一種耐腐蝕聚酯工業(yè)絲及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬聚酯工業(yè)絲制備技術(shù)領(lǐng)域,涉及一種耐腐蝕聚酯工業(yè)絲及其制備方法,特別是一種含不飽和雙鍵以及縮聚催化劑采用乙二醇鎂和乙二醇銻的混合物的聚酯以及耐腐蝕聚酯工業(yè)絲及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)是一種性能優(yōu)良的聚合物,PET以其模量高、強(qiáng)度高、挺括、保形性好、純凈衛(wèi)生、阻隔性能好等,被廣泛應(yīng)用于纖維、瓶包裝、薄膜和片材等領(lǐng)域,產(chǎn)量逐年遞增,行業(yè)地位顯著提升。
[0003]含有不飽和雙鍵的聚酯即為不飽和聚酯,它是指由飽和/不飽和二元醇與飽和/不飽和二元酸縮聚而形成的線(xiàn)型高分子化合物,分子主鏈中同時(shí)含有酯鍵及不飽和雙鍵,因此具有酯鍵和不飽和雙鍵的特性。因其為線(xiàn)型高分子結(jié)構(gòu),故也稱(chēng)為線(xiàn)型不飽和聚酯。不飽和聚酯因其具有良好的成型性和工藝性,較好的力學(xué)性能、耐腐蝕性和電氣絕緣性等一系列的優(yōu)點(diǎn),在生產(chǎn)生活的各個(gè)方面,有著廣泛的應(yīng)用。不飽和聚酯更多地是應(yīng)用于樹(shù)脂方面,主要船艇、車(chē)輛部件、運(yùn)動(dòng)器材以及聚酯涂料、仿玉工藝品、人造大理石等方面。在聚酯纖維引入不飽和雙鍵,并有效、安全地控制其交聯(lián),將對(duì)聚酯纖維的力學(xué)性能、耐腐蝕能、耐化學(xué)性能、阻燃性能有較幅度的提高,如何運(yùn)用好不飽和雙鍵是聚酯纖維生產(chǎn)工藝中十分重要的課題。
[0004]聚酯纖維的耐化學(xué)腐蝕性能取決于聚酯的結(jié)構(gòu)、酯基濃度、雙鍵含量及位置等多種因素,而其中酯基濃度又是最重要的因素。聚酯中酯基是最薄弱的環(huán)節(jié),極易受到水、酸、堿等介質(zhì)的侵蝕而發(fā)生水解、皂化,從而破壞了聚酯的大分子結(jié)構(gòu)??梢哉f(shuō)聚酯破壞的過(guò)程首先是吸水、滲透、擴(kuò)散即溶脹過(guò)程,這是物理反應(yīng),而當(dāng)溶脹達(dá)到平衡時(shí),吸水過(guò)程即停止,由于擴(kuò)散而進(jìn)入纖維基體內(nèi)部的水與酯基反應(yīng),使酯鍵水解,這是化學(xué)反應(yīng)。
[0005]本發(fā)明在聚酯中引入不飽和雙鍵和丙氧基化雙酚A,并在纖維紡制過(guò)程中完成交聯(lián)反應(yīng),使纖維在耐腐蝕性方面有了較大幅度的提高。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的目的是提供一種耐腐蝕聚酯工業(yè)絲及其制備方法,是一種含不飽和雙鍵以及縮聚催化劑采用乙二醇鎂和乙二醇銻的混合物的聚酯以及耐腐蝕聚酯工業(yè)絲及其制備方法。本發(fā)明采用乙二醇鎂和乙二醇銻的混合物為縮聚催化劑,主要的是熱降解系數(shù)很小,將熱降解減少到最低,同時(shí)也保證了聚酯生產(chǎn)過(guò)程中不飽和雙鍵的穩(wěn)定性。
[0007]本發(fā)明的一種耐腐蝕聚酯工業(yè)絲,所述耐腐蝕聚酯工業(yè)絲是由耐腐蝕聚酯固相增粘后紡絲并經(jīng)紫外光照射而得,所述耐腐蝕聚酯工業(yè)絲在腐蝕性溶液中其強(qiáng)度保持率達(dá)于90%以上;耐腐蝕聚酯為對(duì)苯二甲酸、不飽和二元酸和乙二醇、丙氧基化雙酚A經(jīng)酯化和在乙二醇鎂和乙二醇銻的混合物催化作用下縮聚制得,再經(jīng)切粒得到聚酯切片;
[0008]所述耐腐蝕聚酯一個(gè)大分子鏈中平均含有I?6個(gè)由不飽和二元酸分子所提供的不飽和雙鍵。
[0009 ] 所述乙二醇鎂的分子式為Mg (OCH2CH2OH) 2。
[0010]不飽和聚酯是相對(duì)于飽和聚酯而言的,其分子結(jié)構(gòu)中含有非芳香族的不飽和鍵,不飽和聚酯分子一般為長(zhǎng)鏈型分子結(jié)構(gòu)。不飽和聚酯的長(zhǎng)鏈分子之間可發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)形成結(jié)構(gòu)復(fù)雜的龐大的網(wǎng)狀分子。網(wǎng)狀分子的結(jié)構(gòu)大概分為三類(lèi):均勻的連續(xù)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu);不均勻的連續(xù)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),即由密度較小的鏈型分子將密度較大的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)互相連接起來(lái);不連續(xù)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),高密度的連續(xù)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)分散在未鍵合的組分中間。通常的不飽和聚酯發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)后,以生成不均勻的連續(xù)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)為主。不飽和聚酯交聯(lián)后其力學(xué)性能、耐腐蝕能、耐化學(xué)性能、阻燃性能將有較幅度的提高。選擇交聯(lián)是在纖維制備完成后,通過(guò)紫外光引發(fā)的方式進(jìn)行,保證了聚酯的雙鍵在加工過(guò)程的穩(wěn)定。
[0011]由于丙氧基化雙酸A的疏水性,使得最終合成的聚酯有較好的耐水性,更由于酯基受到了較大的空間位阻的保護(hù),不易受到酸、堿等腐蝕介質(zhì)的攻擊,因而有效地提高了纖維的耐化學(xué)腐蝕性能。
[0012]如上所述的一種耐腐蝕聚酯工業(yè)絲,所述耐腐蝕聚酯工業(yè)絲的線(xiàn)線(xiàn)密度偏差率<1.5%,斷裂強(qiáng)度> 7.0cN/dtex,斷裂強(qiáng)度CV值<2.5%,斷裂伸長(zhǎng)為20.0 ± I.5 %,斷裂伸長(zhǎng)CV值 <7.0% ο
[0013]如上所述的一種耐腐蝕聚酯工業(yè)絲,所述乙二醇鎂和乙二醇銻的混合物中,乙二醇鎂與乙二醇銻質(zhì)量比為2?3:1。
[0014]本發(fā)明還提供了一種耐腐蝕聚酯工業(yè)絲的制備方法,為對(duì)苯二甲酸、不飽和二元酸和乙二醇、丙氧基化雙酚A經(jīng)酯化和在乙二醇鎂和乙二醇銻的混合物催化作用下縮聚制得聚酯,再經(jīng)切粒得到聚酯切片。然后通過(guò)固相縮聚增粘;再經(jīng)計(jì)量、擠出、冷卻、上油、拉伸、熱定型、卷繞和紫外光照射,制得耐腐蝕聚酯工業(yè)絲。
[0015]如上所述的一種耐腐蝕聚酯工業(yè)絲的制備方法,主要工藝為:
[0016](I)催化劑乙二醇鎂的制備:
[0017]在單室電解槽內(nèi)加乙二醇,支持電解質(zhì)為氯化鎂,金屬鎂塊為陽(yáng)極,陰極為石墨;通直流電,起始電壓6?10V,陰極電流密度為150?200mA,50?60°C時(shí)電解10?12小時(shí),電解結(jié)束后取出電極,得白色懸濁液;減壓過(guò)濾,白色固體用無(wú)水乙醇洗滌,干燥后得到乙二醇儀;
[0018](2)聚酯的制備,包括酯化反應(yīng)和縮聚反應(yīng):
[0019]所述酯化反應(yīng):
[0020]采用對(duì)苯二甲酸、不飽和二元酸和乙二醇、丙氧基化雙酚A作為原料,配成均勻漿料后進(jìn)行酯化反應(yīng),得到酯化產(chǎn)物;酯化反應(yīng)在氮?dú)夥諊屑訅?,壓力控制在常?0.3MPa,溫度在250?260°C,酯化水餾出量達(dá)到理論值的90%以上為酯化反應(yīng)終點(diǎn);
[0021]所述縮聚反應(yīng):
[0022]包括縮聚反應(yīng)低真空階段和縮聚反應(yīng)高真空階段:
[0023]所述縮聚反應(yīng)低真空階段,在酯化產(chǎn)物中加入催化劑、穩(wěn)定劑和紫外光引發(fā)劑,在負(fù)壓的條件下開(kāi)始縮聚反應(yīng),該階段壓力由常壓平穩(wěn)抽至絕對(duì)壓力500Pa以下,溫度控制在260?270°C,反應(yīng)時(shí)間為30?50分鐘;所述催化劑為乙二醇鎂和乙二醇銻的混合物;
[0024]所述縮聚反應(yīng)高真空階段,經(jīng)所述縮聚反應(yīng)低真空階段后,繼續(xù)抽真空,使反應(yīng)壓力降至絕對(duì)壓力小于lOOPa,反應(yīng)溫度控制在275?280°C,反應(yīng)時(shí)間50?90分鐘;
[0025](3)固相縮聚:
[0026]所述聚酯切片通過(guò)固相縮聚增粘,使聚酯切片的特性粘度提高到0.9?1.2dL/g,即為含不飽和雙鍵聚酯高粘切片;
[0027](4)紡絲主要工藝參數(shù):
[0028]所述擠出的溫度為290?320Γ;
[0029]所述冷卻的風(fēng)溫為20?30°C;
[0030]所述卷繞的速度為4000?4600m/min。
[0031 ] 如上所述的一種耐腐蝕聚酯工業(yè)絲的制備方法,所述乙二醇與所述對(duì)苯二甲酸的摩爾比為1.2?2.0:1。
[0032]如上所述的一種耐腐蝕聚酯工業(yè)絲的制備方法,所述乙二醇鎂和乙二醇銻的混合物中,乙二醇鎂與乙二醇銻質(zhì)量比為2?3:1;所述催化劑用量為所述對(duì)苯二甲酸質(zhì)量的0.01 %?0.05%。采用乙二醇鎂與乙二醇銻混合物作為縮聚催化劑,乙二醇鎂屬于比較溫和的一類(lèi),其熱降解系數(shù)很小,在反應(yīng)過(guò)程中引發(fā)的副反應(yīng)較少,減少了在加工過(guò)程中端羧基和低聚物的產(chǎn)生,同時(shí)也保證了聚酯生產(chǎn)過(guò)程中不飽和雙鍵的穩(wěn)定性。
[0033]如上所述的一種耐腐蝕聚酯工業(yè)絲的制備方法,所述穩(wěn)定劑選自磷酸三苯酯、磷酸三甲酯和亞磷酸三甲酯中的一種,穩(wěn)定劑用量為所述對(duì)苯二甲酸重量的0.01%?0.05%。穩(wěn)定劑主要以磷酸酯為主,主要作用是在聚合過(guò)程中捕捉反應(yīng)產(chǎn)生的自由基,減少副反應(yīng),同時(shí)也保護(hù)了不飽和雙鍵。
[0034]如上所述的一種耐腐蝕聚酯工業(yè)絲的制備方法,所述的不飽和二元酸與對(duì)苯二甲酸摩爾比為I?5:100。
[0035]如上所述的一種耐腐蝕聚酯工業(yè)絲的制備方法,所述不飽和二元酸為順丁烯二酸、反丁烯二酸、已二烯二酸中的一種。
[0036]如上所述的一種耐腐蝕聚酯工業(yè)絲的制備方法,所述的丙氧基化雙酚A的含量為對(duì)苯二甲酸摩爾比的3?6:100。
[0037]如上所述的一種耐腐蝕聚酯工業(yè)絲的制備方法,所述