專利名稱：連續(xù)生產(chǎn)功能性聚酯的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種連續(xù)生產(chǎn)功能性聚酯的方法及設(shè)備。
背景技術(shù)：
據(jù)知，作為聚酯生產(chǎn)方法有兩種一種是釜式聚合，另外一種是連續(xù)聚合。釜式聚合可以生產(chǎn)出多品種聚酯品，但是成本比較高并且聚合物品質(zhì)不穩(wěn)定。為了降低生產(chǎn)成本穩(wěn)定聚合物品質(zhì)，越來(lái)越多的廠家采用連續(xù)聚合的制造方法。但是，連續(xù)聚合方法所得聚酯品種比較單一，這樣大大限制了聚酯品種多樣性的開發(fā)。
為了得到附加值高的功能性聚酯，人們采用了聚酯共混技術(shù)?，F(xiàn)有生產(chǎn)聚酯共混物技術(shù)中，聚酯都以固體形式送到生產(chǎn)共混物的現(xiàn)場(chǎng)。在所述送料之前該聚酯的生產(chǎn)一般發(fā)生在距共混物生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)很遠(yuǎn)的地方，過程涉及將單體結(jié)構(gòu)單元以化學(xué)鍵連接成一體。以固體形式將聚酯送到共混物生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)要求聚酯在生產(chǎn)裝置中冷卻，隨后任選地造粒已達(dá)到固化，此種常用的傳統(tǒng)方式帶來(lái)以下缺點(diǎn)冷卻，固化、造粒、儲(chǔ)藏、運(yùn)輸和熔融等所述步驟成本高昂，手續(xù)繁多。況且，所要求的能耗必然導(dǎo)致對(duì)環(huán)境的影響。共混組分在混煉設(shè)備中的熔融構(gòu)成該聚酯在高溫下的額外暴露，這會(huì)造成降解以及因此生產(chǎn)的共混物品質(zhì)的惡化。這對(duì)于熱敏性聚酯來(lái)說尤其嚴(yán)重。最后，對(duì)共混物生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用的聚酯在熔融前進(jìn)行干燥可能證明是必須的，倘若運(yùn)輸和儲(chǔ)藏期間所吸收的任何濕氣會(huì)造成熔體中的聚酯降解。
另一方面，聚酯融體中直接添加功能粒子共混的方法存在功能性粒子分散性差的缺陷，不適用于纖維和薄膜產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種方法簡(jiǎn)單、易操作、連續(xù)生產(chǎn)質(zhì)量好的連續(xù)生產(chǎn)功能性聚酯的方法和設(shè)備。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種連續(xù)生產(chǎn)功能性聚酯的方法，其特征是包括下列步驟①將聚合設(shè)備中聚合成的聚酯熔體通過主管道輸入共混合裝置；②將功能粒子先加入分散劑在氣流粉碎機(jī)中進(jìn)行粉碎和分散處理，然后與聚酯在混合器中混合；③將步驟②得到的混合物加入步驟①中的共混合裝置中共混處理，得功能性聚酯。
步驟②中的聚酯是直接加入混合器中的聚酯切片或是從聚合設(shè)備經(jīng)過支管進(jìn)入混合器中的熔融態(tài)聚酯。聚酯、功能粒子和分散劑三種組份的原料用量按重量百分比計(jì)為聚酯48％～99.4％，功能粒子0.2％～50％，分散劑0.1％～5％；聚酯為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸1，3-丙二醇酯或聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯；分散劑為聚乙二醇、三羥甲基乙烷、硬脂酸金屬鹽、聚乙烯吡咯烷酮或鋁鈦復(fù)合型偶聯(lián)劑。在步驟②混合器中，還加有抗氧劑，是受阻酚類抗氧劑(如抗氧劑IR1010、抗氧劑1076)和亞磷酸酯類抗氧劑(如抗氧劑TNP、168)，抗氧劑的用量為聚酯總重量的0.01～0.5％。功能粒子是有機(jī)或無(wú)機(jī)的抗紫外線粒子、阻燃粒子、吸濕粒子、導(dǎo)電粒子、抗菌粒子、紅外線粒子或蓄熱材料粒子等，其中粒徑為納米級(jí)到微米級(jí)分布。步驟②中粉碎用的氣流壓力5～15Kgf/cm2；粉碎后的微粉體被氣流導(dǎo)入中心隨氣流排出收集，粗大粒子被再次粉碎，此方法處理能力是0.5Kg/hr～1200 Kg/hr。
一種連續(xù)生產(chǎn)功能性聚酯的設(shè)備，其特征是有粒子微加工設(shè)備與混合器連接，混合器和共混合裝置連接，混合器通過主管道與連續(xù)聚合設(shè)備連接。
混合器通過支管與連續(xù)聚合設(shè)備相連接。有多余聚酯輸出管與主管連接。功能粒子與聚酯的混合器為螺桿式混合器。共混合裝置及功能粒子與聚酯的混合器，它們的混合長(zhǎng)度與混合直徑的比值為20～601，其中直徑為20～100厘米，優(yōu)選30～70厘米。熔融態(tài)聚酯的溫度為220～320℃，優(yōu)選240～300℃。
本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，設(shè)備結(jié)構(gòu)合理，易操作，改性劑成分分散均一，品種穩(wěn)定，生產(chǎn)的功能性聚酯質(zhì)量好，生產(chǎn)成本低。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的設(shè)備結(jié)構(gòu)示圖。
圖2是本發(fā)明實(shí)施例8的設(shè)備結(jié)構(gòu)示圖。
圖3是本發(fā)明實(shí)施例9的設(shè)備結(jié)構(gòu)示圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1以對(duì)苯二甲酸和乙二醇為原料在200～260℃溫度下進(jìn)行酯化反應(yīng)，然后在280～300℃溫度、低于300Pa真空下進(jìn)行重縮聚反應(yīng)，連續(xù)生產(chǎn)粘度達(dá)到0.655的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(簡(jiǎn)寫為PET)熔體。連續(xù)聚合設(shè)備1中的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯熔體在溫度為220～300℃(例220℃、240℃、280℃、300℃)下，以1000kg/h速度通過主管道2輸入共混合裝置3，同時(shí)支管4將聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯輸入螺桿式混合器5，供給量為2.5kg/h；SH-D2抗靜電粉體(功能粒子)(南通雙華化學(xué)新材料有限公司生產(chǎn))先加入分散劑在微粉碎機(jī)12中粉碎，氣流壓力是6Kgf/cm2，處理量是2.5kg/h，然后通過管道加入到螺桿式混合器5中，混合物進(jìn)一步進(jìn)入共混合裝置3中共混處理，得功能性聚酯。共混合裝置3中的共混溫度為290℃。SH-D2抗靜電粉體在制得功能性聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯中含量為0.25％。分散劑為聚乙二醇(或三羥甲基乙烷、硬脂酸金屬鹽、聚乙烯吡咯烷酮、鋁鈦復(fù)合型偶聯(lián)劑)，分散劑的用量為聚酯、功能粉體(SH-D2抗靜電粉體)和分散劑三種原料總用量(重量)的0.1～5％(例0.1％、2％、5％)。然后采用普通紡絲機(jī)進(jìn)行常規(guī)紡絲及牽伸工藝制成抗靜電纖維。纖維體積電阻率為4.5*103Ω·cm。上述共混合裝置3及功能粒子與聚酯的螺桿式混合器5，它們的混合長(zhǎng)度與混合直徑的比值均為20～60，其中直徑為20～100厘米。
實(shí)施例2～7的制備工藝如同實(shí)施例1。其試驗(yàn)結(jié)果如下所示


實(shí)施例8以對(duì)苯二甲酸和乙二醇為原料在200～260℃溫度下進(jìn)行酯化反應(yīng)，然后在280～320℃溫度、低于300Pa真空下進(jìn)行重縮聚反應(yīng)，連續(xù)生產(chǎn)粘度達(dá)到0.655的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(簡(jiǎn)寫為PET)熔體。聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯熔體在溫度為220～320℃(例220℃、240℃、280℃、300℃、320℃)下，以1000kg/h速度從連續(xù)聚合設(shè)備6通過主管道7供給進(jìn)入共混合裝置8。另一方面，粘度為0.655的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯切片與在先加入分散劑、并在微粉碎機(jī)13中粉碎后的SH-D2抗靜電粉體在螺桿式混合器9中混合，在混合器中，還加有抗氧劑IR1010(或抗氧劑1076、抗氧劑TNP、168)，其中SH-D2抗靜電粉體相對(duì)于混合物的重量份為50％，混合物以190.5kg/h向共混合裝置8供給。分散劑為聚乙二醇(或三羥甲基乙烷、硬脂酸金屬鹽、聚乙烯吡咯烷酮、鋁鈦復(fù)合型偶聯(lián)劑)，分散劑的用量為聚酯、功能粉體(SH-D2抗靜電粉體)和分散劑三種原料總用量的0.1～5％(例0.1％、2％、5％)?？寡鮿┑挠昧繛榫埘タ傊亓康?.01～0.5％(例0.01％、0.2％、0.5％)。然后采用普通紡絲機(jī)進(jìn)行常規(guī)紡絲及牽伸工藝制成抗靜電纖維。體積電阻率為2.9*103Ω·cm。上述共混合裝置8及改性劑與聚酯的螺桿式混合器9，它們的混合長(zhǎng)度與混合直徑的比值均為20～60，其中直徑為20～100厘米。
實(shí)施例9有多余聚酯輸出管10與主管11連接，其余同實(shí)施例1。這些分流出的多余聚酯，可以直接用于紡絲、成膜加工或制成聚酯切片。
實(shí)施例10螺桿式混合器5中功能粒子和聚酯的用量比按重量計(jì)為15～60∶40～85(例15∶85、40∶60、60∶40)；整個(gè)流程中聚酯、功能性粉體和分散劑三種組份的原料總用量按重量計(jì)為聚酯48％～99.4％(例48％、70％、99％)，功能粒子0.2％～50％(例50％、29％、0.2％)，分散劑0.1％～5％(例5％、2％、1％、0.3％)。其余同實(shí)施例1。聚酯為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸1，3-丙二醇酯或聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯；分散劑為聚乙二醇、三羥甲基乙烷、硬脂酸金屬鹽、聚乙烯吡咯烷酮或鋁鈦復(fù)合型偶聯(lián)劑。功能粒子是有機(jī)或無(wú)機(jī)的抗紫外線粒子、阻燃粒子、吸濕粒子、導(dǎo)電粒子、抗菌粒子、紅外線粒子或蓄熱材料粒子。
比較例1以對(duì)苯二甲酸和乙二醇為原料在200～260℃溫度下進(jìn)行酯化反應(yīng)，然后在280～300℃溫度、低于300Pa真空下進(jìn)行重縮聚反應(yīng)，連續(xù)生產(chǎn)粘度達(dá)到0.655的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(簡(jiǎn)寫為PET)熔體。連續(xù)聚合設(shè)備1中的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯熔體在溫度為220～300℃(例220℃、240℃、280℃、300℃)下，以1000kg/h速度通過主管道2輸入共混合裝置3，同時(shí)支管4將聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯輸入螺桿式混合器5，供給量為64kg/h；SH-D2抗靜電粉體(南通雙華化學(xué)新材料有限公司生產(chǎn))通過管道加入到螺桿式混合器5中，共混合裝置3中的共混溫度為290℃。SH-D2抗靜電粉體在制得功能性聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯中含量為12％。然后采用普通紡絲機(jī)進(jìn)行常規(guī)紡絲及牽伸工藝制成抗靜電纖維。上述共混合裝置3及改性劑與聚酯的螺桿式混合器5，它們的混合長(zhǎng)度與混合直徑的比值均為20～60，其中直徑為20～100厘米。
比較例2釜式聚合的粘度為0.655聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯切片和SH-D2抗靜電粉體在L/D為44的2軸擠出機(jī)共混制造母粒，共混溫度為290℃。母粒中SH-D2抗靜電粉體的重量份為50％。然后母粒和上述的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯切片在上述的條件下再次混合制造切片粒子，此切片粒子中SH-D2抗靜電粉體的重量份為0.5％。然后采用普通紡絲機(jī)進(jìn)行常規(guī)紡絲及牽伸工藝制成纖維。纖維體積電阻率為8.7*109Ω·cm，斷裂強(qiáng)度1.762cN/dtex。
比較例3釜式聚合的粘度為0.655聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯切片和SH-D2抗靜電粉體在L/D為44的2軸擠出機(jī)共混制造母粒，共混溫度為290℃。母粒中SH-D2抗靜電粉體的重量份為50％。然后母粒和上述的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯切片在上述的條件下再次混合制造切片粒子，此切片粒子中SH-D2抗靜電粉體的重量份為18％。然后采用普通紡絲機(jī)進(jìn)行常規(guī)紡絲及牽伸工藝制成纖維。纖維體積電阻率為3.5*108Ω·cm，斷裂強(qiáng)度1.542cN/dtex。
比較例4連續(xù)聚合的粘度為0.655聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯切片和SH-D2抗靜電粉體在L/D為44的2軸擠出機(jī)共混制造母粒，共混溫度為290℃。母粒中SH-D2抗靜電粉體的重量份為50％。然后母粒和上述的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯切片在上述的條件下再次混合制造切片粒子，此切片粒子中SH-D2抗靜電粉體的重量份為4％。然后采用普通紡絲機(jī)進(jìn)行常規(guī)紡絲及牽伸工藝制成纖維。纖維體積電阻率為6.5*109Ω·cm，斷裂強(qiáng)度1.624cN/dtex。
比較例5連續(xù)聚合的粘度為0.655聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯切片和SH-D2抗靜電粉體在L/D為44的2軸擠出機(jī)共混制造母粒，共混溫度為290℃。母粒中SH-D2抗靜電粉體的重量份為50％。然后母粒和上述的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯切片在上述的條件下再次混合制造切片粒子，此切片粒子中SH-D2抗靜電粉體的重量份為18％。然后采用普通紡絲機(jī)進(jìn)行常規(guī)紡絲及牽伸工藝制成纖維。纖維體積電阻率為9.7*108Ω·cm，斷裂強(qiáng)度1.447cN/dtex。
權(quán)利要求
1.一種連續(xù)生產(chǎn)功能性聚酯的方法，其特征是包括下列步驟①將聚合設(shè)備中聚合成的聚酯熔體通過主管道輸入共混合裝置；②將功能粒子先加入分散劑在氣流粉碎機(jī)中進(jìn)行粉碎和分散處理，然后與聚酯在混合器中混合；③將步驟②得到的混合物加入步驟①中的共混合裝置中共混處理，得功能性聚酯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)生產(chǎn)功能性聚酯的方法，其特征是步驟②中的聚酯是直接加入混合器中的聚酯切片或是從聚合設(shè)備經(jīng)過支管進(jìn)入混合器中的熔融態(tài)聚酯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的連續(xù)生產(chǎn)功能性聚酯的方法，其特征是聚酯、功能粒子和分散劑三種組份的原料用量按重量百分比計(jì)為聚酯48％～99.4％，功能粒子0.2％～50％，分散劑0.1％～5％；聚酯為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸1，3-丙二醇酯或聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯；分散劑為聚乙二醇、三羥甲基乙烷、硬脂酸金屬鹽、聚乙烯吡咯烷酮或鋁鈦復(fù)合型偶聯(lián)劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的連續(xù)生產(chǎn)功能性聚酯的方法，其特征是功能粒子是有機(jī)或無(wú)機(jī)的抗紫外線粒子、阻燃粒子、吸濕粒子、導(dǎo)電粒子、抗菌粒子、紅外線粒子或蓄熱材料粒子。
5.一種連續(xù)生產(chǎn)功能性聚酯的設(shè)備，其特征是有粒子微加工設(shè)備與混合器連接，混合器和共混合裝置連接，混合器通過主管道與連續(xù)聚合設(shè)備連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的連續(xù)生產(chǎn)功能性聚酯的設(shè)備，其特征是混合器通過支管與連續(xù)聚合設(shè)備相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的連續(xù)生產(chǎn)功能性聚酯的設(shè)備，其特征是有多余聚酯輸出管與主管連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的連續(xù)生產(chǎn)功能性聚酯的設(shè)備，其特征是功能粒子與聚酯的混合器為螺桿式混合器。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的連續(xù)生產(chǎn)功能性聚酯的設(shè)備，其特征是共混合裝置及功能粒子與聚酯的混合器，它們的混合長(zhǎng)度與混合直徑的比值為20～60∶1。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種連續(xù)生產(chǎn)功能性聚酯的方法和設(shè)備，包括將聚合設(shè)備中聚合成的聚酯熔體通過主管道輸入共混合裝置、將功能粒子先加入助劑在氣流粉碎機(jī)中進(jìn)行粉碎和分散處理，然后與聚酯在混合器中混合、將得到的混合物加入共混合裝置中共混處理，得功能性聚酯。設(shè)備有粒子微加工設(shè)備與混合器連接，混合器和共混合裝置連接，混合器通過主管道與連續(xù)聚合設(shè)備連接。本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，設(shè)備結(jié)構(gòu)合理，易操作，功能粒子成分分散均一，品種穩(wěn)定，生產(chǎn)的功能聚酯質(zhì)量好，生產(chǎn)成本低。
文檔編號(hào)B29B7/02GK101024716SQ200610038510
公開日2007年8月29日 申請(qǐng)日期2006年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月23日
發(fā)明者曹曉秀, 本田圭介 申請(qǐng)人:東麗纖維研究所(中國(guó))有限公司