專利名稱：連續(xù)縮聚生產(chǎn)纖維級(jí)聚對(duì)苯二甲酸乙二酯的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種紡絲用的縮聚生產(chǎn)纖維級(jí)聚對(duì)苯二甲酸乙二酯的工藝。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，很多公司采用連續(xù)縮聚法生產(chǎn)聚對(duì)苯二甲酸乙二酯熔體直接紡生產(chǎn)POY(預(yù)取向絲)和FDY(全拉伸絲)產(chǎn)品，或是采用連續(xù)縮聚法生產(chǎn)纖維級(jí)聚對(duì)苯二甲酸乙二酯切片后，再融熔紡絲。其中聚酯裝置以美國(guó)杜邦連續(xù)縮聚三釜流程、德國(guó)吉瑪連續(xù)縮聚五釜流程或四釜流程生產(chǎn)技術(shù)為代表，是以精對(duì)苯二甲酸(PTA)和乙二醇(EG)為原料，以乙二醇銻為催化劑、二氧化鈦(TiO2)為消光劑，通過(guò)直接酯化，連續(xù)縮聚生產(chǎn)纖維級(jí)聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)產(chǎn)品(即以下所指的聚酯熔體和聚酯切片)。紡絲裝置以德國(guó)巴馬格的技術(shù)和設(shè)備為代表，紡絲裝置利用上游聚酯裝置所傳輸?shù)木埘ト垠w或是聚酯切片融熔后作為原料，通過(guò)高速紡絲生產(chǎn)POY和紡絲拉伸一步法生產(chǎn)FDY。聚酯裝置工藝過(guò)程以杜邦三釜流程為例，見(jiàn)附圖1精對(duì)苯二甲酸(PTA)粉料從PTA料斗1中經(jīng)旋轉(zhuǎn)下料器控制其加入量，然后進(jìn)入漿料配制罐2中，乙二醇(EG)經(jīng)輸送泵進(jìn)入漿料配制罐中。精對(duì)苯二甲酸與乙二醇在配制罐內(nèi)通過(guò)攪拌混合成漿料，漿料由漿料輸送泵輸送到漿料供給罐3中。在漿料配制罐中嚴(yán)格控制EG/PTA的摩爾比，通常為2∶1左右，漿料配制罐的出口裝有密度計(jì)，可連續(xù)測(cè)定漿料密度，不合格漿料可通過(guò)循環(huán)管線返回到漿料配制罐2中重新制備，合格的漿料通過(guò)輸送泵進(jìn)入漿料供給罐3，漿料通過(guò)進(jìn)料泵送至酯化釜4的漿料注入噴嘴開始酯化反應(yīng)。
PTA和EG酯化反應(yīng)在酯化釜中進(jìn)行，來(lái)自漿料供給罐的漿料通過(guò)漿料注入噴嘴從熱交換器底部，自下而上通過(guò)列管加熱進(jìn)入分離器，酯化釜的蒸汽分離器內(nèi)保持一定的液位高度，上部留有足夠的蒸發(fā)空間，在蒸汽分離器下部的液相酯化物料在熱虹吸作用下，大部分通過(guò)熱交換器加熱，循環(huán)回分離器，少部分用齒輪泵加壓與添加劑混合后送到預(yù)縮聚工序。
在送往預(yù)縮聚工序的齊聚物輸送管線上裝有催化劑(三氧化二銻或乙二醇銻)、消光劑二氧化鈦(TiO2)和二甘醇(DEG)注入噴嘴，在0.30-0.35兆帕壓力下加入到酯化物料中。加入三氧化二銻催化劑是為了提高反應(yīng)速度；加入二氧化鈦(TiO2)作為消光劑，是為了使光滑纖維表面的極光強(qiáng)度減弱；注入二甘醇(DEG)以調(diào)節(jié)平衡聚酯中的DEG含量，使DEG含量穩(wěn)定，改善染色性能，減少色差。
縮聚反應(yīng)分預(yù)縮聚和終縮聚兩段進(jìn)行。
預(yù)縮聚反應(yīng)主要在上流式預(yù)聚釜5中進(jìn)行。由于酯化物自下而上流動(dòng)，在進(jìn)入上流式預(yù)聚釜前需加入一定量的乙二醇，乙二醇夾帶著酯化物進(jìn)入預(yù)聚釜底部的列管預(yù)熱器，加熱到270-295℃后自下而上流動(dòng)，依次通過(guò)16塊塔盤進(jìn)行預(yù)縮聚反應(yīng)。預(yù)聚物從最上部的塔盤溢出，依靠重力和壓差流到終縮聚釜。
終縮聚反應(yīng)在臥式反應(yīng)器終聚釜中進(jìn)行。聚合物熔體從終縮聚釜底部出來(lái)由聚合物齒輪泵送到聚合物冷卻器進(jìn)行冷卻，經(jīng)雙聯(lián)熔體過(guò)濾器過(guò)濾后通過(guò)四通閥分配到各切粒機(jī)和各熔體增壓泵送往紡絲裝置進(jìn)行長(zhǎng)絲直紡。在熔體輸送管線上安裝有在線粘度計(jì)，根據(jù)熔體粘度自動(dòng)調(diào)節(jié)終聚釜的真空度，達(dá)到控制熔體粘度的目的。
聚酯熔體經(jīng)過(guò)熔體輸送管道進(jìn)入切粒機(jī)鑄帶頭，鑄帶后落入切粒機(jī)的導(dǎo)帶板，鑄帶被除鹽水噴淋冷卻，使帶狀熔體表面凝固，在半硬化的狀態(tài)下進(jìn)行切粒，經(jīng)干燥后作為成品。
紡絲裝置簡(jiǎn)單工藝流程見(jiàn)附圖2，來(lái)自上游的聚酯熔體經(jīng)一個(gè)熔體四通閥分配為多路，每路分別經(jīng)過(guò)熔體增壓泵提高壓力后，再經(jīng)過(guò)熔體冷卻器，被分配到各條紡絲生產(chǎn)線。通過(guò)一個(gè)特殊設(shè)計(jì)的用HTM加熱的熔體增壓泵\靜態(tài)混合器和夾套式的熔體輸送管線以及一個(gè)可確保與位之間熔體均勻性的分配歧管，從聚合來(lái)的熔體聚合物被輸送到每一個(gè)紡絲機(jī)的紡絲位上進(jìn)行紡絲。每臺(tái)紡絲機(jī)有12個(gè)帶泵座和泵的紡絲箱體(通過(guò)用熱媒鍋爐加熱的HTM加熱)，每個(gè)紡絲位有一個(gè)1進(jìn)10出的熔體計(jì)量泵，熔體在計(jì)量泵的計(jì)量加壓后通過(guò)裝有濾網(wǎng)的10個(gè)紡絲組件和板式噴絲板，并擠出成初生纖維。由側(cè)吹風(fēng)吹出的經(jīng)精密控制的空調(diào)風(fēng)冷卻，然后經(jīng)精確計(jì)量的油嘴上油裝置供油。絲束通過(guò)上油裝置后，經(jīng)過(guò)紡絲甬道到達(dá)卷繞機(jī)，每個(gè)絲餅設(shè)定為定值，滿卷后自動(dòng)切換，人工落筒后，進(jìn)行產(chǎn)品平衡。上述的紡絲斷裂伸長(zhǎng)率一項(xiàng)物性指標(biāo)較小，產(chǎn)品在使用過(guò)程中斷頭較多，機(jī)臺(tái)的運(yùn)行效率低，產(chǎn)品的適應(yīng)性和靈活性不高。為提高斷裂伸長(zhǎng)率，對(duì)原有工藝做了紡速降低、提溫等實(shí)驗(yàn)，效果依然不佳，同時(shí)紡絲效率下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種能提高紡絲的斷裂伸長(zhǎng)率、降低斷頭率，提高產(chǎn)品的后加工性的連續(xù)縮聚生產(chǎn)纖維級(jí)聚對(duì)苯二甲酸乙二酯的工藝。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種連續(xù)縮聚生產(chǎn)纖維級(jí)聚對(duì)苯二甲酸乙二酯的工藝，包括下列工序(1)、投料將乙二醇、精對(duì)苯二甲酸按摩爾比1.5～3.0∶1的比例投料并混合；(2)、酯化將混合后的乙二醇、精對(duì)苯二甲酸在酯化釜中進(jìn)行酯化反應(yīng)，將過(guò)量的乙二醇、水分離出去，得到對(duì)苯二甲酸乙二酯為主的反應(yīng)物料；(3)、預(yù)縮聚反應(yīng)在所述的反應(yīng)物料中加入添加劑，所述的添加劑包括催化劑三氧化二銻或乙二醇銻、消光劑二氧化鈦、二甘醇，在預(yù)聚釜內(nèi)使對(duì)苯二甲酸乙二酯進(jìn)行初步的聚合反應(yīng)，從反應(yīng)后的物料中分離部分乙二醇得到預(yù)聚合物；(4)、終縮聚反應(yīng)；預(yù)聚合物由預(yù)聚釜流向終聚釜，在終聚釜中通過(guò)提高真空度除去副產(chǎn)物和殘余的乙二醇，增加其粘度，從而得到聚對(duì)苯二甲酸乙二酯；在反應(yīng)物料進(jìn)行預(yù)縮聚反應(yīng)之前，向物料中投入含有季戊四醇基團(tuán)的有機(jī)化合物并在反應(yīng)介質(zhì)內(nèi)分布均勻，所述的含有季戊四醇基團(tuán)的有機(jī)化合物的質(zhì)量含量占最終聚對(duì)苯二甲酸乙二酯的5至200PPM(PPM表示10的負(fù)6次方)。
在熔體直紡工藝熔體冷卻過(guò)程中，結(jié)晶的過(guò)冷度低即結(jié)晶的溫度高，與纖維固化的距離就近，意味著纖維固化后很快就發(fā)生部分結(jié)晶，纖維內(nèi)部的大分子鏈段取向結(jié)構(gòu)來(lái)不及發(fā)展完善，一部分無(wú)定型區(qū)的鏈段就因結(jié)晶微粒產(chǎn)生的“交聯(lián)效應(yīng)”而固定下來(lái)，使預(yù)取向絲(POY)內(nèi)應(yīng)力增大，容易造成纖維內(nèi)部取向結(jié)構(gòu)的不均勻。
加入本發(fā)明所選的含有季戊四醇基團(tuán)的有機(jī)化合物后，可改變聚酯熔體結(jié)晶溫度，改善預(yù)取向絲(POY)結(jié)晶性，加寬后加工條件，提高產(chǎn)品質(zhì)量。
該添加劑為季戊四醇類多元醇，即含有季戊四醇基團(tuán)的有機(jī)化合物，如季戊四醇、1-甲基季戊四醇、1，3-二甲基季戊四醇等有機(jī)化合物，無(wú)毒，穩(wěn)定性好，在酯化和聚合環(huán)境下可溶解、熔化，不分解。
使用季戊四醇類多元醇添加劑后，POY的斷裂伸長(zhǎng)率得到了有效的提高，紡速可提高50m/min以上，紡絲滿卷率提高5％以上。產(chǎn)品后加工斷頭下降0.5條/小時(shí)以上，同時(shí)產(chǎn)品的染色M率提高，整個(gè)產(chǎn)品質(zhì)量有大幅的提高。
以下是測(cè)試結(jié)果季戊四醇類多元醇類添加劑加入的前后斷裂伸長(zhǎng)率變化表



附圖1為聚酯裝置工藝過(guò)程示意圖；附圖2為紡絲裝置簡(jiǎn)單工藝流程；附圖3為本發(fā)明實(shí)施例二的季戊四醇類添加劑投料示意圖；附圖4為本發(fā)明實(shí)施例三和實(shí)施例四的季戊四醇類添加劑配制系統(tǒng)示意圖；其中1、料斗；2、漿料配制罐；3、漿料供給罐；4、酯化釜；5、預(yù)聚釜；6、終聚釜；7、過(guò)濾器；8、增壓泵；9、冷卻器；10、管線；11、管線；12、管線；13、添加劑配制罐；14、攪拌器；15、過(guò)濾器；16、采樣器；17、加熱器；18、添加劑供給罐；19、計(jì)量泵；20、流量計(jì)；具體實(shí)施方式
一種連續(xù)縮聚生產(chǎn)纖維級(jí)聚對(duì)苯二甲酸乙二酯的工藝，包括下列工序(1)、投料將乙二醇、精對(duì)苯二甲酸按摩爾比1.5～3.0∶1的比例投料并混合；(2)、酯化將混合后的乙二醇、精對(duì)苯二甲酸在酯化釜中進(jìn)行酯化反應(yīng)，將過(guò)量的乙二醇、水分離出去，得到對(duì)苯二甲酸乙二酯為主的反應(yīng)物料；(3)、預(yù)縮聚反應(yīng)在所述的反應(yīng)物料中加入添加劑，所述的添加劑包括催化劑三氧化二銻或乙二醇銻、消光劑二氧化鈦、二甘醇，在預(yù)聚釜內(nèi)使對(duì)苯二甲酸乙二酯進(jìn)行初步的聚合反應(yīng)，從反應(yīng)后的物料中分離部分乙二醇得到預(yù)聚合物；(4)、終縮聚反應(yīng)預(yù)聚合物由預(yù)聚釜流向終聚釜，在終聚釜中通過(guò)提高真空度除去更多的乙二醇，增加其粘度，從而得到聚對(duì)苯二甲酸乙二酯；在反應(yīng)物料進(jìn)行預(yù)縮聚反應(yīng)之前，向物料中投入含有季戊四醇基團(tuán)的有機(jī)化合物，所述的含有季戊四醇基團(tuán)的有機(jī)化合物的質(zhì)量含量占最終聚對(duì)苯二甲酸乙二酯的5至200PPM，所述的含有季戊四醇基團(tuán)的有機(jī)化合物是季戊四醇、1-甲基季戊四醇、1，3-二甲基季戊四醇之一或其混合物。
含有季戊四醇基團(tuán)的有機(jī)化合物至少有下列四個(gè)實(shí)施例進(jìn)行添加實(shí)施例一直接往聚酯裝置反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)加入含有季戊四醇基團(tuán)的有機(jī)化合物，比較好的方案是在所述的酯化釜至預(yù)聚釜之間的物料輸送管線中注入含有季戊四醇基團(tuán)的有機(jī)化合物，此實(shí)施例一最直接，但易造成產(chǎn)品中含有季戊四醇基團(tuán)的有機(jī)化合物濃度不一，混合不均勻。
實(shí)施例二參見(jiàn)附圖3，按所需的含有季戊四醇基團(tuán)的有機(jī)化合物粉末稱量后加入漿料系統(tǒng)。在投料工序中，向漿料配制罐2中按比例投料并把所投物料混合均勻，物料輸送至漿料供給罐3中，由漿料供給罐3把物料再輸送至酯化釜4中，所述的含有季戊四醇基團(tuán)的有機(jī)化合物從管線10處加入漿料配制罐2中或從管線11處加入漿料供給罐3中，利用漿料配制罐2或漿料供給罐3輸送泵的自循環(huán)回路來(lái)實(shí)現(xiàn)初步的均勻混合，通過(guò)管線12輸出，通過(guò)后續(xù)的各級(jí)反應(yīng)釜達(dá)到均勻混合。按這種方法能實(shí)現(xiàn)最終產(chǎn)品中含有季戊四醇基團(tuán)的有機(jī)化合物分布較均勻，但前后濃度不易一致。
實(shí)施例三參見(jiàn)附圖4，在含有季戊四醇基團(tuán)的有機(jī)化合物加入漿料配制罐2中或漿料供給罐3之前，先把所需量的含有季戊四醇基團(tuán)的有機(jī)化合物與除鹽水或乙二醇相混合，并經(jīng)攪拌和加熱后使含有季戊四醇基團(tuán)的有機(jī)化合物完全溶解，為此，新增一套配制系統(tǒng)，添加劑配制罐13內(nèi)加入適量除鹽水或乙二醇，同時(shí)加入與所需濃度相對(duì)應(yīng)的含有季戊四醇基團(tuán)的有機(jī)化合物，經(jīng)過(guò)添加劑配制罐13內(nèi)的攪拌器14攪拌和輸送泵的自循環(huán)回路上的加熱器17升溫，保持溫度及攪拌至完全溶解，輸送至添加劑供給罐18，經(jīng)計(jì)量泵19計(jì)量、流量計(jì)20檢測(cè)后，送往圖1的漿料混合罐2或漿料供給罐3，最終注入反應(yīng)系統(tǒng)或經(jīng)計(jì)量后直接送入反應(yīng)系統(tǒng)。這種配制方法能在送入反應(yīng)系統(tǒng)前即達(dá)到完全均勻混合，最終產(chǎn)品中有季戊四醇基團(tuán)的有機(jī)化合物分布均勻和濃度前后一致，最為理想。
實(shí)施例四參見(jiàn)附圖4，新增一套配制系統(tǒng)，添加劑配制罐13內(nèi)加入適量乙二醇，同時(shí)加入與所需濃度相對(duì)應(yīng)的含有季戊四醇基團(tuán)的有機(jī)化合物，經(jīng)過(guò)添加劑配制罐13內(nèi)的攪拌器14攪拌和輸送泵的自循環(huán)回路上的加熱器17升溫，保持溫度及攪拌至完全溶解，輸送至添加劑供給罐18，經(jīng)計(jì)量泵19計(jì)量、流量計(jì)20檢測(cè)后，直接送往預(yù)聚釜前的齊聚物管線，這種配制方法能在送入反應(yīng)系統(tǒng)前即達(dá)到完全均勻混合，最終產(chǎn)品中有季戊四醇基團(tuán)的有機(jī)化合物分布均勻和濃度前后一致，也很理想。
權(quán)利要求
1.一種連續(xù)縮聚生產(chǎn)纖維級(jí)聚對(duì)苯二甲酸乙二酯的工藝，包括下列工序(1)、投料將乙二醇、精對(duì)苯二甲酸按摩爾比1.5～3.0∶1的比例投料并混合；(2)、酯化將混合后的乙二醇、精對(duì)苯二甲酸在酯化釜中進(jìn)行酯化反應(yīng)，將過(guò)量的乙二醇、水分離出去，得到對(duì)苯二甲酸乙二酯為主的反應(yīng)物料；(3)、預(yù)縮聚反應(yīng)在所述的反應(yīng)物料中加入添加劑，所述的添加劑包括催化劑三氧化二銻或乙二醇銻、消光劑二氧化鈦、二甘醇，在預(yù)聚釜內(nèi)使對(duì)苯二甲酸乙二酯進(jìn)行初步的聚合反應(yīng)，從反應(yīng)后的物料中分離部分乙二醇和水得到預(yù)聚合物；(4)、終縮聚反應(yīng)預(yù)聚合物由預(yù)聚釜流向終聚釜，在終聚釜中通過(guò)提高真空度除去副產(chǎn)物和殘余的乙二醇，增加其粘度，從而得到聚對(duì)苯二甲酸乙二酯；其特征在于在反應(yīng)物料進(jìn)行預(yù)縮聚反應(yīng)之前，向物料中投入含有季戊四醇基團(tuán)的有機(jī)化合物，所述的含有季戊四醇基團(tuán)的有機(jī)化合物的質(zhì)量含量占最終聚對(duì)苯二甲酸乙二酯的5至200PPM。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)縮聚生產(chǎn)纖維級(jí)聚對(duì)苯二甲酸乙二酯的工藝，其特征在于所述的含有季戊四醇基團(tuán)的有機(jī)化合物是季戊四醇、1-甲基季戊四醇、1，3-二甲基季戊四醇之一或其混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)縮聚生產(chǎn)纖維級(jí)聚對(duì)苯二甲酸乙二酯的工藝，其特征在于往包括預(yù)縮聚反應(yīng)、終縮聚反應(yīng)所需要的聚酯裝置反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)加入含有季戊四醇基團(tuán)的有機(jī)化合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的連續(xù)縮聚生產(chǎn)纖維級(jí)聚對(duì)苯二甲酸乙二酯的工藝，其特征在于在所述的酯化釜至預(yù)聚釜之間的物料輸送管線中注入含有季戊四醇基團(tuán)的有機(jī)化合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)縮聚生產(chǎn)纖維級(jí)聚對(duì)苯二甲酸乙二酯的工藝，其特征在于在投料工序中，向漿料配制罐中按比例投料并把所投物料混合均勻，物料輸送至漿料供給罐中，由漿料供給罐把物料再輸送至酯化釜中，所述的含有季戊四醇基團(tuán)的有機(jī)化合物加入漿料配制罐中或漿料供給罐中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的連續(xù)縮聚生產(chǎn)纖維級(jí)聚對(duì)苯二甲酸乙二酯的工藝，其特征在于在含有季戊四醇基團(tuán)的有機(jī)化合物加入漿料配制罐中或漿料供給罐之前，先把所需量的含有季戊四醇基團(tuán)的有機(jī)化合物與除鹽水或乙二醇相混合，并經(jīng)攪拌和加熱后使含有季戊四醇基團(tuán)的有機(jī)化合物完全溶解。例二
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的連續(xù)縮聚生產(chǎn)纖維級(jí)聚對(duì)苯二甲酸乙二酯的工藝，其特征在于先把所需量的含有季戊四醇基團(tuán)的有機(jī)化合物與除鹽水或乙二醇相混合，并經(jīng)攪拌和加熱后使含有季戊四醇基團(tuán)的有機(jī)化合物完全溶解，送往漿料混合罐或漿料供給罐。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的連續(xù)縮聚生產(chǎn)纖維級(jí)聚對(duì)苯二甲酸乙二酯的工藝，其特征在于先把所需量的含有季戊四醇基團(tuán)的有機(jī)化合物與乙二醇相混合，并經(jīng)攪拌和加熱后使含有季戊四醇基團(tuán)的有機(jī)化合物完全溶解，送往預(yù)聚釜前的物料輸送管線中。
全文摘要
一種連續(xù)縮聚生產(chǎn)纖維級(jí)聚對(duì)苯二甲酸乙二酯的工藝，包括投料、酯化、預(yù)縮聚反應(yīng)、終縮聚反應(yīng)，在反應(yīng)物料進(jìn)行預(yù)縮聚反應(yīng)之前，向物料中投入含有季戊四醇基團(tuán)的有機(jī)化合物，所述的含有季戊四醇基團(tuán)的有機(jī)化合物的質(zhì)量含量占最終聚對(duì)苯二甲酸乙二酯的5至200PPM。使用季戊四醇類多元醇類添加劑后，POY的斷裂伸長(zhǎng)率得到了有效的提高，紡速得以提高，紡絲滿卷率有所提高。產(chǎn)品后加工斷頭下降，同時(shí)產(chǎn)品的染色M率提高，整個(gè)產(chǎn)品質(zhì)量有大幅的提高。
文檔編號(hào)C08G63/00GK1631933SQ20041006542
公開日2005年6月29日 申請(qǐng)日期2004年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月30日
發(fā)明者張海青, 徐欣榮, 張伯臣, 郭吉中, 唐正光, 張建國(guó) 申請(qǐng)人:江蘇盛虹化纖有限公司