專利名稱：連續縮聚直紡陽離子染料可染聚酯長絲的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種連續縮聚直紡陽離子染料可染聚酯長絲的制備方法，屬化學纖維的制造技術領域。
背景技術：
眾所周知，聚酯(滌綸)纖維由于具有優良的物理力學性能和良好的綜合服用性能，在世界范圍內得到了迅速的發展。但由于聚酯分子鏈緊密斂集，結晶度和取向度較高，極性較小，在聚酯長鏈分子間沒有可適當容納染料分子的間隙，因此染料粒子不易透入纖維，其染色性能差，可使用染料的種類少，一般聚酯纖維只能采用分散染料高溫高壓和高溫載體染色。而陽離子染料可染聚酯纖維由于具有吸色性好、色澤艷麗、色譜齊全等特點，相繼開發成功，應用領域越來越廣。
目前，陽離子染料可染聚酯纖維的制備方法，主要有以下幾種1.先間隙或連續縮聚制備陽離子染料可染聚酯切片，再切片紡絲生產陽離子染料可染聚酯纖維。
間隙縮聚的生產方式如特開昭57-57054號公報、特開昭52-47098號公報中公開的都是在間隙聚合裝置上，通過添加間苯二甲酸乙二醇酯-5-磺酸鈉(SIPE)，制備陽離子染料可染聚酯切片。在間隙聚合裝置上生產的上述產品端羧基含量(-COOH)較高，一般在40～50mol/t，同時存在著同一批料由于出料時間不同，頭尾料特性粘度、色值(b值)等指標波動較大，而且批與批之間，因為反應釜內壁殘留熔體的裂解等，易造成批與批之間產品物理性能的差異。這些問題都會直接影響后加工紡絲性能和最終產品的內在質量。
連續縮聚的生產方式如特開2002-80572號公報中公開了在連續聚合裝置上生產陽離子染料可染聚酯切片的方法，使制得的切片特性粘度等指標比較穩定，后加工性能大大改善。公開號CN1362548公開了一種間隙縮聚生產陽離子染料可染聚酯，然后切片經干燥、紡絲、牽伸、加彈等工序生產陽離子染料可染聚酯纖維的方法。
以上都是先制得陽離子染料可染聚酯切片，然后再用切片紡絲的方法生產陽離子染料可染聚酯纖維。存在著生產環節多，生產成本較高或產品質量不穩等問題。
2.《聚酯工業》2003年第6期發表了一篇“連續縮聚直紡陽離子染料可染滌綸短纖維的開發”的文章，其方法是在50T/D連續縮聚直紡線上，通過在酯化階段添加第三、第四單體制備陽離子染料可染滌綸短纖維。開發的產品生產成本低、質量穩定。但該研究生產的產品僅指聚酯短纖維。
發明內容
本發明的目的是提供一種針對現有技術的不足，工藝合理，流程短、工序少的連續縮聚直紡陽離子染料可染聚酯長絲的制備方法。
本發明為連續縮聚直紡陽離子染料可染聚酯長絲的制備方法，以精對苯二甲酸和乙二醇單體為原料，包括連續縮聚陽離子染料可染聚酯熔體的制備和直紡陽離子染料可染聚酯長絲的制備，其特征在于按以下加工工序進行a、聚酯熔體的制備在現有連續聚酯設備上，先將精對苯二甲酸和乙二醇單體按1∶1.18～1∶1.25的摩爾比加入到漿料釜中打漿，漿料釜內加入常規催化劑；然后將上述漿料連續穩定輸送至酯化-I反應釜中，控制酯化率88％～92％，再將酯化物送入酯化-II反應釜，酯化-II反應釜內同時連續添加精對苯二甲酸摩爾數1.5-2.5摩爾％的間苯二甲酸乙二醇酯-5-磺酸鈉(SIPE)及醚防劑，穩定劑，控制酯化-II反應釜內的溫度245～255℃，停留時間30～50分鐘，混合均勻的酯化物泵送到縮聚工段，按常規縮聚工藝在溫度260～285℃，真空度0.1～10KPr的條件下制得陽離子染料可染聚酯熔體；b、聚酯長絲的制備將上述陽離子染料可染聚酯熔體，通過熔體輸送管道，經計量、擠出、牽伸、卷繞制得陽離子染料可染滌綸預取向絲(POY)或陽離子染料可染滌綸全取向絲(FDY)。
所述陽離子染料可染滌綸預取向絲(POY)的制備可在現有的熔體直紡長絲生產設備上，控制熔體輸送管道的溫度為275～290℃，紡絲箱體溫度為280～290℃，側吹風風速0.3～0.8米/秒，紡絲速度2500～3500米/分，制得預取向絲(POY)。
所述陽離子染料可染滌綸全取向絲(FDY)的制備可在現有的熔體直紡長絲生產設備上，控制熔體輸送管道的溫度為275～290℃，紡絲箱體溫度為280～290℃，側吹風風速0.3～0.8米/秒，熱管溫度140～180℃，紡絲速度3500～5000米/分，制得全取向絲(FDY)。
所述的常規催化劑可為乙二醇銻或三氧化二銻等，其加入量可為聚酯熔體總量的350～500PPM。
所述的醚防劑可為醋酸鈉或醋酸鉀等，其加入量可為聚酯熔體總量的300～400PPM。
所述的穩定劑可為亞磷酸或磷酸三甲酯，亞磷酸三苯酯等，其加入量可為聚酯熔體總量的100～200PPM。
本發明針對現有技術的不足，在常規的連續法聚酯制備過程中，添加1.5-2.5mol％的間苯二甲酸乙二醇酯-5-磺酸鈉(SIPE)，制取陽離子染料可染聚酯熔體，上述聚酯熔體直接通過熔體輸送設備(熔體泵、熔體管道)，經計量、擠出、冷卻(加熱)、牽伸、卷繞分別制得陽離子染料可染滌綸預取向絲(POY)和陽離子染料可染滌綸全取向絲(FDY)。本發明的連續縮聚直紡陽離子染料可染聚酯長絲的制備方法，由于流程短、工序少、工藝合理，熔體的端羧基含量(-COOH)≤30.0mol/t，特性粘度[η]偏差±0.010，產品質量穩定，制得的纖維強度高，偏差小，染色均勻，紡絲性能優良，生產成本明顯下降。
具體實施例方式
由于添加間苯二甲酸乙二醇酯-5-磺酸鈉(SIPE)后的酯化物，易在高溫下醚化生成二甘醇(DEG)，二甘醇含量過高，熔體的熱穩定性大大下降，所以在間隙法生產工藝中，酯化-II的溫度控制很重要，通常選擇在較低的溫度下加入SIPE，待混合均勻后，再適當提高物料溫度，然后送縮聚段反應。而對于連續縮聚的生產工藝，反應釜的各區溫度是恒定的，不能隨時升高或降低，太高易副反應生成DEG，太低又無法保證酯化物的酯化率，所以必須綜合考慮各種因素合理選擇，同時為了抑制副反應生成DEG，比間隙法適當增加醚防劑醋酸鈉的添加量。
下面通過具體實施例，對本發明作進一步的描述。其中特性粘度偏差dl/g連續法指24小時內的特性粘度最大值與最小值的差；間隙法指同一批料中頭料與尾料的特性粘度差。
實施例1，陽離子染料可染聚酯熔體的制備在現有連續聚酯設備上設定7200kg/hr的生產能力，將精對苯二甲酸、乙二醇單體按1∶1.18的摩爾比加入到漿料釜中，同時漿料釜內加入350PPM的縮聚催化劑乙二醇銻，上述漿料連續穩定輸送至酯化-I反應釜中，控制酯化-I壓力為0.12MPa，溫度258.0℃，料位50.0％，測得酯化率為88.0％，將酯化-I物料送入酯化-II，控制酯化-II溫度255℃，料位60.0％，同時連續添加1.5mol％的調配濃度為40.0％的間苯二甲酸乙二醇酯-5-磺酸鈉(SIPE)，300PPM的醚防劑醋酸鈉、100PPM的穩定劑磷酸三甲酯，控制停留時間50分鐘，然后用預聚物泵送到縮聚工段，按常規縮聚工藝制得陽離子染料可染聚酯熔體。
實施例2如實施例1所述，所不同的是將精對苯二甲酸、乙二醇單體按1∶1.20的摩爾比加入到漿料釜中，同時漿料釜內加入450PPM的縮聚催化劑乙二醇銻，控制酯化-I料位55.0％，測得酯化率為90.2％，控制酯化-II溫度250℃，料位55.0％，同時連續添加2.0mol％的調配濃度為40.0％的間苯二甲酸乙二醇酯-5-磺酸鈉(SIPE)，350PPM的醚防劑醋酸鈉、150PPM的穩定劑磷酸三甲酯，控制停留時間40分鐘，然后用預聚物泵送到縮聚工段，按常規縮聚工藝制得陽離子染料可染聚酯熔體。
實施例3如實施例1所述，所不同的是將精對苯二甲酸、乙二醇單體按1∶1.25的摩爾比加入到漿料釜中，同時漿料釜內加入500PPM的縮聚催化劑乙二醇銻，控制酯化-I料位50.0％，測得酯化率為92.1％，控制酯化-II溫度245℃，料位50.0％，同時連續添加2.5mol％的調配濃度為40.0％的間苯二甲酸乙二醇酯-5-磺酸鈉(SIPE)，400PPM的醚防劑醋酸鈉、200PPM的穩定劑磷酸三甲酯，控制停留時間30分鐘，然后用預聚物泵送到縮聚工段，按常規縮聚工藝制得陽離子染料可染聚酯熔體。
實施例4如實施例1所述，所不同的是將精對苯二甲酸、乙二醇單體按1∶1.20的摩爾比加入到漿料釜中，同時漿料釜內加入450PPM的縮聚催化劑乙二醇銻，控制酯化-I料位55.0％，測得酯化率為90.3％，控制酯化-II溫度250℃，料位55.0％，同時連續添加1.5mol％的調配濃度為40.0％的間苯二甲酸乙二醇酯-5-磺酸鈉(SIPE)，350PPM的醚防劑醋酸鈉、150PPM的穩定劑磷酸三甲酯，控制停留時間40分鐘，然后用預聚物泵送到縮聚工段，按常規縮聚工藝制得陽離子染料可染聚酯熔體。
實施例5將實施例1制得的陽離子染料可染聚酯熔體，在現有的熔體直紡長絲生產設備上，控制熔體輸送管道的溫度為275℃，紡絲箱體溫度為280℃，側吹風風速0.6米/秒，紡絲速度2800米/分，制得277dtex/48f預取向絲(POY)。
實施例6將實施例2制得的陽離子染料可染聚酯熔體，在現有的熔體直紡長絲生產設備上，控制熔體輸送管道的溫度為280℃，紡絲箱體溫度為285℃，側吹風風速0.6米/秒，紡絲速度3200米/分，制得277dtex/48f預取向絲(POY)。
實施例7將實施例3制得的陽離子染料可染聚酯熔體，在現有的熔體直紡長絲生產設備上，控制熔體輸送管道的溫度為275℃，紡絲箱體溫度為280℃，側吹風風速0.5米/秒，熱管溫度160℃，紡絲速度4000米/分，制得110dtex/48f全取向絲(FDY)。
實施例8將實施例4制得的陽離子染料可染聚酯熔體，在現有的熔體直紡長絲生產設備上，控制熔體輸送管道的溫度為280℃，紡絲箱體溫度為285℃，側吹風風速0.5米/秒，熱管溫度170℃，紡絲速度4500米/分，制得110dtex/48f全取向絲(FDY)。
對比例1在生產能力為3500KG/批的間隙聚酯設備上，將3000KG精對苯二甲酸、1300L乙二醇單體按1∶1.20的摩爾比加入到漿料釜中，打漿釜內加入450ml的穩定劑亞磷酸三苯酯，1500g縮聚催化劑乙二醇銻，混合均勻后，上述漿料連續穩定輸送至酯化-I反應釜中，控制酯化-I溫度250.0℃，壓力為常壓，待酯化水出水達680L后，將酯化-I物料送入酯化-II，控制酯化-II溫度230～240℃，添加濃度為40.0％的間苯二甲酸乙二醇酯-5-磺酸鈉(SIPE)230L(1.5mol％)，250PPM的醚防劑醋酸鈉，控制停留時間40～50分鐘，然后用氮氣壓送到縮聚工段，按常規縮聚工藝制得陽離子染料可染聚酯切片。
對比例2將比較例1制得的陽離子染料可染聚酯切片，經結晶干燥，控制干切片含水率≤50PPM，螺桿溫度為270～285℃，紡絲箱體溫度為285℃，側吹風風速0.6米/秒，紡絲速度3200米/分，制得277dtex/48f預取向絲(POY)。
對比例3將比較例1制得的陽離子染料可染聚酯切片，經結晶干燥，控制干切片含水率≤50PPM，螺桿溫度為270～285℃，紡絲箱體溫度為285℃，側吹風風速0.5米/秒，熱管溫度170℃，紡絲速度4500米/分，制得110dtex/48f全取向絲(FDY)。
上述各實施例與對比例各項技術經濟指標列表如下表1
表2
權利要求
1.一種連續縮聚直紡陽離子染料可染聚酯長絲的制備方法，以精對苯二甲酸和乙二醇單體為原料，包括連續縮聚陽離子染料可染聚酯熔體的制備和直紡陽離子染料可染聚酯長絲的制備，其特征在于按以下加工工序進行a、聚酯熔體的制備在現有連續聚酯設備上，先將精對苯二甲酸和乙二醇單體按1∶1.18～1∶1.25的摩爾比加入到漿料釜中打漿，漿料釜內加入常規催化劑；然后將上述漿料連續穩定輸送至酯化-I反應釜中，控制酯化率88％～92％，再將酯化物送入酯化-II反應釜，酯化-II反應釜內同時連續添加精對苯二甲酸摩爾數1.5-2.5摩爾％的間苯二甲酸乙二醇酯-5-磺酸鈉及醚防劑，穩定劑，控制酯化-II反應釜內的溫度245～255℃，停留時間30～50分鐘，混合均勻的酯化物泵送到縮聚工段，按常規縮聚工藝在溫度260～285℃，真空度0.1～10KPr的條件下制得陽離子染料可染聚酯熔體；b、聚酯長絲的制備將上述陽離子染料可染聚酯熔體，通過熔體輸送管道，經計量、擠出、牽伸、卷繞制得陽離子染料可染滌綸預取向絲或陽離子染料可染滌綸全取向絲。
2.按權利要求1所述連續縮聚直紡陽離子染料可染聚酯長絲的制備方法，其特征在于所述陽離子染料可染滌綸預取向絲的制備在現有的熔體直紡長絲生產設備上，控制熔體輸送管道的溫度為275～290℃，紡絲箱體溫度為280～290℃，側吹風風速0.3～0.8米/秒，紡絲速度2500～3500米/分，制得預取向絲。
3.按權利要求1所述連續縮聚直紡陽離子染料可染聚酯長絲的制備方法，其特征在于所述陽離子染料可染滌綸全取向絲的制備在現有的熔體直紡長絲生產設備上，控制熔體輸送管道的溫度為275～290℃，紡絲箱體溫度為280～290℃，側吹風風速0.3～0.8米/秒，熱管溫度140～180℃，紡絲速度3500～5000米/分，制得全取向絲。
4.按權利要求1所述連續縮聚直紡陽離子染料可染聚酯長絲的制備方法，其特征在于所述的常規催化劑為乙二醇銻或三氧化二銻，其加入量為聚酯熔體總量的350～500PPM。
5.按權利要求1所述連續縮聚直紡陽離子染料可染聚酯長絲的制備方法，其特征在于所述的醚防劑為醋酸鈉或醋酸鉀，其加入量為聚酯熔體總量的300～400PPM。
6.按權利要求1所述連續縮聚直紡陽離子染料可染聚酯長絲的制備方法，其特征在于所述的穩定劑為亞磷酸或磷酸三甲酯，亞磷酸三苯酯，其加入量為聚酯熔體總量的100～200PPM。
全文摘要
一種連續縮聚直紡陽離子染料可染聚酯長絲的制備方法，屬化學纖維的制造技術領域，以精對苯二甲酸和乙二醇單體為原料，包括連續縮聚陽離子染料可染聚酯熔體的制備和直紡陽離子染料可染聚酯長絲的制備，在現有連續聚酯設備上，先將精對苯二甲酸和乙二醇單體打漿，然后添加間苯二甲酸乙二醇酯－5－磺酸鈉及醚防劑，穩定劑，制得陽離子染料可染聚酯熔體；再通過熔體輸送管道，經計量、擠出、牽伸、卷繞制得陽離子染料可染滌綸預取向絲或陽離子染料可染滌綸全取向絲。本發明流程短、工序少、工藝合理，產品質量穩定，制得的纖維強度高，偏差小，染色均勻，紡絲性能優良，生產成本明顯下降。
文檔編號C08G63/183GK101070642SQ200710068740
公開日2007年11月14日 申請日期2007年5月22日 優先權日2007年5月22日
發明者王秀華, 余輝, 姚強, 高建良, 盧剛, 許錦華 申請人:浙江化纖聯合集團有限公司