一种有色再生聚酯短纤维及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种有色再生聚酯短纤维及其制备方法，首先将聚酯回收料和聚酯低聚物熔体进行反应性熔融共混得到初步解聚熔体，然后初步解聚熔体与乙二醇混合进行醇解反应得到深度解聚熔体，深度解聚熔体进行TVOC的脱除及裂化官能团的修复得到低TVOC含量聚酯低聚物熔体，然后低TVOC含量聚酯低聚物熔体进行缩聚反应得到低TVOC含量再生聚酯熔体，最后由计算机配色系统控制低TVOC含量再生聚酯熔体的配色得到有色再生聚酯熔体，有色再生聚酯熔体进入熔体直纺系统制得有色再生聚酯短纤维。本发明专利技术最终制得的有色再生聚酯短纤维的色差较小，TVOC含量为30～300ppm，壬基酚及其同分异构体的含量为80～200ppm。

A coloured regenerative polyester staple fiber and its preparation method

The invention relates to a colored regenerated polyester staple fiber and its preparation method, the reclaimed polyester and polyester oligomer melt reactive melt blending preliminary depolymerization melt, then preliminary depolymerization melt and glycol mixed alcoholysis reaction to obtain the depth of depolymerization of melt, melt depth of depolymerization of TVOC removal and repair of cracking groups get low the content of TVOC polyester oligomer melt, and low content of TVOC polyester oligomer melt polycondensation reaction has low content of TVOC recycled polyester melt, colored polyester melt obtained by regeneration of computer color matching system control of low TVOC content of recycled polyester melt color, colored recycled polyester melt into the melt direct spinning system for colored regenerated polyester staple fiber. The color difference of the colored recycled polyester short fiber prepared by the invention is smaller, the content of TVOC is 30 to 300ppm, and the content of nonylphenol and its isomers is 80 to 200ppm.

【技术实现步骤摘要】
一种有色再生聚酯短纤维及其制备方法
本专利技术属于废旧聚酯的再生领域，涉及一种有色再生聚酯短纤维及其制备方法，特别涉及一种以聚酯回收料作为原料且TVOC较低的高品质有色再生聚酯短纤维及其高效制备方法。
技术介绍
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PolyethyleneTerephthalate，PET，简称聚酯)是一种应用广泛的合成高分子材料，2015年全球PET产量超过4千万吨，仅次于聚烯烃，是合成纤维和食品包装领域所使用的主导材料(所占比重超过80％)。然而作为一种不易降解的石油基合成高分子材料，聚酯废弃制品的社会储量也非常巨大，特别是杂质种类复杂、含量高的废旧聚酯纺织品每年正以百万吨的速度增长，但目前的回收率还不足3％，由此引发的石化资源浪费和固体废弃物污染问题也日益严峻。因此废弃聚酯(特别是废旧聚酯纺织品等低品质废料)的高效高品质再生技术对于行业的可持续发展具有重大意义。聚酯的再生技术主要可分为物理法和化学法两大类。传统物理法通过对废料进行熔融再加工实现再生，具有高效低成本的特点，是目前聚酯再生产业化技术的主导，但传统物理法再生出的制品较原生的品质下降明显，特性粘度下降及波动较大。同时由于过程中熔体粘度较大，使得不熔性杂质的过滤及挥发性杂质脱除都非常困难，同时过量杂质在高温的加工过程中如不能及时除去将引发多种不可逆的裂化降解。因此简单物理法再生的对象仅限于纯净度较高的废旧聚酯瓶片。为了对聚酯回收料进行高效再生，现有技术已对传统物理法进行了改进升级，其特点在于在熔体阶段增加了増粘环节。例如专利技术专利CN201210006794.3通过扩链剂、专利技术专利CN201210399804.4通过长时间高比表面积高真空缩聚的方法可较为有效的增加再生制品的特性粘度。此类改进对生产成本增加较传统物理法并不多，且可实现对聚酯回收料的高效低成本再生，因此近年来相关技术的产业化推广范围也在快速扩大。但同样由于熔体粘度的限制，此法仍不能对于杂质进行有效的脱除，特别是再生制品中TVOC含量和其它有机毒害物的含量较高，产品的应用范围仍受到很大局限，无法全面进入服用、汽车内饰等对使用安全性要求较高的领域。化学法则是通过“解聚至单体-分离提纯-再聚合”的路线实现再生，过程中由于聚酯被解聚为单体，技术上容易实现较彻底的提纯，能够对废弃纺织品等低等废料进行有效回收，再生制品品质可媲美原生，但工艺流程长，效率低，成本很高，得不偿失。仅有美国和日本等发达国家在优惠政策的扶植下对相关技术进行了小规模的产业化尝试，其中代表性专利技术有US5710315、US4609608和WO2003033581等，但由于成本问题，推广均受到严重制约。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高品质有色再生聚酯短纤维及其高效制备方法，在兼顾生产成本及设备改装成本的情况下，有效提升以聚酯回收料为原料制得的有色再生聚酯短纤维的品质，有效解决现行改进物理法所生产的有色再生聚酯短纤维TVOC含量高的问题。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种有色再生聚酯短纤维的制备方法，步骤如下：1)将聚酯回收料和聚酯低聚物熔体进行反应性熔融共混得到平均聚合度为20～40的初步解聚熔体，所述聚酯低聚物熔体的平均聚合度为1.5～4，且可由之后步骤的产物连续提供；2)初步解聚熔体与乙二醇混合后进行醇解反应得到平均聚合度为1.5～4的深度解聚熔体；3)深度解聚熔体在温度为190～205℃、压力为1～80KPa的条件下与乙二醇蒸汽对流流动进行TVOC的脱除及裂化官能团的修复得到TVOC含量<20ppm的低TVOC含量聚酯低聚物熔体；4)低TVOC含量聚酯低聚物熔体进行预缩聚反应得到低TVOC含量预缩聚聚酯熔体；5)低TVOC含量预缩聚聚酯熔体进行终缩聚反应得到低TVOC含量再生聚酯熔体；6)获取低TVOC含量再生聚酯熔体的色相数据，由计算机配色系统计算获得目标色相所需要的色母种类及用量，并输送相应熔体与低TVOC含量再生聚酯熔体混合得到有色再生聚酯熔体；7)有色再生聚酯熔体进入熔体直纺系统制得有色再生聚酯短纤维。作为优选的技术方案：如上所述的一种有色再生聚酯短纤维的制备方法，所述TVOC的脱除及裂化官能团的修复是在立式反应器中进行的，所述立式反应器为格栅落膜式脱挥反应器，抽气口设在反应器顶部，内部的格栅结构为：由不同的具有平行角条的栅板层构成，相邻栅板层上角条的方向相互垂直，自立式反应器的顶部至底部，相邻栅板层的层间距逐渐增大，不同栅板层上角条的间隙逐渐减小。如上所述的一种有色再生聚酯短纤维的制备方法，所述立式反应器下半段的温度高于上半段的温度，上半段温度为190～200℃，下半段温度为200～205℃；所述立式反应器内压力发生周期性变化，周期长度等于深度解聚熔体在立式反应器中的停留时间，1KPa的压力保持时间占周期时间长度的20％～90％，其中以50％～80％为优选，所述深度解聚熔体在立式反应器中的停留时间为10min～2h，所述立式反应器内的含氧量<0.03v/v％。如上所述的一种有色再生聚酯短纤维的制备方法，具体步骤如下：1)将经过充分干燥的聚酯回收料、催化剂和聚酯低聚物熔体加入双螺杆挤出机中进行反应性熔融共混，在酯交换反应的作用下，共混过程中聚酯回收料将发生可逆的解聚得到初步解聚熔体；所述的聚酯回收料由回收来的PET废布料制备而成，所述反应性熔融共混的温度为：双螺杆进料段温度260～275℃，双螺杆压缩段275～300℃，均化段温度275～295℃，且以288～293℃温度范围为优选，时间为1～5min，气氛为氮气或表压为<0.15KPa的真空环境；步骤1)中采用聚酯低聚物对熔体进行解聚合，而非以往化学法常采用乙二醇进行熔融解聚的主要优势在于：a)可避免向高温双螺杆中添加乙二醇产生常规螺杆无法承受的反应压力；b)可避免乙二醇自身在高温高压环境中发生大量的自聚醚化副反应，有效降低再生制品中二甘醇的含量；c)在步骤1)提供的反应条件下，基于酯交换反应，聚酯低聚物一样可以对聚酯进行解聚，且解聚近似属于均相反应，具有解聚速度快，产物分子量分布均匀的优点；d)步骤1)结束后生成的初步解聚熔体在乙二醇中具有较好的溶解性，可以使下一步骤的醇解反应迅速由非均相解聚转变为均相解聚，有效提升反应速率；2)初步解聚熔体经过滤器I过滤去除不熔的惰性颗粒杂质后经管路A喂入反应釜，并与乙二醇混合后在氮气保护、加压和搅拌条件下进行醇解反应得到深度解聚熔体；所述醇解反应的温度为190～205℃，醇解反应的时间为40～80min；步骤2)所涉及的技术优势在于：深度解聚步骤可使物料在较低的温度下具有很好的流动性，为下一步中熔体内TVOC的深度去除及抑制二甘醇的产生提供保证；本专利技术中的深度解聚区别于以往化学法再生常采用的低温常压非均相的醇解的部分在于：经历步骤1)这一快速的初步解聚过程后，深度解聚可在低温、接近常压的条件下实现均相的解聚，同时能够通过投料比较为准确的调整聚合度，避免采用过量的乙二醇，因此既能提升解聚效率、节约生产成本，又能有效避免二甘醇的产生；3)深度解聚熔体经过滤器II过滤后由管路B喂入立式反应器，并依靠自身重力由立式反应器的顶部流动至立式反应器的底部，在此本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有色再生聚酯短纤维的制备方法，其特征是，步骤如下：1)将聚酯回收料和聚酯低聚物熔体进行反应性熔融共混得到平均聚合度为20～40的初步解聚熔体，所述聚酯低聚物熔体的平均聚合度为1.5～4；2)初步解聚熔体与乙二醇混合后进行醇解反应得到平均聚合度为1.5～4的深度解聚熔体；3)深度解聚熔体在温度为190～205℃、压力为1～80KPa的条件下与乙二醇蒸汽对流流动进行TVOC的脱除及裂化官能团的修复得到TVOC含量<20ppm的低TVOC含量聚酯低聚物熔体；4)低TVOC含量聚酯低聚物熔体进行预缩聚反应得到低TVOC含量预缩聚聚酯熔体；5)低TVOC含量预缩聚聚酯熔体进行终缩聚反应得到低TVOC含量再生聚酯熔体；6)获取低TVOC含量再生聚酯熔体的色相数据，由计算机配色系统计算获得目标色相所需要的色母种类及用量，并输送相应熔体与低TVOC含量再生聚酯熔体混合得到有色再生聚酯熔体；7)有色再生聚酯熔体进入熔体直纺系统制得有色再生聚酯短纤维。

【技术特征摘要】
1.一种有色再生聚酯短纤维的制备方法，其特征是，步骤如下：1)将聚酯回收料和聚酯低聚物熔体进行反应性熔融共混得到平均聚合度为20～40的初步解聚熔体，所述聚酯低聚物熔体的平均聚合度为1.5～4；2)初步解聚熔体与乙二醇混合后进行醇解反应得到平均聚合度为1.5～4的深度解聚熔体；3)深度解聚熔体在温度为190～205℃、压力为1～80KPa的条件下与乙二醇蒸汽对流流动进行TVOC的脱除及裂化官能团的修复得到TVOC含量&lt;20ppm的低TVOC含量聚酯低聚物熔体；4)低TVOC含量聚酯低聚物熔体进行预缩聚反应得到低TVOC含量预缩聚聚酯熔体；5)低TVOC含量预缩聚聚酯熔体进行终缩聚反应得到低TVOC含量再生聚酯熔体；6)获取低TVOC含量再生聚酯熔体的色相数据，由计算机配色系统计算获得目标色相所需要的色母种类及用量，并输送相应熔体与低TVOC含量再生聚酯熔体混合得到有色再生聚酯熔体；7)有色再生聚酯熔体进入熔体直纺系统制得有色再生聚酯短纤维。2.根据权利要求1所述的一种有色再生聚酯短纤维的制备方法，其特征在于，所述TVOC的脱除及裂化官能团的修复是在立式反应器中进行的，所述立式反应器为格栅落膜式脱挥反应器，抽气口设在反应器顶部，内部的格栅结构为：由不同的具有平行角条的栅板层构成，相邻栅板层上角条的方向相互垂直，自立式反应器的顶部至底部，相邻栅板层的层间距逐渐增大，不同栅板层上角条的间隙逐渐减小。3.根据权利要求2所述的一种有色再生聚酯短纤维的制备方法，其特征在于，所述立式反应器下半段的温度高于上半段的温度，上半段温度为190～200℃，下半段温度为200～205℃；所述立式反应器内压力发生周期性变化，周期长度等于深度解聚熔体在立式反应器中的停留时间，1KPa的压力保持时间占周期时间长度的20％～90％，所述深度解聚熔体在立式反应器中的停留时间为10min～2h，所述立式反应器内的含氧量&lt;0.03v/v％。4.根据权利要求3所述的一种有色再生聚酯短纤维的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：1)将经过充分干燥的聚酯回收料、催化剂和聚酯低聚物熔体加入双螺杆挤出机中进行反应性熔融共混得到初步解聚熔体；所述反应性熔融共混的温度为：双螺杆进料段温度260～275℃，双螺杆压缩段275～300℃，均化段温度275～295℃，时间为1～5min，气氛为氮气或表压为&lt;0.15KPa的真空环境；2)初步解聚熔体经过滤器I过滤后经管路A喂入反应釜，并与乙二醇混合后在氮气保护、加压和搅拌条件下进行醇解反应得到深度解聚熔体；所述醇解反应的温度为190～205℃，醇解反应的时间为40～80min；3)深度解聚熔体经过滤器II过滤后由管路B喂入立式反应器，并由立式反应器的顶部流动至立式反应器的底部，在立式反应器的底部设有取样口，深度解聚熔体从取样口流出后经由管路D返回反应器的顶部进行重复流动得到低TVOC含量聚酯低聚物熔体；立式反应器内压力的控制是通过不断从立式反应器的下部补充乙二醇同时从立式反应器的顶部抽离气体实现的，立式反应器的下部通过管路F与乙二醇储罐II保持相通，抽出的气体经管路G由冷凝器进行冷凝，最后由乙二醇储罐I回收，乙二醇储罐I分别通过管路E和管路H与乙二醇储罐II和反应釜连通；4)低TVOC含量聚酯低聚物熔体经由管路D作为步骤1)的原料被连续喂入双螺杆挤出机，或者经过滤器III过滤后经管路C喂入预缩聚反应釜，加入催化剂、热稳定剂、防醚剂和抗氧剂后进行预缩聚反应得到平均聚合度为20～30的低TVOC含量预缩聚聚酯熔体；所述预缩聚反应的温度为：上室255～265℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈烨，王朝生，王华平，王少博，吉鹏，刘顶，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海,31