一種低色差聚酯poy絲及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬聚酯制備技術領域，涉及一種低色差聚酯POY絲及其制備方法，特別是一 種縮聚催化劑采用乙二醇鎂和乙二醇銻的混合物以及聚酯切片經(jīng)水與溶洗劑在120~130 °C，0.2~0.3MPa條件下煮泡、洗滌的低色差聚酯POY絲及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)是一種性能優(yōu)良的聚合物，PET以其模量高、強度高、 挺括、保形性好、純凈衛(wèi)生、阻隔性能好等，被廣泛應用于纖維、瓶包裝、薄膜和片材等領域， 產(chǎn)量逐年遞增，行業(yè)地位顯著提升。
[0003] PET屬于對稱性的直鏈大分子，分子鏈不含有側鏈基團，規(guī)整性非常好，這種結構 的玻璃化轉變溫度較高，需要在很高的溫度下染色，促進染料分子向纖維內(nèi)部的擴散。另 外，PET的分子鏈規(guī)整，結晶性好，分子鏈排列緊密，并且分子鏈上沒有與染料分子發(fā)生作用 的極性基團，使聚酯纖維的上色更加困難。由于它分子中沒有親水基團，吸濕性很差，這導 致滌綸的染色比較困難。滌綸分散染料染色主要高溫高壓染色法方法
[0004] 聚酯纖維中的低聚物是一種低分子量的酯或醚，主要是指聚合度小于10的齊聚 物、二甘醇，是以副產(chǎn)物的形式產(chǎn)生。其中齊聚物分為線性齊聚物和環(huán)狀齊聚物，其中以環(huán) 狀聚體特別是環(huán)狀三聚體居多，齊聚物主要涉及到異相成核、紡絲加工、染色等，對聚酯的 性能及后道加工造成一定的不良影響。對苯二甲酸乙二醇酯聚合物(PET)大約含低聚物3-4%，當纖維表面出現(xiàn)低聚物就會給染色和后加工帶來麻煩。低聚物的擴散出來最容易發(fā)生 在染色時的控溫升溫和保溫階段。當降溫時，和染料一樣由于低聚物在水中的溶解度隨溫 度降低急劇減小，因此會結晶析出，析出的染料和低聚物附著在纖維表面極不容易洗去，從 而給染色及后加工帶來很多麻煩，染色過程中，聚集的染料和低聚物粘附在纖維表面，出現(xiàn) 染料色點、斑漬、色花等現(xiàn)象。沉積在染色機的管道和閥門中，阻礙液流循環(huán)，導致染色困 難。消除低聚物關鍵在于消除齊聚物環(huán)狀三聚物和二甘醇，一方面是在聚合過程中減少低 聚物的產(chǎn)生，另一方面是在染色前或染色中去除。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種低色差聚酯POY絲及其制備方法，是一種縮聚催化劑采 用乙二醇鎂和乙二醇銻的混合物的聚酯以及低色差聚酯POY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，將熱降解減少到最低，以及聚酯切片經(jīng)水與 溶洗劑在130°C，0.3MPa條件下煮泡、洗滌;減少齊聚物、二甘醇含量對聚酯POY絲染色的的 影響。
[0006] 本發(fā)明的一種低色差聚酯POY絲，為所述聚酯為對苯二甲酸和乙二醇經(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、造粒和溶洗后紡絲制得；
[0007] 所述產(chǎn)業(yè)用聚酯的切片中，齊聚物質(zhì)量百分比含量小于0.5%，二甘醇的質(zhì)量百分 比含量小于0.5%;
[0008] 所述乙二醇鎂的分子式為Mg(OCH2CH2OH)2;
[0009]所述溶洗是指造粒后的切片經(jīng)水與溶洗劑在120~130°C與0.2~0.3MPa條件下煮 泡和洗滌。
[0010] 所述低色差聚酯POY絲由聚酯溶洗后紡絲而得，所述低色差聚酯POY絲的斷裂強度 > 2.6cN/dtex，斷裂伸長率為 100·0±10·0%，色差 ΔΕ小于0.200，
[0011] 在聚酯纖維染色及后加工中，影響表面低聚物析出的因素很多，主要有溫度和時 間等因素。提高染色溫度將加劇低聚物的迀移，特別是當有某些助劑或染料存在時，迀移速 度提高更快。染液循環(huán)持續(xù)的時間越長，低聚物從纖維內(nèi)向外迀移的量增加，經(jīng)常冷熱循環(huán) 以及一些助劑、染料的存在會大大加劇低聚物的的移出與沉積。同時熱定形的溫度和時間 對低聚物迀移速度和迀移量有很大影響。對合成纖維染整加工來說熱定形是一個極其重要 的工序，其主要目的是消除織物上已有的皺痕和提高織物的尺寸穩(wěn)定性以及改善織物的強 力、手感、起毛起球和表面平整等性能。但是，在色織物定形過程中經(jīng)常發(fā)生這樣的現(xiàn)象，即 熱定形后的織物表面容易出現(xiàn)色斑和條花，勻染性和摩擦牢度也顯著下降，尤其是對于超 細滌綸織物，影響尤為嚴重，低聚物在熱作用下由內(nèi)向外的迀移是主要原因之一?，F(xiàn)有的技 術都集中在染色環(huán)節(jié)來解決低聚物對染色的影響，這只是一種治標的方法，只有從源頭上 解決才是治本的根本。
[0012] 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，其熱降解系數(shù)很小，在反應過程中引發(fā)的副反應較少，減少了在加工過程中低聚物的產(chǎn) 生。引起熱降解的主要因素是高溫和催化劑，高溫是反應強度過高，導致降解加速，產(chǎn)生了 端羧基，同時也使環(huán)狀齊聚物增加;催化劑則與催化劑的降解反應常數(shù)相關，在縮聚過程 中，催化劑的作用不僅在于能催化生成主反應，從而影響反應的速率與產(chǎn)量，同時還能催化 熱降解和醚鍵生成，增加環(huán)狀齊聚物和二甘醇的含量。
[0013] 如上所述的一種低色差聚酯POY絲的線密度偏差率<0.2%，斷裂強度CV值< 3.0%，斷裂伸長CV值<6.0%。
[0014] 如上所述的一種低色差聚酯POY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。
[0015] 本發(fā)明還提供了一種低色差聚酯POY絲的制備方法，一種低色差聚酯POY絲的制備 方法，為對苯二甲酸和乙二醇經(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，然后將聚酯切片溶洗后即制得聚酯；再經(jīng)計量、擠出、冷 卻、上油和卷繞，制得低色差聚酯纖維POY絲;主要工藝為：
[0016] (1)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，金屬鎂塊為陽極，陰極為石墨； 通直流電，起始電壓6~IOVV，陰極電流密度為150~200mA，50~60°C時電解10~12小時，電 解結束后取出電極，得白色懸濁液;減壓過濾，白色固體用無水乙醇洗滌，干燥后得到乙二 醇儀；
[0018] (2)聚酯的制備，包括酯化反應和縮聚反應：
[0019] 所述酯化反應：
[0020] 采用對苯二甲酸和乙二醇作為原料，加入防醚劑，配成均勻漿料后進行酯化反應， 得到酯化產(chǎn)物；酯化反應在氮氣氛圍中加壓，壓力控制在常壓~〇.3MPa，溫度在250~260 °C，酯化水餾出量達到理論值的90%以上為酯化反應終點；
[0021] 所述縮聚反應：
[0022] 包括縮聚反應低真空階段和縮聚反應高真空階段：
[0023] 所述縮聚反應低真空階段，在酯化產(chǎn)物中加入催化劑和穩(wěn)定劑，在負壓的條件下 開始縮聚反應，該階段壓力由常壓平穩(wěn)抽至絕對壓力500Pa以下，溫度控制在260~270°C， 反應時間為30~50分鐘;所述催化劑為乙二醇鎂和乙二醇銻的混合物；
[0024] 所述縮聚反應高真空階段，經(jīng)所述縮聚反應低真空階段后，繼續(xù)抽真空，使反應壓 力降至絕對壓力小于l〇〇Pa，反應溫度控制在275~280°C，反應時間50~90分鐘；
[0025]制得聚酯，經(jīng)切粒得到聚酯切片；
[0026] (3)溶洗
[0027] 所述聚酯切片經(jīng)水與溶洗劑在120~130°C與0.2~0.3MPa條件下煮泡3-5小時，后 經(jīng)洗滌;得到聚酯。
[0028] (4)紡絲主要工藝參數(shù)：
[0029]所述擠出的溫度為280~290°C;
[0030] 所述冷卻的風溫為20~25°C;
[0031] 所述卷繞的速度為2500~3000m/min;
[0032] 單絲纖度為0.3~2 .Odtex;
[0033] 如上所述的一種低色差聚酯POY絲的制備方法，所述乙二醇與所述對苯二甲酸的 摩爾比為1.2~2.0:1。
[0034] 如上所述的一種低色差聚酯POY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苯二甲酸質(zhì)量的 0.01% ~0.05%〇
[0035]如上所述的一種低色差聚酯POY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)定劑用量為所述對苯二甲酸重量的〇. 01 %~〇.05%。 穩(wěn)定劑主要以磷酸酯為主，主要作用是在聚合過程中捕捉反應產(chǎn)生的自由基，減少副反應。 [0036]如上所述的一種低色差聚酯POY絲的制備方法，所述水與溶洗劑的質(zhì)量比例為 100: 3~4,聚酯切片與水和溶洗劑的比例，即固液比為1:5-10;所述溶洗劑為乙二醇一乙 醚、乙二醇一丙醚和乙二醇一丁醚中的一種，在水中加入少量的溶洗劑，溶洗劑溶于水，同 時也可溶解大多數(shù)低分子的醚和酯，有利于提高洗滌的效果和低聚物的減少。
[0037]如上所述的一種低色差聚酯POY絲的制備方法，所述洗滌是指煮泡后聚酯切片用 70~80°C熱水洗10~15min，然后用冷水洗凈，烘干冷卻備用。
[0038]如上所述的一種低色差聚酯POY絲的制備方法，所述防醚劑為醋酸鈉和醋酸鈣中 的一種，防醚劑用量為所述對苯二甲酸重量的〇. 01 %~〇. 05%。防醚劑通過加入少量NaAc 減少在酸性條件下醚的生成，從而降低了乙二醇反應生成二甘醇的活性。
[0039]本發(fā)明的目的是提供一種低色差聚酯POY絲，采用較溫和的一類縮聚催化劑乙二 醇鎂，在反應過程中引發(fā)的較少副反應較少以及加工過程中的較少熱降解，減少了在加工 過程中低聚物的產(chǎn)生。聚酯切片經(jīng)水與溶洗劑在130°C，0.3MPa條件下煮泡有利于提高洗滌 的效果和低聚物的減少。低聚物的減少，使得聚酯纖維染色及后加工熱定形中，低聚物從纖 維內(nèi)向外迀移的量降低，減少了色斑和條花出現(xiàn)，保證了纖維勻染性和摩擦牢度。
[0040] 有益效果：
[0041] ?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，其熱降解系數(shù)很小，在反應過程中引發(fā)