专利名称：连续生产蓄热聚酯的制造方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种具有蓄热保温功能聚酯的制造方法。
背景技术：
人们身体的热量由于辐射、对流、传导或其他方式不断的流失，因此人们不断的运用各种方式来防止人体热量的流失。如人们在保温防寒性服装的表层和里层中间夹上厚厚的棉网，是热传导率较低的空气能保存在衣服的内部，例如棉袄、防寒服等，但此种服装穿起来非常的笨重，不但不利于活动，而且不美观。又有将一些反射性较强的物质涂在内层的布上，以防体热的散失，可是此种方法会导致布料变硬而变得不透气，而且该涂层经过一段时间后便会脱落，因此也十分不理想。
而红外线时太阳光的一部分，其波长为0.75-1000微米，以人类肉眼无法看见，其中波长4-14微米的远红外线能渗透人体内部15厘米，从内部开始发热，能促进微血管的扩张，使血液循环顺畅，达到促进新陈代谢的目的，进而增加身体的免疫力及治愈率，因此波长在4-14微米的远红外线又称为生育光线，尤其以波长在9.36微米左右的远红外线为最佳。又由于远红外还具有防臭、干燥、除湿、抗菌的效果，因此，用来作为衣物或其他保暖的用品，十分的合适。
南通工学院(中国专利200420062599)采用将碳纤维丝与普通纱线共混的方法，将电热转化为红外辐射，从而得到红外发热织物，但是成本较高，而且有一定的应用限制，难以推广。又专利200310122001中使用具有蓄热功能的粒子添加到聚酯中，经纺丝、编织成蓄热红外纤维，但此专利中没有关于大规模工业的生产的技术内容，缺乏产业性的应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种简单、易操作、产品质量好的连续生产蓄热聚酯的制造方法和设备。
本发明的技术解决方案是一种连续生产蓄热性聚酯的方法，包括蓄热性功能粒子及其添加方式和连续生产蓄热性聚酯，其工艺技术特征包括下列步骤①将聚合设备中聚合成的聚酯熔体通过主管道输入共混合装置；②将蓄热性功能粒子先加入分散剂在气流粉粉碎机中进行粉碎和分散处理，然后与聚酯在混合器中混合；③将步骤②得到的混合物加入步骤①中的共混合装置中共混处理，得蓄热性聚酯。
步骤②中的聚酯是直接加入混合器中的聚酯切片或是从聚合设备经过支管进入混合器中的熔融态聚酯。
聚酯、蓄热性功能粒子和助剂三种组份的原料用量按重量百分比计为聚酯48％～99.4％，蓄热性功能粒子0.2％～50％，分散剂0.1％～5％。聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯。分散剂为聚乙二醇、三羟甲基乙烷、硬脂酸金属盐、聚乙烯吡咯烷酮或铝钛复合型偶联剂。在步骤②混合器中，还加有抗氧剂，是受阻酚类抗氧剂(如抗氧剂IR1010、抗氧剂1076)和亚磷酸酯类抗氧剂(如抗氧剂TNP、168)，抗氧剂的用量为聚酯总重量的0.01～0.5％。
蓄热性功能粒子是无机金属碳化物、氧化物蓄热剂，主要有碳化锆、氧化锆、三氧化二铝、氧化镁、氧化硅等其中的至少一种，优选碳化锆。通常蓄热性母粒(即步骤②得到的混合物)中蓄热剂的最佳用量为15～50％。
熔融态聚酯是聚对苯二甲酸烷烃二醇酯，优选聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯或聚对苯二甲酸1，3-丙二醇酯，尤其优选聚对苯二甲酸乙二酯。熔融态聚酯的温度为220～320℃，优选240～300℃。
蓄热功能性粒子在使用前进行粉碎分散处理，以保证无机粒子在聚酯中达到纳米分散，使之既不影响纺丝等后处理加工过程，又使功能粒子的表面积大大增加，提高聚酯的蓄热保温的效果。
本发明使用的微粒子加工分散设备是扁平式气流粉碎机，功能粒子经过加工后，粉体的粒径小于0.5微米，并达到纳米级。
一种连续生产蓄热性聚酯的专用设备，其特征是有粒子微加工设备与混合器连接，混合器和共混合装置连接，混合器通过主管道与连续聚合设备连接。
混合器通过支管与连续聚合设备相连接。有多余聚酯输出管与主管连接。功能粒子与聚酯的混合器为螺杆式混合器。共混合装置及功能粒子与聚酯的混合器，它们的混合长度与混合直径的比值为20～60∶1。
本发明方法简单，设备结构合理，易操作，蓄热剂分散均一，品种稳定，生产的聚酯质量好，生产成本低。将本发明的聚酯制成纤维织物后，能通过蓄热保温来促进使用者的血液循环，达到增暖保健的作用。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明实施例1～5的设备结构示图。
图2是本发明实施例6的设备结构示图。
图3是本发明实施例7的设备结构示图。
具体实施例方式实施例1以对苯二甲酸和乙二醇为原料在200～260℃温度下进行酯化反应，然后在280～300℃温度、低于300Pa真空下进行重缩聚反应，连续生产粘度达到0.655的聚对苯二甲酸乙二醇酯(简写为PET)(或聚对苯二甲酸丙二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯)熔体。连续聚合设备1中的聚对苯二甲酸乙二醇酯熔体在温度为220～300℃(例220℃、240℃、280℃、300℃)下，以1000kg/h速度通过主管道2输入共混合装置3，同时支管4将聚对苯二甲酸乙二醇酯输入螺杆式混合器5，供给量为5kg/h；碳化锆蓄热剂(功能粒子)即蓄热功能粉体先加入分散剂聚乙二醇(或三羟甲基乙烷、硬脂酸金属盐、聚乙烯吡咯烷酮、铝钛复合型偶联剂)在扁平式气流粉粉碎机12中进行粉碎和分散处理，然后加入到螺杆式混合器5中混合，供给量是5kg/h。混合物进一步进入共混合装置3中共混处理，得蓄热性聚酯。共混合装置3中的共混温度为280℃。碳化锆蓄热粉体在制得蓄热性聚对苯二甲酸乙二醇酯中含量为0.5％。分散剂的用量为聚酯、蓄热粉体和分散剂三种原料总用量的0.1～5％。然后采用普通纺丝机进行常规纺丝及牵伸工艺制成蓄热纤维，并且用上述蓄热纤维制成经密度113根每英寸、纬密度77根每英寸的织物。上述共混合装置3及蓄热性粉体与聚酯的螺杆式混合器5，它们的混合长度与混合直径的比值均为20～60∶1，其中直径为20～100厘米。
实施例2～4的制备工艺如同实施例1。其试验结果如下所示
实施例2蓄热粉体是氧化锆(70wt％)与碳化硅(30wt％)复合物。
实施例3蓄热粉体是碳化锆(60wt％)与氧化锆(40wt％)复合物。
实施例4蓄热粉体是碳化锆。
实施例5以对苯二甲酸和乙二醇为原料在200～260℃温度下进行酯化反应，然后在280～300℃温度、低于300Pa真空下进行重缩聚反应，连续生产粘度达到0.655的聚对苯二甲酸乙二醇酯(简写为PET)熔体。连续聚合设备1中的聚对苯二甲酸乙二醇酯熔体在温度为220～300℃(例220℃、240℃、280℃、300℃)下，以1000kg/h速度通过主管道2输入共混合装置3，同时支管4将聚对苯二甲酸乙二醇酯输入螺杆式混合器5，供给量为5kg/h；碳化锆蓄热粉体先加入分散剂聚乙二醇(或三羟甲基乙烷、硬脂酸金属盐、聚乙烯吡咯烷酮、铝钛复合型偶联剂)在扁平式气流粉粉碎机12中进行粉碎和分散处理，与抗氧剂IR1010(或抗氧剂1076、抗氧剂TNP、168)混合后加入到螺杆式混合器5中，供给量是5kg/h。混合物进一步进入共混合装置3中共混处理，得蓄热性聚酯。共混合装置3中的共混温度为280℃。碳化锆蓄热粉体在制得蓄热性聚对苯二甲酸乙二醇酯中含量为0.5％。抗氧剂IR1010用量为聚酯总重量的0.01～0.5％。分散剂的用量为聚酯、蓄热粉体和分散剂三种原料总用量的0.1～5％。然后采用普通纺丝机进行常规纺丝及牵伸工艺制成蓄热纤维，并且用上述蓄热纤维制成经密度113根每英寸、纬密度77根每英寸的织物，测试后织物背面的温度为27度。上述共混合装置3及蓄热性粉体与聚酯的螺杆式混合器5，它们的混合长度与混合直径的比值均为20～60，其中直径为20～100厘米。
实施例6以对苯二甲酸和乙二醇为原料在200～260℃温度下进行酯化反应，然后在280～300℃温度、低于300Pa真空下进行重缩聚反应，连续生产粘度达到0.655的聚对苯二甲酸乙二醇酯(简写为PET)熔体。连续聚合设备6中的聚对苯二甲酸乙二醇酯熔体在温度为220～300℃(例220℃、240℃、280℃、300℃)下，以1000kg/h速度通过主管道7输入共混合装置8，同时将聚对苯二甲酸乙二醇酯切片输入螺杆式混合器9，供给量为5kg/h；碳化锆蓄热粉体先加入分散剂聚乙二醇(或三羟甲基乙烷、硬脂酸金属盐、聚乙烯吡咯烷酮、铝钛复合型偶联剂)在扁平式气流粉粉碎机13中进行粉碎和分散处理，然后加入到螺杆式混合器9中，供给量是5kg/h。混合物进一步进入共混合装置8中共混处理，得蓄热性聚酯。共混合装置8中的共混温度为280℃。碳化锆蓄热粉体在制得蓄热性聚对苯二甲酸乙二醇酯中含量为0.5％。分散剂的用量为聚酯、蓄热粉体和分散剂三种原料总用量的0.1～5％。然后采用普通纺丝机进行常规纺丝及牵伸工艺制成蓄热纤维，并且用上述蓄热纤维制成经密度113根每英寸、纬密度77根每英寸的织物，测试后织物背面温度为28度。上述共混合装置8及蓄热性粉体与聚酯的螺杆式混合器9，它们的混合长度与混合直径的比值均为20～60，其中直径为20～100厘米。
实施例7有多余聚酯输出管10、11与主管连接，其余同实施例1。这些分流出的多余聚酯，可以直接用于纺丝、成膜加工或制成聚酯切片。
实施例8聚酯、蓄热性粉体和分散剂三种组份的原料总用量按重量计为聚酯48％～99.4％(例48％、70％、99％)，蓄热性功能粒子(可以是碳化锆、氧化锆、三氧化二铝、氧化镁、氧化硅中的至少一种)0.2％～50％(例50％、29％、0.2％)，分散剂0.1％～2％(例2％、1％、0.3％)。其余同实施例1。
比较例1釜式聚合的粘度为0.655聚对苯二甲酸乙二醇酯切片和碳化锆蓄热粉体在L/D为44的2轴挤出机共混制造母粒，共混温度为280℃。母粒中碳化锆蓄热粉体的重量份为50％。然后母粒和上述的聚对苯二甲酸乙二醇酯切片在上述的条件下再次混合制造切片粒子，此切片粒子中碳化锆蓄热粉体的重量份为0.5％。然后采用普通纺丝机进行常规纺丝及牵伸工艺制成纤维，并且用上述蓄热纤维制成经密度113根每英寸、纬密度77根每英寸的织物。评价测试织物背面温度为25度，断裂强度3.0cN/dtex。
比较例2釜式聚合的粘度为0.655聚对苯二甲酸乙二醇酯切片和碳化锆蓄热粉体在L/D为44的2轴挤出机共混制造母粒，共混温度为280℃。母粒中碳化锆蓄热粉体的重量份为50％。然后母粒和上述的聚对苯二甲酸乙二醇酯切片在上述的条件下再次混合制造切片粒子，此切片粒子中碳化锆蓄热粉体的重量份为8％。然后采用普通纺丝机进行常规纺丝及牵伸工艺制成纤维，并且用上述蓄热纤维制成经密度113根每英寸、纬密度77根每英寸的织物。测试织物背面的温度为26度，断裂强度2.9cN/dtex。
比较例3连续聚合的粘度为0.655聚对苯二甲酸乙二醇酯切片和碳化锆蓄热粉体在L/D为44的2轴挤出机共混制造母粒，共混温度为280℃。母粒中碳化锆蓄热粉体的重量份为50％。然后母粒和上述的聚对苯二甲酸乙二醇酯切片在上述的条件下再次混合制造切片粒子，此切片粒子中碳化锆蓄热粉体的重量份为4％。然后采用普通纺丝机进行常规纺丝及牵伸工艺制成纤维，并且用上述蓄热纤维制成经密度113根每英寸、纬密度77根每英寸的织物。纤维断裂强度3.2cN/dtex，织物背面测试温度25℃。
测试方法蓄热保温性测定使用上述蓄热纤维制成经密度113根每英寸、纬密度77根每英寸的织物，在20℃、65％RH的恒温室内中，以500W的电灯距离织物1.5米进行照射，照射三分钟后，用红外电子测温仪测试织物背面的温度，若为26℃以上，说明织物的蓄热保温性很好。
断裂强度测试方法按照GB/T3923.2-1998纺织品织物拉伸性能第2部分断裂强力的测定抓样法。
权利要求
1.一种连续生产蓄热性聚酯的方法，其特征是包括下列步骤①将聚合设备中聚合成的聚酯熔体通过主管道输入共混合装置；②将蓄热性功能粒子先加入分散剂在气流粉粉碎机中进行粉碎和分散处理，然后与聚酯在混合器中混合；③将步骤②得到的混合物加入步骤①中的共混合装置中共混处理，得蓄热性聚酯。
2.根据权利要求1所述的连续生产蓄热性聚酯的方法，其特征是步骤②中的聚酯是直接加入混合器中的聚酯切片或是从聚合设备经过支管进入混合器中的熔融态聚酯。
3.根据权利要求1或2所述的连续生产蓄热性聚酯的方法，其特征是聚酯、蓄热性功能粒子和分散剂三种组份的原料用量按重量百分比计为聚酯48％～99.4％，蓄热性功能粒子0.2％～50％，分散剂0.1％～5％；聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯；分散剂为聚乙二醇、三羟甲基乙烷、硬脂酸金属盐、聚乙烯吡咯烷酮或铝钛复合型偶联剂。
4.根据权利要求1或2所述的连续生产蓄热性聚酯的方法，其特征是蓄热性功能粒子是无机金属碳化物、氧化物蓄热剂，有碳化锆、氧化锆、三氧化二铝、氧化镁、氧化硅中的至少一种。
5.一种连续生产蓄热性聚酯的设备，其特征是有粒子微加工设备与混合器连接，混合器和共混合装置连接，混合器通过主管道与连续聚合设备连接。
6.根据权利要求5所述的连续生产蓄热性聚酯的设备，其特征是混合器通过支管与连续聚合设备相连接。
7.根据权利要求5或6所述的连续生产蓄热性聚酯的设备，其特征是有多余聚酯输出管与主管连接。
8.根据权利要求5或6所述的连续生产蓄热性聚酯的设备，其特征是功能粒子与聚酯的混合器为螺杆式混合器。
9.根据权利要求5或6所述的连续生产蓄热性聚酯的设备，其特征是共混合装置及功能粒子与聚酯的混合器，它们的混合长度与混合直径的比值为20～60∶1。
全文摘要
本发明公开了一种连续生产蓄热性聚酯的方法和设备，方法包括将聚合设备中聚合成的聚酯熔体通过主管道输入共混合装置、将蓄热性功能粒子先加入助剂在气流粉粉碎机中进行粉碎和分散处理，然后与聚酯在混合器中混合、将得到的混合物加入共混合装置中共混处理，得蓄热性聚酯。设备有粒子微加工设备与混合器连接，混合器和共混合装置连接，混合器通过主管道与连续聚合设备连接。本发明方法简单，设备结构合理，易操作，分散剂分散均一，品种稳定，生产的聚酯质量好，生产成本低。
文档编号C08G63/181GK101041714SQ200610039099
公开日2007年9月26日 申请日期2006年3月21日 优先权日2006年3月21日
发明者李旭, 本田圭介 申请人:东丽纤维研究所(中国)有限公司