专利名称：连续缩聚直纺阳离子染料可染聚酯长丝的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种连续缩聚直纺阳离子染料可染聚酯长丝的制备方法，属化学纤维的制造技术领域。
背景技术：
众所周知，聚酯(涤纶)纤维由于具有优良的物理力学性能和良好的综合服用性能，在世界范围内得到了迅速的发展。但由于聚酯分子链紧密敛集，结晶度和取向度较高，极性较小，在聚酯长链分子间没有可适当容纳染料分子的间隙，因此染料粒子不易透入纤维，其染色性能差，可使用染料的种类少，一般聚酯纤维只能采用分散染料高温高压和高温载体染色。而阳离子染料可染聚酯纤维由于具有吸色性好、色泽艳丽、色谱齐全等特点，相继开发成功，应用领域越来越广。
目前，阳离子染料可染聚酯纤维的制备方法，主要有以下几种1.先间隙或连续缩聚制备阳离子染料可染聚酯切片，再切片纺丝生产阳离子染料可染聚酯纤维。
间隙缩聚的生产方式如特开昭57-57054号公报、特开昭52-47098号公报中公开的都是在间隙聚合装置上，通过添加间苯二甲酸乙二醇酯-5-磺酸钠(SIPE)，制备阳离子染料可染聚酯切片。在间隙聚合装置上生产的上述产品端羧基含量(-COOH)较高，一般在40～50mol/t，同时存在着同一批料由于出料时间不同，头尾料特性粘度、色值(b值)等指标波动较大，而且批与批之间，因为反应釜内壁残留熔体的裂解等，易造成批与批之间产品物理性能的差异。这些问题都会直接影响后加工纺丝性能和最终产品的内在质量。
连续缩聚的生产方式如特开2002-80572号公报中公开了在连续聚合装置上生产阳离子染料可染聚酯切片的方法，使制得的切片特性粘度等指标比较稳定，后加工性能大大改善。公开号CN1362548公开了一种间隙缩聚生产阳离子染料可染聚酯，然后切片经干燥、纺丝、牵伸、加弹等工序生产阳离子染料可染聚酯纤维的方法。
以上都是先制得阳离子染料可染聚酯切片，然后再用切片纺丝的方法生产阳离子染料可染聚酯纤维。存在着生产环节多，生产成本较高或产品质量不稳等问题。
2.《聚酯工业》2003年第6期发表了一篇“连续缩聚直纺阳离子染料可染涤纶短纤维的开发”的文章，其方法是在50T/D连续缩聚直纺线上，通过在酯化阶段添加第三、第四单体制备阳离子染料可染涤纶短纤维。开发的产品生产成本低、质量稳定。但该研究生产的产品仅指聚酯短纤维。
发明内容
本发明的目的是提供一种针对现有技术的不足，工艺合理，流程短、工序少的连续缩聚直纺阳离子染料可染聚酯长丝的制备方法。
本发明为连续缩聚直纺阳离子染料可染聚酯长丝的制备方法，以精对苯二甲酸和乙二醇单体为原料，包括连续缩聚阳离子染料可染聚酯熔体的制备和直纺阳离子染料可染聚酯长丝的制备，其特征在于按以下加工工序进行a、聚酯熔体的制备在现有连续聚酯设备上，先将精对苯二甲酸和乙二醇单体按1∶1.18～1∶1.25的摩尔比加入到浆料釜中打浆，浆料釜内加入常规催化剂；然后将上述浆料连续稳定输送至酯化-I反应釜中，控制酯化率88％～92％，再将酯化物送入酯化-II反应釜，酯化-II反应釜内同时连续添加精对苯二甲酸摩尔数1.5-2.5摩尔％的间苯二甲酸乙二醇酯-5-磺酸钠(SIPE)及醚防剂，稳定剂，控制酯化-II反应釜内的温度245～255℃，停留时间30～50分钟，混合均匀的酯化物泵送到缩聚工段，按常规缩聚工艺在温度260～285℃，真空度0.1～10KPr的条件下制得阳离子染料可染聚酯熔体；b、聚酯长丝的制备将上述阳离子染料可染聚酯熔体，通过熔体输送管道，经计量、挤出、牵伸、卷绕制得阳离子染料可染涤纶预取向丝(POY)或阳离子染料可染涤纶全取向丝(FDY)。
所述阳离子染料可染涤纶预取向丝(POY)的制备可在现有的熔体直纺长丝生产设备上，控制熔体输送管道的温度为275～290℃，纺丝箱体温度为280～290℃，侧吹风风速0.3～0.8米/秒，纺丝速度2500～3500米/分，制得预取向丝(POY)。
所述阳离子染料可染涤纶全取向丝(FDY)的制备可在现有的熔体直纺长丝生产设备上，控制熔体输送管道的温度为275～290℃，纺丝箱体温度为280～290℃，侧吹风风速0.3～0.8米/秒，热管温度140～180℃，纺丝速度3500～5000米/分，制得全取向丝(FDY)。
所述的常规催化剂可为乙二醇锑或三氧化二锑等，其加入量可为聚酯熔体总量的350～500PPM。
所述的醚防剂可为醋酸钠或醋酸钾等，其加入量可为聚酯熔体总量的300～400PPM。
所述的稳定剂可为亚磷酸或磷酸三甲酯，亚磷酸三苯酯等，其加入量可为聚酯熔体总量的100～200PPM。
本发明针对现有技术的不足，在常规的连续法聚酯制备过程中，添加1.5-2.5mol％的间苯二甲酸乙二醇酯-5-磺酸钠(SIPE)，制取阳离子染料可染聚酯熔体，上述聚酯熔体直接通过熔体输送设备(熔体泵、熔体管道)，经计量、挤出、冷却(加热)、牵伸、卷绕分别制得阳离子染料可染涤纶预取向丝(POY)和阳离子染料可染涤纶全取向丝(FDY)。本发明的连续缩聚直纺阳离子染料可染聚酯长丝的制备方法，由于流程短、工序少、工艺合理，熔体的端羧基含量(-COOH)≤30.0mol/t，特性粘度[η]偏差±0.010，产品质量稳定，制得的纤维强度高，偏差小，染色均匀，纺丝性能优良，生产成本明显下降。
具体实施例方式
由于添加间苯二甲酸乙二醇酯-5-磺酸钠(SIPE)后的酯化物，易在高温下醚化生成二甘醇(DEG)，二甘醇含量过高，熔体的热稳定性大大下降，所以在间隙法生产工艺中，酯化-II的温度控制很重要，通常选择在较低的温度下加入SIPE，待混合均匀后，再适当提高物料温度，然后送缩聚段反应。而对于连续缩聚的生产工艺，反应釜的各区温度是恒定的，不能随时升高或降低，太高易副反应生成DEG，太低又无法保证酯化物的酯化率，所以必须综合考虑各种因素合理选择，同时为了抑制副反应生成DEG，比间隙法适当增加醚防剂醋酸钠的添加量。
下面通过具体实施例，对本发明作进一步的描述。其中特性粘度偏差dl/g连续法指24小时内的特性粘度最大值与最小值的差；间隙法指同一批料中头料与尾料的特性粘度差。
实施例1，阳离子染料可染聚酯熔体的制备在现有连续聚酯设备上设定7200kg/hr的生产能力，将精对苯二甲酸、乙二醇单体按1∶1.18的摩尔比加入到浆料釜中，同时浆料釜内加入350PPM的缩聚催化剂乙二醇锑，上述浆料连续稳定输送至酯化-I反应釜中，控制酯化-I压力为0.12MPa，温度258.0℃，料位50.0％，测得酯化率为88.0％，将酯化-I物料送入酯化-II，控制酯化-II温度255℃，料位60.0％，同时连续添加1.5mol％的调配浓度为40.0％的间苯二甲酸乙二醇酯-5-磺酸钠(SIPE)，300PPM的醚防剂醋酸钠、100PPM的稳定剂磷酸三甲酯，控制停留时间50分钟，然后用预聚物泵送到缩聚工段，按常规缩聚工艺制得阳离子染料可染聚酯熔体。
实施例2如实施例1所述，所不同的是将精对苯二甲酸、乙二醇单体按1∶1.20的摩尔比加入到浆料釜中，同时浆料釜内加入450PPM的缩聚催化剂乙二醇锑，控制酯化-I料位55.0％，测得酯化率为90.2％，控制酯化-II温度250℃，料位55.0％，同时连续添加2.0mol％的调配浓度为40.0％的间苯二甲酸乙二醇酯-5-磺酸钠(SIPE)，350PPM的醚防剂醋酸钠、150PPM的稳定剂磷酸三甲酯，控制停留时间40分钟，然后用预聚物泵送到缩聚工段，按常规缩聚工艺制得阳离子染料可染聚酯熔体。
实施例3如实施例1所述，所不同的是将精对苯二甲酸、乙二醇单体按1∶1.25的摩尔比加入到浆料釜中，同时浆料釜内加入500PPM的缩聚催化剂乙二醇锑，控制酯化-I料位50.0％，测得酯化率为92.1％，控制酯化-II温度245℃，料位50.0％，同时连续添加2.5mol％的调配浓度为40.0％的间苯二甲酸乙二醇酯-5-磺酸钠(SIPE)，400PPM的醚防剂醋酸钠、200PPM的稳定剂磷酸三甲酯，控制停留时间30分钟，然后用预聚物泵送到缩聚工段，按常规缩聚工艺制得阳离子染料可染聚酯熔体。
实施例4如实施例1所述，所不同的是将精对苯二甲酸、乙二醇单体按1∶1.20的摩尔比加入到浆料釜中，同时浆料釜内加入450PPM的缩聚催化剂乙二醇锑，控制酯化-I料位55.0％，测得酯化率为90.3％，控制酯化-II温度250℃，料位55.0％，同时连续添加1.5mol％的调配浓度为40.0％的间苯二甲酸乙二醇酯-5-磺酸钠(SIPE)，350PPM的醚防剂醋酸钠、150PPM的稳定剂磷酸三甲酯，控制停留时间40分钟，然后用预聚物泵送到缩聚工段，按常规缩聚工艺制得阳离子染料可染聚酯熔体。
实施例5将实施例1制得的阳离子染料可染聚酯熔体，在现有的熔体直纺长丝生产设备上，控制熔体输送管道的温度为275℃，纺丝箱体温度为280℃，侧吹风风速0.6米/秒，纺丝速度2800米/分，制得277dtex/48f预取向丝(POY)。
实施例6将实施例2制得的阳离子染料可染聚酯熔体，在现有的熔体直纺长丝生产设备上，控制熔体输送管道的温度为280℃，纺丝箱体温度为285℃，侧吹风风速0.6米/秒，纺丝速度3200米/分，制得277dtex/48f预取向丝(POY)。
实施例7将实施例3制得的阳离子染料可染聚酯熔体，在现有的熔体直纺长丝生产设备上，控制熔体输送管道的温度为275℃，纺丝箱体温度为280℃，侧吹风风速0.5米/秒，热管温度160℃，纺丝速度4000米/分，制得110dtex/48f全取向丝(FDY)。
实施例8将实施例4制得的阳离子染料可染聚酯熔体，在现有的熔体直纺长丝生产设备上，控制熔体输送管道的温度为280℃，纺丝箱体温度为285℃，侧吹风风速0.5米/秒，热管温度170℃，纺丝速度4500米/分，制得110dtex/48f全取向丝(FDY)。
对比例1在生产能力为3500KG/批的间隙聚酯设备上，将3000KG精对苯二甲酸、1300L乙二醇单体按1∶1.20的摩尔比加入到浆料釜中，打浆釜内加入450ml的稳定剂亚磷酸三苯酯，1500g缩聚催化剂乙二醇锑，混合均匀后，上述浆料连续稳定输送至酯化-I反应釜中，控制酯化-I温度250.0℃，压力为常压，待酯化水出水达680L后，将酯化-I物料送入酯化-II，控制酯化-II温度230～240℃，添加浓度为40.0％的间苯二甲酸乙二醇酯-5-磺酸钠(SIPE)230L(1.5mol％)，250PPM的醚防剂醋酸钠，控制停留时间40～50分钟，然后用氮气压送到缩聚工段，按常规缩聚工艺制得阳离子染料可染聚酯切片。
对比例2将比较例1制得的阳离子染料可染聚酯切片，经结晶干燥，控制干切片含水率≤50PPM，螺杆温度为270～285℃，纺丝箱体温度为285℃，侧吹风风速0.6米/秒，纺丝速度3200米/分，制得277dtex/48f预取向丝(POY)。
对比例3将比较例1制得的阳离子染料可染聚酯切片，经结晶干燥，控制干切片含水率≤50PPM，螺杆温度为270～285℃，纺丝箱体温度为285℃，侧吹风风速0.5米/秒，热管温度170℃，纺丝速度4500米/分，制得110dtex/48f全取向丝(FDY)。
上述各实施例与对比例各项技术经济指标列表如下表1
表2
权利要求
1.一种连续缩聚直纺阳离子染料可染聚酯长丝的制备方法，以精对苯二甲酸和乙二醇单体为原料，包括连续缩聚阳离子染料可染聚酯熔体的制备和直纺阳离子染料可染聚酯长丝的制备，其特征在于按以下加工工序进行a、聚酯熔体的制备在现有连续聚酯设备上，先将精对苯二甲酸和乙二醇单体按1∶1.18～1∶1.25的摩尔比加入到浆料釜中打浆，浆料釜内加入常规催化剂；然后将上述浆料连续稳定输送至酯化-I反应釜中，控制酯化率88％～92％，再将酯化物送入酯化-II反应釜，酯化-II反应釜内同时连续添加精对苯二甲酸摩尔数1.5-2.5摩尔％的间苯二甲酸乙二醇酯-5-磺酸钠及醚防剂，稳定剂，控制酯化-II反应釜内的温度245～255℃，停留时间30～50分钟，混合均匀的酯化物泵送到缩聚工段，按常规缩聚工艺在温度260～285℃，真空度0.1～10KPr的条件下制得阳离子染料可染聚酯熔体；b、聚酯长丝的制备将上述阳离子染料可染聚酯熔体，通过熔体输送管道，经计量、挤出、牵伸、卷绕制得阳离子染料可染涤纶预取向丝或阳离子染料可染涤纶全取向丝。
2.按权利要求1所述连续缩聚直纺阳离子染料可染聚酯长丝的制备方法，其特征在于所述阳离子染料可染涤纶预取向丝的制备在现有的熔体直纺长丝生产设备上，控制熔体输送管道的温度为275～290℃，纺丝箱体温度为280～290℃，侧吹风风速0.3～0.8米/秒，纺丝速度2500～3500米/分，制得预取向丝。
3.按权利要求1所述连续缩聚直纺阳离子染料可染聚酯长丝的制备方法，其特征在于所述阳离子染料可染涤纶全取向丝的制备在现有的熔体直纺长丝生产设备上，控制熔体输送管道的温度为275～290℃，纺丝箱体温度为280～290℃，侧吹风风速0.3～0.8米/秒，热管温度140～180℃，纺丝速度3500～5000米/分，制得全取向丝。
4.按权利要求1所述连续缩聚直纺阳离子染料可染聚酯长丝的制备方法，其特征在于所述的常规催化剂为乙二醇锑或三氧化二锑，其加入量为聚酯熔体总量的350～500PPM。
5.按权利要求1所述连续缩聚直纺阳离子染料可染聚酯长丝的制备方法，其特征在于所述的醚防剂为醋酸钠或醋酸钾，其加入量为聚酯熔体总量的300～400PPM。
6.按权利要求1所述连续缩聚直纺阳离子染料可染聚酯长丝的制备方法，其特征在于所述的稳定剂为亚磷酸或磷酸三甲酯，亚磷酸三苯酯，其加入量为聚酯熔体总量的100～200PPM。
全文摘要
一种连续缩聚直纺阳离子染料可染聚酯长丝的制备方法，属化学纤维的制造技术领域，以精对苯二甲酸和乙二醇单体为原料，包括连续缩聚阳离子染料可染聚酯熔体的制备和直纺阳离子染料可染聚酯长丝的制备，在现有连续聚酯设备上，先将精对苯二甲酸和乙二醇单体打浆，然后添加间苯二甲酸乙二醇酯－5－磺酸钠及醚防剂，稳定剂，制得阳离子染料可染聚酯熔体；再通过熔体输送管道，经计量、挤出、牵伸、卷绕制得阳离子染料可染涤纶预取向丝或阳离子染料可染涤纶全取向丝。本发明流程短、工序少、工艺合理，产品质量稳定，制得的纤维强度高，偏差小，染色均匀，纺丝性能优良，生产成本明显下降。
文档编号C08G63/183GK101070642SQ200710068740
公开日2007年11月14日 申请日期2007年5月22日 优先权日2007年5月22日
发明者王秀华, 余辉, 姚强, 高建良, 卢刚, 许锦华 申请人:浙江化纤联合集团有限公司