一种多元醇改性聚酯的连续聚合生产方法技术

本发明专利技术属于功能材料技术领域，具体地说，涉及一种多元醇改性聚酯的连续聚合生产方法，包括如下步骤：(1)对苯二甲酸、乙二醇和缩聚催化剂进行酯化反应，得到低聚物；(2)所得低聚物与多元醇和醇解催化剂进行醇解反应，得到醇解物，其中，低聚物的温度低于多元醇的沸点；(3)所得醇解物进行缩聚反应，得到改性聚酯熔体；(4)将所得改性聚酯熔体经固化、切粒，得到改性聚酯切片。本发明专利技术有效抑制了生产过程中多元醇的重量损失，保证了所生产的改性聚酯中多元醇的含量稳定，使生产的改性聚酯分子结构均一、质量稳定，可用于生产高品质纤维、薄膜、板材等产品。以本发明专利技术所生产的改性聚酯切片制得的纤维具有良好的性能。

Continuous polymerization process for producing polyester modified by polyhydric alcohol

The invention belongs to the technical field of functional materials, in particular relates to a polyol modified polyester continuous polymerization method, which comprises the following steps: (1) terephthalic acid, ethylene glycol and polycondensation catalyst for esterification reaction by oligomer; (2) the alcoholysis reaction between oligomers and polyol and alcoholysis catalyst by alcoholysis among them, the oligomers, temperature below the boiling point of polyol; (3) the Alcoholysate polycondensation reaction, modified polyester melt; (4) the modified polyester melt after curing and granulating, obtained modified polyester chips. The invention can effectively inhibit polyol production in the process of weight loss, to ensure the production of modified polyol polyester content in the stable, the production of polyester modified uniform, molecular structure, stable quality, can be used for the production of high quality fiber, film, sheet and other products. The fibers obtained by the modified polyester chip produced by the invention have good performance.

【技术实现步骤摘要】
一种多元醇改性聚酯的连续聚合生产方法
本专利技术属于功能材料
，具体地说，涉及一种多元醇改性聚酯的连续聚合生产方法。
技术介绍
聚酯具有良好的力学性能、耐磨性、抗蠕变性，低吸水性、尺寸稳定性、电绝缘性以及成型加工性能，在纤维、包装瓶、薄膜、工程塑料等方面均得到了广泛的应用，已成为世界上最重要的化工合成材料之一。经过多年的高速发展，全球聚酯行业获得了显著的成长，但是也存在产品同质化发展过快所导致的结构性过剩的突出问题，已严重影响了聚酯恒业的可持续发展。调整产品结构，开发新产品、新技术，发展差别化产品、以满足市场的多层次需求，提高市场竞争力是实现当前聚酯行业转型升级的当务之急。聚酯新产品开发的技术途径主要是通过物理改性或化学改性的方法改变聚酯的分子结构或组成，引入功能性组分，从而赋予聚酯阳离子染料染色、阻燃、亲水、可生物降解等特性。多元醇是一种重要的聚酯化学改性剂。通过在聚酯分子结构中引入多元醇组分，可有效调控聚酯的结晶性能、热性能和流变性能，从而可获得纤维制品染色性能改善、板材制品冲击强度提高等有益效果。但是由于多元醇属易挥发性物质，在改性聚酯连续生产加工的高温条件下易通过蒸发或升华而溢出反应体系，造成改性聚酯中改性剂多元醇含量的波动，影响产品结构的均一性。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种多元醇改性聚酯的连续聚合生产方法，所得改性聚酯分子结构均一、质量稳定。为实现上述目的，本专利技术包括如下步骤：一种多元醇改性聚酯的连续聚合生产方法，包括如下步骤：(1)对苯二甲酸、乙二醇和缩聚催化剂进行酯化反应，得到低聚物；(2)所得低聚物与多元醇和醇解催化剂进行醇解反应，得到醇解物，其中，低聚物的温度低于多元醇的沸点；(3)所得醇解物进行缩聚反应，得到改性聚酯熔体；(4)所得改性聚酯熔体经固化、切粒，得到改性聚酯切片。在本专利技术中，对苯二甲酸、乙二醇和缩聚催化剂在浆料系统中混合，得混合物；所述混合物输送至酯化系统进行酯化反应，得低聚物；所述低聚物依次经低聚物泵输送、换热器调节温度后，与多元醇和多元醇催化剂在混合器中混合，然后输送至醇解反应器中进行醇解反应，得醇解物；所述醇解物输送至缩聚系统进行缩聚反应，得改性聚酯熔体；所述改性聚酯熔体经过滤、冷却固化、切粒，得到改性聚酯切片。其中，所述混合器为动态混合器和/或静态混合器，动态混合器优选高剪切均化泵，静态混合器优先管式静态混合器；所述醇解反应器为立式熔体热交换器，立式熔体热交换器内的静态混合单元可实现反应物料的高效混合，换热单元可实现反应温度的精确控制，而且反应物料在立式熔体热交换器内近似平推流流动，流动方向为下进上出。此外，作为醇解反应器的立式熔体换热器内容积决定了醇解反应器内物料的反应时间，因此，立式熔体换热器所需内容积的大小根据多元醇改性聚酯前期基础研究得出的优选醇解反应时间、生产装置的产能以及反应物料的物理性质来核算。为了避免多元醇气化，本专利技术通过换热器调节低聚物温度使其低于多元醇的沸点。由于物质的沸点随压力的升高而升高，因此通过低聚物泵和出口压力调节阀配合调控醇解反应器内反应压力，可进一步提高多元醇的沸点从而有效避免其气化，进而提高多元醇与低聚物的醇解反应速率。本专利技术有效地减小了生产过程中多元醇的重量损失，保证所得改性聚酯中多元醇的含量稳定，使所得改性聚酯分子结构均一、质量稳定，可用于生产高品质纤维、薄膜、板材等产品。步骤(1)中所述对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比为1:1.05～1.15；缩聚催化剂的添加量为对苯二甲酸重量的0.002～0.04wt％。所述对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比有效降低了缩聚系统的乙二醇蒸汽的蒸发量，可进一步减少缩聚馏分对多元醇的夹带作用；缩聚催化剂直接添加在浆料系统中，避免了生产过程中添加带入的用于溶解缩聚催化剂的乙二醇，有效降低缩聚系统的缩聚馏分蒸发量。所述条件下，为使酯化反应生成的低聚物的聚合度达到工艺控制要求，酯化反应所需的温度较高，为了避免多元醇气化，本专利技术的低聚物温度需低于多元醇的沸点。步骤(1)中所述酯化反应是依次在两个酯化釜中进行，其中，第一酯化釜的反应温度为245～270℃、反应压力为150～400kPa；第二酯化釜的反应温度为247～275℃、反应压力为100～200kPa。上述条件使生成的低聚物的聚合度达到4～8。通过提高酯化反应生成低聚物的聚合度可有效降低缩聚反应的负担，为弱化缩聚反应提供空间，尤其是在弱化预缩聚反应的真空度以减少缩聚馏分对多元醇的夹带方面。步骤(1)中所述低聚物的聚合度为4～8。步骤(1)中所述缩聚催化剂为锑系催化剂、钛系催化剂或锗系催化剂中的至少一种。步骤(2)中所述多元醇为直链多元醇和/或侧基多元醇；所述直链多元醇为1,4-丁二醇，1,3-丙二醇、1,6-己二醇、二甘醇、三甘醇中的至少一种；所述侧基多元醇为丙三醇、季戊四醇、1,3-丁二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、新戊二醇、2-甲基-2,4-戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、三甲基戊二醇中的至少一种。步骤(2)中所述醇解催化剂为有机锡化合物、有机铈化合物、有机镧化合物、有机锌化合物和/或有机酸化合物；所述有机锡化合物选自单丁基氧化锡、二丁基氧化锡、单丁基三异辛酸锡或二丁基二乙酸锡中的至少一种；所述有机铈化合物选自无水醋酸铈、乙酰乙酮铈中的至少一种；所述有机镧化合物为无水醋酸镧、乙酰乙酮镧中的至少一种；所述有机锌化合物为醋酸锌、二乙基锌、二丁基锌或乙酰丙酮锌中的至少一种；所述有机酸化合物为苯磺酸或对甲苯磺酸中的至少一种。步骤(2)中所述多元醇为在线添加，所述醇解反应在醇解反应器中进行。。现有技术中，多元醇的添加方式通常采用浆料系统添加、酯化系统添加和在线添加的三种方式。采用浆料系统添加和酯化系统添加的方式，多元醇在进入酯化系统的初期以游离醇的形式存在，其易与酯化反应副产物水形成共沸物，从而进入酯化废水中，进而排出系统，导致损失。而采用在线添加的方式，由于反应物料在管线内的停留时间非常短通常不超过2分钟，注入管线的多元醇还未来得及与低聚物反应就进入了负压的缩聚系统。因压力的突然下降，多元醇易闪蒸进入缩聚馏分中，从而离开系统，为克服上述不足，本专利技术在生产工艺流程的酯化反应工序与缩聚反应工序中增加醇解反应工序。在线添加的多元醇在进入缩聚系统前先进入醇解反应器，在醇解催化剂的作用下迅速与低聚物完成醇解反应从而使多元醇固定在低聚物分子链中，从而避免了其在缩聚系统内的闪蒸损失。步骤(2)中所述多元醇在线添加的流量为低聚物流量的0.5～10wt％；醇解催化剂的添加量为多元醇重量的0.05～0.5wt％。为了实现多元醇与低聚物之间的醇解反应快速完成，本专利技术通过醇解催化剂催化促进醇解反应的发生，所述醇解催化剂直接调配在多元醇中，二者在多元醇系统中混合并由多元醇系统实现二者的在线添加。现有技术中，多元醇的添加量过低时，聚酯达不到改性目的；多元醇的添加量过高时，会严重破坏聚酯分子结构的规整性，带来聚酯结晶能力弱、热稳定性和加工性能严重劣化等问题。为克服上述不足，根据多元醇的结构，本专利技术最终优选多元醇在线添加的流量为低聚物流量的0.5～10wt％，为了实现对多元醇添加量的精确控制，本专利技术方法采用根据低聚物流量控制多元醇流量的生产控制方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多元醇改性聚酯的连续聚合生产方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)对苯二甲酸、乙二醇和缩聚催化剂进行酯化反应，得到低聚物；(2)所得低聚物与多元醇和醇解催化剂进行醇解反应，得到醇解物，其中，低聚物的温度低于多元醇的沸点；(3)所得醇解物进行缩聚反应，得到改性聚酯熔体；(4)所得改性聚酯熔体经固化、切粒，得到改性聚酯切片。

【技术特征摘要】
1.一种多元醇改性聚酯的连续聚合生产方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)对苯二甲酸、乙二醇和缩聚催化剂进行酯化反应，得到低聚物；(2)所得低聚物与多元醇和醇解催化剂进行醇解反应，得到醇解物，其中，低聚物的温度低于多元醇的沸点；(3)所得醇解物进行缩聚反应，得到改性聚酯熔体；(4)所得改性聚酯熔体经固化、切粒，得到改性聚酯切片。2.根据权利要求1所述的一种多元醇改性聚酯的连续聚合生产方法，其特征在于，步骤(2)中所述多元醇为低聚物管线在线添加；多元醇在线添加的流量为低聚物流量的0.5～10wt％；醇解催化剂的添加量为多元醇重量的0.05～0.5wt％。3.根据权利要求1或2所述的一种多元醇改性聚酯的连续聚合生产方法，其特征在于，步骤(2)中所述醇解反应在醇解反应器中进行。4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种多元醇改性聚酯的连续聚合生产方法，其特征在于，步骤(1)中，所述对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比为1:1.05～1.15；缩聚催化剂的添加量为对苯二甲酸重量的0.002～0.04wt％。5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种多元醇改性聚酯的连续聚合生产方法，其特征在于，步骤(1)中所述酯化反应是依次在两个酯化釜中进行，其中，第一酯化釜的反应温度为245～270℃、反应压力为150～400kPa；第二酯化釜的反应温度为247～275℃、反应压力为100～200kPa。6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种多元醇改性聚酯的连续聚合生产方法，其特征在于，步骤(1)中所述低聚物的聚合度为4～8。7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种多元醇改性聚酯的连续聚合生产方法，其特征在于，步骤(2)中所述多元醇为直链多元醇和/...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱志成，李志勇，金剑，刘玉来，赵亮，王颖，王雪，
申请(专利权)人：中国纺织科学研究院，中纺院天津科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11