一种微支化的钛系聚酯熔体直纺POY长丝的制备方法技术

本发明专利技术涉及聚酯技术领域，针对钛系催化剂聚酯熔体均一性差的问题，公开了一种微支化的钛系聚酯熔体直纺POY长丝的制备方法，包含如下步骤：（1）对苯二甲酸、乙二醇、支化剂、助催化剂、钛系催化剂为原料，通过酯化缩聚合成含钛系催化剂的聚酯熔体；（2）将步骤（1）中所述的聚酯熔体通过熔体增压泵增压后经熔体冷却器输送至纺丝箱体，经过喷丝板挤出，形成初生纤维；（3）初生纤维经过冷却凝固，集束上油，卷绕成型。通过引入支化剂，使聚酯支链化，提升熔体的流动性和均匀分散性，并重连由于降解而断裂的分子链，改善熔体粘度降；采用管道注射催化剂，提高其在熔体中的均布性，从而降低催化剂使用量，且改善钛系聚酯的熔体品质。且改善钛系聚酯的熔体品质。且改善钛系聚酯的熔体品质。

【技术实现步骤摘要】
一种微支化的钛系聚酯熔体直纺POY长丝的制备方法


[0001]本专利技术涉及聚酯
，尤其涉及一种微支化的钛系聚酯熔体直纺POY长丝的制备方法。

技术介绍

[0002]采用对苯二甲酸(PTA)和乙二醇(EG)经酯化缩聚制备的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是目前世界上产量最大，用途最广泛的聚酯材料。缩聚反应所采用催化剂以含锑催化剂为主。锑催化剂在反应中还原成金属锑，使聚酯成灰色；而且锑是重金属，在染色工序中容易被浸出，进而污染水源，从而使PET在使用和回收过程中都可能对生态环境造成危害，并对人体有慢性毒性和致癌性。钛系催化剂以其较高的催化活性、相对适中的价格、对环境友好对人体无害等特点成为最有可能替代锑系的催化剂。在现有公开专利中聚酯缩聚用钛系催化剂制备的相关专利以及采用钛系催化剂制备聚酯切片、聚酯短纤的技术较多，采用钛系催化剂进行无锑聚酯长丝熔体直纺相关专利技术却鲜有报道。以往的采用钛系催化剂制备聚酯的方法中，钛化合物的稳定性被广泛研究，其中钛的二元醇化合物因其稳定的环状螯合结构已经被国内外各大研究机构所接受，但此类催化剂往往由于过高的活性，引起较多的副反应，使分子链断裂，所制得的聚酯切片粘度不理想。
[0003]专利技术专利CN 107141462 A公开了一种聚酯用钛系催化剂的合成及应用，采用一元醇、对甲苯磺酰氯和无机碱1加入研钵中研磨得产物A，将丙酮缩甘油、无机碱2、产物A和相转移催化剂搅拌反应得产物B，将产物B于酸性条件下水解得产物C，将产物C和四氯化钛反应，中和减压蒸馏得聚酯用钛系催化剂。/>[0004]其不足之处在于，该钛系催化剂制备过程繁琐复杂，且对甲苯磺酰氯为有毒化学物质，对设备要求高，不利于大规模推广应用。

技术实现思路

[0005]本专利技术是为了克服现有技术的钛系催化剂聚酯熔体均一性差的问题，提供一种微支化的钛系聚酯熔体直纺POY长丝的制备方法。
[0006]专利技术目的一：通过引入支化剂，使聚酯支链化，提升熔体的流动性和均匀分散性，并重连由于降解而断裂的分子链，改善熔体粘度降；专利技术目的二：采用管道注射催化剂，提高其在熔体中的均布性，从而降低催化剂使用量，且改善钛系聚酯的熔体品质；专利技术目的三：提供了一种非均相钛系聚酯催化剂，该催化剂中二氧化钛附着在多孔载体的孔道内，用于催化聚酯合成时，获得的产物分子量分布范围窄，提升聚酯的纺丝性能。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种微支化的钛系聚酯熔体直纺POY长丝的制备方法，包含如下步骤：(1)对苯二甲酸、乙二醇、支化剂、助催化剂、钛系催化剂为原料，通过酯化缩聚合
成含钛系催化剂的聚酯熔体；(2)将步骤(1)中所述的聚酯熔体通过熔体增压泵增压后经熔体冷却器输送至纺丝箱体，经过喷丝板挤出，形成初生纤维；(3)初生纤维经过冷却凝固，集束上油，卷绕成型。
[0008]步骤(1)中引入多元醇支化剂，多元醇是多官能团的聚合单体，可以起到支化剂的作用。多元醇进入聚酯分子链的可能性有两种，一种是与端羧基发生缩聚反应；另一种是发生醇和酯的交换反应进入分子链，引起分子链断裂的同时形成支化点。许多聚合物结构与性能关系表明，长链支化聚合物具有线型或交联聚合物不具有的特性，聚酯的支链化可以改善其熔体的流动性和均匀分散性，并重连由于降解而断裂的分子链，改善熔体粘度降作为优选，步骤(1)中，所述支化剂为山梨醇、季戊四醇、三羟甲基乙烷中的至少一种。
[0009]作为优选，步骤(1)中，所述助催化剂为醋酸镁、醋酸锌、醋酸钴中的至少一种。
[0010]镁、锌、钴等金属的醋酸盐对缩聚反应也有一定程度的催化作用，通过与助催化剂复配，可以显著提高缩聚反应速率与缩聚程度。助催化剂与催化剂各自的催化机理作用不同，促进缩聚的反应程度也不相同，当助催化剂与催化剂共同相互作用的时候，能够发挥二者相互协同作用，极大提升聚酯的缩聚反应效率。
[0011]作为优选，步骤(1)中，所述钛系催化剂为乙二醇钛、钛酸酯、纳米二氧化钛中的至少一种；或所述钛系催化剂为非均相钛系聚酯催化剂。
[0012]采用本专利技术的非均相钛系聚酯催化剂催化聚酯合成时，聚合单体需要进入多孔载体孔道中与二氧化钛接触发生催化，尽管会在一定程度上延长缩聚时间，但由于孔道筛分作用，长链聚酯将无法继续进入孔道反应，因此聚合产物的分子量将更加集中，即聚合反应更加均匀，这将显著提高聚酯的纺丝性能，使其在纺丝时不易出现断丝、飘丝；并且，当聚合反应结束时，大分子量的聚酯存在于非均相催化剂的孔道内，使二氧化钛不易于其他聚酯分子链接触，因此在熔体输送过程中，聚酯不易降解，粘度下降较少，保证聚酯纺丝质量优质稳定。
[0013]作为优选，步骤(1)中，苯二甲酸、乙二醇质量比为1：0.43
‑
0.52；和/或所述支化剂的添加量占聚酯质量的30
‑
150ppm。
[0014]支化剂添加过少会使得微支化改性效果不明显，钛系聚酯熔体粘度降没有得到改善；若支化剂添加过多会导致熔体的流动性变差，不利于后续直纺加工。
[0015]作为优选，所述助催化剂的添加量占聚酯质量的20
‑
50ppm；和/或所述钛系催化剂的添加量占聚酯质量的5
‑
30ppm。
[0016]作为优选，骤(1)的具体过程：A、将对苯二甲酸和乙二醇置于容器中，往容器中依次加入支化剂和助催化剂配制成浆料；B、将上述浆料打入酯化釜进行酯化反应，温度260
‑
270℃，压力100
‑
700Kpa，反应时间3
‑
5h；C、酯化结束后注入钛系催化剂，得到混合酯化物；D、将混合酯化物进行预缩聚反应，预缩聚温度265
‑
272℃，预缩聚压力150
‑
500pa，预缩聚时间1.5
‑
3h，然后进行终缩聚，终缩聚温度273
‑
282℃，终缩聚压力150
‑
300pa，终缩聚时间2
‑
3h。
[0017]聚酯的缩聚是一个粘度增长的较长的过程，前后反应状态、反应适宜条件差异较大，可以明显的分成预缩聚和终缩聚两个阶段，将其分开可以使缩聚总过程比较平稳，聚酯品质稳定优质。
[0018]作为优选，所述步骤C中的注入方式为：催化剂从喷枪注入酯化物管线，喷枪与酯化物管线夹角呈45
°
。
[0019]一方面喷枪安装起来更加节省空间；另一方面，采用45
°
注入也能够使得催化剂在注入酯化物时的阻力最小，能够顺利进入酯化物内部，与酯化物混合均匀，提高酯化物的缩聚效率。
[0020]作为优选，步骤(2)具体过程：钛系聚酯熔体经熔体增压泵增压后输送至熔体冷却器对熔体进行降温，其中增压泵的泵后压力145
‑
160bar，熔体冷却器温度280
‑
290℃。
[0021]作为优选，步骤(3)具体过程：通过熔体分配器进行熔体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微支化的钛系聚酯熔体直纺POY长丝的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：（1）对苯二甲酸、乙二醇、支化剂、助催化剂、钛系催化剂为原料，通过酯化缩聚合成含钛系催化剂的聚酯熔体；（2）将步骤（1）中所述的聚酯熔体通过熔体增压泵增压后经熔体冷却器输送至纺丝箱体，经过喷丝板挤出，形成初生纤维；（3）初生纤维经过冷却凝固，集束上油，卷绕成型。2.根据权利要求1所述的一种微支化的钛系聚酯熔体直纺POY长丝的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述支化剂为山梨醇、季戊四醇、三羟甲基乙烷中的至少一种。3.根据权利要求1所述的一种微支化的钛系聚酯熔体直纺POY长丝的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述助催化剂为醋酸镁、醋酸锌、醋酸钴中的至少一种。4.根据权利要求1所述的一种微支化的钛系聚酯熔体直纺POY长丝的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述钛系催化剂为乙二醇钛、钛酸酯、纳米二氧化钛中的至少一种；或所述钛系催化剂为非均相钛系聚酯催化剂。5.根据权利要求1所述的一种微支化的钛系聚酯熔体直纺POY长丝的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，苯二甲酸、乙二醇质量比为1：0.43
‑
0.52；和/或所述支化剂的添加量占聚酯质量的30
‑
150ppm。6.根据权利要求1或3所述的一种微支化的钛系聚酯熔体直纺POY长丝的制备方法，其特征在于，所述助催化剂的添加量占聚酯质量的20
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50ppm；和/或所述钛系催化剂的添加量占聚酯质量的5
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30ppm。7.根据权利要求1所述的一种微支化的钛系聚酯熔体直纺POY长丝的制备方法，其特征在于，骤（1）的具体过程：A、将对苯二甲酸和乙二醇置于容器中，往容器中依次加...

【专利技术属性】
技术研发人员：王松林，王文，胥荣威，李院院，朱莎莎，
申请(专利权)人：浙江恒澜科技有限公司，
类型：发明
国别省市：