一种耐热性聚酯工业丝及其制备方法_2

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所述卷绕的速度为4000?4600m/min。
[0032]如上所述的一种耐热性聚酯工业丝的制备方法,所述乙二醇与所述对苯二甲酸的摩尔比为1.2?2.0:1。
[0033]如上所述的一种耐热性聚酯工业丝的制备方法,所述乙二醇镁和乙二醇锑的混合物中,乙二醇镁与乙二醇锑质量比为2?3:1;所述催化剂用量为所述对苯二甲酸质量的0.01 %?0.05%。采用乙二醇镁与乙二醇锑混合物作为缩聚催化剂,乙二醇镁属于比较温和的一类,其热降解系数很小,在反应过程中引发的副反应较少,减少了在加工过程中端羧基和低聚物的产生,同时也保证了聚酯生产过程中不饱和双键的稳定性。
[0034]如上所述的一种耐热性聚酯工业丝的制备方法,所述稳定剂选自磷酸三苯酯、磷酸三甲酯和亚磷酸三甲酯中的一种,稳定剂用量为所述对苯二甲酸重量的0.01%?0.05%。稳定剂主要以磷酸酯为主,主要作用是在聚合过程中捕捉反应产生的自由基,减少副反应,同时也保护了不饱和双键。[0035 ]如上所述的一种耐热性聚酯工业丝的制备方法,所述的不饱和二元酸与对苯二甲酸摩尔比为I?5:100。
[0036]如上所述的一种耐热性聚酯工业丝的制备方法,所述不饱和二元酸为顺丁烯二酸、反丁烯二酸、已二烯二酸中的一种。
[0037]如上所述的一种耐热性聚酯工业丝的制备方法,所述紫外光引发剂为环烷酸钴、醋酸钴、环烷酸锌、硬脂酸锌、醋酸锌中的一种,加入量为对苯二甲酸重量的0.03 %?0.05%。
[0038]如上所述的一种耐热性聚酯工业丝的制备方法,其特征在于,所述紫外光照射的紫外光的强度为100-120mj/cm2o
[0039]光引发剂是交联体系的关键组分,引发剂分子在紫外光区间(250?420nm)有一定吸光能力,吸收光能后引发剂分子从基态跃迀到活泼的激发态,还可继续跃迀至激发三线态;在其激发单线态,也可能是在激发三线态经历单分子或双分子化学作用后,产生能够引发单体聚合的活性碎片,这些活性碎片可以是自由基,引发交联反应。
[0040]选择金属盐作为引发剂主要是因为其具有较高的热稳定性,即在聚合、纺丝过程中保持稳定,同时钴盐与锌盐对聚酯聚合反应不产生负面的影响,钴盐也可作为聚酯的调色剂。
[0041]由于不饱和聚酯分子结构中存在不饱和双键,在引发剂存在的条件下,不饱和聚酯的长链分子之间可发生交联反应形成结构复杂的庞大的网状分子。交联是提高聚合物性能最直接最有效的方法之一,通过交联可以使体系的交联度升高,相对分子质量增大,并且使得聚合物的物理化学性能明显提高。
[0042]聚酯熔体降解对产品质量影响有两方面,即粘度降低和相对分子质量分布变宽,降解反应对聚酯粘度降影响小,但其对相对分子质量分布的影响却比较大,使分子质量分布变宽。引起热降解的主要因素是高温和催化剂,高温是反应强度过高,导致降解加速,产生了端羧基,同时也使环状齐聚物增加;催化剂则与催化剂的降解反应常数相关,在缩聚过程中,催化剂的作用不仅在于能催化生成主反应,从而影响反应的速率与产量,同时还能催化热降解和醚键生成,增加二甘醇的含量,从而增加端羧基的含量。
[0043]本发明的特点是双键的打开、交联是在聚酯纤维拉伸、热定型后才发生、完成的。聚酯纤维要获得高的强度和模量必须进行高倍的拉伸,而影响聚酯拉伸性能的重要因素是拉伸过程中聚酯的缠结密度,缠结点使聚酯纤维的可牵伸性能下降。本发明中的不饱和双键是在聚合过程中引入的,同过加入稳定剂,减少自由基的产生,而光引发剂在整个聚合纺丝过程中保持稳定,这样确保了聚合、纺丝过程的稳定正常。
[0044]本发明的目的是提供一种耐热性聚酯工业丝,聚酯聚合采用较温和的一类缩聚催化剂乙二醇镁,在反应过程中引发的较少副反应较少,有效地控制了端羧基的含量以及加工过程中的较少热降解,减少了在加工过程中低聚物的产生,同时也保证了聚酯生产过程中不饱和双键的稳定性。在聚酯纤维中引入不饱和双键,并有效、安全地控制其交联,交联后的纤维的凝胶含量将大量增加,将对聚酯纤维的力学性能、耐热性能、耐化学性能、阻燃性能有$父幅度的提尚。
[0045]有益效果:
[0046]?采用乙二醇镁与乙二醇锑混合物作为缩聚催化剂,乙二醇镁属于比较温和的一类,其热降解系数很小,在反应过程中引发的副反应较少,减少了在加工过程中端羧基和低聚物的产生,同时也保证了聚酯生产过程中不饱和双键的稳定性。
[0047]?聚酯切片的端羧基含量小于20mol/t,齐聚物质量百分比含量小于1.0%,二甘醇的质量百分比含量小于1.0%,有利于进一步提高纤维的品质。所述聚酯一个大分子链中平均含有I?6个由不饱和二元酸分子所提供的不饱和双键。
[0048]?降低了聚酯纤维的热收缩,提高了耐热温度,聚酯工业丝的凝胶含量可达到10%,其熔融温度大于275°C。
[0049]?在聚酯引入不饱和双键,并在聚酯纤维制备完成后有效、安全地控制其交联,交联后的纤维的凝胶含量将大量增加,将对聚酯纤维的力学性能、耐热性能、耐化学性能、阻燃性能有较幅度的提高。
【具体实施方式】
[0050]下面结合【具体实施方式】,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0051]本发明的一种耐热性聚酯工业丝,耐热性聚酯工业丝由含不饱和双键聚酯固相增粘后纺丝并经紫外光照射而得;含不饱和双键聚酯为对苯二甲酸、不饱和二元酸和乙二醇经酯化和在乙二醇镁和乙二醇锑的混合物催化作用下缩聚制得,再经切粒得到聚酯切片;聚酯切片中,端羧基含量小于20mol/t,齐聚物质量百分比含量小于1.0%,二甘醇的质量百分比含量小于1.0% ;含不饱和双键聚酯的一个大分子链中平均含有I?6个由不饱和二元酸分子所提供的不饱和双键;乙二醇镁的分子式为Mg(OCH2CH2OH)2;耐热性聚酯工业丝的凝胶含量大于10%,其熔融温度大于275°C ;耐热性聚酯工业丝在温度为177°C X 1minX
0.05cN/dteX的测试条件下,纤维的干热收缩率2.5±0.5%。
[0052]其中,耐热性聚酯工业丝的线线密度偏差率<1.5%,断裂强度之7.0cN/dtex,断裂强度CV值<2.5%,断裂伸长为12.0± 1.5%,断裂伸长CV值<7.0%。
[0053]其中,乙二醇镁和乙二醇锑的混合物中,乙二醇镁与乙二醇锑质量比为2?3:1。
[0054]实施例1
[0055]—种耐热性聚酯工业丝的制备方法,主要工艺为:
[0056](I)催化剂乙二醇镁的制备:
[0057]在单室电解槽内加入乙二醇,支持电解质为氯化镁,金属镁块为阳极,阴极为石墨;通直流电,起始电压6V,阴极电流密度为150mA,50 °C时电解1小时,电解结束后取出电极,得白色悬浊液;减压过滤,白色固体用无水乙醇洗涤,干燥后得到乙二醇镁;
[0058](2)聚酯的制备,包括酯化反应和缩聚反应:
[0059]酯化反应:
[0060]采用对苯二甲酸、不饱和二元酸顺丁烯二酸和乙二醇作为原料,乙二醇与对苯二甲酸的摩尔比为1.2:1,不饱和二元酸与对苯二甲酸摩尔比为1:100,配成均匀浆料后进行酯化反应,得到酯化产物;酯化反应在氮气氛围中加压,压力控制在常压,温度在250°C,酯化水馏出量达到理论值的92%为酯化反应终点;[0061 ] 缩聚反应:
[0062]包括缩聚反应低真空阶段和缩聚反应高真空阶段:
[0063]缩聚反应低真空阶段,在酯化产物中加入催化剂、稳定剂磷酸三苯酯和紫外光引发剂环烷酸钴,催化剂用量为对苯二甲酸质量的0.01%,环烷酸钴的加入量为对苯二甲酸重量的0.03%,磷酸三苯酯用量为对苯二甲酸重量的0.01%,紫外光照射的紫外光的强度为lOOmj/cm2,在负压的条件下开始缩聚反应,该阶段压力由常压平稳抽至绝对压力498Pa,温度控制在260°C,反应时间为30分钟;催化剂为乙二醇镁和乙二醇锑的混合物,乙二醇镁与乙二醇锑质量比为2:1;
[0064]缩聚反应高真空阶段,经所述缩聚反应低真空阶段后,继续抽真空,使反应压力降至绝对压力98Pa,反应温度控制在275°C,反应时间50分钟;制得聚酯,经切粒得到聚酯切片;
[0065](3)固相缩聚:
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