一种原液着色制备黑色聚酯纤维的生产装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种原液着色制备黑色聚酯纤维的生产装置。它包括顺序连接的炭黑研磨系统、浆料反应系统、浆料供应系统、浆料在线添加系统，还包括顺序连接的低聚物输送管道、均化系统、缩聚系统、纺丝系统；其中，浆料在线添加系统的输出口位于低聚物输送管道上。该装置还包括一个炭黑回收系统，其输入口与缩聚系统连接，其输出口与炭黑研磨系统连接。本实用新型的生产装置能够实现对聚酯纤维进行原液着色，制备出黑色聚酯纤维。该装置生产的黑色浆料常温下稳定，与聚酯相容性好；颜料均匀地分散在聚合体系中，熔体经纺丝成形后着色剂即被固着在纤维中，产品色牢度高；批间与批内基本无色差；对提高我国目前聚酯差别化率水平有重要作用。
【专利说明】一种原液着色制备黑色聚酯纤维的生产装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于聚酯纤维生产【技术领域】，涉及一种原液着色制备黑色聚酯纤维的生产装置。
【背景技术】
[0002]近年来，随着人们生活水平的提高，人们对高质量黑色面料的需求量逐年增大。虽然经过多年的发展，我国迅速成为世界第一化纤生产大国，但主要是以常规聚酯产量扩张为主，常规化、同质化现象严重，在产品开发和技术创新方面存在严重不足，产品差别化率远远低于发达国家。因此寻找合适的方法连续生产高质量的黑色聚酯纤维意义重大，既有助于实现黑色聚酯纤维的产业化，又有助于提高聚酯行业的差别化水平。
[0003]黑色纤维生产方法包括:浴染法、聚合过程着色法、切片干法着色法、染料与原料切片共混纺丝法、色母粒与原料切片共混纺丝法等，通常用的是浴染法、聚合过程着色法和色母粒与原料切片共混纺丝法。
[0004]浴染法较成熟，但产品色牢度低，批次之间质量不稳定，批间与批内存在一定程度上的色差，只适合小批量的生产，而且加工过程长、成本高，并产生大量的污水，对环境污染严重。母粒着色法缺点是母粒需要提前干燥，释放颜色慢，易发生与熔体混合不匀造成的色差问题。聚合过程着色法把颜(染)料的浆料与低聚物一起加入聚合体系中，直接制备有色纤维，颜(染)料均匀地分散在聚合体系中，经纺丝成形后着色剂即被固着在纤维中，产品色牢度高；批间与批内基本无色差，特别适合大批量连续化生产。
[0005]传统的聚合过程着色法，着色剂浆料的制备多用物理方法制备，将颜(染)料、分散剂、载体混合研磨，以改善颜料和聚酯的相容性；聚酯聚合及纺丝在温度280-290°C下进行，要求分散剂耐高温，且在高温下和颜(染)料结合力较强，而物理改性后的颜(染)料和分散剂的结合为物理作用，作用力较弱，高温下颜(染)料容易团聚。
实用新型内容
[0006]本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可使颜料在聚酯中均匀分散的原液着色制备黑色聚酯纤维的生产装置。
[0007]本实用新型的技术方案如下:
[0008]一种原液着色制备黑色聚酯纤维的生产装置，它包括顺序连接的炭黑研磨系统、浆料反应系统、浆料供应系统、浆料在线添加系统，还包括顺序连接的低聚物输送管道、均化系统、缩聚系统、纺丝系统；其中，浆料在线添加系统的输出口位于低聚物输送管道上。
[0009]上述装置还包括一个炭黑回收系统，其输入口与缩聚系统的轻馏分输出口连接，其输出口与炭黑研磨系统连接。即缩聚系统配备了馏分中炭黑回收系统，以实现通过回收馏分达到回收炭黑的目的。
[0010]利用上述装置进行原液着色制备黑色聚酯纤维的生产方法如下:将定量炭黑和分散剂加入炭黑研磨系统，经过研磨后，通过管道移入浆料反应系统中，加入催化剂和接枝化合物进行接枝化学反应后得到均匀分散的黑色浆料；均匀分散的黑色浆料经管道输送至浆料供应系统，再通过浆料在线添加系统，注射添加到低聚物输送管道中，经均化系统充分混匀后，进入缩聚系统得到聚酯熔体，再进入纺丝系统进行直纺得到目标产品黑色聚酯纤维。缩聚系统脱出的轻馏分进入炭黑回收系统，回收的炭黑输送到炭黑研磨系统进行再利用。
[0011]本实用新型中所述的聚酯为:聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚丁二酸丁二醇酯中的一种。
[0012]本实用新型中黑色浆料与聚酯的相容性好。该黑色浆料是通过对黑色颜料炭黑进行研磨处理，然后在催化剂作用下通过接枝与炭黑表面结构相类似的化合物，即接枝能与炭黑表面基团发生化学反应的化合物，得到的均匀分散的黑色浆料。在颜料(炭黑)表面接枝能与颜料表面基团发生化学反应的化合物，可改善颜料与分散介质以及聚酯的相容性。
[0013]本实用新型在浆料的加入位置上进行了优选:将炭黑浆料加入到酯化后预缩聚前的低聚物输送管道中，低聚物粘度低，炭黑浆料易和低聚物混合均匀，炭黑受热时间较短，随炭黑加入的分散介质很大一部分被预缩聚真空系统抽出，减小了终缩聚真空系统的负荷，容易得到粘度较高、炭黑分散均匀的产品。
[0014]本实用新型的有益效果:
[0015]本实用新型的原液着色制备黑色聚酯纤维的生产装置，能够实现对聚酯纤维进行原液着色，制备出黑色聚酯纤维。该装置生产的黑色浆料常温下稳定，与聚酯相容性好；颜料均匀地分散在聚合体系中，熔体经纺丝成形后着色剂即被固着在纤维中，产品色牢度高；批间与批内基本无色差；对提高我国目前聚酯差别化率水平以及解决纤维后染带来的污染问题都具有重要作用。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型一种原液着色制备黑色聚酯纤维的生产装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0017]以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
[0018]实施例1
[0019]如图1所示，本实用新型一种原液着色制备黑色聚酯纤维的生产装置，它包括顺序连接的炭黑研磨系统、浆料反应系统、浆料供应系统、浆料在线添加系统，还包括顺序连接的低聚物输送管道、均化系统、缩聚系统、纺丝系统；其中，浆料在线添加系统的输出口位于低聚物输送管道上。浆料反应系统包括一个特制的反应釜。缩聚系统包括顺序连接的预缩聚釜和终缩聚釜。该装置还包括一个炭黑回收系统，其输入口与缩聚系统连接，其输出口与炭黑研磨系统连接。
[0020]利用上述装置进行原液着色制备黑色聚酯纤维的生产方法如下:炭黑和分散介质水在炭黑研磨系统进行充分研磨后，移至浆料反应系统的特制反应釜中，缓慢加热至沸腾，再加入能与炭黑表面基团发生接枝化学反应的化合物(即接枝化合物，如:含酯基的聚合物)，同时加入适量催化剂(乙二醇钛、钛酸四乙酯、乙二醇锑等)，在温度230?250°C和不断搅拌的条件下充分反应，得到均匀分散的炭黑浆料；黑色浆料经管道输送至浆料供应系统，再通过浆料在线添加系统，注射添加到低聚物输送管道中，然后经过均化系统进行充分混匀，以提高浆料与低聚物的混合效率；混合均匀的浆料和聚酯低聚物的混合物经过缩聚系统完成缩聚反应(先在预缩聚釜进行预缩聚反应，再在终缩聚釜进行终缩聚反应)，得到聚酯熔体后直接进入纺丝系统采用现有的常规熔体直纺工艺进行纺丝，即得到目标产品黑色聚酯纤维。缩聚系统脱出的轻馏分进入炭黑回收系统，回收的炭黑输送到炭黑研磨系统进行再利用。
[0021]实施例2
[0022]3kg橡胶炭黑NllO中加入1kg水作为分散介质，在炭黑研磨系统进行充分研磨后，移至浆料反应系统的特制反应釜中，缓慢加热至沸腾，再加入接枝化合物对苯二甲酸乙二醇酯同时加入适量催化剂乙二醇钛，在温度为250°C和不断搅拌的条件下充分反应，得到均匀分散的低粘度的炭黑浆料；将炭黑浆料通过浆料在线添加系统在线计量加入到聚对苯二甲酸乙二醇酯低聚物输送管道中，经过均化系统混合均匀后，分别进入预缩聚釜、终缩聚釜反应获得特性粘度为0.68dl/g的黑色聚酯熔体(炭黑质量分数为1.5% )，黑色聚酯熔体经过熔体管道后被送入纺丝箱体进行纺丝得到强度为3.5cN/dteX，伸长率为25%的PET纤维，耐光色牢度>4级。
[0023]实施例3
[0024]5kg色素炭黑R330中加入12kg水作为分散介质，在炭黑研磨系统进行充分研磨后，移至浆料反应系统的特制反应釜中，缓慢加热至沸腾，再加入接枝化合物对苯二甲酸丙二醇酯，同时加入适量催化剂钛酸四乙酯，在温度为240°C和不断搅拌的条件下充分反应，得到均匀分散的低粘度的炭黑浆料；将炭黑浆料通过浆料添加系统在线计量加入到聚对苯二甲酸丙二醇酯低聚物输送管道中，经过均化系统混合均匀后，分别进入预缩聚釜、终缩聚釜反应获得特性粘度为0.93dl/g的黑色聚酯熔体(炭黑质量分数为1.2% )，黑色聚酯熔体经过熔体管道后被送入纺丝箱体进行纺丝得到强度为2.7cN/dteX，伸长率为35%的聚对苯二甲酸丙二醇酯纤维，耐光色牢度>4级。
[0025]实施例4
[0026]5kg橡胶炭黑N332中加入70kg水作为分散介质，在炭黑研磨系统进行充分研磨后，移至浆料反应系统的特制反应釜中，缓慢加热至沸腾，再加入接枝化合物对苯二甲酸丁二醇酯，同时加入适量催化剂钛酸四丙酯，在温度为230°C和不断搅拌的条件下充分反应，得到均匀分散的低粘度的炭黑浆料；将炭黑浆料通过浆料添加系统在线计量加入到聚对苯二甲酸丁二醇酯低聚物输送管道中，经过均化系统混合均匀后，分别进入预缩聚釜、终缩聚釜反应获得特性粘度为1.2dl/g的黑色聚酯熔体(炭黑质量分数为1.6%)，黑色聚酯熔体经过熔体管道后被送入纺丝箱体进行纺丝得到强度为3.2cN/dteX，伸长率为35%的聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维，耐光色牢度>4级。
【权利要求】
1.一种原液着色制备黑色聚酯纤维的生产装置，其特征在于，它包括顺序连接的炭黑研磨系统、浆料反应系统、浆料供应系统、浆料在线添加系统，还包括顺序连接的低聚物输送管道、均化系统、缩聚系统、纺丝系统；其中，浆料在线添加系统的输出口位于低聚物输送管道上。
2.如权利要求1所述的原液着色制备黑色聚酯纤维的生产装置，其特征在于，所述缩聚系统包括顺序连接的预缩聚釜和终缩聚釜。
3.如权利要求1所述的原液着色制备黑色聚酯纤维的生产装置，其特征在于，所述浆料反应系统包括一个反应Il。
4.如权利要求1所述的原液着色制备黑色聚酯纤维的生产装置，其特征在于，该装置还包括一个炭黑回收系统，其输入口与缩聚系统的轻馏分输出口连接，其输出口与炭黑研磨系统连接。
【文档编号】D01D13/00GK204237904SQ201420735798
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年11月27日 优先权日:2014年11月27日
【发明者】汪少朋, 甘胜华, 李红彬, 卢俨俨, 张学斌, 吴宝宅 申请人:上海聚友化工有限公司