【技术实现步骤摘要】
一种功能聚酯生产系统、生产方法及功能聚酯纤维
[0001]本专利技术属于高分子材料合成
，具体地说，涉及一种功能聚酯生产系统、生产方法及功能聚酯纤维。
技术介绍
[0002]目前，功能聚酯纤维的制备方法主要是母粒法。母粒法是先将功能粉体与载体树脂熔融混合得到高功能粉体含量的功能母粒，然后再将功能母粒熔体与纺丝用聚酯熔体均匀混合经纺丝过程得到功能聚酯纤维。由于母粒法制备功能聚酯纤维的过程中，功能粉体在高粘聚酯熔体中的分散主要是依靠混合设备所提供的机械剪切力，从而难以实现功能粉体在聚酯熔体中的高均匀分散，使制备得到的功能聚酯熔体的纺丝性能较差，难以纺制细旦或超细旦功能聚酯纤维。
[0003]有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
[0004]本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种功能聚酯的生产系统、生产方法及功能聚酯纤维，本专利技术提供的功能聚酯生产系统，可以连续制备得到功能粉体分散粒径小的功能聚酯低聚物，并生产出功能粉体呈高度均匀分散的功能聚酯。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用技术方案的基本构思是：
[0006]本专利技术的第一目的提出了一种功能聚酯的生产系统，包括：
[0007]聚酯主生产系统和功能聚酯低聚物连续制备系统；
[0008]所述聚酯主生产系统包括依次连接的酯化单元、预缩聚单元和终缩聚单元，所述功能聚酯低聚物连续制备系统包括设置在酯化单元和预缩聚单元之间的具有高压注入装置的连续反应釜和低聚物混合器；>[0009]所述酯化单元的出口分别与所述连续反应釜的物料进口、低聚物混合器的进口相连，所述连续反应釜的物料出口与低聚物混合器的进口相连；所述低聚物混合器的出口与预缩聚单元连通；
[0010]所述连续反应釜包括：釜体，内部设有至少两个反应腔室；浆料进口，设置在所述釜体的下部位置，与所述反应腔室连通，所述高压注入装置与所述浆料进口连通，用于向所述反应腔室内喷射浆料。
[0011]在生产聚酯纤维时，功能粉体浆料常采用二元醇单体作为溶剂，在与聚酯低聚物进行混合时，常存在过量的二元醇单体在高温下瞬间蒸发导致功能粉体重新团聚的问题，而现有的功能聚酯的生产系统中存在的在线添加方式并不能较快速地将功能粉体浆料与聚酯低聚物进行充分混合均匀。因此在上述方案中，功能粉体浆料由高压注入装置经浆料进口喷射到釜体内，与位于釜体内的聚酯低聚物实现快速地均匀混合，在混合过程中，有效避免了功能粉体之间的团聚，可以获得功能粉体分散粒径小的功能聚酯低聚物，改善了功能聚酯的纺丝性能，适合用于生产高品质纤维和薄膜等产品。
[0012]优选地，所述物料进口和物料出口分别与位于所述釜体两端的反应腔室连通，物料进口用于向连续反应釜内添加聚酯低聚物，浆料出口用于向连续反应釜内添加功能粉体浆料，物料出口用于排出混合均匀后得到的功能聚酯低聚物。
[0013]需要说明的是，可以在各个反应腔室内均设有浆料进口，也可以仅在一个反应腔室内设有浆料进口，浆料进口的具体数量可以根据实际生产需要进行合理调整。
[0014]优选地，所述低聚物混合器包括但不限于剪切泵、螺杆挤出机、行星齿轮动态混合器、动静齿圈式动态混合器或球窝式动态混合器。
[0015]在上述方案中，通过增设的低聚物混合器可以实现功能粉体浆料在聚酯低聚物中的高效均匀混合，以达到近乎均相的物理共混。
[0016]进一步地，所述高压注入装置包括
[0017]喷射部，与所述浆料进口连通，用于向所述反应腔室内喷射浆料；
[0018]所述反应腔室内设有搅拌器，所述搅拌器自所述釜体的顶部向底部延伸设置，所述喷射部的喷射方向与所述搅拌器的延伸方向之间具有夹角A，满足15
°
≤A≤75
°
；
[0019]优选地，所述夹角A，满足30
°
≤A≤60
°
；更优选地，所述夹角A，满足30
°
≤A≤45
°
。
[0020]在上述方案中，通过将喷射部的喷射方向设置为与所述搅拌器的延伸方向倾斜设置，使两者之间具有一定的夹角，向该区域内喷射浆料，有利于浆料在连续反应釜内物料的分散，避免发生浆料中颗粒物质之间的团聚。
[0021]在一些实施方式中，所述搅拌器为轴流搅拌器、径向流搅拌器、轴流搅拌桨与径向流搅拌桨组合搅拌器中的任意一种。
[0022]通过釜体内各反应腔室所承担的反应工序的不同，各反应腔室可选择不同形式的搅拌器，其中添加功能粉体浆料的反应腔室优选为由下层为高剪切径向流搅拌桨和上层为强循环轴流搅拌桨搅拌组合的搅拌器，以便于功能粉体的分散；而作为浆料载体的过量二元醇单体高温蒸发脱除的反应腔室优选为强循轴流搅拌器，以便于二元醇单体的蒸发脱除。釜体内各个反应腔室可以根据不同的功能分区选用不同形式的搅拌器，可相当于几个反应器串联而成，极大地缩短了工艺流程，降低了投资费用和操作费用，提高了反应效率。
[0023]在一些实施方式中，所述反应釜的顶壁上设有气相出口和搅拌器接口，所述气相出口用于排出反应中生成的气体，所述搅拌器接口用于连接所述搅拌器。
[0024]进一步地，所述搅拌器包括搅拌轴和设置在所述搅拌轴上的搅拌叶，所述喷射部上设有喷孔，所述喷孔与所述搅拌叶边缘之间的距离为d，所述釜体在水平方向上的半径为r，满足r/2≤d≤r。
[0025]由于液体的流动性较小，利用高压注入装置仍然得不到有效的混合。因此在上述方案中，通过高压注入装置与搅拌器的配合使用，喷孔与搅拌叶边缘之间的距离在满足上述条件下所构成的区域，其搅拌流场剪切力较强，因此向该区域内喷射功能粉体浆料，有利于功能粉体浆料在聚酯低聚物中的分散，避免发生功能粉体浆料的再团聚。
[0026]优选地，所述喷头上的喷孔与所述搅拌叶远离所述搅拌轴一侧的下部边缘之间的距离为d1，满足r/2≤d1≤r；优选地，r/2≤d1≤3r/4。
[0027]进一步地，所述高压注入装置还包括
[0028]三相混合器，所述三相混合器包括筒体，所述筒体上开设有高压气体进口、功能粉体浆料进口和浆料出口；
[0029]所述喷射部与所述浆料进口和所述浆料出口连通，用于将所述三相混合器内的浆料喷射到所述反应腔室内；
[0030]优选地，所述固液浆料进口和所述浆料出口分别位于所述筒体的两端，所述高压气体进口位于所述筒体的侧壁上。
[0031]在上述方案中，由功能粉体浆料与高压气体组成的气液固三相混合物以高压射流的形式被喷射部喷射到反应釜内，此过程中而产生卷吸作用，高速流动的浆料流经的中心区域压强较低，会迫使反应釜内的其他物料向中心区域流动，实现快速地均匀混合；另外，高压气体在喷射的过程中，还可以起到紊流作用，从而使浆料进一步地高效均匀分散，大大缩短了物料的混合时间。在生产聚酯纤维产品时，可以解决因混合时间过长而引起功能粉体浆料中过量二元醇单体的蒸发，进而产生的功能粉体重新团聚问题。
[003本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种功能聚酯生产系统，其特征在于，包括聚酯主生产系统和功能聚酯低聚物连续制备系统；所述聚酯主生产系统包括依次连接的酯化单元、预缩聚单元和终缩聚单元，所述功能聚酯低聚物连续制备系统包括设置在酯化单元和预缩聚单元之间的具有高压注入装置的连续反应釜和低聚物混合器；所述酯化单元的出口分别与所述连续反应釜的物料进口、低聚物混合器的进口相连，所述连续反应釜的物料出口与低聚物混合器的进口相连；所述低聚物混合器的出口与预缩聚单元连通；所述连续反应釜包括：釜体，内部设有至少两个反应腔室；浆料进口，设置在所述釜体的下部位置，与所述反应腔室连通，所述高压注入装置与所述浆料进口连通，用于向所述反应腔室内喷射浆料。2.根据权利要求1所述的一种功能聚酯生产系统，其特征在于：所述高压注入装置包括喷射部，与所述浆料进口连通，用于向所述反应腔室内喷射浆料；所述反应腔室内设有搅拌器，所述搅拌器自所述釜体的顶部向底部延伸设置，所述喷射部的喷射方向与所述搅拌器的延伸方向之间具有夹角A，满足15
°
≤A≤75
°
；优选地，所述夹角A，满足30
°
≤A≤60
°
；更优选地，所述夹角A，满足30
°
≤A≤45
°
。3.根据权利要求2所述的一种功能聚酯生产系统，其特征在于：所述搅拌器包括搅拌轴和设置在所述搅拌轴上的搅拌叶，所述喷射部上设有喷孔，所述喷孔与所述搅拌叶边缘之间的距离为d，所述釜体在水平方向上的半径为r，满足r/2≤d≤r。4.根据权利要求2或3所述的一种功能聚酯生产系统，其特征在于：所述高压注入装置还包括三相混合器，所述三相混合器包括筒体，所述筒体上开设有高压气体进口、固液浆料进口和浆料出口；所述喷射部与所述浆料进口和所述浆料出口连通，用于将所述三相混合器内的浆料喷射到所述反应腔室内；优选地，所述固液浆料进口和所述浆料出口分别位于所述筒体的两端，所述高压气体进口位于所述筒体的侧壁上。5.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：武术方，邱志成，李志勇，贾振宇，李鑫，金剑，吴鹏飞，王雪，刘玉来，张凯悦，
申请(专利权)人：中国纺织科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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