[发明专利]降低聚酯颗粒中乙醛含量的方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种降低聚酯颗粒中乙醛含量的方法及其装置，所述 聚酯颗粒优选用于制造聚酯成形的物品。

背景技术

已知的芳香聚酯或共聚酯，特别是用作纤维、膜、箔和包装的原 料的聚对苯二甲酸乙二酯和其含有低比例的例如间苯二甲酸或环己烷 二甲醇的共聚物、聚对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸丙二酯、聚萘 二甲酸乙二酯(polyethylene naphthalate)及其共聚酯，在熔融缩聚之后加 工为中粘度的颗粒。熔融缩聚之后，在聚对苯二甲酸乙二酯和其相应 的低改性共聚酯的情况下，以特性粘度(I.V.)表示的平均缩聚度在 0.30～0.90dl/g的范围内。

词语“颗粒”和“切片(chip)”在下文中所指的含义相同，因此作同义 使用。

以前根据技术水平，由于几乎不可能制备I.V.高于0.65dl/g的颗粒， 特别是在常规高压釜中，且>0.80dl/g的高粘度需要特殊反应器，另 外，用于食品包装的聚酯要求非常低的乙醛含量，所以熔融缩聚后进 行固相缩聚(SSP)，使得I.V.通常提高0.05～0.4dl/g，PET(聚对苯二甲 酸乙二酯)中的乙醛含量值从约25-100ppm降低到<1ppm。

在熔融缩聚步骤后的固相缩聚中，提高平均粘度，以便达到相应 应用领域所必须的强度，乙醛含量根据食品包装情况的需要降低，且 产生的低聚物含量降至最低。另外，重要的是，在采用拉吹(stretch blow) 和注拉吹(injection stretch blow)形成方法，将聚酯颗粒加工成包装品， 特别是聚酯瓶时，以乙烯基酯形式被结合的乙醛，又称储存乙醛，分 解到在聚酯中只有最小量的乙醛再次生成的程度。特别地，当在聚酯 瓶灌装矿泉水时，该聚对苯二甲酸乙二酯瓶壁应包含少于2ppm的乙 醛，或优选少于1ppm的乙醛。

除了SSP之外，已知的还有如美国专利4,230,819中描述的，聚对 苯二甲酸乙二酯通过氮气或干燥空气处理的脱醛(de-aldehydisation)方 法。为了在材料中保持所要求的低乙醛含量，使用高达约230℃的温度， 而在170~200℃之间的较低温度下，颗粒中残留不符合要求的高乙醛 含量。如果使用空气，在这样的高温度下，聚酯将发生显著的热-氧化 分解。如果使用氮气，由于气体和昂贵的纯化将产生额外成本。

在美国专利4,223,128中，如果使用空气作为载气，则不使用220° 以上的温度。用大量露点为-40～-80℃的干燥空气来实现所需的I.V.提 高。在此专利的实施例描述的200℃的处理温度下，在程度不同的宽范 围停留时间(dwell time)的连续法的情况下，单个颗粒粒子的氧化损坏 无法避免。

为了最小化在熔体中较常发生的副反应，并除去有害的副产物， SSP使得固态聚酯链延长。随着链延长（以I.V.的增大表示），可以制 备需要更大强度的产品，例如瓶子或轮胎帘线(tyre cord)。然而，由于 聚酯是半结晶热塑性材料，根据种类而具有或大或小的非晶态部分。 由于在SSP所需的温度下，非晶部分导致粘结，甚至可造成停产，这 给实施SSP带来了问题。

由此还可得知，如美国专利4,064,112、4,161,578和4,370,302中 描述的，作为SSP之前的预备步骤，可以在160～210℃之间的温度， 在氮气或空气氛围下，由熔融缩聚得到的半结晶切片进行结晶，以防 止粘结的趋势。

在WO94/17122中，公开了在SSP之前进行预热和中间冷却的两 步结晶，以避免粘结。所描述的SSP温度在205～230℃之间。

如JP09249744或US5,663,290中描述的，为改进切片的质量，可 以在SSP之前或SSP过程中使用潮湿的惰性气体进行处理；或如美国 专利5,573,820中公开的，在结晶之前，可以预先用热水或直接用水蒸 气在高达200℃的温度下强化处理切片。然而在这种情况下，由于PET 中的水解，即使在>190℃的正常温度下，I.V.仍可能显著地、不合需 要地降低。

如EP222714中描述的，另一方法是在第二结晶步骤中，用来自 SSP的纯化的未干燥的氮气逆流处理需结晶的切片。在此专利中描述 的降低乙醛含量的效果较小。