專利名稱：連續(xù)生產(chǎn)吸濕性聚酯的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種吸濕性聚酯的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
以聚對苯二甲酸乙二醇酯(下面有時(shí)簡稱PET)為代表的聚酯具有優(yōu)良的物理化學(xué)特性，廣泛地做成纖維、薄膜、其他的成型品使用。但是由于聚對苯二甲酸乙二醇酯具有疏水性，所以吸放濕性差，做成衣服時(shí)，高溫時(shí)產(chǎn)生“悶熱感”，冬季濕度低時(shí)產(chǎn)生靜電，可以說不是優(yōu)選的穿著舒適的原材料。另外在用作樹脂及薄膜時(shí)，由于低的吸濕性有時(shí)存在帶電的問題。
為了解決這些問題，提出的方法是在聚酯中共聚合和添加具有吸濕性的化合物。例如公開的方法有使在側(cè)鏈上具有羥基亞烷基二醇的二醇共聚、使含有磺酸金屬鹽的二羧酸共聚。但是，在共聚合這樣的吸濕成分的方法中，存在強(qiáng)度及耐候性低下的問題。
另外在改性上述聚酯的方法之外，還提出使聚酯纖維附著吸濕性化合物的方法。例如公開的方法有在聚酯纖維上接枝聚合丙烯酸或甲基丙烯酸，利用堿金屬取代其中的羧基，提高吸濕性。但是由于吸濕性化合物附著在纖維表面上，所以存在產(chǎn)生光滑以及隨時(shí)間強(qiáng)度低下，而且耐光性低下的問題。
為了解決所述的問題，在纖維使用方面提出，將具有高吸濕性的吸濕性樹脂做成芯部，利用聚酯的外皮包覆的芯鞘型復(fù)合纖維。但是這些芯鞘型復(fù)合纖維的情況，在進(jìn)行精煉以及染色等熱水處理時(shí)，芯部的吸水性樹脂由于含水而溶脹，存在的問題有纖維表面發(fā)生裂痕(鞘裂)向吸濕性樹脂的外部流出、染色穩(wěn)定性不夠、布匹質(zhì)量降低。
為了解決所述問題，提出各種使用含有吸濕性的無機(jī)粒子取代使用吸濕性有機(jī)化合物及樹脂的方法。但是在使通常的聚酯含有吸濕性無機(jī)粒子的情況，由于吸濕性無機(jī)拉子的活性基包理在聚合物中，所以沒有足夠的吸濕性。
而作為聚酯生產(chǎn)方法有兩種一種是釜式聚合，另外一種是連續(xù)聚合。釜式聚合可以生產(chǎn)出多品種聚酯品，但是成本比較高并且聚合物品質(zhì)不穩(wěn)定。為了降低生產(chǎn)成本穩(wěn)定聚合物品質(zhì)，越來越多的廠家采用連續(xù)聚合的制造方法。但是，連續(xù)聚合方法所得聚酯品種比較單一，這樣大大限制了聚酯品種多樣性的開發(fā)。
為了得到吸濕性聚酯，人們采用了聚酯共混技術(shù)?，F(xiàn)有生產(chǎn)聚酯共混物的技術(shù)中，聚酯都是以固體形式送到生產(chǎn)共混物的現(xiàn)場。在所述送料之前該聚酯的生產(chǎn)一般發(fā)生在距共混物生產(chǎn)現(xiàn)場很遠(yuǎn)的地方，過程涉及將單體結(jié)構(gòu)單元以化學(xué)鍵連接成一體。以固體形式將聚酯送到共混物生產(chǎn)現(xiàn)場要求聚酯在生產(chǎn)裝置中冷卻，隨后任選地造粒已達(dá)到固化，此種常用的傳統(tǒng)方式帶來以下缺點(diǎn)冷卻，固化、造粒、儲藏、運(yùn)輸和熔融等所述步驟，成本高昂，手續(xù)繁多。況且，所要求的能耗必然導(dǎo)致對環(huán)境的影響。共混組分在混煉設(shè)備中的熔融構(gòu)成該聚酯在高溫下的額外暴露，這會造成降解以及因此生產(chǎn)的共混物品質(zhì)的惡化。這對于熱敏性聚酯來說尤其嚴(yán)重。最后，對共混物生產(chǎn)現(xiàn)場使用的聚酯在熔融前進(jìn)行干燥可能證明是必須的，倘若運(yùn)輸和儲藏期間所吸收的任何濕氣都會造成熔體中的聚酯降解。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種方法簡單、易操作、連續(xù)生產(chǎn)質(zhì)量好的吸濕性聚酯的方法和設(shè)備。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種連續(xù)生產(chǎn)吸濕性聚酯的方法，其特征是包括下列步驟①將聚合設(shè)備中聚合成的聚酯熔體通過主管道輸入共混合裝置；②將吸濕性功能粒子先加入分散劑在氣流粉粉碎機(jī)中進(jìn)行粉碎和分散處理，然后與聚酯在混合器中混合；③將步驟②得到的混合物加入步驟①中的共混合裝置中共混處理，得吸濕性聚酯。
步驟②中的聚酯是直接加入混合器中的聚酯切片或是從聚合設(shè)備經(jīng)過支管進(jìn)入混合器中的熔融態(tài)聚酯。
聚酯、吸濕性功能粒子和助劑三種組份的原料用量按重量百分比計(jì)為聚酯78％～99.4％，吸濕性功能粒子0.5％～20％，助劑0.1％～2％；聚酯為聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸1，3-丙二醇酯或聚對苯二甲酸丁二醇酯；助劑為分散劑聚乙二醇、三羥甲基乙烷、硬脂酸金屬鹽、聚乙烯吡咯烷酮或鋁鈦復(fù)合型偶聯(lián)劑。在步驟②混合器中，還加有抗氧劑，是受阻酚類抗氧劑(如抗氧劑IR1010、抗氧劑1076)和亞磷酸酯類抗氧劑(如抗氧劑TNP、168)，抗氧劑的用量為聚酯總重量的0.01～0.5％。
吸濕性功能粒子是多孔質(zhì)二氧化硅——Silysia 640(富士硅FujiSilysia化學(xué)有限公司)含硅吸濕劑。
熔融態(tài)聚酯是聚對苯二甲酸烷烴二醇酯，優(yōu)選聚對苯二甲酸烷烴二醇酯、聚對苯二甲酸丁二酯或聚對苯二甲酸1，3-丙二醇酯，尤其優(yōu)選聚對苯二甲酸乙二酯。熔融態(tài)聚酯的溫度為220～320℃。吸濕性功能粒子與聚酯的混合器為螺桿式混合器。共混合裝置及吸濕性功能粒子與聚酯的混合器，它們的混合長度與混合直徑的比值為20～60∶1。
一種連續(xù)生產(chǎn)吸濕性聚酯的專用設(shè)備，其特征是有與連續(xù)聚合設(shè)備連接的主管道，主管道與共混合裝置連接，一個(gè)吸濕劑與聚酯的混合器和共混合裝置連接。吸濕劑與聚酯的混合器為螺桿式混合器。一個(gè)和吸濕劑與聚酯的混合器輸入端連接的支管與主管連接。有多余聚酯輸出管與主管連接。共混合裝置及吸濕劑與聚酯的混合器，它們的混合長度與混合直徑的比值均為20～60，其中直徑為20～100厘米，優(yōu)選30～70厘米。
本發(fā)明方法簡單，設(shè)備結(jié)構(gòu)合理，易操作，吸濕劑分散均一，品種穩(wěn)定，生產(chǎn)的聚酯質(zhì)量好，生產(chǎn)成本低。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
圖1是本發(fā)明實(shí)施例1～7的設(shè)備結(jié)構(gòu)示圖。
圖2是本發(fā)明實(shí)施例8的設(shè)備結(jié)構(gòu)示圖。
圖3是本發(fā)明實(shí)施例9的設(shè)備結(jié)構(gòu)示圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1以對苯二甲酸和乙二醇為原料在200～260℃溫度下進(jìn)行酯化反應(yīng)，然后在280～300℃溫度、低于300Pa真空下進(jìn)行重縮聚反應(yīng)，連續(xù)生產(chǎn)粘度達(dá)到0.655的聚對苯二甲酸乙二醇酯(簡寫為PET)(或聚對苯二甲酸-1，3-丙二醇酯或聚對苯二甲酸丁二醇酯)熔體。連續(xù)聚合設(shè)備1中的聚對苯二甲酸乙二醇酯熔體在溫度為220～300℃(例220℃、240℃、280℃、300℃)下，以1000kg/h速度通過主管道2輸入共混合裝置3，同時(shí)支管4將聚對苯二甲酸乙二醇酯輸入螺桿式混合器5，供給量為12kg/h；Silysia 640含硅吸濕粉體先加入分散劑聚乙二醇(或三羥甲基乙烷或硬脂酸金屬鹽或聚乙烯吡咯烷酮或鋁鈦復(fù)合型偶聯(lián)劑)在扁平式氣流粉粉碎機(jī)12中進(jìn)行粉碎和分散處理，然后加入到螺桿式混合器5中混合，供給量是12kg/h。再將得到的混合物加入共混合裝置3中共混處理，得吸濕性聚酯。共混合裝置3中的共混溫度為290℃。Silysia 640含硅吸濕粉體在制得的吸濕性聚對苯二甲酸乙二醇酯中含量為1.2％。助劑的用量為聚酯、吸濕粉體和助劑三種原料總用量的0.1～5％。然后采用普通紡絲機(jī)進(jìn)行常規(guī)紡絲及牽伸工藝制成吸濕纖維。纖維吸濕參數(shù)ΔMR為0.72％。上述共混合裝置3及Silysia 640吸濕性粉體與聚酯的螺桿式混合器5，它們的混合長度與混合直徑的比值均為20～60∶1，其中直徑為20～100厘米。
實(shí)施例2～6的制備工藝如同實(shí)施例1。其試驗(yàn)結(jié)果如下所示
實(shí)施例7以對苯二甲酸和乙二醇為原料在200～260℃溫度下進(jìn)行酯化反應(yīng)，然后在280～300℃溫度、低于300Pa真空下進(jìn)行重縮聚反應(yīng)，連續(xù)生產(chǎn)粘度達(dá)到0.655的聚對苯二甲酸乙二醇酯(簡寫為PET)熔體。連續(xù)聚合設(shè)備1中的聚對苯二甲酸乙二醇酯熔體在溫度為220～300℃(例220℃、240℃、280℃、300℃)下，以1000kg/h速度通過主管道2輸入共混合裝置3，同時(shí)支管4將聚對苯二甲酸乙二醇酯輸入螺桿式混合器5，供給量為12kg/h；Silysia 640含硅吸濕粉體先加入分散劑聚乙二醇(或三羥甲基乙烷或硬脂酸金屬鹽或聚乙烯吡咯烷酮或鋁鈦復(fù)合型偶聯(lián)劑)在扁平式氣流粉粉碎機(jī)12中進(jìn)行粉碎和分散處理，與抗氧劑IR1010混合后加入到螺桿式混合器5中，供給量是12kg/h?？寡鮿㊣R1010用量為聚酯、吸濕粉體和抗氧劑、分散劑幾種原料總用量的0.1～2％。分散劑的用量為吸濕粉體和抗氧劑、分散劑幾種原料總用量的0.1～2％。再將得到的混合物加入共混合裝置3中共混處理，得吸濕性聚酯。共混合裝置3中的共混溫度為290℃。Silysia 640含硅吸濕粉體在制得吸濕性聚對苯二甲酸乙二醇酯中含量為1.2％。然后采用普通紡絲機(jī)進(jìn)行常規(guī)紡絲及牽伸工藝制成吸濕纖維。纖維吸濕參數(shù)ΔMR為0.72％。上述共混合裝置3及Silysia 640吸濕性粉體與聚酯的螺桿式混合器5，它們的混合長度與混合直徑的比值均為20～60，其中直徑為20～100厘米。
實(shí)施例8以對苯二甲酸和乙二醇為原料在200～260℃溫度下進(jìn)行酯化反應(yīng)，然后在280～300℃溫度、低于300Pa真空下進(jìn)行重縮聚反應(yīng)，連續(xù)生產(chǎn)粘度達(dá)到0.655的聚對苯二甲酸乙二醇酯(簡寫為PET)熔體。連續(xù)聚合設(shè)備6中的聚對苯二甲酸乙二醇酯熔體在溫度為220～300℃(例220℃、240℃、280℃、300℃)下，以1000kg/h速度通過主管道7輸入共混合裝置8，同時(shí)將聚對苯二甲酸乙二醇酯切片輸入螺桿式混合器9，供給量為12kg/h；Silysia 640含硅吸濕粉體先加入分散劑聚乙二醇(或三羥甲基乙烷或硬脂酸金屬鹽或聚乙烯吡咯烷酮或鋁鈦復(fù)合型偶聯(lián)劑)在扁平式氣流粉粉碎機(jī)13中進(jìn)行粉碎和分散處理，然后加入到螺桿式混合器9中，供給量是12kg/h。再將得到的混合物加入共混合裝置8中共混處理，得吸濕性聚酯。共混合裝置8中的共混溫度為290℃。Silysia 640含硅吸濕粉體在制得吸濕性聚對苯二甲酸乙二醇酯中含量為1.2％。然后采用普通紡絲機(jī)進(jìn)行常規(guī)紡絲及牽伸工藝制成吸濕纖維。纖維吸濕參數(shù)ΔMR為0.8％。上述共混合裝置8及Silysia 640吸濕性粉體與聚酯的螺桿式混合器9，它們的混合長度與混合直徑的比值均為20～60，其中直徑為20～100厘米。
實(shí)施例9有多余聚酯輸出管10、11與主管連接，其余同實(shí)施例1。這些分流出的多余聚酯，可以直接用于紡絲、成膜加工或制成聚酯切片。
實(shí)施例10螺桿式混煉器5中聚酯、吸濕性粉體和分散劑三種組份的原料總用量按重量計(jì)為聚酯48％～99.4％(例48％、70％、99％)，吸濕性功能粒子0.5％～50％(例50％、29％、0.7％)，其他助劑0.1％～2％(例2％、1％、0.3％)。其余同實(shí)施例1。
比較例1釜式聚合的粘度為0.655聚對苯二甲酸乙二醇酯切片和Silysia 640含硅吸濕粉體在L/D為44的2軸擠出機(jī)共混制造母粒，共混溫度為290℃。母粒中Silysia 640含硅吸濕粉體的重量份為50％。然后母粒和上述的聚對苯二甲酸乙二醇酯切片在上述的條件下再次混合制造切片粒子，此切片粒子中Silysia 640含硅吸濕粉體的重量份為2％。然后采用普通紡絲機(jī)進(jìn)行常規(guī)紡絲及牽伸工藝制成纖維。纖維的吸濕參數(shù)ΔMR為1.0～1.3，斷裂強(qiáng)度2.9～3.2cN/dtex。
比較例2釜式聚合的粘度為0.655聚對苯二甲酸乙二醇酯切片和Silysia 640含硅吸濕粉體在L/D為44的2軸擠出機(jī)共混制造母粒，共混溫度為290℃。母粒中Silysia 640含硅吸濕粉體的重量份為50％。然后母粒和上述的聚對苯二甲酸乙二醇酯切片在上述的條件下再次混合制造切片粒子，此切片粒子中Silysia 640含硅吸濕粉體的重量份為5％。然后采用普通紡絲機(jī)進(jìn)行常規(guī)紡絲及牽伸工藝制成纖維。纖維吸濕參數(shù)ΔMR為2.5％～2.9％，斷裂強(qiáng)度3.1～3.4cN/dtex。
比較例3連續(xù)聚合的粘度為0.655聚對苯二甲酸乙二醇酯切片和Silysia 640含硅吸濕粉體在L/D為44的2軸擠出機(jī)共混制造母粒，共混溫度為290℃。母粒中Silysia 640含硅吸濕粉體的重量份為50％。然后母粒和上述的聚對苯二甲酸乙二醇酯切片在上述的條件下再次混合制造切片粒子，此切片粒子中Silysia 640含硅吸濕粉體的重量份為2％。然后采用普通紡絲機(jī)進(jìn)行常規(guī)紡絲及牽伸工藝制成纖維。纖維吸濕參數(shù)ΔMR為1.2％，斷裂強(qiáng)度3.8cN/dtex。
比較例4連續(xù)聚合的粘度為0.655聚對苯二甲酸乙二醇酯切片和Silysia 640含硅吸濕粉體在L/D為44的2軸擠出機(jī)共混制造母粒，共混溫度為290℃。母粒中Silysia 640含硅吸濕粉體的重量份為50％。然后母粒和上述的聚對苯二甲酸乙二醇酯切片在上述的條件下再次混合制造切片粒子，此切片粒子中Silysia 640含硅吸濕粉體的重量份為5％。然后采用普通紡絲機(jī)進(jìn)行常規(guī)紡絲及牽伸工藝制成纖維。纖維的吸濕參數(shù)ΔMR為2.9％，斷裂強(qiáng)度3.6cN/dtex。
測試方法使用吸濕參數(shù)ΔMR作為評價(jià)吸濕性的尺度，其測試方法如下這里ΔMR是從30℃，90％RH的吸濕率(MR2)減去20℃，65％RH的吸濕率(MR1)得到的差值(ΔMR(％)＝MR2-MR1)。這里ΔMR是通過將衣服穿著時(shí)的衣服內(nèi)的濕氣放出到外界大氣，用于得到舒適性的驅(qū)動(dòng)力，以30℃，90％RH代表在進(jìn)行輕一中度的操作或輕一中度的運(yùn)動(dòng)時(shí)的衣服內(nèi)溫度，20℃，65％RH代表外界大氣的溫度，得到兩者之差。ΔMR越大吸放濕能力越強(qiáng)，相應(yīng)的穿著時(shí)的舒適性越好。上限沒有特別限定，實(shí)用上大約為20％。
斷裂強(qiáng)度測試方法按照GB/T3923.2-1998紡織品織物拉伸性能第2部分?jǐn)嗔褟?qiáng)力的測定抓樣法。
權(quán)利要求
1.一種連續(xù)生產(chǎn)吸濕性聚酯的方法，其特征是包括下列步驟①將聚合設(shè)備中聚合成的聚酯熔體通過主管道輸入共混合裝置；②將吸濕性功能粒子先加入分散劑在氣流粉粉碎機(jī)中進(jìn)行粉碎和分散處理，然后與聚酯在混合器中混合；③將步驟②得到的混合物加入步驟①中的共混合裝置中共混處理，得吸濕性聚酯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)生產(chǎn)吸濕性聚酯的方法，其特征是步驟②中的聚酯是直接加入混合器中的聚酯切片或是從聚合設(shè)備經(jīng)過支管進(jìn)入混合器中的熔融態(tài)聚酯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的連續(xù)生產(chǎn)吸濕性聚酯的方法，其特征是聚酯、吸濕性功能粒子和助劑三種組份的原料用量按重量百分比計(jì)為聚酯78％～99.4％，吸濕性功能粒子0.5％～20％，助劑0.1％～2％；聚酯為聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸1，3-丙二醇酯或聚對苯二甲酸丁二醇酯；助劑為分散劑聚乙二醇、三羥甲基乙烷、硬脂酸金屬鹽、聚乙烯吡咯烷酮或鋁鈦復(fù)合型偶聯(lián)劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的連續(xù)生產(chǎn)吸濕性聚酯的方法，其特征是吸濕性功能粒子是多孔質(zhì)SiO2。
5.一種連續(xù)生產(chǎn)功能性聚酯的設(shè)備，其特征是有粒子微加工設(shè)備與混合器連接，混合器和共混合裝置連接，混合器通過主管道與連續(xù)聚合設(shè)備連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的連續(xù)生產(chǎn)功能性聚酯的設(shè)備，其特征是混合器通過支管與連續(xù)聚合設(shè)備相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的連續(xù)生產(chǎn)功能性聚酯的設(shè)備，其特征是有多余聚酯輸出管與主管連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的連續(xù)生產(chǎn)功能性聚酯的設(shè)備，其特征是功能粒子與聚酯的混合器為螺桿式混合器。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的連續(xù)生產(chǎn)功能性聚酯的設(shè)備，其特征是共混合裝置及功能粒子與聚酯的混合器，它們的混合長度與混合直徑的比值為20～60∶1。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種連續(xù)生產(chǎn)吸濕性聚酯的方法和設(shè)備，包括將聚合設(shè)備中聚合成的聚酯熔體通過主管道輸入共混合裝置、將吸濕性功能粒子先加入助劑在氣流粉粉碎機(jī)中進(jìn)行粉碎和分散處理，然后與聚酯在混合器中混合、將得到的混合物加入共混合裝置中共混處理，得吸濕性聚酯。設(shè)備有粒子微加工設(shè)備與混合器連接，混合器和共混合裝置連接，混合器通過主管道與連續(xù)聚合設(shè)備連接。本發(fā)明方法簡單，易操作，分散劑分散均一，品種穩(wěn)定，生產(chǎn)的聚酯質(zhì)量好，生產(chǎn)成本低。
文檔編號C08G63/183GK101041712SQ20061003909
公開日2007年9月26日 申請日期2006年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月21日
發(fā)明者楊娟, 李旭, 本田圭介 申請人:東麗纖維研究所(中國)有限公司