一种熔体直纺超细旦涤纶长丝及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种熔体直纺超细旦涤纶长丝及其制备方法，其特征在于，所述的熔体直纺超细旦涤纶长丝其纤度为0.1～0.35dpf，力学强度为2.8～4.5cN/dtex，断裂生产率为13～25％，采用熔体直纺方式，以常规聚酯熔体为主熔体，通过管道添加泵前注入系统使改性聚酯熔体添加到主熔体管道中，然后经过主熔体管道的静态混合器进行熔体混合，然后再进行熔融纺丝，卷绕得到熔体直纺超细旦涤纶长丝。本发明的超细旦涤纶长丝由于纤维直径小，弯曲阻力小，纱线较柔软；纤维比表面积增加，提高了吸水性和吸油性；同时具有优异的蓬松性与覆盖性，具有高填充密度产生微气候效应，保暖性，并且毛细管芯吸性，改善织物透湿性，单丝强力较低有利于磨毛等后处理加工。
【专利说明】
一种熔体直纺超细旦涤纶长丝及其制备方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及纺织生产技术领域，具体的说，是一种熔体直纺超细旦涤纶长丝及其制备方法。
【背景技术】
[0002]细旦纤维是指单丝纤度比较小的纤维，当纤维纤度小到一定程度时，纤维会突现出许许多多的新异性能。在超细纤维的开发过程中，涤纶长丝占有绝对的主导地位。国内外熔体直接纺丝法所获得的纤维单丝纤度一般在0.5dpf以上，只有少数几个熔体直纺厂家可以做到单丝纤度在0.3dpf左右。
[0003]中国专利申请号201210550104.0涉及涤纶长丝的制备方法技术领域，具体涉及超细旦涤纶长丝的制备方法，包括以超有光PET聚酯切片为原料，经预结晶、干燥、挤压、过滤、纺丝箱体分配、计量栗分丝、喷丝、侧吹风、卷绕、成品包装过程进行生产;采用上述制备方法，使得最终的成品纤维具有高强度、低伸长率和低热收缩等性能，其断裂强度大于7.0cN/dtex，断裂伸长率小于14%，沸水收缩率小于1.8%，干热收缩小于4.5%。同时，还具有生产流程短、纺速高、毛丝少、断头少，而且生产流程短、生产成本低等特点，不仅用于高档缝纫线、绣花线、渔网，同时还大量应用在各种汽车安全气囊、军用帐篷布及各种需要高强纤维作为辅料或增强材料的行业。
[0004]中国专利申请号201110451873.0涉及一种超细旦涤纶长丝的生产方法，包括以下步骤:以PET熔体为原料，依次经过过滤器、增压栗、静态混合器、纺丝箱体、缓冷管、环吹风、油嘴集束上油、切丝装置、预网络器、第一热辊、第二热辊、网络器和卷绕头。本发明的超细旦涤纶长丝的生产方法，具有如下技术效果:生产出的超细旦涤纶长丝性能良好，纤维条干不匀率为1.9%，满卷率达到95%，线密度为55%，断裂强度为3.92cN/dteX，断裂伸长为30%。
[0005]中国专利申请号200710026149.7涉及一种超细旦涤纶长丝的制备方法。该方法采用了侧吹风冷却工艺，在纺制过程中通过调整无风区的高度、增加缓冷器以及改进喷丝板孔的排列方式和上油方式，可成功地制造出一种单丝纤度为0.2?0.5D.P.F的超细旦涤纶长丝;所得涤纶长丝具有优良的可纺性和优异的物理特性及加工性能。
[0006]中国专利申请号201310193322.8涉及一种细旦空变涤纶长丝面料，具体是一种75D涤纶复合纤维织物，该复合纤维织物为双层中空结构，包括表经、表玮和里经、里玮。表经与表玮构成的表面和里经与里玮构成的里面选择性地相交，形成双层多点连接。其中，表经和里经采用70D有光尼龙，表玮采用7f5D人造丝，里玮采用7f5D涤纶加捻丝，其手感柔软、透气、吸湿和色泽亮丽。
[0007]中国专利申请号201510206797.5涉及一种细旦凉爽涤纶Π)Υ长丝及其生产方法，它的原料配方中包含以下重量分数的组分:第一PET切片92?94%、细旦凉爽母粒6?8%，所述细旦凉爽母粒包含下列重量份数原料:润滑剂0.3?0.5份;锗石粉5?10份;抗氧剂I?3份;分散剂10?20份；紫外吸收剂0.01?0.1份；第二PET切片20?50份。一方面利用锗石粉、润滑剂、分散剂、第二 PET切片之间的作用，能过使得细旦凉爽母粒与第一 PET切片能够混合均匀，还能产生提高涤纶Π)Υ长丝韧性和强度的意想不到的效果；另一方面锗石粉、抗氧剂、紫外吸收剂能够赋予涤纶FDY长丝凉爽、抗氧化、除臭和抗静电的效果，提高其使用寿命O
[0008]中国专利申请号200610085250.5涉及一种细旦高强低缩涤纶长丝的加工方法。以2500?3300M/MIN纺丝速度、不需要增加缓冷情况下加工获得的常规POY涤纶预取向丝作为加工原料，对现有的双热盘平牵机进行改进，通过牵伸工艺的设计调整，依次经过一级牵伸、一次松弛热定型、卷绕等工序加工，精确控制牵伸温度、牵伸倍率和定型松弛率，生产出纤度为300?2000的细旦高强低缩涤纶长丝。产品强度达到8.0±0.56/0(7.0±0.4〇~DTEX)，断裂伸长为14.0 % ± 3.0 %，沸水收缩率低于2.0% ,满足制作中高档涤纶长丝缝纫线的要求。
[0009]中国专利申请号201010153396.5涉及细旦涤纶BCF长丝的生产方法及所用喷丝板，包括以下步骤:(I)涤纶切片预结晶、干燥后经螺杆熔融挤出，所述涤纶切片为PET，粘度为0.64?1.0; (2)经喷丝板喷丝，喷丝板孔数为330?380孔，孔型为圆孔或三叶孔，圆孔孔径0.4?0.6毫米，长径比为1.5:1?3:1，三叶孔叶宽0.1?0.2毫米、叶长0.5?0.8毫米、长径比为2:1?3:1; (3)冷却:采用风速为0.1?0.15米/秒、温度为18?25°C左右的侧吹风进行冷却；(4)上油、牵伸；(5)BCF膨化变形；(6)冷却定型、输出、缠结网络、卷绕，所述细旦涤纶BCF长丝纤度为1100?2000分特，单丝纤度为3.06dpf?5.56dpf。
[0010]中国专利申请号201110452793.7涉及一种涤纶多孔细旦长丝的生产方法，包括以下步骤:以PET熔体为原料，依次经过终聚釜、熔体冷却器、过滤器、增压栗、熔体输送管道、纺丝箱体、计量栗、纺丝组件、环冷风冷却、集束上油和卷绕机，所说的纺丝温度为290?2930C ;所说的纺丝速度为2700m/min;所说的环吹风温度为22?23°C，风压为130Pa;所说的上油率为0.45%。其涤纶多孔细旦长丝的生产方法，具有如下技术效果:生产出的涤纶多孔细旦长丝性能良好，质量稳定，线密度为266dtex，断裂强度为2.77cN/dtex，断裂伸长率为121%。
[0011]中国专利申请号201410038303.2涉及高密细旦双面双层涤纶长丝面料的制备方法，包括以下步骤:I)原材料选择;2)空变复合及上浆;3)织造;4)染色、后整理。所生产的高密细旦双面双层涤纶面料，织物密度高达120根/厘米，纤度仅有50旦尼尔，纤维最细只有
0.02DPF，采用双层表里互接组织制织，厚度最薄可以低于100克/平方米，面料织地细腻，能形成丰富的花纹肌理、色彩搭配和格纹组合，手感柔软舒适、回复性性强，且织物透气、透湿性能及抗静电性能良好，是制作运动服、夹克、便西的理想面料。织机综合运转率达到了95%以上，而且布面平整保证了产品产量。
[0012]中国专利申请号201410848274.6涉及一种抗菌有色异形超细旦涤纶长丝及其制备方法，单根该纤维在30°C，单根纤维在30 0C时，伸长率25 %?30 %，断裂强度为2?3.5cN/dtex，沸水收缩率为I?7%;其制备方法包含抗菌有色母粒的制备和抗菌有色异形超细旦纤维的制备二个步骤。其产品具有有色、抗菌、超细旦、异形多种功能，且超细旦纤维具有的毛细效应以及异性化使纤维表面产生的沟槽，可将体表的汗液借助于毛细管负压作用和沟槽传输到体外并挥发掉，由此制成纤维具有吸湿排汗、干爽舒适、抗菌杀菌、色彩丰富、手感柔软等特点。
[0013]中国专利申请号201410226611.8涉及一种大长宽比亮光超细旦扁平涤纶长丝及其制备方法，尤其是一种利用纤维纺丝过程中，喷丝板高长宽比制备得到的纤维截面长宽比大于15:1的涤纶长丝及其制备方法;本发明的目的是提供一种利用喷丝孔空隙间的空气进行冷却，在保证纺丝均匀性的基础上，提高纺丝效率和具有抗倒伏性好、光泽性好和立毛感强的一种大长宽比亮光超细旦扁平涤纶长丝及其制备方法;所述的大长宽比亮光超细旦扁平涤纶长丝纤维截面呈矩形，且横截面的长宽比为15:1?35:1;所述的大长宽比亮光超细旦扁平涤纶长丝单丝线密度为0.2?0.5dtex，单丝强度为2.0?3.0cN/dtex ；具有良好的垂悬性和弹性，有良好的皮肤触感和细腻爽滑的性能。
[0014]中国专利申请号200710026148.2涉及一种涤纶细旦三角超有光FDY长丝及其制备方法，属于涤纶纤维技术领域。本发明在细旦三角超有光涤纶长丝纺丝制备过程中，降低纺丝速度，缩短无风区距离，吹风冷却条件缓和，采用喷嘴上油的方式，提高了上油的位置，成功制备出一种旦数<0.7DTEX，纤维截面接近正三角形，光泽超亮的细旦三角超有光Π)Υ涤纶长丝。所得涤纶长丝柔软性极好、手感好，且产品毛丝少，短头少，条干均匀，质量更加稳定。
[0015]中国专利申请号201110451823.2涉及一种涤纶细旦低弹丝的生产方法，包括以下步骤:以涤纶长丝为原料，依次经过第一罗拉、第一热箱、冷却板、第二罗拉、网络喷嘴、第二热箱、第三罗拉、探丝器、上油轮、卷绕成型和加弹，所说的加弹速度为600?700m/min;所说的拉伸倍数为1.65;所说的热定型温度为室温。涤纶细旦低弹丝的生产方法，具有如下技术效果:生产出的涤纶细旦低弹丝性能良好，质量稳定，线密度为55.1dtex，断裂伸长率18.2%，断裂强度为 3.75cN/dtex。
[0016]中国专利申请号201310285445.4涉及一种细旦十字异形涤纶长丝的生产工艺，采用FDY—步法生产路线，将PET切片预结晶干燥至切片含水率<20ppm，经螺杆挤压机熔融挤出，采用十字形喷丝孔喷丝板进行纺丝，纺丝温度为290?295°C，将纺丝得到的初生纤维侧吹风冷却，风温为26?30°C，风速为0.3?0.5m/s，在侧吹风冷却之前增加缓冷器，然后油嘴上油、拉伸定形、加网络并卷绕成型;提供的方法减少了断头、毛丝的出现，在确保异形度的同时提尚可纺性。提尚粗细节均勾性，提尚生广效率，提尚广品质量，降低广品成本，节省劳动力，降低生产难度。在油剂中加入防腐剂，提高丝的集束性和抗静电性。
【发明内容】
[0017]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种熔体直纺超细旦涤纶长丝及其制备方法。
[0018]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
[0019]一种熔体直纺超细旦涤纶长丝及其制备方法，所述的熔体直纺超细旦涤纶长丝其纤度为0.1?0.35dpf，力学强度为2.8?4.5cN/dtex，断裂生产率为13?25% dpf表示每根纤维9000米长的克数。
[0020]一种熔体直纺超细旦涤纶长丝其具体步骤为:
[0021]第一步纳米功能粉体的制备:
[0022]以纳米氮化硅粉体为原料，在常温条件下，在正戊烷溶液中进行高速搅拌并超声分散，分散时间为2?3h，高速搅拌速度为2000?3000转/分钟，再在氮气气氛中，加入甲苯二异氰酸酯，在85?95°C反应温度下，反应45?60min，反应结束后，然后再在110 °C条件下，减压蒸馏45min，然后以减压蒸馏产物再在120°C条件下干燥48h，制备得到纳米功能粉体。
[0023]其中纳米氮化硅粉体的平均粒径为35?55纳米，纳米氮化硅粉体在正戊烷中的质量浓度为35?50g/L，甲苯二异氰酸甲苯酯与氮化硅的摩尔比为1:10?1:20。
[0024]纳米氮化硅具有优异的抗紫外，抗菌效果，但常规的纳米氮化硅粉体在添加使用过程中，由于比表面积大，容易团聚而难以分散，需要进行钝化处理，而单一的无机表面修饰，对其在有机基体中分散性以及结合力难以控制，导致分散难度大，尤其是纤维在洗涤，耐晒后长期稳定性影响大;并且在聚酯高温聚合过程中，过渡团聚的纳米粉体不仅降低了聚酯的抗紫外抗菌效果，同时还会因为团聚颗粒的存在导致聚酯纺丝过程中出现断头、飘丝、断丝等情况，而使纺丝困难，尤其是熔体直纺超细旦高速纺丝涤纶长丝困难，因此通过采用纳米氮化硅表面的多羟基结构，使纳米氮化硅表面与异氰酸基团进行反应，从而使纳米氮化硅表面带有异氰酸基团，而可以与聚酯低聚物进行反应，从而使纳米氮化硅接枝在聚酯主链段上，提升其消光效果;避免了目前采用共混形式加入纳米氮化硅制备高强，超细旦涤纶长丝时，由于纳米氮化硅其在聚酯熔体中分散性差，导致抗紫外抗菌效果差，尤其是长期的清洗过程中带着的纳米氮化硅而导致功能变差，使其染色以及染色的色牢度降低，影响纤维的品质和性能，从而进一步影响超细旦涤纶长丝的稳定生产；
[0025]第二步酯化反应:
[0026]以对苯二甲酸，乙二醇，纳米功能粉体为原料，先将对苯二甲酸，乙二醇，纳米功能粉体，醋酸钠，乙二醇锑和磷酸三苯酯加入到打浆釜中，在25?80°C条件下进行打浆45?60min得到酯化打浆液;通过酯化打浆，使对苯二甲酸与醇进行分散，然后再在把酯化打浆液通过聚合管道导入到酯化釜中，在氮气气氛中，酯化反应温度为235?245°C，酯化反应压力为0.15?0.25MPa，酯化反应时间为1.5?2.5h，等理论出水量达到95%时，反应结束后得到酯化物。
[0027]对苯二甲酸与纳米功能粉体的质量比为1:0.01?0.03;
[0028]对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比为1: 1.25?1:1.45；
[0029]对苯二甲酸与醋酸钠的质量比值为1: 0.0005?1: 0.0085 ；
[0030]对苯二甲酸与乙二醇锑的质量比值为1:0.01%?1:0.035% ；
[0031]对苯二甲酸与磷酸三苯酯的质量比值为1:0.01%?1:0.035%;
[0032]聚酯聚合过程中先进行打浆工艺，利用乙二醇溶液把对苯二甲酸以及添加助剂进行溶解分散，降低固液反应的界面效应，提高后期聚合过程中酯化速率，避免因固液界面过大，导致反应实验过长，副产物二甘醇增多，而导致产品质量的下降；同时常规的酯化工艺采用常压酯化，不仅需要高含量的乙二醇，导致乙二醇的过渡挥发导致酯化出水不准，酯化工艺难以调控，同时过渡的乙二醇挥发，造成大量的能源浪费，同时在酯化过程中过渡的乙二醇导致二甘醇含量提升，产物颜色发黄，因此需添加过多的防醚剂，导致产物质量降低；而采用加压酯化工艺，提高乙二醇的饱和蒸气压，降低乙二醇的过渡挥发，在提高对苯二甲酸与乙二醇的接触浓度的基础上，保证反应活性，提高反应速率。
[0033]把改性的氮化硅为功能粉体与原料进行打浆，实现纳米粉体的原位打浆再进行后期的酯化步骤，不仅实现了纳米氮化硅的均匀分散，提高聚酯的抗紫外抗菌效果，同时由于异氰酸基团与氮化硅的羟基官能团进行反应，使异氰酸基团引入分子主链段上，起到永久固定氮化硅功能颗粒，避免功能粉体的团聚，同时利于涤纶长丝的高速纺丝，尤其是超细旦长丝的纺丝，避免断丝，飘丝的产生；
[0034]第三步缩聚反应:
[0035]将第二步得到的酯化物通过聚合管道导入到缩聚釜中，在常压条件下，以氮气为保护气体，在反应温度为245?255 °C，反应时间为2.0?2.5h，酯化反应结束后得到缩聚物；
[0036]第四步终缩聚反应:
[0037]将第三步得到的缩聚物通过聚合管道导入到终缩聚反应釜中，然后通过高温高真空条件进行终缩聚制备得到所需的改性聚酯切片；高温高真空反应温度为275?285°C，反应真空度控制为10?60Pa，反应时间为1.5?2.5h;
[0038]终缩聚反应是聚酯熔体分子量进一步提升的过程，利用酯化的酯交换反应，使聚酯分子量进一步提升;在酯化反应过程中利用分布酯化的技术，同时终缩聚反应中利用低真空度条件下的酯交换反应，提高引入在主链上的纳米氮化硅的分散，同时提高异氰酸酯与羟基的进一步反应;使体系中端羧基和端羟基反应，脱除水分，控制聚酯酯交换反应，提高聚酯聚合度，满足后期熔体管道输送和纺丝；
[0039]第五步熔体直纺超细旦涤纶长丝的制备
[0040]采用熔体直纺在线添加管道添加注入系统，以第四步制备得到的改性聚酯切片为管道添加栗前注入原料，以常规聚酯熔体为主熔体，通过管道添加栗前注入系统使改性聚酯熔体添加到主熔体管道中，然后经过主熔体管道的静态混合器进行熔体混合，在经熔体输送和熔体分配，再经纺前过滤，进入到纺丝组件，进行熔融纺丝，经环吹风冷却、上油，牵伸，卷绕得到熔体直纺超细旦涤纶长丝。
[0041 ]控制管道添加栗前注入系统中改性聚酯熔体的计量栗与常规聚酯熔体的计量栗的流量比为1:5?1:10。
[0042]所述的熔体直纺超细旦涤纶长丝环吹风风速为0.35?0.5米/分钟，环吹风风筒长度为120?165厘米，拉伸倍数为1.8?2.2倍，卷绕张力控制为20?23cN，纺丝卷绕速度为3500?4500米/分钟。
[0043]与现有技术相比，本发明的积极效果是:
[0044]超细旦涤纶长丝由于纤维直径小，弯曲阻力小，纱线较柔软;纤维比表面积增加，提高了吸水性和吸油性；同时具有优异的蓬松性与覆盖性，具有高填充密度产生微气候效应，保暖性，并且毛细管芯吸性，改善织物透湿性，单丝强力较低有利于磨毛等后处理加工。单丝超细旦涤纶长丝由于本身纤维直径小，而纺丝要求纤维品质高，因此对纺丝工艺要求高，纺丝聚酯切片品质要求更为苛刻，尤其是功能性产品，要求更为严格;而本发明通过含有反应官能团的甲苯二异氰酸酯为无机粉体的表面修饰剂，提高无机粉体分散性，降低纳米粉体的过渡团聚对纺丝的困难，同时通过甲苯二异氰酸酯与聚酯中羟基结构反应，固定无机粉体，从而提升超细旦涤纶长丝纺丝稳定性，并且有机结构甲苯二异氰酸酯为表面修饰剂，提升与聚酯基体的结合力，从而利于纤维纺丝；同时采用在线添加栗前注入系统，不仅可以起到大容量的聚酯聚合的在线添加改性，同时也满足小批量，多批次产品的改性，同时由于注入的功能熔体在管线中停留时间短，因此降解少，对主熔体的影响较低，满足后期的纺丝的改性。
【附图说明】
[0045]图1本发明的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0046]以下提供本发明一种熔体直纺超细旦涤纶长丝及其制备方法的【具体实施方式】。
[0047]实施例1
[0048]一种熔体直纺超细旦涤纶长丝及其制备方法，所述的熔体直纺超细旦涤纶长丝其纤度为0.2dpf，力学强度为2.8?4.5cN/dtex，断裂生产率为13?25%。
[0049]—种熔体直纺超细旦涤纶长丝其具体步骤为:
[0050]第一步纳米功能粉体的制备:
[0051]以纳米氮化硅粉体为原料，在常温条件下，在正戊烷溶液中进行高速搅拌并超声分散，分散时间为2?3h，高速搅拌速度为2000?3000转/分钟，再在氮气气氛中，加入甲苯二异氰酸酯，在85?95°C反应温度下，反应45?60min，反应结束后，然后再在110 °C条件下，减压蒸馏45min，然后以减压蒸馏产物再在120°C条件下干燥48h，制备得到纳米功能粉体。
[0052]其中纳米氮化硅粉体的平均粒径为35纳米，纳米氮化硅粉体在正戊烷中的质量浓度为35g/L，甲苯二异氰酸甲苯酯与氮化硅的摩尔比为1:10。
[0053]纳米氮化硅具有优异的抗紫外，抗菌效果，但常规的纳米氮化硅粉体在添加使用过程中，由于比表面积大，容易团聚而难以分散，需要进行钝化处理，而单一的无机表面修饰，对其在有机基体中分散性以及结合力难以控制，导致分散难度大，尤其是纤维在洗涤，耐晒后长期稳定性影响大;并且在聚酯高温聚合过程中，过渡团聚的纳米粉体不仅降低了聚酯的抗紫外抗菌效果，同时还会因为团聚颗粒的存在导致聚酯纺丝过程中出现断头、飘丝、断丝等情况，而使纺丝困难，尤其是熔体直纺超细旦高速纺丝涤纶长丝困难，因此通过采用纳米氮化硅表面的多羟基结构，使纳米氮化硅表面与异氰酸基团进行反应，从而使纳米氮化硅表面带有异氰酸基团，而可以与聚酯低聚物进行反应，从而使纳米氮化硅接枝在聚酯主链段上，提升其消光效果;避免了目前采用共混形式加入纳米氮化硅制备高强，超细旦涤纶长丝时，由于纳米氮化硅其在聚酯熔体中分散性差，导致抗紫外抗菌效果差，尤其是长期的清洗过程中带着的纳米氮化硅而导致功能变差，使其染色以及染色的色牢度降低，影响纤维的品质和性能，从而进一步影响超细旦涤纶长丝的稳定生产；
[0054]第二步酯化反应:
[0055]以对苯二甲酸，乙二醇，纳米功能粉体为原料，先将对苯二甲酸，乙二醇，纳米功能粉体，醋酸钠，乙二醇锑和磷酸三苯酯加入到打浆釜中，在25?80°C条件下进行打浆45?60min得到酯化打浆液;通过酯化打浆，使对苯二甲酸与醇进行分散，然后再在把酯化打浆液通过聚合管道导入到酯化釜中，在氮气气氛中，酯化反应温度为235?245°C，酯化反应压力为0.15?0.25MPa，酯化反应时间为1.5?2.5h，等理论出水量达到95%时，反应结束后得到酯化物。
[0056]对苯二甲酸与纳米功能粉体的质量比为1:0.01；
[0057]对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比为1:1.25；
[0058]对苯二甲酸与醋酸钠的质量比值为1: 0.0005 ；
[0059]对苯二甲酸与乙二醇锑的质量比值为1:0.01%;
[0060]对苯二甲酸与磷酸三苯酯的质量比值为1:0.01% ;
[0061]聚酯聚合过程中先进行打浆工艺，利用乙二醇溶液把对苯二甲酸以及添加助剂进行溶解分散，降低固液反应的界面效应，提高后期聚合过程中酯化速率，避免因固液界面过大，导致反应实验过长，副产物二甘醇增多，而导致产品质量的下降；同时常规的酯化工艺采用常压酯化，不仅需要高含量的乙二醇，导致乙二醇的过渡挥发导致酯化出水不准，酯化工艺难以调控，同时过渡的乙二醇挥发，造成大量的能源浪费，同时在酯化过程中过渡的乙二醇导致二甘醇含量提升，产物颜色发黄，因此需添加过多的防醚剂，导致产物质量降低；而采用加压酯化工艺，提高乙二醇的饱和蒸气压，降低乙二醇的过渡挥发，在提高对苯二甲酸与乙二醇的接触浓度的基础上，保证反应活性，提高反应速率。
[0062]把改性的氮化硅为功能粉体与原料进行打浆，实现纳米粉体的原位打浆再进行后期的酯化步骤，不仅实现了纳米氮化硅的均匀分散，提高聚酯的抗紫外抗菌效果，同时由于异氰酸基团与氮化硅的羟基官能团进行反应，使异氰酸基团引入分子主链段上，起到永久固定氮化硅功能颗粒，避免功能粉体的团聚，同时利于涤纶长丝的高速纺丝，尤其是超细旦长丝的纺丝，避免断丝，飘丝的产生；
[0063]第三步缩聚反应:
[0064]将第二步得到的酯化物通过聚合管道导入到缩聚釜中，在常压条件下，以氮气为保护气体，在反应温度为245?255 °C，反应时间为2.0?2.5h，酯化反应结束后得到缩聚物；
[0065]第四步终缩聚反应:
[0066]将第三步得到的缩聚物通过聚合管道导入到终缩聚反应釜中，然后通过高温高真空条件进行终缩聚制备得到所需的改性聚酯切片；高温高真空反应温度为275?285°C，反应真空度控制为10?60Pa，反应时间为1.5?2.5h;
[0067]终缩聚反应是聚酯熔体分子量进一步提升的过程，利用酯化的酯交换反应，使聚酯分子量进一步提升;在酯化反应过程中利用分布酯化的技术，同时终缩聚反应中利用低真空度条件下的酯交换反应，提高引入在主链上的纳米氮化硅的分散，同时提高异氰酸酯与羟基的进一步反应;使体系中端羧基和端羟基反应，脱除水分，控制聚酯酯交换反应，提高聚酯聚合度，满足后期熔体管道输送和纺丝；
[0068]第五步熔体直纺超细旦涤纶长丝的制备
[0069]采用熔体直纺在线添加管道添加注入系统，以第四步制备得到的改性聚酯切片为管道添加栗前注入原料，以常规聚酯熔体为主熔体，通过管道添加栗前注入系统使改性聚酯熔体添加到主熔体管道中，然后经过主熔体管道的静态混合器进行熔体混合，在经熔体输送和熔体分配，再经纺前过滤，进入到纺丝组件，进行熔融纺丝，经环吹风冷却、上油，牵伸，卷绕得到熔体直纺超细旦涤纶长丝。
[0070]控制管道添加栗前注入系统中改性聚酯熔体的计量栗与常规聚酯熔体的计量栗的流量比为1: 5。
[0071 ] 所述的熔体直纺超细旦涤纶长丝环吹风风速为0.35?0.5米/分钟，环吹风风筒长度为120?165厘米，拉伸倍数为1.8?2.2倍，卷绕张力控制为20?23cN，纺丝卷绕速度为3500?4500米/分钟。
[0072] 实施例2
[0073]一种熔体直纺超细旦涤纶长丝及其制备方法，所述的熔体直纺超细旦涤纶长丝其纤度为0.25dpf，力学强度为2.8?4.5cN/dtex，断裂生产率为13?25 % dpf表示每根纤维9000米长的克数。
[0074]一种熔体直纺超细旦涤纶长丝其具体步骤为:
[0075]第一步纳米功能粉体的制备:
[0076]以纳米氮化硅粉体为原料，在常温条件下，在正戊烷溶液中进行高速搅拌并超声分散，分散时间为2?3h，高速搅拌速度为2000?3000转/分钟，再在氮气气氛中，加入甲苯二异氰酸酯，在85?95°C反应温度下，反应45?60min，反应结束后，然后再在110 °C条件下，减压蒸馏45min，然后以减压蒸馏产物再在120°C条件下干燥48h，制备得到纳米功能粉体。
[0077]其中纳米氮化硅粉体的平均粒径为35?55纳米，纳米氮化硅粉体在正戊烷中的质量浓度为40g/L，甲苯二异氰酸甲苯酯与氮化硅的摩尔比为1:15。
[0078]纳米氮化硅具有优异的抗紫外，抗菌效果，但常规的纳米氮化硅粉体在添加使用过程中，由于比表面积大，容易团聚而难以分散，需要进行钝化处理，而单一的无机表面修饰，对其在有机基体中分散性以及结合力难以控制，导致分散难度大，尤其是纤维在洗涤，耐晒后长期稳定性影响大;并且在聚酯高温聚合过程中，过渡团聚的纳米粉体不仅降低了聚酯的抗紫外抗菌效果，同时还会因为团聚颗粒的存在导致聚酯纺丝过程中出现断头、飘丝、断丝等情况，而使纺丝困难，尤其是熔体直纺超细旦高速纺丝涤纶长丝困难，因此通过采用纳米氮化硅表面的多羟基结构，使纳米氮化硅表面与异氰酸基团进行反应，从而使纳米氮化硅表面带有异氰酸基团，而可以与聚酯低聚物进行反应，从而使纳米氮化硅接枝在聚酯主链段上，提升其消光效果;避免了目前采用共混形式加入纳米氮化硅制备高强，超细旦涤纶长丝时，由于纳米氮化硅其在聚酯熔体中分散性差，导致抗紫外抗菌效果差，尤其是长期的清洗过程中带着的纳米氮化硅而导致功能变差，使其染色以及染色的色牢度降低，影响纤维的品质和性能，从而进一步影响超细旦涤纶长丝的稳定生产；
[0079]第二步酯化反应:
[0080]以对苯二甲酸，乙二醇，纳米功能粉体为原料，先将对苯二甲酸，乙二醇，纳米功能粉体，醋酸钠，乙二醇锑和磷酸三苯酯加入到打浆釜中，在25?80°C条件下进行打浆45?60min得到酯化打浆液;通过酯化打浆，使对苯二甲酸与醇进行分散，然后再在把酯化打浆液通过聚合管道导入到酯化釜中，在氮气气氛中，酯化反应温度为235?245°C，酯化反应压力为0.15?0.25MPa，酯化反应时间为1.5?2.5h，等理论出水量达到95%时，反应结束后得到酯化物。
[0081 ]对苯二甲酸与纳米功能粉体的质量比为1:0.02；
[0082]对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比为1:1.35；
[0083]对苯二甲酸与醋酸钠的质量比值为1: 0.0065 ；
[0084]对苯二甲酸与乙二醇锑的质量比值为1:0.025%;
[0085]对苯二甲酸与磷酸三苯酯的质量比值为1:0.025% ；
[0086]聚酯聚合过程中先进行打浆工艺，利用乙二醇溶液把对苯二甲酸以及添加助剂进行溶解分散，降低固液反应的界面效应，提高后期聚合过程中酯化速率，避免因固液界面过大，导致反应实验过长，副产物二甘醇增多，而导致产品质量的下降；同时常规的酯化工艺采用常压酯化，不仅需要高含量的乙二醇，导致乙二醇的过渡挥发导致酯化出水不准，酯化工艺难以调控，同时过渡的乙二醇挥发，造成大量的能源浪费，同时在酯化过程中过渡的乙二醇导致二甘醇含量提升，产物颜色发黄，因此需添加过多的防醚剂，导致产物质量降低；而采用加压酯化工艺，提高乙二醇的饱和蒸气压，降低乙二醇的过渡挥发，在提高对苯二甲酸与乙二醇的接触浓度的基础上，保证反应活性，提高反应速率。
[0087]把改性的氮化硅为功能粉体与原料进行打浆，实现纳米粉体的原位打浆再进行后期的酯化步骤，不仅实现了纳米氮化硅的均匀分散，提高聚酯的抗紫外抗菌效果，同时由于异氰酸基团与氮化硅的羟基官能团进行反应，使异氰酸基团引入分子主链段上，起到永久固定氮化硅功能颗粒，避免功能粉体的团聚，同时利于涤纶长丝的高速纺丝，尤其是超细旦长丝的纺丝，避免断丝，飘丝的产生；
[0088]第三步缩聚反应:
[0089]将第二步得到的酯化物通过聚合管道导入到缩聚釜中，在常压条件下，以氮气为保护气体，在反应温度为245?255 °C，反应时间为2.0?2.5h，酯化反应结束后得到缩聚物；
[0090]第四步终缩聚反应:
[0091]将第三步得到的缩聚物通过聚合管道导入到终缩聚反应釜中，然后通过高温高真空条件进行终缩聚制备得到所需的改性聚酯切片；高温高真空反应温度为275?285°C，反应真空度控制为10?60Pa，反应时间为1.5?2.5h;
[0092]终缩聚反应是聚酯熔体分子量进一步提升的过程，利用酯化的酯交换反应，使聚酯分子量进一步提升;在酯化反应过程中利用分布酯化的技术，同时终缩聚反应中利用低真空度条件下的酯交换反应，提高引入在主链上的纳米氮化硅的分散，同时提高异氰酸酯与羟基的进一步反应;使体系中端羧基和端羟基反应，脱除水分，控制聚酯酯交换反应，提高聚酯聚合度，满足后期熔体管道输送和纺丝；
[0093]第五步熔体直纺超细旦涤纶长丝的制备
[0094]采用熔体直纺在线添加管道添加注入系统，以第四步制备得到的改性聚酯切片为管道添加栗前注入原料，以常规聚酯熔体为主熔体，通过管道添加栗前注入系统使改性聚酯熔体添加到主熔体管道中，然后经过主熔体管道的静态混合器进行熔体混合，在经熔体输送和熔体分配，再经纺前过滤，进入到纺丝组件，进行熔融纺丝，经环吹风冷却、上油，牵伸，卷绕得到熔体直纺超细旦涤纶长丝。
[0095]控制管道添加栗前注入系统中改性聚酯熔体的计量栗与常规聚酯熔体的计量栗的流量比为1:7。
[0096]所述的熔体直纺超细旦涤纶长丝环吹风风速为0.35?0.5米/分钟，环吹风风筒长度为120?165厘米，拉伸倍数为1.8?2.2倍，卷绕张力控制为20?23cN，纺丝卷绕速度为3500?4500米/分钟。
[0097]实施例3
[0098]一种熔体直纺超细旦涤纶长丝及其制备方法，所述的熔体直纺超细旦涤纶长丝其纤度为0.35dpf，力学强度为2.8?4.5cN/dtex，断裂生产率为13?25%。
[0099]一种熔体直纺超细旦涤纶长丝其具体步骤为:
[0100]第一步纳米功能粉体的制备:
[0101]以纳米氮化硅粉体为原料，在常温条件下，在正戊烷溶液中进行高速搅拌并超声分散，分散时间为2?3h，高速搅拌速度为2000?3000转/分钟，再在氮气气氛中，加入甲苯二异氰酸酯，在85?95°C反应温度下，反应45?60min，反应结束后，然后再在110 °C条件下，减压蒸馏45min，然后以减压蒸馏产物再在120°C条件下干燥48h，制备得到纳米功能粉体。
[0102]其中纳米氮化硅粉体的平均粒径为55纳米，纳米氮化硅粉体在正戊烷中的质量浓度为50g/L，甲苯二异氰酸甲苯酯与氮化硅的摩尔比为1:20。
[0103]第二步酯化反应:
[0104]以对苯二甲酸，乙二醇，纳米功能粉体为原料，先将对苯二甲酸，乙二醇，纳米功能粉体，醋酸钠，乙二醇锑和磷酸三苯酯加入到打浆釜中，在25?80°C条件下进行打浆45?60min得到酯化打浆液;通过酯化打浆，使对苯二甲酸与醇进行分散，然后再在把酯化打浆液通过聚合管道导入到酯化釜中，在氮气气氛中，酯化反应温度为235?245°C，酯化反应压力为0.15?0.25MPa，酯化反应时间为1.5?2.5h，等理论出水量达到95%时，反应结束后得到酯化物。
[0105]对苯二甲酸与纳米功能粉体的质量比为1:0.03；
[0106]对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比为1:1.45;
[0107]对苯二甲酸与醋酸钠的质量比值为1: 0.0085 ；
[0108]对苯二甲酸与乙二醇锑的质量比值为1:0.035%;
[0109]对苯二甲酸与磷酸三苯酯的质量比值为1:0.035%;
[0110]第三步缩聚反应:
[0111]将第二步得到的酯化物通过聚合管道导入到缩聚釜中，在常压条件下，以氮气为保护气体，在反应温度为245?255 °C，反应时间为2.0?2.5h，酯化反应结束后得到缩聚物；
[0112]第四步终缩聚反应:
[0113]将第三步得到的缩聚物通过聚合管道导入到终缩聚反应釜中，然后通过高温高真空条件进行终缩聚制备得到所需的改性聚酯切片；高温高真空反应温度为275?285°C，反应真空度控制为10?60Pa，反应时间为1.5?2.5h;
[0114]第五步熔体直纺超细旦涤纶长丝的制备
[0115]采用熔体直纺在线添加管道添加注入系统，以第四步制备得到的改性聚酯切片为管道添加栗前注入原料，以常规聚酯熔体为主熔体，通过管道添加栗前注入系统使改性聚酯熔体添加到主熔体管道中，然后经过主熔体管道的静态混合器进行熔体混合，在经熔体输送和熔体分配，再经纺前过滤，进入到纺丝组件，进行熔融纺丝，经环吹风冷却、上油，牵伸，卷绕得到熔体直纺超细旦涤纶长丝。
[0116]控制管道添加栗前注入系统中改性聚酯熔体的计量栗与常规聚酯熔体的计量栗的流量比为1:10。
[0117]所述的熔体直纺超细旦涤纶长丝环吹风风速为0.35?0.5米/分钟，环吹风风筒长度为120?165厘米，拉伸倍数为1.8?2.2倍，卷绕张力控制为20?23cN，纺丝卷绕速度为3500?4500米/分钟。
[0118]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。
【主权项】
1.一种熔体直纺超细旦涤纶长丝，其特征在于，所述的熔体直纺超细旦涤纶长丝其纤度为0.1?0.35dpf，力学强度为2.8?4.5cN/dtex，断裂生产率为13?25%。2.如权利要求1所述的一种熔体直纺超细旦涤纶长丝的制备方法，其特征在于，其具体步骤为 第一步纳米功能粉体的制备: 以纳米氮化硅粉体为原料，在常温条件下，在正戊烷溶液中进行高速搅拌并超声分散，分散时间为2?3h，高速搅拌速度为2000?3000转/分钟，再在氮气气氛中，加入甲苯二异氰酸酯，在85?95°C反应温度下，反应45?60min，反应结束后，然后再在110°C条件下，减压蒸馏45min，然后以减压蒸馏产物再在120°C条件下干燥48h，制备得到纳米功能粉体； 第二步酯化反应: 以对苯二甲酸，乙二醇，纳米功能粉体为原料，先将对苯二甲酸，乙二醇，纳米功能粉体，醋酸钠，乙二醇锑和磷酸三苯酯加入到打浆釜中，在25?80°C条件下进行打浆45?60min得到酯化打浆液;通过酯化打浆，使对苯二甲酸与醇进行分散，然后再在把酯化打浆液通过聚合管道导入到酯化釜中，在氮气气氛中，酯化反应温度为235?245°C，酯化反应压力为0.15?0.25MPa，酯化反应时间为1.5?2.5h，等理论出水量达到95%时，反应结束后得到酯化物； 第三步缩聚反应: 第四步终缩聚反应: 将第三步得到的缩聚物通过聚合管道导入到终缩聚反应釜中，然后通过高温高真空条件进行终缩聚制备得到所需的改性聚酯切片；高温高真空反应温度为275?285°C，反应真空度控制为10?60Pa，反应时间为1.5?2.5h; 第五步熔体直纺超细旦涤纶长丝的制备 采用熔体直纺在线添加管道添加注入系统，以第四步制备得到的改性聚酯切片为管道添加栗前注入原料，以常规聚酯熔体为主熔体，通过管道添加栗前注入系统使改性聚酯熔体添加到主熔体管道中，然后经过主熔体管道的静态混合器进行熔体混合，在经熔体输送和熔体分配，再经纺前过滤，进入到纺丝组件，进行熔融纺丝，经环吹风冷却，上油，牵伸，卷绕得到熔体直纺超细旦涤纶长丝。3.如权利要求2所述的一种熔体直纺超细旦涤纶长丝的制备方法，其特征在于，在第一步纳米功能粉体的制备中，纳米氮化娃粉体的平均粒径为3 5?5 5纳米，纳米氮化娃粉体在正戊烷中的质量浓度为35?50g/L，甲苯二异氰酸甲苯酯与氮化硅的摩尔比为1:10?1:20。4.如权利要求2所述的一种熔体直纺超细旦涤纶长丝的制备方法，其特征在于，在第二步酯化反应中，对苯二甲酸与纳米功能粉体的质量比为1:0.01?0.03。5.如权利要求2所述的一种熔体直纺超细旦涤纶长丝的制备方法，其特征在于，第三步缩聚反应:将第二步得到的酯化物通过聚合管道导入到缩聚釜中，在常压条件下，以氮气为保护气体，在反应温度为245?255 °C，反应时间为2.0?2.5h，酯化反应结束后得到缩聚物。6.如权利要求2所述的一种熔体直纺超细旦涤纶长丝的制备方法，其特征在于，在第五步熔体直纺超细旦涤纶长丝的制备中， 控制管道添加栗前注入系统中改性聚酯熔体的计量栗与常规聚酯熔体的计量栗的流量比为1:5?1:10。7.如权利要求2所述的一种熔体直纺超细旦涤纶长丝的制备方法，其特征在于，在第五步熔体直纺超细旦涤纶长丝的制备中， 所述的熔体直纺超细旦涤纶长丝环吹风风速为0.35?0.5米/分钟，环吹风风筒长度为120?165厘米，拉伸倍数为1.8?2.2倍，卷绕张力控制为20?23cN，纺丝卷绕速度为3500?4500米/分钟。
【文档编号】D01F6/62GK105926060SQ201610409490
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年6月12日
【发明人】谌建国, 刘智敏, 鲁传旺, 陈文阳, 李艺龙
【申请人】福建百宏聚纤科技实业有限公司