專利名稱：一種可完全生物降解脂肪族共聚酯全拉伸絲的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可完全生物降解脂肪族共聚酯全拉伸絲(FDY)的制備方法，特別是一種連續(xù)聚合、熔體直紡可完全生物降解脂肪族共聚酯全拉伸絲(FDY)的制備方法，屬于化學(xué)纖維領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著環(huán)境問題的日益突出，可生物降解材料越來越受到世界各國的關(guān)注。脂肪族聚酯主鏈中含有易水解的酯鍵，且主鏈柔順，很容易在微生物的作用下通過酶的催化而發(fā)生降解，其作為環(huán)境友好材料已成為世界范圍內(nèi)研究開發(fā)的熱點(diǎn)。其中已成功產(chǎn)業(yè)化的有聚乳酸(PLA)、聚己內(nèi)酯(PCL)和脂肪族二元醇酸聚酯等，如聚丁二酸丁二醇酯(PBS)作為一類典型的生物降解脂肪族聚酯，由于其綜合性能優(yōu)異，性價(jià)比合理而備受青睞，近幾年發(fā)展較快，是當(dāng)前國內(nèi)外研究和開發(fā)最多、技術(shù)相對(duì)成熟、產(chǎn)業(yè)化規(guī)模最大的生物降解材料，也是進(jìn)入市場(chǎng)最早的品種之一，主要用于生產(chǎn)包裝、薄膜、農(nóng)林水產(chǎn)和土木資材等，實(shí)現(xiàn)可完全生物降解，減小對(duì)環(huán)境的污染。但同時(shí)因其生產(chǎn)成本較高，加上熔點(diǎn)較低，使得在高溫紡絲條件下的熔體強(qiáng)度較低，因此紡絲性能較差，嚴(yán)重阻礙了其在纖維領(lǐng)域的應(yīng)用，至今未見有PBS在紡織纖維上的應(yīng)用報(bào)道。 聚丁二酸乙二醇酯(PES)聚酯是PBS聚酯的同系列聚合物，也是結(jié)晶性聚合物，其熔點(diǎn)約為104°C，玻璃化溫度為約-12.5°C，結(jié) 晶速度較快，熱穩(wěn)定性較好，可生物降解，且生產(chǎn)成本低于PBS。有關(guān)PES聚酯的合成，相關(guān)文獻(xiàn)也有報(bào)道。如以丁二酸酐和環(huán)氧乙烷為原料進(jìn)行開環(huán)聚合，得到了相對(duì)分子質(zhì)量較高的PES，但因環(huán)氧乙烷的毒性較大，容易污染環(huán)境并危害操作人員的身體健康，需要很嚴(yán)格的控制反應(yīng)。以十氫萘為溶劑，通過溶液聚合合成了較高相對(duì)分子量的聚丁二酸乙二醇酯PES，但溶液聚合反應(yīng)速度較慢，以及需要對(duì)溶劑回收處理，生產(chǎn)成本較高，難以得到實(shí)際應(yīng)用。此外，報(bào)道通過熔融縮聚法合成出PESJM其縮聚反應(yīng)時(shí)間過長。專利申請(qǐng)?zhí)?200810132792.2，專利名稱為:一種聚丁二酸乙二醇酯制備方法，以丁二酸(SA)和乙二醇(EG)為原料，以溶液聚合的方法先制得預(yù)聚體，然后通過擴(kuò)鏈的方法制得高分子量的PES，用于塑料生產(chǎn)，但該方法存在需溶劑回收、反應(yīng)時(shí)間長等不足。盡管國內(nèi)外對(duì)PES的研究剛剛開始，尚未有商業(yè)化產(chǎn)品的推出，但無論從原料來源上，還是從PES的性能和成本角度而言，PES均是一類極具潛力的環(huán)境友好性聚酯。因此，克服上述PES的制備方法中存在的工藝流程復(fù)雜、生產(chǎn)成本高、切片結(jié)晶干燥難、重新熔融后分子量下降大、熔體強(qiáng)度低，難以滿足高速紡絲的工藝加工要求等不足，仍應(yīng)是研究和突破的重點(diǎn)。
_5] 發(fā)明的內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供了一種可完全生物降解脂肪族共聚酯全拉伸絲(FDY)的制備方法，具有流程短、成本低、熔體質(zhì)量穩(wěn)定、紡絲性能優(yōu)良，制得的FDY纖維染色性、強(qiáng)伸度等均能滿足紡織品的要求。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種可完全生物降解脂肪族共聚酯全拉伸絲(FDY)的制備方法，包括如下步驟:I)制備脂肪族共聚酯熔體:以丁二酸和乙二醇為原料，季戊四醇為改性單體，并加入銻系催化劑，在打漿釜內(nèi)打成漿料；將上述漿料連續(xù)穩(wěn)定輸送至反應(yīng)釜中進(jìn)行酯化反應(yīng)制得酯化物；再將上述制得的酯化物采用泵輸送到縮聚工段進(jìn)行縮聚制得脂肪族共聚酯熔體；2)制備脂肪族共聚酯全拉伸絲(FDY):將步驟I)制得的脂肪族共聚酯熔體通過熔體輸送設(shè)備，經(jīng)計(jì)量、擠出、吹風(fēng)冷卻、多級(jí)牽伸熱定型、上油、卷繞，制得可完全生物降解脂肪族共聚酯全拉伸絲(FDY)。所述的步驟I)具體為以丁二酸和乙二醇為原料，季戊四醇為改性單體，并加入銻系催化劑，在打漿釜內(nèi)打成漿料；將上述漿料連續(xù)穩(wěn)定輸送至酯化-1反應(yīng)釜中，控制壓力為0.12MPa，溫度為200.(TC，反應(yīng)時(shí)間為2.5小時(shí)；再將酯化-1反應(yīng)釜反應(yīng)結(jié)束后的物料送入酯化-1I反應(yīng)釜中，并加入穩(wěn)定劑，控制溫度為210°C，反應(yīng)時(shí)間為0.5小時(shí)，控制酯化率為97.0% 98.5% ;再將上述制得的的酯化物采用泵輸送到縮聚工段進(jìn)行縮聚反應(yīng)，反應(yīng)溫度為225 240°C，真空度為10 0.1KPa,反應(yīng)時(shí)間為小于200min，制得數(shù)均分子量大于5萬的脂肪族共聚酯熔體。所述的步驟I)中丁二酸與乙二醇的摩爾比為1:1.05 1.25 ;所述的季戊四醇與丁二酸的摩爾百分比為0.1 0.3%;所述的季戊四醇配制成季戊四醇占乙二醇的摩爾百分比為5%的溶液；所述的銻系催化劑與丁二酸的重量百分比為500PPM ;所述的穩(wěn)定劑與丁二酸的重量百分比為200PPM。所述的步驟I)中銻系催化劑采用乙二醇銻、三氧化二銻或醋酸銻(均為江西二源化工有限責(zé)任公司提供)中的一種；所述的穩(wěn)定劑采用磷酸三苯酯(為上?；瘜W(xué)試劑采購供應(yīng)五聯(lián)化工廠提供)、亞磷酸(為上?；瘜W(xué)試劑采購供應(yīng)五聯(lián)化工廠提供)、磷酸三甲酯(為上?；瘜W(xué)試劑采購供應(yīng)五聯(lián)化工廠提供)中的一種。所述的銻系催化劑優(yōu)選乙二醇銻；所述的穩(wěn)定劑優(yōu)選磷酸三苯酯。所述的步驟2)中熔體輸送管道的溫度為200 210°C ;紡絲箱體溫度為220 2400C ;側(cè)吹風(fēng)風(fēng)速0.3 0.5m/s ;上油率為I 3%。所述的步驟2)中多級(jí)牽伸熱定型采用第一熱輥、第二熱輥和第三熱輥三級(jí)牽伸熱定型。所述的第一熱棍速度為800 1200m/min,溫度為60 70V ;所述的第二熱棍速度為1000 1500m/min，溫度70 80°C ;所述的第三熱輥速度3000 3500m/min，溫度80 90 。本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明所提供的一種可完全生物降解脂肪族共聚酯全拉伸絲(FDY)的制備方法，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，采用熔融縮聚法，以丁二酸和乙二醇為原料，季戊四醇為改性單體，以銻系為催化劑、磷酸酯類為穩(wěn)定劑，在常規(guī)的連續(xù)法聚酯裝置上制備出高分子量的PES共聚酯熔體；再將合成的共聚酯熔體，直接通過熔體輸送管道，經(jīng)計(jì)量、擠出、吹風(fēng)冷卻、多級(jí)牽伸熱定型、上油、卷繞，制得可完全生物降解脂肪族共聚酯FDY。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):1)通過引入四官能度的季戊四醇，改變了一般熔融縮聚法合成PES反應(yīng)時(shí)間過長的不足，同時(shí)季戊四醇的引入，相當(dāng)于在分子中引入長支鏈，提高了熔體強(qiáng)度，改善高速紡絲時(shí)的加工性和纖維力學(xué) 性能；2)采用連續(xù)聚合法生產(chǎn)改性共聚酯，進(jìn)一步提高了產(chǎn)品的質(zhì)量、降低了生產(chǎn)成本；3)采用熔體直接紡絲，避免了因PES熔點(diǎn)低，水分不易去除，造成熔融紡絲時(shí)粘度降太大的問題，而且生產(chǎn)成本明顯下降；4)采用多級(jí)牽伸的方法，提高了纖維的力學(xué)性能。先牽伸熱定型后上油的方法，與一般先上油后牽伸熱定型的常規(guī)技術(shù)路線相比，改善了 PES-FDY生產(chǎn)時(shí)，因高含油率對(duì)車間環(huán)境的污染和油水揮發(fā)引起的高能耗；5)具有流程短、成本低、熔體質(zhì)量穩(wěn)定、紡絲性能優(yōu)良，制得的FDY纖維染色性、強(qiáng)伸度等均能滿足紡織品的要求，而且織物可在使用廢棄后，被自然界的微生物或酶分解為二氧化碳和水，是一種可完全生物降解高分子材料。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1本實(shí)施例所指一種可完全生物降解脂肪族共聚酯全拉伸絲(FDY)的制備方法，包括如下步驟:1)制備脂肪族共聚酯熔體:在連續(xù)聚酯設(shè)備上，將摩爾比為1:1.25的丁二酸與乙二醇，占丁二酸的摩爾百分比為0.1的改性單體季戊四醇(季戊四醇配制成季戊四醇占EG的摩爾百分比5%的溶液)加入打漿釜中，同時(shí)打漿釜內(nèi)加入500ppm (占丁二酸的重量百分比)的銻系催化劑乙二醇銻，在打漿釜內(nèi)打成漿料；將上述漿料連續(xù)穩(wěn)定輸送至酯化-1反應(yīng)釜中，控制壓力為0.12MPa，溫度為200.(TC，反應(yīng)時(shí)間為2.5小時(shí)；再將酯化-1反應(yīng)釜反應(yīng)結(jié)束后的物料送入酯化-1I反應(yīng)釜中，并加入占丁二酸的重量百分比200PPM的穩(wěn)定劑磷酸三苯酯，控制溫度為210°C，反應(yīng)時(shí)間為0.5小時(shí)，控制酯化率為97.8% ;再將上述制得的酯化物采用泵輸送到縮聚工段進(jìn)行縮聚反應(yīng)，反應(yīng)溫度為235 240°C，真空度為10 0.lKPa，反應(yīng)時(shí)間為197min，制得數(shù)均分子量大于5萬的脂肪族共聚酯熔體。2)制備脂肪族共聚酯全拉伸絲(FDY):在相應(yīng)的熔體直紡長絲生產(chǎn)設(shè)備上，將步驟I)制得的脂肪族共聚酯熔體通過熔體輸送設(shè)備，經(jīng)計(jì)量、擠出、吹風(fēng)冷卻、多級(jí)牽伸熱定型(采用第一熱輥、第二熱輥和第三熱輥三級(jí)牽伸熱定型)、上油、卷繞，控制熔體輸送設(shè)備(管道)的溫度為200°C ；紡絲箱體溫度為220°C ;側(cè)吹風(fēng)風(fēng)速0.3m/s ;所述的第一熱輥速度為800m/min，溫度為600C ;所述的第二熱輥速度為1000m/min，溫度70°C ;所述的第三熱輥速度3000m/min，溫度80°C;上油率為1%，制得可完全生物降解脂肪族共聚酯全拉伸絲(FDY)(56dteX/36f-FDY)。通過本實(shí)施例制得的可完全生物降解脂肪族共聚酯的特性粘度、熔點(diǎn)、數(shù)均分子量見表I ;通過本實(shí)施例制得的可完全生物降解脂肪族共聚酯全拉伸絲(FDY)的紡絲操作性能、斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長率見表2。通過本實(shí)施例提供的一種可完全生物降解脂肪族共聚酯全拉伸絲(FDY)的制備方法，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，采用熔融縮聚法，以丁二酸和乙二醇為原料，季戊四醇為改性單體，以銻系為催化劑、磷酸酯類為穩(wěn)定劑，在常規(guī)的連續(xù)法聚酯裝置上制備出高分子量的PES共聚酯熔體；再將合成的共聚酯熔體，直接通過熔體輸送管道，經(jīng)計(jì)量、擠出、吹風(fēng)冷卻、多級(jí)牽伸熱定型、上油、卷繞，制得可完全生物降解脂肪族共聚酯FDY。本實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn):1)通過引入四官能度的季戊四醇，改變了一般熔融縮聚法合成PES反應(yīng)時(shí)間過長的不足，同時(shí)季戊四醇的引入，相當(dāng)于在分子中引入長支鏈，提高了熔體強(qiáng)度，改善高速紡絲時(shí)的加工性和纖維力學(xué)性能；2)采用連續(xù)聚合法生產(chǎn)改性共聚酯，進(jìn)一步提高了產(chǎn)品的質(zhì)量、降低了生產(chǎn)成本； 3)采用熔體直接紡絲，避免了因PES熔點(diǎn)低，水分不易去除，造成熔融紡絲時(shí)粘度降太大的問題，而且生產(chǎn)成本明顯下降；4)采用多級(jí)牽伸的方法，提高了纖維的力學(xué)性能。先牽伸熱定型后上油的方法，與一般先上油后牽伸熱定型的常規(guī)技術(shù)路線相t匕，改善了 PES-FDY生產(chǎn)時(shí)，因高含油率對(duì)車間環(huán)境的污染和油水揮發(fā)引起的高能耗；5)具有流程短、成本低、熔體質(zhì)量穩(wěn)定、紡絲性能優(yōu)良，制得的FDY纖維染色性、強(qiáng)伸度等均能滿足紡織品的要求，而且織物可在使用廢棄后，被自然界的微生物或酶分解為二氧化碳和水，是一種可完全生物降解高分子材料。實(shí)施例2本實(shí)施例所指一種可完全生物降解脂肪族共聚酯全拉伸絲(FDY)的制備方法，包括如下步驟:1)制備脂肪族共聚酯熔體:在連續(xù)聚酯設(shè)備上，將摩爾比為1:1.15的丁二酸與乙二醇，占丁二酸的摩爾百分比為0.2%的改性單體季戊四醇(季戊四醇配制成季戊四醇占EG的摩爾百分比5%的溶液)加入打漿釜中，同時(shí)打漿釜內(nèi)加入500ppm (占丁二酸的重量百分比)的銻系催化劑三氧化二銻，在打漿釜內(nèi)打成漿料；將上述漿料連續(xù)穩(wěn)定輸送至酯化-1反應(yīng)釜中，控制壓力為0.12MPa，溫度為200.(TC，反應(yīng)時(shí)間為2.5小時(shí)；再將酯化-1反應(yīng)釜反應(yīng)結(jié)束后的物料送入酯化-1I反應(yīng)釜中，并加入占丁二酸重量百分比200PPM的穩(wěn)定劑亞磷酸，控制溫度為210°C，反應(yīng)時(shí)間為0.5小時(shí)，測(cè)得酯化率為98.1% ;再將上述制得的酯化物采用泵輸送到縮聚工段進(jìn)行縮聚反應(yīng)，反應(yīng)溫度為230 235°C，真空度為10 0.lKPa，反應(yīng)時(shí)間為185min，制得數(shù)均分子量大于5萬的脂肪族共聚酯熔體。2)制備脂肪族共聚酯全拉伸絲(FDY):在相應(yīng)的熔體直紡長絲生產(chǎn)設(shè)備上，將步驟I)制得的脂肪族共聚酯熔體通過熔體輸送設(shè)備，經(jīng)計(jì)量、擠出、吹風(fēng)冷卻、多級(jí)牽伸熱定型(采用第一熱輥、第二熱輥和第三熱輥三級(jí)牽伸熱定型)、上油、卷繞，控制熔體輸送設(shè)備(管道)的溫度為205°C ;紡絲箱體溫度為230°C;側(cè)吹風(fēng)風(fēng)速0.4m/s ;所述的第一熱輥速度為1000m/min，溫度為65°C;所述的第二熱輥速度為1250m/min，溫度75°C ;所述的第三熱輥速度3250m/min，溫度85°C ；上油率為2%，制得可完 全生物降解脂肪族共聚酯全拉伸絲(FDY) (56dtex/36f-FDY)。通過本實(shí)施例制得的可完全生物降解脂肪族共聚酯的特性粘度、熔點(diǎn)、數(shù)均分子量見表I ;通過本實(shí)施例制得的可完全生物降解脂肪族共聚酯全拉伸絲(FDY)的紡絲操作性能、斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長率見表2。通過本實(shí)施例提供的一種可完全生物降解脂肪族共聚酯全拉伸絲(FDY)的制備方法，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，采用熔融縮聚法，以丁二酸和乙二醇為原料，季戊四醇為改性單體，以銻系為催化劑、磷酸酯類為穩(wěn)定劑，在常規(guī)的連續(xù)法聚酯裝置上制備出高分子量的PES共聚酯熔體；再將合成的共聚酯熔體，直接通過熔體輸送管道，經(jīng)計(jì)量、擠出、吹風(fēng)冷卻、多級(jí)牽伸熱定型、上油、卷繞，制得可完全生物降解脂肪族共聚酯FDY。本實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn):1)通過引入四官能度的季戊四醇，改變了一般熔融縮聚法合成PES反應(yīng)時(shí)間過長的不足，同時(shí)季戊四醇的引入，相當(dāng)于在分子中引入長支鏈，提高了熔體強(qiáng)度，改善高速紡絲時(shí)的加工性和纖維力學(xué)性能；2)采用連續(xù)聚合法生產(chǎn)改性共聚酯，進(jìn)一步提高了產(chǎn)品的質(zhì)量、降低了生產(chǎn)成本；3)采用熔體直接紡絲，避免了因PES熔點(diǎn)低，水分不易去除，造成熔融紡絲時(shí)粘度降太大的問題，而且生產(chǎn)成本明顯下降；4)采用多級(jí)牽伸的方法，提高了纖維的力學(xué)性能。先牽伸熱定型后上油的方法，與一般先上油后牽伸熱定型的常規(guī)技術(shù)路線相t匕，改善了 PES-FDY生產(chǎn)時(shí)，因高含油率對(duì)車間環(huán)境的污染和油水揮發(fā)引起的高能耗；5)具有流程短、成本低、熔體質(zhì)量穩(wěn)定、紡絲性能優(yōu)良，制得的FDY纖維染色性、強(qiáng)伸度等均能滿足紡織品的要求，而且織物可在使用廢棄后，被自然界的微生物或酶分解為二氧化碳和水，是一種可完全生物降解高分子材料。
實(shí)施例3本實(shí)施例所指一種可完全生物降解脂肪族共聚酯全拉伸絲(FDY)的制備方法，包括如下步驟:1)制備脂肪族共聚酯熔體:在連續(xù)聚酯設(shè)備上，將摩爾比為1:1.05的丁二酸與乙二醇，占丁二酸的摩爾百分比為0.3%的改性單體季戊四醇(季戊四醇配制成季戊四醇占EG的摩爾百分比5%的溶液)加入打漿釜中，同時(shí)打漿釜內(nèi)加入500ppm(占丁二酸的重量百分比)的銻系催化劑醋酸銻，在打漿釜內(nèi)打成漿料；將上述漿料連續(xù)穩(wěn)定輸送至酯化-1反應(yīng)釜中，控制壓力為0.12MPa，溫度為200.(TC，反應(yīng)時(shí)間為2.5小時(shí)；再將酯化-1反應(yīng)釜反應(yīng)結(jié)束后的物料送入酯化-1I反應(yīng)釜中，并加入占丁二酸重量百分比200PPM的穩(wěn)定劑磷酸三甲酯，控制溫度為210°C，反應(yīng)時(shí)間為0.5小時(shí)，控制酯化率為98.5% ;再將上述制得的酯化物采用泵輸送到縮聚工段進(jìn)行縮聚反應(yīng)，反應(yīng)溫度為225 230°C，真空度為10
0.lKPa，反應(yīng)時(shí)間為175min，制得數(shù)均分子量大于5萬的可完全生物降解脂肪族共聚酯熔體。2)制備脂肪族共聚酯全拉伸絲(FDY):在相應(yīng)的熔體直紡長絲生產(chǎn)設(shè)備上，將步驟I)制得的脂肪族共聚酯熔體通過熔體輸送設(shè)備，經(jīng)計(jì)量、擠出、吹風(fēng)冷卻、多級(jí)牽伸熱定型(采用第一熱輥、第二熱輥和第三熱輥三級(jí)牽伸熱定型)、上油、卷繞，控制熔體輸送設(shè)備(管道)的溫度為210°C ;紡絲箱體溫度為240°C ;側(cè)吹風(fēng)風(fēng)速0.5m/s ;所述的第一熱輥速度為1200m/min，溫度為70°C ;所述的第二熱輥速度為1500m/min，溫度80°C ;所述的第三熱輥速度3500m/min，溫度90°C ;上油率為3%，制得可完全生物降解脂肪族共聚酯全拉伸絲(FDY)(56dtex/36f-FDY)。通過本實(shí)施例制得的可完全生物降解脂肪族共聚酯的特性粘度、熔點(diǎn)、數(shù)均分子量見表I ;通過本實(shí)施例制得的可完全生物降解脂肪族共聚酯全拉伸絲(FDY)的紡絲操作性能、斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長率見表2。通過本實(shí)施例提供的一種可完全生物降解脂肪族共聚酯全拉伸絲(FDY)的制備方法，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，采用熔融縮聚法，以丁二酸和乙二醇為原料，季戊四醇為改性單體，以銻系為催化劑、磷酸酯類為穩(wěn)定劑，在常規(guī)的連續(xù)法聚酯裝置上制備出高分子量的PES共聚酯熔體；再將合成的共`聚酯熔體，直接通過熔體輸送管道，經(jīng)計(jì)量、擠出、吹風(fēng)冷卻、多級(jí)牽伸熱定型、上油、卷繞，制得可完全生物降解脂肪族共聚酯FDY。本實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn):1)通過引入四官能度的季戊四醇，改變了一般熔融縮聚法合成PES反應(yīng)時(shí)間過長的不足，同時(shí)季戊四醇的引入，相當(dāng)于在分子中引入長支鏈，提高了熔體強(qiáng)度，改善高速紡絲時(shí)的加工性和纖維力學(xué)性能；2)采用連續(xù)聚合法生產(chǎn)改性共聚酯，進(jìn)一步提高了產(chǎn)品的質(zhì)量、降低了生產(chǎn)成本；3)采用熔體直接紡絲，避免了因PES熔點(diǎn)低，水分不易去除，造成熔融紡絲時(shí)粘度降太大的問題，而且生產(chǎn)成本明顯下降；4)采用多級(jí)牽伸的方法，提高了纖維的力學(xué)性能。先牽伸熱定型后上油的方法，與一般先上油后牽伸熱定型的常規(guī)技術(shù)路線相t匕，改善了 PES-FDY生產(chǎn)時(shí)，因高含油率對(duì)車間環(huán)境的污染和油水揮發(fā)引起的高能耗；5)具有流程短、成本低、熔體質(zhì)量穩(wěn)定、紡絲性能優(yōu)良，制得的FDY纖維染色性、強(qiáng)伸度等均能滿足紡織品的要求，而且織物可在使用廢棄后，被自然界的微生物或酶分解為二氧化碳和水，是一種可完全生物降解高分子材料。比較實(shí)施例1I)制備脂肪族共聚酯熔體:在連續(xù)聚酯設(shè)備上，將摩爾比為1:1.25的丁二酸與乙二醇，加入打漿釜中，同時(shí)打漿釜內(nèi)加入500ppm (占丁二酸的重量百分比)的銻系催化劑乙二醇銻，在打漿釜內(nèi)打成漿料；將上述漿料連續(xù)穩(wěn)定輸送至酯化-1反應(yīng)釜中，控制壓力為0.12MPa，溫度為200.(TC，反應(yīng)時(shí)間為2.5小時(shí)；再將酯化-1反應(yīng)釜反應(yīng)結(jié)束后的物料送入酯化-1I反應(yīng)釜中，并加入占丁二酸重量百分比200PPM的穩(wěn)定劑磷酸三苯酯，控制溫度為210°C，反應(yīng)時(shí)間為0.5小時(shí)，控制酯化率為97.8% ;再將上述制得的酯化物采用泵輸送到縮聚工段進(jìn)行縮聚反應(yīng)，反應(yīng)溫度為235 240°C，真空度為10 0.1KPa,反應(yīng)時(shí)間為247min，制得可完全生物降解脂肪族共聚酯。2)制備脂肪族共聚酯全拉伸絲(FDY):在相應(yīng)的熔體直紡長絲生產(chǎn)設(shè)備上，將步驟I)制得的脂肪族共聚酯熔體通過熔體輸送設(shè)備，經(jīng)計(jì)量、擠出、吹風(fēng)冷卻、多級(jí)牽伸熱定型(采用第一熱輥、第二熱輥和第三熱輥三級(jí)牽伸熱定型)、上油、卷繞，控制熔體輸送設(shè)備(管道)的溫度為200°C ;紡絲箱體溫度為220°C ;側(cè)吹風(fēng)風(fēng)速0.3m/s ;所述的第一熱輥速度為800m/min，溫度為60°C ;所述的第二熱輥速度為1000m/min，溫度70°C ;所述的第三熱輥速度3000m/min，溫度80°C ;上油率為1%，制得可完全生物降解脂肪族共聚酯全拉伸絲(FDY) (56dtex/36f-FDY)。通過本比較實(shí)施例制得的可完全生物降解脂肪族共聚酯的特性粘度、熔點(diǎn)、數(shù)均分子量見表I ;通過本實(shí)施例制得的可完全生物降解脂肪族共聚酯全拉伸絲(FDY)的紡絲操作性能、斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長率見表2。比較實(shí)施例2I)制備脂肪族共聚酯熔體:在連續(xù)聚酯設(shè)備上，將摩爾比為1:1.15的丁二酸與乙二醇，占丁二酸的摩爾百分比為0.2%的改性單體季戊四醇(季戊四醇配制成季戊四醇占EG的摩爾百分比5%的溶液)加入打漿釜中，同時(shí)打漿釜內(nèi)加入500ppm (占丁二酸的重量百分t匕)的銻系催化劑三氧化二銻，在打漿釜內(nèi)打成漿料；將上述漿料連續(xù)穩(wěn)定輸送至酯化-1反應(yīng)釜中，控制壓力為0.12MPa，溫度為200.(TC，反應(yīng)時(shí)間為2.5小時(shí)；再將酯化-1反應(yīng)釜反應(yīng)結(jié)束后的物料送入酯化-1I反應(yīng)釜中，并加入占丁二酸重量百分比200PPM的穩(wěn)定劑亞磷酸，控制溫度為210°C，反應(yīng)時(shí)間為0.5小時(shí)，測(cè)得酯化率為98.1% ;再將上述制得的酯化物采用泵輸送到縮聚工段進(jìn)行縮聚反應(yīng)，反應(yīng)溫度為230 235°C，真空度為10
0.lKPa，反應(yīng)時(shí)間為185min，制得數(shù)均分子量大于5萬的脂肪族共聚酯熔體。2)將步驟I)制得的脂肪族共聚酯熔體經(jīng)水冷、切粒，制得切片粒子，再將切片干燥并在常規(guī)切片紡POY設(shè)備上進(jìn)行熔融紡絲；切片在65°C下干燥24小時(shí)，紡絲箱體溫度為230°C，側(cè)吹風(fēng)風(fēng)速為
0.4m/s ;第一熱輥速度為1000m/min，溫度為65°C ;第二熱輥速度為1250m/min，溫度75°C ；第三熱輥速度3250m/min，溫度85°C ;上油率為2%。本實(shí)施例中因干燥條件不易控制，無油絲的粘度下降至0.655dl/g，紡絲時(shí)飄絲增力口，且因采用先上油后牽伸熱定型工藝，絲束易發(fā)生繞輥現(xiàn)象，使斷頭進(jìn)一步增加，甚至無法紡絲。通過本比較實(shí)施例制得的可完全生物降解脂肪族共聚酯的特性粘度、熔點(diǎn)、數(shù)均分子量見表I ;通過本實(shí)施例制得的可完全生物降解脂肪族共聚酯全拉伸絲(FDY)的紡絲操作性能、斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長率見表2。實(shí)施例1-3以及比較實(shí)施例1、2中分子量的測(cè)定采用PL公司凝膠色譜儀(GPC)，氯仿為流動(dòng)相，濃度為0.3%，流速lml/min，溫度40°C，標(biāo)準(zhǔn)樣為窄分布的聚苯乙烯。特性黏度參照GB/T14190-93標(biāo)準(zhǔn)，以氯仿為溶劑進(jìn)行測(cè)試。實(shí)施例1_3以及比較實(shí)施例1、2中脂肪族共聚酯熔體的合成條件與結(jié)果見表I ;實(shí)施例1-3以及比較實(shí)施例1、2中可完全生物降解脂肪族共聚酯全拉伸絲(FDY) (56dtex/36f-FDY)制備條件與結(jié)果見表2。如表I所示，通過實(shí)施例1 3可以看到，本發(fā)明得到的PES通過添加季戊四醇使縮聚反應(yīng)的時(shí)間縮短，生產(chǎn)效率提高，同時(shí)得到的PES分子量較高；而不添加戊四醇的比較實(shí)施例1，則縮聚反應(yīng)的時(shí)間大大延長，而且得到的PES分子量較低。如表2所示，通過實(shí)施例1 3可以看到，用表I實(shí)施例1 3得到的PES共聚酯，通過熔體直紡制得的FDY，可紡性和纖維物理指標(biāo)優(yōu)良；比較實(shí)施例1與實(shí)施例1的不同之處即制備PES共聚酯時(shí)不添加季戊四醇，即使通過表2比較實(shí)施例1的熔體直紡技術(shù)，也無法很好的滿足后加工及性能要求，可紡性和纖維物理指標(biāo)較差。比較實(shí)施例2與實(shí)施例2制備PES共聚酯方法相同，后續(xù)通過切片紡制得的FDY，可紡性和纖維物理指標(biāo)較差。表I
權(quán)利要求
1.一種可完全生物降解脂肪族共聚酯全拉伸絲的制備方法，其特征在于包括如下步驟1)制備脂肪族共聚酯熔體以丁二酸和乙二醇為原料，季戊四醇為改性單體，并加入銻系催化劑，在打漿釜內(nèi)打成漿料；將上述漿料連續(xù)穩(wěn)定輸送至反應(yīng)釜中進(jìn)行酯化反應(yīng)制得酯化物；再將上述制得的酯化物采用泵輸送到縮聚工段進(jìn)行縮聚制得脂肪族共聚酯熔體；2)制備脂肪族共聚酯全拉伸絲(FDY):將步驟I)制得的脂肪族共聚酯熔體通過熔體輸送設(shè)備，經(jīng)計(jì)量、擠出、吹風(fēng)冷卻、多級(jí)牽伸熱定型、上油、卷繞，制得可完全生物降解脂肪族共聚酯全拉伸絲(FDY)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種可完全生物降解脂肪族共聚酯全拉伸絲的制備方法，其特征在于所述的步驟I)具體為以丁二酸和乙二醇為原料，季戊四醇為改性單體，并加入銻系催化劑，在打漿釜內(nèi)打成漿料；將上述漿料連續(xù)穩(wěn)定輸送至酯化-I反應(yīng)釜中，控制壓力為O. 12MPa，溫度為200. (TC，反應(yīng)時(shí)間為2. 5小時(shí)；再將酯化-I反應(yīng)釜反應(yīng)結(jié)束后的物料送入酯化-II反應(yīng)釜中，并加入穩(wěn)定劑，控制溫度為210°C，反應(yīng)時(shí)間為O. 5小時(shí)，控制酯化率為97. 09Γ98. 5% ;再將上述制得的的酯化物采用泵輸送到縮聚工段進(jìn)行縮聚反應(yīng)，反應(yīng)溫度為225 240°C，真空度為1(T0. IKPa,反應(yīng)時(shí)間小于200min，制得數(shù)均分子量大于5萬的脂肪族共聚酯熔體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可完全生物降解脂肪族共聚酯全拉伸絲的制備方法，其特征在于所述的步驟I)中丁二酸與乙二醇的摩爾比為1:1. 05 I. 25 ;所述的季戊四醇與丁二酸的摩爾百分比為O. I O. 3% ;所述的季戊四醇配制成季戊四醇占乙二醇的摩爾百分比為5%的溶液；所述的銻系催化劑與丁二酸的重量百分比為500PPM ;所述的穩(wěn)定劑與丁二酸的重量百分比為200PPM。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種可完全生物降解脂肪族共聚酯全拉伸絲的制備方法，其特征在于所述的步驟I)中銻系催化劑采用乙二醇銻、三氧化二銻或醋酸銻中的一種；所述的穩(wěn)定劑采用磷酸三苯酯、亞磷酸、磷酸三甲酯中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種可完全生物降解脂肪族共聚酯全拉伸絲的制備方法，其特征在于所述的銻系催化劑為乙二醇銻；所述的穩(wěn)定劑為磷酸三苯酯。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種可完全生物降解脂肪族共聚酯全拉伸絲的制備方法，其特征在于所述的步驟2)中熔體輸送管道的溫度為20(T210°C;紡絲箱體溫度為22(T240°C;側(cè)吹風(fēng)風(fēng)速O. 3 O. 5m/s ;上油率為I 3%。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種可完全生物降解脂肪族共聚酯全拉伸絲的制備方法，其特征在于所述的步驟2)中多級(jí)牽伸熱定型采用第一熱輥、第二熱輥和第三熱輥三級(jí)牽伸熱定型。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種可完全生物降解脂肪族共聚酯全拉伸絲的制備方法，其特征在于所述的第一熱輥速度為80(T1200 m/min，溫度為6(T70°C;所述的第二熱輥速度為·1000^1500 m/min，溫度 7(T80°C ;所述的第三熱輥速度 3000 3500 m/min，溫度 8(T90°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可完全生物降解脂肪族共聚酯全拉伸絲的制備方法，包括如下步驟以丁二酸和乙二醇為原料，季戊四醇為改性單體，并加入銻系催化劑，在打漿釜內(nèi)打成漿料；將上述漿料連續(xù)穩(wěn)定輸送至反應(yīng)釜中進(jìn)行酯化反應(yīng)制得酯化物；再將上述制得的酯化物采用泵輸送到縮聚工段進(jìn)行縮聚制得脂肪族共聚酯熔體；將制得的脂肪族共聚酯熔體通過熔體輸送設(shè)備，經(jīng)計(jì)量、擠出、吹風(fēng)冷卻、多級(jí)牽伸熱定型、上油、卷繞，制得可完全生物降解脂肪族共聚酯全拉伸絲。本發(fā)明具有流程短、成本低、熔體質(zhì)量穩(wěn)定、紡絲性能優(yōu)良，制得的FDY纖維染色性、強(qiáng)伸度等均能滿足紡織品的要求。
文檔編號(hào)C08G63/85GK103255492SQ20131014642
公開日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月24日
發(fā)明者王秀華, 巫曉華, 錢楊 申請(qǐng)人:浙江理工大學(xué)