一种耐热性高强聚酯工业丝及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种耐热性高强聚酯工业丝及其制备方法，所述耐热性高强聚酯工业丝由含不饱和双键聚酯固相增粘后纺丝并经紫外光照射而得；所述耐热性高强聚酯工业丝的凝胶含量大于10％，其熔融温度大于275℃；所述耐热性高强聚酯工业丝在温度为177℃×10min×0.05cN/dtex的测试条件下，纤维的干热收缩率6.5±0.5％，断裂强度≥7.8cN/dtex。在聚酯引入不饱和双键，并在聚酯纤维制备完成后有效、安全地控制其交联，交联后的纤维的凝胶含量将大量增加，将对聚酯纤维的力学性能、耐热性能、耐化学性能、阻燃性能有较幅度的提高。

Heat resistant high strength polyester industrial yarn and preparation method thereof

The invention relates to a heat resistant high strength polyester industrial yarn and preparation method thereof, wherein the heat resistance of high strength polyester industrial yarn containing unsaturated double bond polyester solid phase tackifying spinning and after UV irradiation and gel content; the heat resistance of high strength polyester industrial yarn is greater than 10%, the melting temperature greater than 275 DEG C; the heat resistance of high strength polyester industrial yarn at a temperature of 177 DEG C test conditions * 10min * 0.05cN/dtex, dry heat shrinkage fiber was 6.5 + 0.5%, the fracture strength is not less than 7.8cN/dtex. In the introduction of polyester unsaturated double bonds, and in the preparation of polyester fiber after completion of safe and effective control of its crosslinking, will increase the gel content of crosslinked fiber, polyester fiber on the mechanical properties, heat resistance, chemical resistance, flame retardant performance is improved.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属聚酯工业丝制备
，涉及一种耐热性高强聚酯工业丝及其制备方法，特别是一种含不饱和双键以及缩聚催化剂采用乙二醇镁和乙二醇锑的混合物的聚酯以及耐热性高强聚酯工业丝及其制备方法。
技术介绍
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是一种性能优良的聚合物，PET以其模量高、强度高、挺括、保形性好、纯净卫生、阻隔性能好等，被广泛应用于纤维、瓶包装、薄膜和片材等领域，产量逐年递增，行业地位显著提升。含有不饱和双键的聚酯即为不饱和聚酯，它是指由饱和/不饱和二元醇与饱和/不饱和二元酸缩聚而形成的线型高分子化合物，分子主链中同时含有酯键及不饱和双键，因此具有酯键和不饱和双键的特性。因其为线型高分子结构，故也称为线型不饱和聚酯。不饱和聚酯因其具有良好的成型性和工艺性，较好的力学性能、耐腐蚀性和电气绝缘性等一系列的优点，在生产生活的各个方面，有着广泛的应用。不饱和聚酯更多地是应用于树脂方面，主要船艇、车辆部件、运动器材以及聚酯涂料、仿玉工艺品、人造大理石等方面。在聚酯纤维引入不饱和双键，并有效、安全地控制其交联，将对聚酯纤维的力学性能、耐热性能、耐化学性能、阻燃性能有较幅度的提高，如何运用好不饱和双键是聚酯纤维生产工艺中十分重要的课题。端羧基、齐聚物、二甘醇(DEG)含量是聚酯切片的重要质量指标，其中齐聚物、二甘醇都是低聚物，它们不仅反映了生产状况的好坏，还会影响到纺丝加工的产品质量。因此，减少聚酯切片中的端羧基、齐聚物、二甘醇含量就成为提高聚酯产品质量很重要的环节。控制三者在聚酯切片中的含量对提升聚酯纤维的品质非常重要。端羧基对聚合物的热稳定性影响很大。在生产中只有控制聚酯端羧基含量稳定，才能稳定的控制其相对分子质量分布的均一性。二甘醇在聚酯切片中的含量是聚酯生产中一个很重要的质量指标。因为它直接影响到聚酯切片的熔点，聚酯切片的熔点会随其中DEG的含量的增加急剧下降，所以它不仅反映了生产状况的好坏，直接影响到后加工—纺丝工艺和丝的质量。聚酯中的齐聚物是指聚合度小于10的低聚体分为线性齐聚物和环状齐聚物，其中以环状聚体特别是环状三聚体居多，齐聚物主要涉及到异相成核、纺丝加工等，对聚酯的性能及后道加工造成一定的不良影响。PET属于对称性的直链大分子，分子链不含有侧链基团，规整性非常好，它的主链含有刚性的苯环和柔性的烃基，而直接与苯环相连接的酯基与苯环又构成了刚性的共轭体系，使聚酯具有较高的熔点，一般聚酯的熔点在260℃左右。随着生产应用的进行一步拓展，对聚酯的耐热性提出了更高的要求。在聚酯中引入不饱和双键，并在纤维纺制过程中完成交联反应，使纤维在耐热性方面有了较大幅度的提高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种耐热性高强聚酯工业丝及其制备方法，是一种含不饱和双键以及缩聚催化剂采用乙二醇镁和乙二醇锑的混合物的聚酯以及耐热性高强聚酯工业丝及其制备方法。本专利技术采用乙二醇镁和乙二醇锑的混合物为缩聚催化剂，主要的是热降解系数很小，将热降解减少到最低，减少端羧基、齐聚物、二甘醇含量对聚酯纺丝加工的影响，同时也保证了聚酯生产过程中不饱和双键的稳定性。本专利技术的一种耐热性高强聚酯工业丝，所述耐热性高强聚酯工业丝是由含不饱和双键聚酯固相增粘后纺丝并经紫外光照射而得，含不饱和双键聚酯为对苯二甲酸、不饱和二元酸和乙二醇经酯化和在乙二醇镁和乙二醇锑的混合物催化作用下缩聚制得，再经切粒得到聚酯切片；所述含不饱和双键聚酯切片中，端羧基含量小于20mol/t，齐聚物质量百分比含量小于1.0％，二甘醇的质量百分比含量小于1.0％；所述含不饱和双键聚酯一个大分子链中平均含有1～6个由不饱和二元酸分子所提供的不饱和双键。所述乙二醇镁的分子式为Mg(OCH2CH2OH)2。所述耐热性高强聚酯工业丝的凝胶含量大于10％，其熔融温度大于275℃；所述耐热性高强聚酯工业丝在温度为177℃×10min×0.05cN/dtex的测试条件下，纤维的干热收缩率6.5±0.5％，断裂强度≥7.8cN/dtex。不饱和聚酯是相对于饱和聚酯而言的，其分子结构中含有非芳香族的不饱和键，不饱和聚酯分子一般为长链型分子结构。不饱和聚酯的长链分子之间可发生交联反应形成结构复杂的庞大的网状分子。网状分子的结构大概分为三类：均匀的连续网状结构；不均匀的连续网状结构，即由密度较小的链型分子将密度较大的网状结构互相连接起来；不连续的网状结构，高密度的连续网状结构分散在未键合的组分中间。通常的不饱和聚酯发生交联反应后，以生成不均匀的连续网状结构为主。不饱和聚酯交联后其力学性能、耐热性能、耐化学性能、阻燃性能将有较幅度的提高。选择交联是在纤维制备完成后，通过紫外光引发的方式进行，保证了聚酯的双键在加工过程的稳定。聚酯中端羧基的产生主要在酯化和缩聚阶段，在缩聚反应过程中的主要副反应是热降解，随反应强度增加，热降解加速，降解导致聚酯粘度下降，端羧基值升高。端羧基含量高，聚酯树脂的热稳定性差，端羧基会对酯基进行酸解反应，会加速酯基的水解反应，同时能使聚酯的体积电阻等电绝缘性能降低。聚酯与羧酸盐反应生成的聚酯大分子链的羧酸盐，其构成为晶核，使聚酯加速异相成核。二甘醇(DEG)直接影响到聚酯切片的熔点，聚酯切片的熔点会随其中DEG的含量的增加急剧下降，所以它不仅反映了生产状况的好坏，也直接影响到后加工—纺丝工艺和丝的质量。二甘醇是非常容易氧化的醚键，受热时容易产生降解。在聚酯的合成与加工过程中，齐聚物的产生主要与PET热降解和热氧化降解息息相关，齐聚物主要涉及到异相成核、纺丝加工等，对聚酯的性能及后道加工造成一定的不良影响。如上所述的一种耐热性高强聚酯工业丝，所述耐热性高强聚酯工业丝的线密度偏差率≤1.5％，断裂强度CV值≤2.5％，断裂伸长为15.0±1.5％，断裂伸长CV值≤7.0％。如上所述的一种耐热性高强聚酯工业丝，所述乙二醇镁和乙二醇锑的混合物中，乙二醇镁与乙二醇锑质量比为2～3:1。本专利技术还提供了一种耐热性高强聚酯工业丝的制备方法，为对苯二甲酸、不饱和二元酸和乙二醇经酯化和在乙二醇镁和乙二醇锑的混合物催化作用下缩聚制得聚酯，再经切粒得到聚酯切片。然后通过固相缩聚增粘；再经计量、挤出、冷却、上油、拉伸、热定型、卷绕和紫外光照射，制得耐热性高强聚酯工业丝。如上所述的一种耐热性高强聚酯工业丝的制备方法，主要工艺为：(1)催化剂乙二醇镁的制备：在单室电解槽内加乙二醇，支持电解质为氯化镁，金属镁块为阳极，阴极为石墨；通直流电，起始电压6～10V，阴极电流密度为150～200本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐热性高强聚酯工业丝，其特征是：所述耐热性高强聚酯工业丝由含不饱和双键聚酯固相增粘后纺丝并经紫外光照射而得；所述含不饱和双键聚酯为对苯二甲酸、不饱和二元酸和乙二醇经酯化和在乙二醇镁和乙二醇锑的混合物催化作用下缩聚制得，再经切粒得到聚酯切片；所述聚酯切片中，端羧基含量小于20mol/t，齐聚物质量百分比含量小于1.0％，二甘醇的质量百分比含量小于1.0％；所述含不饱和双键聚酯的一个大分子链中平均含有1～6个由不饱和二元酸分子所提供的不饱和双键；所述乙二醇镁的分子式为Mg(OCH2CH2OH)2；所述耐热性高强聚酯工业丝的凝胶含量大于10％，其熔融温度大于275℃；所述耐热性高强聚酯工业丝在温度为177℃×10min×0.05cN/dtex的测试条件下，纤维的干热收缩率6.5±0.5％，断裂强度≥7.8cN/dtex。

【技术特征摘要】
1.一种耐热性高强聚酯工业丝，其特征是：所述耐热性高强聚酯工业丝由含不饱和双键聚酯
固相增粘后纺丝并经紫外光照射而得；所述含不饱和双键聚酯为对苯二甲酸、不饱和二元
酸和乙二醇经酯化和在乙二醇镁和乙二醇锑的混合物催化作用下缩聚制得，再经切粒得到
聚酯切片；
所述聚酯切片中，端羧基含量小于20mol/t，齐聚物质量百分比含量小于1.0％，二甘
醇的质量百分比含量小于1.0％；所述含不饱和双键聚酯的一个大分子链中平均含有1～6
个由不饱和二元酸分子所提供的不饱和双键；
所述乙二醇镁的分子式为Mg(OCH2CH2OH)2；
所述耐热性高强聚酯工业丝的凝胶含量大于10％，其熔融温度大于275℃；所述耐热
性高强聚酯工业丝在温度为177℃×10min×0.05cN/dtex的测试条件下，纤维的干热收缩
率6.5±0.5％，断裂强度≥7.8cN/dtex。
2.根据权利要求1所述的一种耐热性高强聚酯工业丝，其特征在于，所述耐热性高强聚酯工
业丝的线密度偏差率≤1.5％，断裂强度CV值≤2.5％，断裂伸长为15.0±1.5％，断裂伸长
CV值≤7.0％。
3.根据权利要求1所述的一种耐热性高强聚酯工业丝，其特征在于，所述乙二醇镁和乙二醇
锑的混合物中，乙二醇镁与乙二醇锑质量比为2～3:1。
4.如权利要求1～3中任一项所述的一种耐热性高强聚酯工业丝的制备方法，其特征是：对苯
二甲酸、不饱和二元酸和乙二醇经酯化和在乙二醇镁和乙二醇锑的混合物催化作用下缩聚
制得聚酯，再经切粒得到聚酯切片；然后通过固相缩聚增粘；再经计量、挤出、冷却、上
油、拉伸、热定型、卷绕和紫外光照射，制得耐热性高强聚酯工业丝。
5.根据权利要求4所述的一种耐热性高强聚酯工业丝的制备方法，其特征在于，主要工艺为：
(1)催化剂乙二醇镁的制备：
在单室电解槽内加入乙二醇，支持电解质为氯化镁，金属镁块为阳极，阴极为石墨；
通直流电，起始电压6～10V，阴极电流密度为150～200mA，50～60℃时电解10～12小时，
电解结束后取出电极，得白色悬浊液；减压过滤，白色固体用无水乙醇洗涤，干燥后得到
乙二醇镁；
(2)聚酯的制备，包括酯化反应和缩聚反应：
所述酯化反应：
采用对苯二甲酸、不饱和二元酸和乙二醇作为原料，配成均匀浆料后进行酯化反应，
得到酯化产物；酯化反应在氮气氛围中加压，压力控制在常压～0.3MPa，温度在250～260℃，

\t酯化水馏出量达到理论值的90％以上为酯化反应终点；
所述缩聚反应：
包括缩聚反应低真空阶段和缩聚反应高真空阶段：<...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹立新，宋光坤，冯爱可，张玉波，
申请(专利权)人：江苏恒力化纤股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32