使用钛系催化剂制造pet聚酯直接纺短纤维的方法
【专利摘要】本发明公开了一种使用钛系催化剂制造PET聚酯直接纺短纤维的方法，采用直接纺方法，在酯化反应和预缩聚反应过程中持续加入调配在EG中的钛系催化剂，并加入紫外线转化剂、磷系稳定剂和消光剂，经终缩聚反应、直接纺、后整理步骤而成。本发明采用直接纺工艺，在酯化和缩聚工序添加同时添加钛系催化剂，并加入不参与聚酯合成反应，但可以有效将紫外线转化为蓝色可见光的双苯乙烯杂环类化合物，同时加入磷系稳定剂，本发明的整个反应过程相对锑系催化剂来说，温度要下调1～5℃，且降低催化剂添加的用量，以上改进不但能降低表观色泽b值，而且能提高短纤维的机械性能。
【专利说明】
使用铁系催化剂制造 PET聚目旨直接纺短纤维的方法
技术领域
[0001] 本发明专利设及纺织领域，具体设及一种使用铁系催化剂制造 PET聚醋直接纺短 纤维的方法。
【背景技术】
[0002] 大型工业化（100吨/天W上)PET聚醋短纤维的合成过程，通常是使用錬（Sb)系催 化剂为聚缩催化剂，使用精PTA(PTA)与EG化G)为原料，经过醋化化sterification)及聚缩 反应(Polycondensation)，在聚缩反应中加入錬(Sb)系催化剂(如Ξ氧化二錬、EG錬或醋酸 錬等），在真空和高溫条件下，合成具有相当分子量的烙融聚合物，并通过管道输送至纺丝； 通过侧向骤冷风冷却丝束，经过对丝束拉伸、定型、卷曲和切断得到短纤维。
[0003] 据不完全统计，至2013年底，全球PET聚醋产能为7200万吨，其中聚醋PET纤维为 4000万吨（民用长丝、短纤维和高黏度涂绝工业丝，不包括560万吨再生纤维），占 PET聚醋的 56 %，PET瓶、双向拉伸薄膜(Bo-阳T)和热塑性工程塑料占44%。中国大陆阳T纤维占总量的 88%。在产业化合成PET聚醋过程中，95% W上采用重金属錬系催化剂，在聚醋中至少含有 150-300ppm(百万分之一）。年消耗錬系催化剂超过1万吨，全球錬资源应用的70%源自中国 大陆，中国聚醋产业在为全球做出重大贡献的同时，也给中国大陆的资源消耗、环境污染带 来不可逆转的影响。
[0004] 1976年和1979年，欧盟和美国分别将錬列为优先关注的污染物，其它国家也纷纷 对錬制定了严格的环境标准。
[0005] 2013年，欧盟对纺织品中的重金属含量提出了新的限制要求。如果产品中不含錬， 此产品可W "ECO卷标"区别辨识，即生态纺织品标签Eco-label (生态纺织品技术标准 Oc、ko-Tcx及StandardlOO由国际生态纺织品研究和检验协会制定）。2013年4月1日起执行最 新版本。
[0006] 在北美和欧洲部分食品包装用PET已经产业化实现了不含重金属催化剂的所谓环 保、节能和清洁型的产品，包括PET瓶和包装薄膜。
[0007] 此外，北美、欧盟也已开始禁止或限制在电气电子类高聚物(包括PET工程塑料)上 使用錬、锡、铅等重金属催化剂和添加剂。
[000引上世纪90年代起，随着高分子聚合物化学理论及技术的进步，德国Acordis公司研 审揃C-94催化剂属于Ti化/SiO海合固体催化剂，克服了錬系催化剂的缺点，催化活性至少 为錬系催化剂的6-8倍。
[0009]美国伊±曼化工1994年申请一项铁系催化剂发明专利，其技术特征是采用铁酸烧 基醋与憐化合物、钻化合物、调色剂组成催化体系，催化活性至少是訊2〇3的6.6倍。日本帝人 公司研制的铁憐络合物聚醋催化剂，由铁化合物和憐化合物反应生成，利用憐的强配位改 善铁的稳定性和活性。其中铁化合物可W为烷氧基铁、烷氧基铁与簇酸或酸酢反应的产物。 [0010] 德国Sachtleben公司开发了商品名为HombifastPC的高活性Ti〇2聚醋催化剂，已 应用于纤维级和瓶级切片的生产。该催化剂为固体粉末，由大比表面积的多孔粒子组成，使 溶剂分子容易进入孔内，溶解铁酸盐粒子成为Ti化+催化活性体。它的添加量为20-30yg/ g，可使产能增加15%。
[0011] 采用高效、环保的非重金属催化剂取代錬系催化剂成为当今聚醋产业可持续发展 的关键。已经成功商业化应用铁系催化剂合成PET的有美国伊±曼化工、威尔曼聚醋、日本 帝人、日本东洋纺等。但都局限在非纤聚醋领域，采用直接纺丝工艺生产聚醋PET短纤维尚 未见报道。
[0012] 采用铁系催化剂应用于直接醋化、连续缩聚PET合成工业最显著的优点除了环保、 安全、提高效率外，还有可W比较大的幅度降低合成、纺丝过程的溫度，降低了能耗;还可W 使烙体更为洁净，使纤维的物理机械性能更均匀，生产过程的稳定性大为提高，降低了物料 消耗;但同时也存在几项比较难W克服的问题，一是固体PET的b值偏高(观感偏黄），二是固 体PET在干燥烙融纺丝过程中的大分子降解速率比较錬系催化剂高1倍W上，在同样分子量 条件下，纤维的物理机械性能相对较低。
【发明内容】
[0013] 本发明的主要目的在于提供一种使用铁系催化剂制造 PET聚醋直接纺短纤维的方 法，该方法制得的PET聚醋短纤维表观色泽b值较低，且物理机械性能更均匀。
[0014] 为达到上述目的，本发明采用的技术方案为:一种使用铁系催化剂制造阳T聚醋直 接纺短纤维的方法，其步骤包括：
[0015] A、醋化反应：WPTA与EG为原料进行醋化反应，获得醋化齐聚物，醋化反应过程中 持续加入调配在EG中的铁系催化剂；
[0016] B、预缩聚反应:醋化齐聚物进入预缩聚蓋中进行预缩聚反应获得低聚合物，预缩 聚过程中持续加入调配在EG中的紫外线转化剂、憐系稳定剂和消光剂，并加入调配在EG中 的铁系催化剂；
[0017] C、终缩聚反应:低聚合物进入终缩聚蓋中进行预缩聚反应，获得烙融体；
[0018] D、直接纺:烙融体经热交换升溫后进入纺丝箱，经喷出、骤冷、牵引、卷绕，成初生 纤维；
[0019] E、后整理:对初生纤维进行后整理，成短纤维；
[0020] 其中铁系催化剂中的铁含量占聚醋总量的6~60ppm，其在醋化反应和预缩聚反应 添加的比例为1:9~7:3;
[0021] 紫外线转化剂占聚醋中总量的2~5ppm，憐系稳定剂占聚醋中总量的10~30ppm;
[0022] EG/PTA的摩尔比介于1.05~1.25。
[0023] 进一步的，所述铁系催化剂为铁酸醋类化合物。
[0024] 进一步的，所述紫外线转化剂为2,2-(4,4-二苯乙締基双苯并嗯挫），憐系稳定剂 为憐酸Ξ甲醋。
[0025] 进一步的，所述步骤A中将PTA与EG混合调制成浆体，加热后再进入醋化蓋中进行 醋化反应，醋化溫度为260~270°C，醋化反应的压力小于0.07Mpa。
[00%]进一步的，所述步骤B中预缩聚蓋为上流式预缩聚蓋，预缩聚反应的溫度为265~ 275°C ;预缩聚反应的压力为1~30Kpa。
[0027]进一步的，所述步骤C中终缩聚蓋为邸式终缩聚蓋，终缩聚反应的溫度为270~284 °C ;终缩聚反应的压力低于200Pa，终缩聚反应至烙融体特性黏度达到ο. 60~ο. 75dl/g。 [00%]进一步的，所述步骤D中热交换使烙体进入纺丝箱体前的溫度为282~285°C，将烙 体从喷丝板微孔挤出，形成烙体细流，由环状空气流设施对烙体细流进行骤冷，骤冷风的风 溫为26~30°C，经过牵引漉将丝条引至卷绕漉，并通过喂入轮将丝条送至水平方向可规律 移动的盛丝筒，牵引速度和卷绕速度控制在1000米/分~1300米/分。
[0029] 进一步的，所述步骤E中，将多个盛丝筒列排，并列引出丝束组成丝片进行第一次 拉伸，由第一拉伸机和第二拉伸机组成对丝片的速度差，由此形成对丝片的机械拉伸，拉伸 介质为溫度控制的水浴，由第Ξ拉伸机和第二拉伸机组成对丝片的速度差，形成对丝片的 第二次拉伸，拉伸介质为蒸汽，第一拉伸比为3.22~3.28,第二拉伸比为1.12~1.16,水浴 溫度为55~60°C，蒸汽浴溫度为110~130°C;经过拉伸后的丝片在有张力热定型漉设施进 行热定型，热定型溫度为190~205°C，丝片再经过冷却，对丝片表面上油，然后通过张力调 节器和蒸汽加热，使丝片进入卷曲机，对丝片进行机械卷曲，机械卷曲的溫度为90~11(TC， 再经过无张力热定型机对丝片进行松弛定型，溫度为70~90°C。然后丝片被引入切断机，将 丝片切成所需要的短纤维。
[0030] 本发明中，在醋化和缩聚工序添加同时添加铁系催化剂，并加入不参与聚醋合成 反应，但可W有效将紫外线转化为蓝色可见光的双苯乙締杂环类化合物，同时加入憐系稳 定剂，本发明的整个反应过程相对錬系催化剂来说，溫度要下调1~5°C，且降低催化剂添加 的用量，W上改进不但能降低表观色泽b值，而且能提高短纤维的机械性能。通过直接纺生 产工艺，避免了烙融体冷却成为固体，再加热成为烙融体纺丝所造成的热降解，同时，在烙 体输送过程中，通过管线上的具有混合功能的烙体冷却器，降低烙体溫度;采用相对较低的 纺丝溫度，减少在高溫条件下高聚物逆向反应，可W使同样特性黏度的PET聚醋得到物理机 械性能更均匀的PET短纤维。
【附图说明】
[0031] 图1为本发明使用的直接纺系统的聚合部分的结构示意图。图1中Μ表示机械动力， 例如电动机加减速箱。
[0032] 图2为本发明使用的直接纺系统的纺丝及后整理部分的结构示意图。
[0033] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做进一步说明。
【具体实施方式】
[0034] 实施例1:1.3(Wtex半消光高强低伸水刺非织造布直接纺短纤维
[0035] 目标为无重金属，相对低的纤密度，相对较高的纤维断裂强度和180°C干热收缩 率，即相对较高的织物热稳定性，纤维的物理机械性能均匀性高，疵点含量低。因此，设置聚 醋工艺的目标是相对较高的特性黏度0.680dl/g，相对较低的聚合反应溫度，相对较低的烙 体溫度，W其给纺丝更多的可调节手段。一套聚醋系列分别对应4条纺丝线和一套切粒设 施。
[0036] 聚醋日产量340吨/日，采用国内自主创新的Ξ蓋流程工艺，采用EG铁为催化剂(选 泽溜博晓光化工材料有限公司产品），将铁系催化剂与EG调配成稀溶液1，进入催化剂储槽 2,便于计量精确，由连续计量的注射累4、8将铁系催化剂分别计量注射到醋化蓋热交换器9 和预缩聚蓋13前，铁系催化剂中的铁含量占聚醋总量的帥pm，其中在醋化步骤添加量为 3ppm〇
[0037] 紫外线转化剂(选择美国伊±曼化工的EAST0BRITE)、消光剂由EG调配后进入储槽 2a并有计量控制阀3和计量注射累8进入上流式预缩聚蓋。添加调配在EG内的二氧化铁消光 剂，添加量为〇.3%wt成品，紫外线转化剂为化pm，采用憐酸Ξ甲醋作为憐系稳定剂，憐含量 为聚醋的15ppm。铁系催化剂添加量为化pnuEG、PTA按摩尔比1:1.05调配后进入浆料调配储 槽5，由浆料输送累定量输送至醋化外循化换热器9的底部，浆料被加热后进入醋化蓋10，并 不断利用压力差进行循环，醋化溫度为265°C，醋化率大于96%，醋化压力小于0.07Mpa，醋 化副反应水W及部分EG和其它分解物从蓋顶排出，约总醋化液循环量的10%经过阀口 11由 输送累提供上流式预聚蓋13，醋化液进入后被换热器进一步加热，进行预缩聚，控制溫度为 270°C，预缩聚反应的压力为30Kpa，塔顶排出水W及部分EG，预缩聚物由位差进入终缩聚蓋 14,由缓慢旋转的网盘对缩聚物进行揽拌并形成薄膜，进一步排出小分子，反应溫度为282 °C，终缩聚反应的压力低于200Pa，将特性黏度提高至目标值0.680dl/g，由终缩聚蓋底部的 出料累15将烙体输送至纺丝工序，烙体管线上设置的烙体冷却器16类似静态混合器，将由 于高压输送和高黏度烙融体摩擦产生的热量尽可能由热交换方式降低，使进入纺丝箱的烙 体溫度为282°C，纺丝箱体设置的溫度为286°C。
[0038] 采用由内向外吹风的骤冷风设施，吹风溫度控制在26°C，并喷涂抗静电和润滑成 分组成的油剂，经过纺丝19、牵引20 W及喂入轮21，将丝条引入盛丝筒22。纺丝速度为 1300m/min。盛丝筒内的丝条含油水率约为20%，丝的大分子结构很不稳定，需要后整理进 行再加工。
[0039] 后整理采用漉式拉伸机和夹套热漉式紧张热定型设施，第一拉伸机23第二拉伸机 25之间采用控制水溫的浴槽24,第一拉伸比为3.22,水浴溫度为60°C，第Ξ拉伸机27与第二 拉伸机之间采用蒸汽浴26,第二拉伸比为1.12,蒸汽浴溫度控制为130°C。丝片经过18个漉 筒组成的紧张热定型设备28，设定溫度为190°C。丝条再经过冷却29，对丝片表面上油30，然 后通过张力调节器31和蒸汽加热32,使丝片进入卷曲机33,对纤维进行机械卷曲，机械卷曲 的溫度为105Γ，卷曲后的丝片再经过无张力热定型机34(热空气)对丝片进行松弛定型，溫 度为70°C。然后丝片被引入切断机35,将丝片切成所需要的短纤维，然后由包装机36对短纤 维加压包装成为短纤维产品包37。
[0040] 对短纤维产品进行测试，制备条件及测试结果见表1。
[0041 ]实施例2:1.25化ex半消光高强低伸水刺非织造布直接纺短纤维
[0042] 目标为无重金属，相对低的纤密度，相对较高的纤维断裂强度和180°C干热收缩 率，即相对较高的织物热稳定性，纤维的物理机械性能均匀性高，疵点含量低。因此，设置聚 醋工艺的目标是相对较高的特性黏度0.60dl/g，相对较低的聚合反应溫度，相对较低的烙 体溫度，W其给纺丝更多的可调节手段。一套聚醋系列分别对应4条纺丝线和一套切粒设 施。
[0043] 聚醋日产量300吨/日，采用国内自主创新的Ξ蓋流程工艺，采用EG铁为催化剂(选 泽溜博晓光化工材料有限公司产品），将铁系催化剂与EG调配成稀溶液1，进入催化剂储槽 2,便于计量精确，由连续计量的注射累4、8将铁系催化剂分别计量注射到醋化蓋热交换器9 和预缩聚蓋13前，铁系催化剂中的铁含量占聚醋总量的30ppm，其在醋化添加量为9ppm。
[0044] 紫外线转化剂(选择美国伊斯曼化工的EASTOBRITE)、消光剂、热稳定剂(憐酸Ξ甲 醋）由EG调配后进入储槽2a并有计量控制阀3和计量注射累8进入上流式预缩聚蓋。添加调 配在EG内的二氧化铁消光剂，添加量为0.3%wt成品，紫外线转化剂为4卵m，憐酸Ξ甲醋为 1化pm，铁系催化剂添加量为21ppm。
[0045] EG、PTA按摩尔比1:1.25比例调配后进入浆料调配储槽5,由浆料输送累定量输送 至醋化外循化换热器9的底部，浆料被加热后进入醋化蓋10,并不断利用压力差进行循环， 醋化溫度为260°C，醋化率大于96%，醋化压力小于0.07Mpa，醋化副反应水W及部分EG和其 它分解物从蓋顶排出，约总醋化液循环量的10%经过阀口 11由输送累提供上流式预聚蓋 13,醋化液进入后被换热器进一步加热，进行预缩聚，控制溫度为275°C，预缩聚反应的压力 为15Kpa，塔顶排出水W及部分EG，预缩聚物由位差进入终缩聚蓋14,由缓慢旋转的网盘对 缩聚物进行揽拌并形成薄膜，进一步排出小分子，反应溫度为284°C，反应压力低于200Pa， 将特性黏度提高至目标值0.60dl/g，由终缩聚蓋底部的出料累15将烙体输送至纺丝工序， 烙体管线上设置的烙体冷却器16类似静态混合器，将由于高压输送和高黏度烙融体摩擦产 生的热量尽可能由热交换方式降低，使进入纺丝箱的烙体溫度为285Γ，纺丝箱体设置的溫 度为286°C。
[0046] 采用由内向外吹风的骤冷风设施，吹风溫度控制在28°C，并喷涂抗静电和润滑成 分组成的油剂，经过纺丝19、牵引20 W及喂入轮21，将丝条引入盛丝筒22。纺丝速度为 1200m/min。盛丝筒内的丝条含油水率约为20%，丝的大分子结构很不稳定，需要后整理进 行再加工。
[0047] 后整理采用漉式拉伸机和夹套热漉式紧张热定型设施，第一拉伸机23第二拉伸机 25之间采用控制水溫的浴槽24,第一拉伸比为3.26,水浴溫度为60°C，第Ξ拉伸机27与第二 拉伸机之间采用蒸汽浴26,第二拉伸比为1.14,蒸汽浴溫度控制为120°C。丝片经过18个漉 筒组成的紧张热定型设备28，设定溫度为200°C。丝条再经过冷却29，对丝片表面上油30，水 刺非织造布专用油剂(选择苏州竹本油剂），然后通过张力调节器31和蒸汽加热32,使丝片 进入卷曲机33,对纤维进行机械卷曲，机械卷曲的溫度为9(TC，卷曲后的丝片再经过无张力 热定型机34(热空气)对丝片进行松弛定型，溫度为9(TC。然后丝片被引入切断机35,将丝片 切成所需要的短纤维，然后由包装机36对短纤维加压包装成为短纤维产品包37。
[0048] 对短纤维产品进行测试，制备条件及测试结果见表1。
[0049] 实施例3:1.11化ex全消光超细水刺非织造布直接纺短纤维
[0050] 目标值为无重金属，相对低的纤密度，相对较高的纤维断裂强度和180°C干热收缩 率，即相对较高的织物热稳定性，纤维的物理机械性能均匀性高，疵点含量低。因此，设置聚 醋工艺的目标是相对较高的特性黏度0.75dl/g，相对较低的聚合反应溫度，较高的消光剂 含量，相对较低的烙体溫度，W其给纺丝更多的可调节手段。一套聚醋系列分别对应4条纺 丝线和一套切粒设施。
[0051] 聚醋日产量300吨/日，采用国内自主创新的Ξ蓋流程工艺，采用EG铁为催化剂(选 泽溜博晓光化工材料有限公司产品），将铁系催化剂与EG调配成稀溶液1，进入催化剂储槽 2,便于计量精确，由连续计量的注射累4、8将铁系催化剂分别计量注射到醋化蓋热交换器9 和预缩聚蓋13前，铁系催化剂中的铁含量占聚醋总量的60ppm，其在醋化添加为42ppm。
[0052] 紫外线转化剂(选择美国伊斯曼化工的EAST0BRITE)、消光剂、热稳定剂(憐酸Ξ甲 醋）由EG调配后进入储槽2a并有计量控制阀3和计量注射累8进入上流式预缩聚蓋。添加调 配在EG内的二氧化铁消光剂，添加量为2.0%wt成品，紫外线转化剂为5卵m，憐酸Ξ甲醋为 3化pm，铁系催化剂添加量为18ppm。
[0053] EG、PTA按摩尔比1:1.15比例调配后进入浆料调配储槽5,由浆料输送累定量输送 至醋化外循化换热器9的底部，浆料被加热后进入醋化蓋10,并不断利用压力差进行循环， 醋化溫度为270°C，醋化率大于96%，醋化副反应水W及部分EG和其它分解物从蓋顶排出， 约总醋化液循环量的10%经过阀口 11由输送累提供上流式预聚蓋13,醋化液进入后被换热 器进一步加热，进行预缩聚，控制溫度为265°C，预缩聚反应的压力为化pa，塔顶排出水W及 部分EG，预缩聚物由位差进入终缩聚蓋14,由缓慢旋转的网盘对缩聚物进行揽拌并形成薄 膜，进一步排出小分子，反应溫度为270°C，反应压力低于200Pa，将特性黏度提高至目标值 0.75dl/g，由终缩聚蓋底部的出料累15将烙体输送至纺丝工序，烙体管线上设置的烙体冷 却器16类似静态混合器，将由于高压输送和高黏度烙融体摩擦产生的热量尽可能由热交换 方式降低，使进入纺丝箱的烙体溫度为283°C，纺丝箱体设置的溫度为286°C。
[0054] 采用由内向外吹风的骤冷风设施，吹风溫度控制在30°C，并喷涂抗静电和润滑成 分组成的油剂，经过纺丝19、牵引20 W及喂入轮21，将丝条引入盛丝筒22。纺丝速度为 lOOOm/min。盛丝筒内的丝条含油水率约为20%，丝的大分子结构很不稳定，需要后整理进 行再加工。
[0055] 后整理采用漉式拉伸机和夹套热漉式紧张热定型设施，第一拉伸机23第二拉伸机 25之间采用控制水溫的浴槽24,第一拉伸比为3.28,水浴溫度为60°C，第Ξ拉伸机27与第二 拉伸机之间采用蒸汽浴26,第二拉伸比为1.16,蒸汽浴溫度控制为11(TC。丝片经过18个漉 筒组成的紧张热定型设备28，设定溫度为205°C。丝条再经过冷却29，对丝片表面上油30，水 刺非织造布专用油剂(选择苏州竹本油剂），然后通过张力调节器31和蒸汽加热32,使丝片 进入卷曲机33,对纤维进行机械卷曲，机械卷曲的溫度为10(TC，卷曲后的丝片再经过无张 力热定型机34(热空气)对丝片进行松弛定型，溫度为85°C。然后丝片被引入切断机35,将丝 片切成所需要的短纤维，然后由包装机36对短纤维加压包装成为短纤维产品包37。
[0056] 对短纤维产品进行测试，制备条件及测试结果见表1。
[0057] 对比例1:1.33化ex半消光高强低伸棉型直接纺短纤维
[0058] 目标为无重金属，相对较高的纤维断裂强度和180°C干热收缩率，即相对较高的织 物热稳定性，纤维的物理机械性能均匀性高，疵点含量低。因此，设置聚醋工艺的目标是相 对较高的特性黏度0.680dl/g，相对较低的聚合反应溫度，相对较低的烙体溫度，W其给纺 丝更多的可调节手段。一套聚醋系统分别对应4条纺丝线和一套切粒设施。
[0059] 聚醋日产量340吨/日，采用国内自主创新的Ξ蓋流程工艺，采用溜博晓光化工材 料有限公司生产的EG铁为催化剂，由EG调配至催化剂储槽2曰，按目标5ppm铁元素最终产品 添加量。同时添加调配在EG内的二氧化铁消光剂，添加量为0.3%wt成品。参考图1，由注射 累8连续注射至上流式预缩聚蓋。
[0060] EG、PTA按比例调配后进入浆料调配储槽5,由浆料输送累定量输送至醋化外循化 换热器9的底部，浆料被加热后进入醋化蓋10,并不断利用压力差进行循环，醋化溫度为270 Γ，醋化率大于96%，醋化副反应水W及部分EG和其它分解物从蓋顶排出，约总醋化液循环 量的10 %经过阀口 11由输送累提供上流式预聚蓋13，醋化液进入后被换热器进一步加热， 进行预缩聚，控制溫度为272Γ，塔顶排出水W及部分EG,预缩聚物由位差进入终缩聚蓋14， 由缓慢旋转的网盘对缩聚物进行揽拌并形成薄膜，进一步排出小分子，反应溫度为282Γ， 将特性黏度提高至目标值0.680dl/g，由终缩聚蓋底部的出料累15将烙体输送至纺丝工序， 烙体管线上设置的烙体冷却器16类似静态混合器，将由于高压输送和高黏度烙融体摩擦产 生的热量尽可能由热交换方式降低，纺丝箱体设置的溫度为285Γ。
[0061] 采用由内向外吹风的骤冷风设施，吹风溫度控制在26°C，并喷涂抗静电和润滑成 分组成的油剂，经过纺丝19、牵引20 W及喂入轮21，将丝条引入盛丝筒22。纺丝速度为 1250m/min。盛丝筒内的丝条含油水率约为20%，丝的大分子结构很不稳定，需要后整理进 行再加工。
[0062] 后整理采用漉式拉伸机和夹套热漉式紧张热定型设施，第一拉伸机23第二拉伸机 25之间采用控制水溫的浴槽24,第一拉伸比为3.22,水浴溫度为60°C，第Ξ拉伸机27与第二 拉伸机之间采用蒸汽浴26,第二拉伸比为1.12,蒸汽浴溫度控制为130°C。丝片经过18个漉 筒组成的紧张热定型设备28,设定溫度为195°C。丝条再经过冷却29,对丝片表面上油30,然 后通过张力调节器31和蒸汽加热32,使丝片进入卷曲机33,对纤维进行机械卷曲，机械卷曲 的溫度为105Γ，卷曲后的丝片再经过无张力热定型机34(热空气)对丝片进行松弛定型，溫 度为90°C。然后丝片被引入切断机35,将丝片切成所需要的短纤维，然后由包装机36对短纤 维加压包装成为短纤维产品包37。
[0063] 对短纤维产品进行测试，制备条件及测试结果见表1。
[0064] 对比例2:1.38化ex半消光高强低伸水刺非织造布直接纺短纤维
[0065] 聚合工艺同实施例1，由聚醋工序侧线切粒产出铁系聚醋切片。经过初步干燥后进 入切片储料仓，切片的含水率控制在小于〇.4%wt。
[0066] 采用切片纺丝工艺，来自切片储料仓的切片，由罗茨风机输送至连续式干燥设备， 预结晶溫度135°C，干燥溫度155°C，干燥时间为14小时。切片含水率为50ppm。特性黏度为 0.65dl/g〇
[0067] 螺杆各段挤出溫度分别为266°C，270°C，275°C，285°C，285°C，纺丝溫度为285°C， 采用由内向外吹风的骤冷风设施，吹风溫度控制在30°C，并喷涂抗静电和润滑成分组成的 油剂，经过纺丝19、牵引20W及喂入轮21，将丝条引入盛丝筒22。纺丝速度为llOOm/min。盛 丝筒内的丝条含油水率约为20%，丝的大分子结构很不稳定，需要后整理进行再加工。
[0068] 后整理采用漉式拉伸机和夹套热漉式紧张热定型设施，第一拉伸机23第二拉伸机 25之间采用控制水溫的浴槽24，第一拉伸比为3.04，水浴溫度为65°C，第Ξ拉伸机27与第二 拉伸机之间采用蒸汽浴26,第二拉伸比为1.05,蒸汽浴溫度控制为130°C。丝片经过18个漉 筒组成的紧张热定型设备28，设定溫度为200°C。丝条再经过冷却29，对丝片表面上油30，水 刺非织造布专用油剂(选择苏州竹本油剂），然后通过张力调节器31和蒸汽加热32,使丝片 进入卷曲机33,对纤维进行机械卷曲，机械卷曲的溫度为105Γ，卷曲后的丝片再经过无张 力热定型机34(热空气)对丝片进行松弛定型，溫度为90°C。然后丝片被引入切断机35,将丝 片切成所需要的短纤维，然后由包装机36对短纤维加压包装成为短纤维产品包37。
[0069] 对短纤维产品进行测试，制备条件及测试结果见表1。
[0070] 对比例3:1.33化ex半消光高强低伸棉型直接纺短纤维
[0071] 目标特性黏度0.640dl/g，一套聚醋系列分别对应4条纺丝线和一套切粒设施。
[00巧聚醋日产量340吨/日，采用国内自主创新的；蓋流程工艺，采用EG錬为催化剂，由 EG调配至催化剂储槽2,按目标27化pm梯元素最终产品添加量。同时添加调配在EG内的二氧 化铁消光剂，添加量为0.3%wt成品和热稳定剂憐酸Ξ甲醋，3化pm。参考图1，由注射累8连 续注射至上流式预缩聚蓋。
[0073] EG、PTA按比例调配后进入浆料调配储槽5,由浆料输送累定量输送至醋化外循化 换热器9的底部，浆料被加热后进入醋化蓋10,并不断利用压力差进行循环，醋化溫度为272 Γ，醋化率大于96%，醋化副反应水W及部分EG和其它分解物从蓋顶排出，约总醋化液循环 量的10 %经过阀口 11由输送累提供上流式预聚蓋13，醋化液进入后被换热器进一步加热， 进行预缩聚，控制溫度为275Γ，塔顶排出水W及部分EG，预缩聚物由位差进入终缩聚蓋14， 由缓慢旋转的网盘对缩聚物进行揽拌并形成薄膜，进一步排出小分子，反应溫度为285Γ， 将特性黏度提高至目标值0.640dl/g，由终缩聚蓋底部的出料累15将烙体输送至纺丝工序， 烙体管线上设置的烙体冷却器16类似静态混合器，将由于高压输送和高黏度烙融体摩擦产 生的热量尽可能由热交换方式降低，纺丝箱体设置的溫度为285Γ。
[0074] 采用由内向外吹风的骤冷风设施，吹风溫度控制在24°C，并喷涂抗静电和润滑成 分组成的油剂，经过纺丝19、牵引20 W及喂入轮21，将丝条引入盛丝筒22。纺丝速度为 1200m/min。盛丝筒内的丝条含油水率约为20%，丝的大分子结构很不稳定，需要后整理进 行再加工。
[0075] 后整理采用漉式拉伸机和夹套热漉式紧张热定型设施，第一拉伸机23第二拉伸机 25之间采用控制水溫的浴槽24,第一拉伸比为3.22,水浴溫度为60°C，第Ξ拉伸机27与第二 拉伸机之间采用蒸汽浴26,第二拉伸比为1.12,蒸汽浴溫度控制为130°C。丝片经过18个漉 筒组成的紧张热定型设备28,设定溫度为195°C。丝条再经过冷却29,对丝片表面上油30,然 后通过张力调节器31和蒸汽加热32,使丝片进入卷曲机33,对纤维进行机械卷曲，机械卷曲 的溫度为105Γ，卷曲后的丝片再经过无张力热定型机34(热空气)对丝片进行松弛定型，溫 度为90°C。然后丝片被引入切断机35,将丝片切成所需要的短纤维，然后由包装机36对短纤 维加压包装成为短纤维产品包37。
[0076] 对短纤维产品进行测试，制备条件及测试结果见表1。
[0077] 经过比较表1所示的实施例1-3及对比例1-3的结果后，可W得到W下结论：
[007引1、实施例1至3、对比例1-2的阳T聚醋合成，都有可能让聚合反应的溫度下降，在醋 化添加部分催化剂的降溫效果更好。聚醋节能效果明显。且为低溫(相对)纺丝，减少热降 解，提高纤维得物理机械性能和热稳定性有正向作用。
[0079] 2、添加紫外线转化剂对降低b值的作用明显。
[0080] 3、根据对比例1，在醋化和预缩聚过程中同时加入EG铁对色相b值的降低有帮助。
[0081] 4、根据对比例2,直接纺丝工艺能解决铁系催化剂生产的聚醋易降解的弊端，因 此，纤维产品质量均匀性和热稳定性能够维持并优于錬系催化剂所生产的纤维。
[0082] 5、铁系催化剂的使用，为直接纺丝的纺丝溫度降低提供良好基础，大幅度降低了 烙融体内的杂质，更容易使得纤维质量均匀，尤其是生产低线密度产品。纤维的疵点含量相 对降低了一个数量级。纤维生产运行效率提高。扩大了后整理加工窗口，为生产多品种柔性 化创造了条件。
[0083] 表1:短纤维产品性能测试结果图
[0084]
[0085] 注:涂绝短纤维采用国家标准和相应的分析检验标准GB/T14464-2008涂绝短纤维 中具体的分析、取样、测试国标。
[0086] 聚醋的特征值W及分析方法采用GB/T14189-2008纤维级聚醋切片(PET)
[0087] GB/T14190-2008纤维级聚醋切片(PET)试验方法
【主权项】
1. 一种使用钛系催化剂制造 PET聚酯直接纺短纤维的方法，其步骤包括： A、 酯化反应：以PTA与EG为原料进行酯化反应，获得酯化齐聚物，酯化反应过程中持续 加入调配在EG中的钛系催化剂； B、 预缩聚反应:酯化齐聚物进入预缩聚釜中进行预缩聚反应获得低聚合物，预缩聚过 程中持续加入调配在EG中的紫外线转化剂、磷系稳定剂和消光剂，并加入调配在EG中的钛 系催化剂； C、 终缩聚反应:低聚合物进入终缩聚釜中进行预缩聚反应，获得熔融体； D、 直接纺:熔融体经热交换升温后进入纺丝箱，经喷出、骤冷、牵引、卷绕，成初生纤维； E、 后整理:对初生纤维进行后整理，成短纤维;其中钛系催化剂中的钛含量占聚酯总量 的6~60ppm，其在酯化反应和预缩聚反应添加的比例为1:9~7: 3;紫外线转化剂占聚酯中 总量的2~5ppm，磷系稳定剂占聚酯中总量的10~30ppm;EG/PTA的摩尔比介于1.05~1.25。2. 根据权利要求1所述的使用钛系催化剂制造 PET聚酯直接纺短纤维的方法，其特征在 于:所述钛系催化剂为钛酸酯类化合物。3. 根据权利要求2所述的使用钛系催化剂制造 PET聚酯直接纺短纤维的方法，其特征在 于:所述紫外线转化剂为2,2-(4,4_二苯乙烯基双苯并噁唑），磷系稳定剂为磷酸三甲酯。4. 根据权利要求1-3中任一项所述的使用钛系催化剂制造 PET聚酯直接纺短纤维的方 法，其特征在于:所述步骤A中将PTA与EG混合调制成浆体，加热后再进入酯化釜中进行酯化 反应，酯化温度为260~270°C，酯化反应的压力小于0.07Mpa。5. 根据权利要求1-3中任一项所述的使用钛系催化剂制造 PET聚酯直接纺短纤维的方 法，其特征在于:所述步骤B中预缩聚釜为上流式预缩聚釜，预缩聚反应的温度为265~275 °C ;预缩聚反应的压力为1~30Kpa。6. 根据权利要求1-3中任一项所述的使用钛系催化剂制造 PET聚酯直接纺短纤维的方 法，其特征在于:所述步骤C中终缩聚釜为卧式终缩聚釜，终缩聚反应的温度为270~284°C ; 终缩聚反应的压力低于200Pa，终缩聚反应至熔融体特性黏度达到0.60~0.75dl/g。7. 根据权利要求1-3中任一项所述的使用钛系催化剂制造 PET聚酯直接纺短纤维的方 法，其特征在于:所述步骤D中热交换使熔体进入纺丝箱体前的温度为282~285°C，将熔体 从喷丝板微孔挤出，形成熔体细流，由环状空气流设施对熔体细流进行骤冷，骤冷风的风温 为26~30°C，经过牵引辊将丝条引至卷绕辊，并通过喂入轮将丝条送至水平方向可规律移 动的盛丝筒，牵引速度和卷绕速度控制在1 〇〇〇米/分~1300米/分。8. 根据权利要求1-3中任一项所述的使用钛系催化剂制造 PET聚酯直接纺短纤维的方 法，其特征在于:所述步骤E中，将多个盛丝筒列排，并列引出丝束组成丝片进行第一次拉 伸，由第一拉伸机和第二拉伸机组成对丝片的速度差，由此形成对丝片的机械拉伸，拉伸介 质为温度控制的水浴，由第三拉伸机和第二拉伸机组成对丝片的速度差，形成对丝片的第 二次拉伸，拉伸介质为蒸汽，第一拉伸比为3.22~3.28,第二拉伸比为1.12~1.16,水浴温 度为55~60°C，蒸汽浴温度为110~130°C ;经过拉伸后的丝片在有张力热定型辊设施进行 热定型，热定型温度为190~205°C，丝片再经过冷却，对丝片表面上油，然后通过张力调节 器和蒸汽加热，使丝片进入卷曲机，对丝片进行机械卷曲，机械卷曲的温度为90~110 °C，再 经过无张力热定型机对丝片进行松弛定型，温度为70~90°C。然后丝片被引入切断机，将丝 片切成所需要的短纤维。
【文档编号】D01D10/02GK105970342SQ201610504608
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月30日
【发明人】孔小明
【申请人】江苏新苏化纤有限公司