一种聚酯短纤及其制备方法技术

技术编号:20352500 阅读:36 留言:0更新日期:2019-02-16 12:27
本发明专利技术公开了一种聚酯短纤及其制备方法,该聚酯短纤制备方法包括:在反应容器中加入PTA、EG乙二醇、勃姆石,通过聚酯反应,反应完毕经熔体泵挤出、切粒、干燥,得到阻燃纤维用聚酯;将阻燃纤维用聚酯与有光聚酯进行共混后,进过处理,得到聚酯短纤产品。本发明专利技术的聚酯短纤不仅制备工艺简单方便,同时产量高,生产成本低,制备的得到聚酯短纤,相比常规聚酯薄膜,相比常规有光缝纫线纤维,新型聚酯短纤的常规性能相当,极限氧指数可由21.0提高至26.5以上,具有显著的阻燃效果,勃姆石高温分解产物为水蒸气,对于环境无害。本发明专利技术采用原位法生产新型聚酯短纤,具有一定的经济前景和应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种聚酯短纤及其制备方法
本专利技术属于高分子化工
,具体涉及一种聚酯短纤及其制备方法。现有技术聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维(涤纶)综合性能优异,具有耐磨性好、强度高、弹性好、抗皱性强等优点,广泛应用于工业及民用领域,但聚酯纤维具有易集聚静电、易吸尘、易燃的特点,限制了聚酯纤维的进一步应用,尤其是极限氧指数只有21%左右,燃烧时产生的熔滴具有安全隐患并且容易引起二次火灾。目前现有技术改进BOPET阻燃主要可通过四种途径:(1)采用原位聚合方式,在聚酯聚合反应过程中加入阻燃剂,原位法阻燃聚酯能够达到长久的阻燃效果,其技术关键点在于寻找合适的阻燃剂,常见的CEPPA、DDP等磷系阻燃剂添加量较高,导致缩聚时间长、产品结晶慢等问题;无机阻燃剂如氢氧化镁、氢氧化铝等易高温分解,导致聚合反应变慢、产品色相变差。(2)采用熔融共混法制备含有阻燃剂的聚酯母粒,如中国专利201210103282.9、201310006948.3、201310131558.9、201310243974.8、201410291151.7等专利分别采用磷系阻燃剂、含氮膨胀型阻燃剂等制备了共混法阻燃母粒,但熔融共混法的分散均匀性难以保证,且聚酯经熔融挤出后会对其特性粘度、端羧基、色值等指标生产影响。(3)纺丝过程中采用皮芯型复合材料纺丝,此种方式对于喷丝板的设计要求较高,对于纺丝质量也不能保证均匀稳定。(4)纤维后整理阶段在织物表明涂覆一层阻燃聚酯进行改性,但阻燃剂往往容易渗出或后道处理热分解,产品性能不稳定。从以上四种阻燃纤维的生产方式来看,制备一种既能够阻燃、又不影响纤维性能的原位聚合聚酯,对于拓展聚酯纤维的使用领域具有十分重要的经济意义和社会意义。
技术实现思路
专利技术目的:针对现有技术存在的问题,本专利技术提供一种聚酯短纤及其制备方法,为克服聚酯纤维阻燃效果差、现有阻燃剂存在高温分解产生有毒物质、共混法阻燃聚酯分散不均匀等技术问题,本专利技术通过原位法制备纤维阻燃聚酯的方法,通过在原位聚合过程中添加勃姆石制备新型聚酯短纤,在其他性能与有光缝纫线纤维相当的前提下,达到提高阻燃性能、高温无有害产物等效果。技术方案:为了实现上述目的,如本专利技术所述一种聚酯短纤的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)在反应容器中加入对苯二甲酸(PTA)、乙二醇(EG)、催化剂、勃姆石,进行酯化反应、缩聚反应(在PTA法原位聚合制备PET过程中酯化反应、缩聚反应),反应完毕经熔体泵挤出、切粒、干燥,得到阻燃纤维用聚酯;(2)将阻燃纤维用聚酯与有光聚酯进行共混后进过常规的聚酯纤维加工,包括经预结晶、干燥、熔融挤出、纺丝成型、环吹、集束处理、水浴、蒸汽牵伸、紧张热定型、上油、叠丝、卷曲、松弛热定型、切断打包等程序,得到聚酯短纤产品;或者阻燃纤维用聚酯直接经预结晶、干燥、熔融挤出、纺丝成型、环吹、集束处理、水浴、蒸汽牵伸、紧张热定型、上油、叠丝、卷曲、松弛热定型、切断打包得到聚酯短纤产品。作为优选,步骤(1)所述勃姆石的平均粒径为0.20μm~2μm,勃姆石粒径过小难以在均匀分散在聚酯基体中,从而在后道引起疵点、断头等现象;粒径过大则纺丝过程中的经过喷丝孔时造成成型不畅。进一步地,步骤(1)所述阻燃聚酯中勃姆石质量分数为0.3%~5%。其中,步骤(1)所述勃姆石需先在EG中进行预分散,通过球磨、超声两种方式制备成为分散均匀的勃姆石/乙二醇悬浮液,然后加入到聚酯合成体系中,将勃姆石在乙二醇中进行预先分散能使其良好的分散于阻燃聚酯基体中,防止纺丝过程中出现疵点从而导致纤维力学性能的变差。作为优选,所述勃姆石在悬浮液中的质量浓度为5%-20%。作为优选,步骤(1)所述催化剂为钛系催化剂或锑系催化剂。进一步地,步骤(2)所述聚酯短纤中勃姆石的质量含量为0.10%~5.0%。其中,本专利技术所述的PTA法原位聚合制备PET过程中酯化缩聚反应,具体过程为:在245℃-260℃、绝对压强0.15Mpa~0.35Mpa条件下进行酯化反应,待出水量达一定时,泄压至常压。在内温278℃~285℃、绝对压强<100pa条件下进行缩聚反应。反应完毕经熔体泵挤出、切粒、干燥,制备阻燃纤维用聚酯。本专利技术所述的聚酯短纤的制备方法所制备的聚酯短纤。本专利技术在PTA与EG原位聚合过程中添加勃姆石,按照常规聚酯的合成工艺制备新型纤维用阻燃聚酯,将新型纤维用阻燃聚酯与常规有光聚酯进行共混后,经预结晶、干燥,然后经螺杆熔融挤出得到熔体,熔体依次经熔体过滤器、纺丝箱体,从喷丝板挤出原丝后,环吹后对原丝纤维进行集束处理,再经水浴、蒸汽牵伸、紧张热定型、上油、叠丝、卷曲、松弛热定型、切断打包,得到新型聚酯短纤产品。新型聚酯短纤中勃姆石的质量含量为0.10%~5.0%,勃姆石的平均粒径为0.20μm~2μm。相比常规有光缝纫线纤维,新型聚酯短纤的常规性能相当,极限氧指数可由21.0提高至26.5,具有显著的阻燃效果,勃姆石高温分解产物为水蒸气,对于环境无害。本专利技术中使用的勃姆石(Boehmite)又称软水铝石,分子式是γ-AlOOH(水合氧化铝)勃姆石可作为阻燃剂,其不易吸潮,在常温下化学性质稳定,受热到一定温度时开始吸热分解放出结晶水,分解时吸热量大,仅放出水蒸汽,不会产生有毒、可燃气体并能消烟等多重功能。勃姆石在400℃以上分解,而聚酯的加工温度一般在300℃以下,而且勃姆石折射率与PET相近,因此可以制备聚酯短纤。有益效果:与现有技术相比,本专利技术具有如下优点:本专利技术通过PTA法原位聚合制备PET过程中,添加勃姆石,制备新型纤维用阻燃聚酯,再用于新型聚酯短纤。本专利技术的新型聚酯阻燃短纤不仅制备工艺简单方便,同时产量高,生产成本低,制备得到聚酯短纤,相比常规聚酯薄膜,相比常规有光缝纫线纤维,本专利技术制备得的新型聚酯短纤的常规性能相当,极限氧指数可由21.0提高至26.5,具有显著的阻燃效果,勃姆石高温分解产物为水蒸气,对于环境无害。本专利技术采用原位法生产新型聚酯短纤为一种阻燃聚酯短纤,具有一定的经济前景和应用前景具体实施方式以下结合实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1将勃姆石粉体与乙二醇经混合、预分散、球磨后,制备质量分数15%的勃姆石/乙二醇悬浮液,所使用的勃姆石粒径中值为1.0μm。在150L通用聚合反应釜中加入60kgPTA,30kg乙二醇,19.9g乙二醇锑催化剂,1.39kg勃姆石/乙二醇悬浮液,进行酯化缩聚反应,聚酯的酯化反应为吸热反应,缩聚反应为放热反应,因此在反应釜体系中,酯化反应及缩聚反应的温度均呈逐渐上升的趋势。在本实施例中,酯化反应初期的温度为230℃,随着反应程度的增加,温度逐渐上升,在绝对压强为0.35Mpa条件下进行酯化反应120min,待出水量达13.1kg时泄压至常压,酯化结束时温度为260℃。经预缩聚阶段45min后,反应温度由260℃逐渐升高至278℃,此时进入高真空缩聚阶段,在缩聚反应初期温度为278℃,在绝对压强<100pa条件下进行缩聚反应160min。反应完毕经熔体泵挤出、切粒、干燥,制备阻燃纤维用聚酯。反应完毕经熔体泵挤出、切粒、干燥,得到阻燃纤维用聚酯。阻燃纤维用聚酯中勃姆石质量含量为0.3%。取阻燃纤维用聚酯10kg与有光聚酯10kg进行共混,经预结晶、干燥,然后经螺本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种聚酯短纤的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)在反应容器中加入对苯二甲酸、乙二醇、催化剂、勃姆石,进行酯化缩聚反应,反应完毕经熔体泵挤出、切粒、干燥,得到阻燃纤维用聚酯;(2)将阻燃纤维用聚酯与有光聚酯进行共混后,经预结晶、干燥、熔融挤出、纺丝成型、环吹、集束处理、水浴、蒸汽牵伸、紧张热定型、上油、叠丝、卷曲、松弛热定型、切断打包得到聚酯短纤产品;或者阻燃纤维用聚酯直接经预结晶、干燥、熔融挤出、纺丝成型、环吹、集束处理、水浴、蒸汽牵伸、紧张热定型、上油、叠丝、卷曲、松弛热定型、切断打包得到聚酯短纤产品。

【技术特征摘要】
1.一种聚酯短纤的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)在反应容器中加入对苯二甲酸、乙二醇、催化剂、勃姆石,进行酯化缩聚反应,反应完毕经熔体泵挤出、切粒、干燥,得到阻燃纤维用聚酯;(2)将阻燃纤维用聚酯与有光聚酯进行共混后,经预结晶、干燥、熔融挤出、纺丝成型、环吹、集束处理、水浴、蒸汽牵伸、紧张热定型、上油、叠丝、卷曲、松弛热定型、切断打包得到聚酯短纤产品;或者阻燃纤维用聚酯直接经预结晶、干燥、熔融挤出、纺丝成型、环吹、集束处理、水浴、蒸汽牵伸、紧张热定型、上油、叠丝、卷曲、松弛热定型、切断打包得到聚酯短纤产品。2.根据权利要1所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述勃姆石的平均粒径为0.20μm~2μm。...

【专利技术属性】
技术研发人员:戴钧明王树霞司虎李映胡兆麟
申请(专利权)人:中国石油化工股份有限公司中国石化仪征化纤有限责任公司
类型:发明
国别省市:北京,11

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