專利名稱：一種高強滌綸工業(yè)絲的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高強滌綸工業(yè)絲的制備方法，特別是涉及一種采用新型擴鏈劑 C15H16N2O3制備高強度低收縮滌綸工業(yè)絲的方法。
背景技術(shù)：
滌綸工業(yè)絲根據(jù)其性能可分為高強低伸型(普通標準型)、高模低收縮型、高強低縮型、活性型。其中高強低伸型滌綸工業(yè)絲具有高強度、高模量、低伸長等特點，目前主要用 作輪胎簾子線及輸送帶、帆布的經(jīng)線以及車用安全帶、傳送帶等。目前市場上的高強滌綸工業(yè)絲其斷裂強度一般在S.OcN/dtex以下，只能滿足一 般的工業(yè)產(chǎn)品要求。近年來隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，各行業(yè)對滌綸工業(yè)絲不斷提出新的要求， 特別是高強滌綸工業(yè)絲在軍事裝備領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，使滌綸工業(yè)絲產(chǎn)品面臨著高強度要 求，因此超高強滌綸工業(yè)絲的研制顯得格外重要。滌綸工業(yè)絲其性能與它的分子量有很大的關(guān)系，分子量越大，其力學(xué)性能如屈服 應(yīng)力、拉伸強度、彎曲模量、硬度等越好。為了得到高強度、高模量的PET纖維，一般采用固 相縮聚的聚酯增粘方法。該方法是在真空或惰性氣體的保護下，將低分子量PET切片加熱 至玻璃化溫度以上，熔點以下，這時聚合物鏈末端基有足夠的活性進行聚合反應(yīng)，整個增粘 過程中同時存在著鏈增長和降解兩種反應(yīng)。增粘后的切片經(jīng)螺桿熔融，通過熔體管道進入 紡絲箱紡絲。在這一過程中，由于熔體輸送時的高溫會引起聚酯的熱降解，造成斷鏈和分子 量下降，使熔體粘度降低，并造成端羧基與端羥基的增加，影響產(chǎn)品質(zhì)量。中國專利CN101144195通過改變生產(chǎn)工藝，在固相增粘階段采用屋脊式聚合反應(yīng) 器完成整個縮聚過程，在拉伸定型階段采用5對熱輥拉伸熱定型工藝，有效降低了纖維的 拉伸速度，延長了熱定型時間，使得纖維具有均勻穩(wěn)定的取向結(jié)構(gòu)，制備出強度達8. 3cN/ dtex的滌綸工業(yè)絲。但該制備工藝并沒有采取有效措施減少聚酯切片在螺桿擠出和熔體輸 送時的熱降解，所生產(chǎn)工業(yè)絲強度難以進一步提高。因此需要采取有效措施減少在螺桿擠 出和熔體輸送過程中產(chǎn)生的熱降解，粘度下降的問題。在本發(fā)明中我們在滌綸工業(yè)絲生產(chǎn) 中采用一種新型的擴鏈劑解決螺桿擠出和熔體輸送過程中產(chǎn)生的熱降解問題。由于PET擴鏈增粘的反應(yīng)溫度高、縮合速率快、無粉塵，且清潔、高效，產(chǎn)品質(zhì)量不 均勻性改善，分子量分布窄，因此通過選擇合適的高效擴鏈劑可進一步增粘，從而在滿足斷 裂伸長與干熱收縮率要求的條件下，得到高強滌綸工業(yè)絲。對于聚酯擴鏈來說，加入的擴鏈劑需要與聚酯分子鏈的羧基或者羥基反應(yīng)。這是 因為聚酯在聚合時會產(chǎn)生端羧基和端羥基，其次聚酯的熱降解也可以產(chǎn)生這兩種端基。因 而對于不同的聚酯擴鏈劑，如雙噁唑啉等雙雜環(huán)化合物可以作為羧基反應(yīng)型擴鏈劑。在熔 融狀態(tài)下，可與PET分子的端羧基發(fā)生偶聯(lián)反應(yīng)，使聚合物的分子鏈增長，從而使聚酯的特 性粘度增大。但因雙噁唑啉是羧基反應(yīng)型擴鏈劑，聚合物中大量的羥基并不參加反應(yīng)，致使 擴鏈效率不高，增粘效果有限。對于羥基反應(yīng)型擴鏈劑如二異氰酸酯、雙環(huán)酸酐、雙環(huán)氧類 化合物也可用于PET擴鏈，由于聚酯中羥基和羧基相比，羥基占大部分，所以使用羥基反應(yīng) 型擴鏈劑在單純提高PET分子量方面有獨到的優(yōu)勢，但羥基反應(yīng)型擴鏈劑不能有效降低體系中羧基含量。中國專利CN100432306C使用均苯四甲酸酸酐作為擴鏈劑，采用擴鏈增粘的方法 替代原有的固相增粘技術(shù)，制備高模超低縮聚酯工業(yè)絲，擴鏈后的高粘度聚酯熔體粘度為 1.05士0.02dL/g，含水率< 30ppm，羧基含量彡15mol/t。但由于酸酐只與PET中的端羥基 反應(yīng)，不能有效降低體系中羧基含量，且沒有解決螺桿擠出和熔體輸送過程中產(chǎn)生的熱降 解問題?！稊U鏈劑聯(lián)用技術(shù)對PET擴鏈反應(yīng)的影響》中將噁唑啉和苯酐聯(lián)用，結(jié)果表明擴鏈 劑聯(lián)用對于PET樹脂增粘是一個良好的方法，可使擴鏈產(chǎn)物的特性粘度由0. 62dL/g增至 1 . IdL/g，并且羧基含量降至很低，在一定的聯(lián)用條件下擴鏈產(chǎn)物的熱穩(wěn)定性可保持在較好 水平。但引入兩種擴鏈劑使反應(yīng)體系的副反應(yīng)增加，有交聯(lián)反應(yīng)發(fā)生，會大幅降低材料的可 紡性，影響最終產(chǎn)品的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高強滌綸工業(yè)絲的制備方法，也就是提供一種采用新型 擴鏈劑C15H16N2O3制備高強度低收縮滌綸工業(yè)絲的方法，以生產(chǎn)出高強、高模、低收縮性能的 滌綸工業(yè)絲。新型擴鏈劑C15H16N2O3的結(jié)構(gòu)式為
Ch0^該新型擴鏈劑C15H16N2O3可以同時與聚酯中存在的端羥基和端羧基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)， 達到擴鏈效果，避免了多種擴鏈劑聯(lián)用時的交聯(lián)問題，提高聚酯的分子量從而提高聚酯粘 度。在螺桿擠出前加入，解決了聚酯切片在螺桿擠出和熔體輸送中的粘度降問題，有效降低 端羧基含量，提高熔體的均勻性，同時降低工業(yè)絲在生產(chǎn)過程中的熱降解，從而得到高強度 低收縮的滌綸工業(yè)絲，解決了目前國內(nèi)所生產(chǎn)的工業(yè)絲強度偏低的問題。利用本發(fā)明方法 制備的超高強滌綸工業(yè)長絲具有斷裂強度高，干熱收縮率低，耐疲勞性沖擊性能好的優(yōu)點， 滿足了工業(yè)特殊領(lǐng)域?qū)Τ邚姕炀]工業(yè)長絲的需求。本發(fā)明的一種高強滌綸工業(yè)絲的制備方法，將聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)切片 經(jīng)固相聚合得到粘度為1. 15-1. 21dL/g的高粘度PET切片；將增粘后的切片與擴鏈劑均勻 混合，其中擴鏈劑的加入量為PET切片質(zhì)量的0. 1-0. 35%，將混合好的物料加入螺桿擠出 機，并控制各螺桿各區(qū)的加熱溫度，使熔體擠出溫度控制在300士5°C，經(jīng)過濾，絲束從噴絲 口噴出后，經(jīng)環(huán)吹風(fēng)冷卻、牽伸、卷繞，卷繞速度為3000-3500m/min，制成高強度低收縮滌綸 工業(yè)絲；所述的擴鏈劑是C15H16N2O3，其結(jié)構(gòu)式為<formula>formula see original document page 5</formula>作為優(yōu)選的技術(shù)方案如上所述的一種超高強滌綸工業(yè)絲的制備方法，其中，所述的螺桿有五個區(qū)，各區(qū) 的溫度從進 口 至出口 依次分別為 280 士 5 °C、285 士 5 °C、295 士 5 °C、300 士 5 °C、300 士 5 °C。如上所述的一種超高強滌綸工業(yè)絲的制備方法，其中，所述的高粘度PET熔體的 切片粘度為1. 19士0. 02dL/g，含水率彡30ppm，羧基彡llmol/t。本發(fā)明的一種高強滌綸工業(yè)絲的制備方法，其基本反應(yīng)原理為與羥基反應(yīng)
<formula>formula see original document page 5</formula>與羧基反應(yīng)
<formula>formula see original document page 5</formula>與羥基、羧基同時反應(yīng)<formula>formula see original document page 6</formula>
本發(fā)明的有益效果是1.制備高強、高模滌綸工業(yè)絲需要保證熔體的高粘度?，F(xiàn)有的工藝采用固相縮聚 的方法增粘，不能有效解決螺桿擠出和熔體輸送過程中產(chǎn)生的熱降解，粘度下降的問題。本 發(fā)明采用固相增粘后，將高粘切片與擴鏈劑同時加入螺桿擠出紡絲，有效解決了螺桿擠出 和熔體輸送過程中的粘度降問題，同時降低羧基含量，提高熔體的均勻性，保證了高強工業(yè) 絲對聚酯性能的要求。2.采用的新型擴鏈劑進行擴鏈反應(yīng)?？梢酝瑫r與聚酯熱降解產(chǎn)生的羧端基與羥端 基發(fā)生加成反應(yīng)(反應(yīng)機理如圖所示)，避免了擴鏈劑聯(lián)用發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)的可能性。反應(yīng)溫 度高、縮合速率快、無粉塵，且清潔、高效，產(chǎn)品質(zhì)量不均勻性改善，分子量分布窄。3.采用本發(fā)明制造的高強低收縮滌綸工業(yè)絲具有高強度(強度> 8. 5cN/dtex)、 低收縮(干熱收縮率在177°C和0. 05cN/dtex預(yù)張力下，2min后的干熱收縮率< 4. 0% )。4.利用本發(fā)明方法制備的超高強滌綸工業(yè)長絲，解決了目前國內(nèi)所生產(chǎn)的工業(yè)絲 在干熱收縮率及伸度均達到要求時，強度難以進一步提高的問題，可以滿足工業(yè)特殊領(lǐng)域 對超高強滌綸工業(yè)長絲的需求。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施方式
，進一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā) 明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù) 人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限 定的范圍。實施例一本發(fā)明的一種超高強滌綸工業(yè)絲的制備方法，將聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)切 片經(jīng)固相聚合得到特性粘度為1. 15dL/g切片；將增粘后的切片與新型擴鏈劑C15H16N2O3均 勻混合，其中擴鏈劑的加入量為PET切片的質(zhì)量百分數(shù)的0. 1%，將混合好的物料加入螺 桿擠出機，并控制各螺桿各區(qū)的加熱溫度，各區(qū)的溫度從進口至出口依次分別為280°C、285°C、295°C、302°C、302°C，使PET逐漸軟化、熔融，進行擴鏈反應(yīng)，使熔體溫度控制在 3020C。高粘度PET熔體經(jīng)過濾，絲束從噴絲口噴出后，經(jīng)環(huán)吹風(fēng)冷卻、牽伸、卷繞，卷繞速度 為3000m/min，制成高強度低收縮滌綸工業(yè)絲，斷裂強力8. 7cN/dteX，斷裂伸長12.9%，定 負荷(44N)伸長4. 1%，在溫度為177°C、張力為0. 05cN/dteX時，測試2min的干熱收縮率3.7 % 。
實施例二 本發(fā)明的一種超高強滌綸工業(yè)絲的制備方法，將聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)切 片經(jīng)固相聚合得到特性粘度為1.20dL/g切片，并使其含水率< 30ppm，羧基< llmol/t ；將 增粘后的切片與新型擴鏈劑C15H16N2O3均勻混合，其中擴鏈劑的加入量為PET切片的質(zhì)量百 分數(shù)的0. 2%，將混合好的物料加入螺桿擠出機，并控制各螺桿各區(qū)的加熱溫度，各區(qū)的溫 度從進口至出口依次分別為277 V、283 V、295 V、302 V、302 V，使PET逐漸軟化、熔融，進 行擴鏈反應(yīng)，使熔體溫度控制在302°C。高粘度PET熔體經(jīng)過濾，絲束從噴絲口噴出后，經(jīng) 環(huán)吹風(fēng)冷卻、牽伸、卷繞，卷繞速度為3000m/min，制成高強度低收縮滌綸工業(yè)絲，斷裂強力 9.0cN/dteX，斷裂伸長11.3%，定負荷(44N)伸長3.5%，在溫度為177°C、張力為0. 05cN/ dtex時，測試2min的干熱收縮率2. 9%。實施例三本發(fā)明的一種超高強滌綸工業(yè)絲的制備方法，將聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)切 片經(jīng)固相聚合得到粘度為1. 21dL/g切片；將增粘后的切片與新型擴鏈劑C15H16N2O3均勻混 合，其中擴鏈劑的加入量為PET切片的質(zhì)量百分數(shù)的0. 35%，將混合好的物料加入螺桿擠 出機，并控制各螺桿各區(qū)的加熱溫度，各區(qū)的溫度從進口至出口依次分別為277°C、283°C、 295 V、302 V、302 V，使PET逐漸軟化、熔融，進行擴鏈反應(yīng)，使熔體溫度控制在302 V。高 粘度PET熔體經(jīng)過濾，絲束從噴絲口噴出后，經(jīng)環(huán)吹風(fēng)冷卻、牽伸、卷繞，卷繞速度為3000m/ min，制成高強度低收縮滌綸工業(yè)絲，斷裂強力8. ScN/dtex，斷裂伸長12. 6%，定負荷(44N) 伸長3. 7%，在溫度為177°C、張力為0. 05cN/dtex時，測試2min的干熱收縮率3. 4%0
權(quán)利要求
一種高強滌綸工業(yè)絲的制備方法，其特征是將聚對苯二甲酸乙二醇酯切片經(jīng)固相聚合得到粘度為1.15-1.21dL/g的高粘度PET切片；將增粘后的切片與擴鏈劑均勻混合，其中擴鏈劑的加入量為PET切片質(zhì)量的0.1-0.35％，將混合好的物料加入螺桿擠出機，熔體擠出溫度控制在300±5℃，經(jīng)過濾，絲束從噴絲口噴出后，經(jīng)環(huán)吹風(fēng)冷卻、牽伸、卷繞，卷繞速度為3000-3500m/min，制成高強度低收縮滌綸工業(yè)絲；所述的擴鏈劑是C15H16N2O3，其結(jié)構(gòu)式為FSA00000077999700011.tif
2.如權(quán)利要求1所述的一種高強滌綸工業(yè)絲的制備方法，其特征在于，所述的螺桿有 五個區(qū)，各區(qū)的溫度從進口至出口依次分別為280士5°C、285士5°C、295士5°C、300士5°C、 300 士 5°C。
3.如權(quán)利要求1所述的一種高強滌綸工業(yè)絲的制備方法，其特征在于，所述的高粘度 PET的特性粘度為1. 19士0. 02dL/g，含水率彡30ppm，羧基彡llmol/t。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高強滌綸工業(yè)絲的制備方法，通過添加新型擴鏈劑C15H16N2O3來制備超高強度低收縮滌綸工業(yè)絲，其主要步驟為(a)將滌綸切片通過固相聚合粘度增至1.15-1.21dL/g；(b)向增粘后的切片中加入新型擴鏈劑C15H16N2O3，加入量為PET切片質(zhì)量的0.1-0.35％；(c)經(jīng)紡絲、牽伸、卷繞，制成高強度低收縮滌綸工業(yè)絲。根據(jù)本發(fā)明所制備的滌綸工業(yè)絲的斷裂強力≥8.5cN/dtex，斷裂伸長≥10.2％，定負荷(44N)伸長≤5.0％，在溫度為177℃、張力為0.05cN/dtex時，測試2min的干熱收縮率≤4.0％。
文檔編號D01F6/62GK101824664SQ20101014052
公開日2010年9月8日 申請日期2010年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月7日
發(fā)明者丁建中, 李文剛 申請人:江蘇恒力化纖有限公司