[发明专利]多釜熔体直纺制备钛基聚酯长丝的方法

说明书

本发明涉及一种四釜熔体直纺制备钛基聚酯长丝的方法，制备方法为：先以PTA、EG和聚酯钛系催化剂复合材料体系为原料采用四釜聚合工艺制得聚酯熔体，再进行熔体直纺制得钛基聚酯长丝；PTA、EG和聚酯钛系催化剂复合材料体系共同加入酯化釜1中；聚酯钛系催化剂复合材料体系主要由聚合度为5～30的聚酯预聚体以及分散在聚酯预聚体中的片状钛系聚酯催化剂组成。本发明的一种四釜熔体直纺制备聚酯长纤的方法，通过采用聚合度为5～30的聚酯预聚体包裹催化剂，有效避免了团聚；采用的催化剂具有优良的耐水解性能，可以在酯化和预缩聚的任一阶段加入；本发明的四釜熔体直纺制备钛基聚酯长丝的方法，工艺简单，成本较低，应用前景良好。

技术领域

本发明属于聚酯纤维技术领域，涉及一种多釜熔体直纺制备钛基聚酯长丝的方法。

背景技术

涤纶长丝，是用涤纶做成长丝。涤纶是合成纤维中的一个重要品种，是我国聚酯纤维的商品名称。涤纶的用途很广，大量用于制造衣着和工业中制品。阻燃涤纶因具有阻燃性，应用范围很广。除了纯阻燃涤纶外，可根据用户的特殊要求，生产阻燃、防水、拒油、抗静电等多功能系列产品。

在产业化合成PET聚酯的过程中，95％以上采用重金属锑系催化剂，在聚酯中至少含有200～450ppm，年消耗锑系催化剂超过一万吨，给世界尤其是中国的资源消耗和环境污染带来了不可逆转的影响。可用于替代锑系催化剂的催化剂各有优缺点，主要如下：铝系催化剂，稳定性差，活性低，不易溶于乙二醇；锗系催化剂，催化活性适当，但储量少，价格昂贵；锡系催化剂，有毒性，产品色值差；钛系催化剂，高活性，安全环保，成本可行，树脂亮度即色度L值高，在锑系催化剂的替代方面最为可行，也最受关注。

钛系催化剂应用于直接酯化、连续缩聚PET工艺具有环保、安全、高效率以及大幅度降低合成和纺丝过程温度及降低能耗，同时使纤维的物理机械性能优良，生产过程稳定性提高，提高了物料利用率。

已商品化的钛系催化剂，包括两个大类：1)催化剂与乙二醇的复配/分散液，呈液态，如：乙二醇钛纳米颗粒的乙二醇分散液(其中引入了调色剂如醋酸钴)、引入P、S、N等杂化成分的钛酸酯/乙二醇混合液、钛磷络合物的乙二醇分散液或钛-锂复配物的乙二醇分散液，上述催化剂的长期稳定性和分散性能不佳，因此其在运输和储存过程中会发生团聚和颗粒变大现象，还会因水解而影响催化活性，容易变质，更会在合成聚酯的高温下发生更大程度的水解反应而破坏催化剂的催化活性；2)催化剂的固体粉末，通过应用时配制乙二醇分散液引入聚酯合成体系，一般会通过引入一定比例的Si元素调控钛元素的催化活性，且设计颗粒尺寸为微米级，以抑制颗粒的团聚，但上述催化剂仍存在下述缺点：其一，因为在引入其他元素如Si元素的化合物时无疑会进一步增加固体催化剂的粒径，催化剂粒径较大，分散性不佳；其二，为了改善固体类催化剂的分散效果，其表面改性等方法，工艺复杂，成本较高；其三，其在合成聚酯的高温下会发生大程度的水解反应而破坏催化剂的催化活性。

目前现有技术中聚酯合成常用单釜间歇式生产方式生产，聚酯的合成的酯化、缩聚和冷却都在一个反应釜中完成，每次生产一个釜都要经历升温、高温真空、冷却降温几个过程，导致每个釜操作过程多，容易出错，各个过程难以稳定控制，而且加热、冷却反复切换进行，导致能耗高，因而聚酯生产技术逐渐转向三釜及更多釜的聚合工艺。

采用传统多釜聚合工艺制备聚酯时，催化剂一般是在酯化釜2酯化反应结束后加入到预缩聚釜中的，主要原因是在高温的酯化反应及其生成水的作用下，易于水解而使得催化活性降低乃至丧失，然而催化剂虽然主要发挥的是缩聚催化作用，但是其自身还具有酯化催化作用，在酯化反应结束后加入使得不能发挥酯化催化作用，不能充分发挥催化剂的效用；

因此，研究一种分散性好且可在酯化反应阶段加入的钛系催化剂，进而由其制备得到聚酯长丝的方法具有十分重要的意义。

发明内容