(shù)達到5～6倍，再進行松弛，得到新型高模量超低收縮聚酯工業(yè)絲。所得工業(yè)絲的性能如下表所示。

注定負荷伸長測試中1100dtex和1670dtex的荷重分別為45N和68N。
干熱收縮率測試條件為177℃，2min，張力0.05cN/dtex。
以上技術(shù)指標達到或接近國際先進水平，可與世界上高模量低收縮絲生產(chǎn)商ACORDIS和HONEYWELL公司的技術(shù)指標相當。
聚酯擴鏈增粘的基本原理是多官能團PET擴鏈劑和PET上的端羧基(-COOH)和羥基(-OH)等反應(yīng)，起到了耦聯(lián)作用而使PET分子鏈變長，使回收PET的特性粘度上升；同時，降低了羧基官能團含量。
均苯四甲酸酸酐(PDMA)擴鏈原理如下圖所示 步驟聚酯擴鏈增粘制備高模量超低收縮工業(yè)絲(一步法)將普通PET在120℃～130℃下進行預(yù)結(jié)晶和干燥4～6h，送入螺桿擠出機，同時，加入帶有高反應(yīng)活性基團的擴鏈劑均苯四甲酸酸酐(PDMA)，質(zhì)量分數(shù)為0.1～0.3％。設(shè)定螺桿擠壓機出口壓力15～20MPa，經(jīng)過五個加熱區(qū)加熱，控制螺桿擠壓各區(qū)加熱溫度，分別為250±1℃、260±1℃、270±1℃、280±1℃、300±1℃，使聚酯逐漸軟化、熔融。最后使熔體溫度控制在300±1℃。制成的高粘度聚酯切片粘度1.05±0.02dL/g，含水≤30ppm，羧基≤15mol/t。
從螺桿擠出機擠出的熔體經(jīng)RL-472型熔體過濾器過濾后，經(jīng)熔體管道進入紡絲箱體，通過控制聯(lián)苯鍋爐溫度保持箱體溫度在300±1℃，進行紡絲和上油。根據(jù)卷繞速度及絲的規(guī)格調(diào)節(jié)計量泵轉(zhuǎn)速，后加熱器溫度控制在300±1℃，通過環(huán)吹風冷卻，冷卻溫度控制在40±2℃，風速在0.4±0.01m/s，上油泵的轉(zhuǎn)速根據(jù)所需上油量進行調(diào)節(jié)，導(dǎo)絲對輥的速度控制在3000m/min，第一對牽伸輥速度500～5000m/min，第二對牽伸輥速度2000～8000m/min，第三對牽伸輥速度2000～8000m/min，第四對牽伸輥速度2000～8000m/min，牽伸輥的直徑均為250mm，長450mm，溫度范圍50～250℃，卷曲速度2000～8000m/min。該工業(yè)絲規(guī)格與性能如下纖度1100～1670dtex，斷裂強力≥7.0cN/dtex，斷裂伸長≥10.5％，定負荷伸長≤5.0％，在溫度為177℃，張力為0.05cN/dtex條件下，2min后干熱收縮率≤4.5％。
一步法屬先進的生產(chǎn)技術(shù)，生產(chǎn)設(shè)備少，流程短，用人少，公用工程消耗低，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低。二步法生產(chǎn)配備的設(shè)備多，流程長，用人多，公用工程消耗高，占地面積大，生產(chǎn)效率低，生產(chǎn)成本高。如果紡絲速度一樣，兩者在絲的品質(zhì)上沒有差異。
采用本發(fā)明制造出的工業(yè)絲適合于做子午線輪胎簾子線。此外，該種聚酯工業(yè)絲還可用于輸送帶、傳動帶、安全帶和土工織物等。
權(quán)利要求
1.采用均苯四甲酸酸酐制備高模量超低收縮工業(yè)絲的方法，其特征在于，將普通聚對苯二甲酸乙二醇酯或普通聚酯在120℃～130℃下進行預(yù)結(jié)晶和干燥4～6h，送入螺桿擠出機，同時，加入帶有高反應(yīng)活性基團的擴鏈劑均苯四甲酸酸酐，加入量為質(zhì)量百分數(shù)0.1～0.3％；設(shè)定螺桿擠壓機出口壓力15～20MPa，并控制各螺桿擠壓區(qū)的加熱溫度，使熔體溫度控制在300±1℃，制得高粘度聚酯熔體；再將制成的高粘度聚酯熔體經(jīng)熔體過濾器過濾除雜質(zhì)后，經(jīng)熔體管道進入紡絲箱體，控制聯(lián)苯鍋爐的溫度，使箱體溫度保持在300±1℃，進行紡絲和利用油輥上聚醚類滌綸工業(yè)絲油劑，調(diào)節(jié)油輥的轉(zhuǎn)速以控制上油量，使最終得到的聚酯工業(yè)絲中的油劑含量為0.2％～2.0％；再控制加熱器溫度在300±1℃，通過循環(huán)吹風冷卻，冷卻溫度40±2℃，風速在0.4±0.01m/s，導(dǎo)絲輥速度為6000～8000m/min，牽伸倍數(shù)為5～6倍，之后再進行松弛，制成高模量超低收縮聚酯工業(yè)絲。
2.如權(quán)利要求1所述采用均苯四甲酸酸酐制備高模量超低收縮工業(yè)絲的方法，其特征在于，螺桿擠壓區(qū)有五個，各擠壓區(qū)的溫度從進口至出口依次分別為250±1℃、260±1℃、270±1℃、280±1℃、300±1℃，使聚酯逐漸軟化、熔融，進行擴鏈反應(yīng)。
3.如權(quán)利要求1所述采用均苯四甲酸酸酐制備高模量超低收縮工業(yè)絲的方法，其特征在于，制備的高模量超低收縮工業(yè)絲的規(guī)格與性能如下纖度1100～1670dtex，斷裂強力≥7.0cN/dtex，斷裂伸長≥10.5％，定負荷伸長≤5.0％，在溫度為177℃、張力為0.05cN/dtex時，測試2min的干熱收縮率≤4.5％。
4.如權(quán)利要求1所述采用均苯四甲酸酸酐制備高模量超低收縮工業(yè)絲的方法，其特征在于，高粘度聚酯熔體的切片粘度為1.05±0.02dL/g，含水率≤30ppm，羧基≤15mol/t。
全文摘要
采用均苯四甲酸酸酐制備高模量超低收縮工業(yè)絲的方法，涉及產(chǎn)業(yè)用紡織品技術(shù)領(lǐng)域。按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，采用均苯四甲酸酸酐制備高模量超低收縮工業(yè)絲的方法包括將普通聚對苯二甲酸乙二醇酯或普通聚酯預(yù)結(jié)晶和干燥后送入螺桿擠出機，加入擴鏈劑，設(shè)定螺桿擠壓機出口壓力及加熱溫度，制得高粘度聚酯熔體；再將制成的高粘度聚酯熔體經(jīng)熔體管道進入紡絲箱體，進行紡絲，制成高模量超低收縮聚酯工業(yè)絲。利用本發(fā)明后，可以降低設(shè)備投資和生產(chǎn)成本，生產(chǎn)出高強、高模、超低收縮性能的聚酯工業(yè)絲。
文檔編號D01F6/62GK1936122SQ20061009601
公開日2007年3月28日 申請日期2006年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月11日
發(fā)明者葛明橋, 姚峻, 李永貴 申請人:江南大學(xué)