專利名稱：連續(xù)生產(chǎn)功能性聚酯的方法及專用設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚酯的生產(chǎn)方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
據(jù)知，特別是聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸斌二醇酯和聚對苯二甲酸丁二醇酯，由于其機械、物理、化學(xué)性能優(yōu)異，因而在纖維、薄膜和其他模塑產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用。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。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)場很遠的地方，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)場要求聚酯在生產(chǎn)裝置中冷卻，隨后任選地造粒已達到固化，此種常用的傳統(tǒng)方式帶來以下缺點冷卻，固化、造粒、儲藏、運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)致對環(huán)境的影響。共混組分在混煉設(shè)備中的融融構(gòu)成該聚酯在高溫下的額外暴露，這會造成降解以及因此生產(chǎn)的共混物品質(zhì)的惡化。這對于熱敏性聚酯來說尤其嚴重。最后，對共混物生產(chǎn)現(xiàn)場使用的聚酯在熔融前進行干燥可能證明是必須的，倘若運輸和儲藏期間所吸收的任何濕氣會造成熔體中的聚酯降解。
另一方面，聚酯融體中直接添加改性劑成份共混得制造方法存在改性劑成份分散性差缺陷，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單，易操作，生產(chǎn)的聚酯質(zhì)量好的連續(xù)生產(chǎn)功能性聚酯的方法及專用設(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，包括連續(xù)聚合方法生產(chǎn)聚酯，其特征是包括下列步驟①將經(jīng)連接聚合方法生產(chǎn)的熔融態(tài)聚酯通過與連續(xù)聚合設(shè)備相通的主管道輸入共混合裝置；②將改性劑和聚酯加入到混合器中混合，并將混合物輸入共混合裝置與熔融態(tài)聚酯混合，得到改性功能性聚酯。
步驟②中加入到混合器中混合的聚酯是直接加入混合器中的聚酯切片或是從連續(xù)聚合設(shè)備經(jīng)過支管進入混合器中的熔融態(tài)聚酯。改性劑的用量和聚酯的用量比按重量計為15～60∶40～85。改性劑是無機功能性粉體、改性聚酯的共聚物及分散助劑的混合物。熔融態(tài)聚酯是聚對苯二甲酸烷烴二醇酯，優(yōu)選聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯或聚對苯二甲酸1，3-丙二醇酯，尤其優(yōu)選聚對苯二甲酸乙二酯。熔融態(tài)聚酯的溫度為220～320℃，優(yōu)選240～300℃。
改性劑也可以是單純的功能性粉體或改性聚酯的共聚物，也可以是功能性粉體與分散劑的混合物或改性聚酯的共聚物與分散劑的混合物。也可以是其他合適改性劑。功能性粉體為無機納米級粉體或有機物質(zhì)。功能粉體包括導(dǎo)電、抗菌、紅外線和畜熱材料等，其中粒徑為納米級到微米級分布。為了納米材料在聚酯的很好分散，可加入分散劑，如聚乙烯吡咯烷酮或鋁鈦復(fù)合型偶聯(lián)劑。通常含納米粉體的功能性母粒中無機納米粉體的最佳用量為15～60％。改性聚酯是間苯二元酸烷烴酯共聚物、間苯二元酸烷烴-5-磺酸鹽或?qū)Ρ蕉姿嵋叶?、間苯二元酸烷烴酯-5-磺酸鹽的共聚物。
一種連續(xù)生產(chǎn)功能性聚酯的方法的專用設(shè)備，其特征是有與連續(xù)聚合設(shè)備連接的主管道，主管道與共混合裝置連接，一個改性劑與聚酯的混合器和共混合裝置連接。
改性劑與聚酯的混合器為螺桿式混合器。一個和改性劑與聚酯的混合器輸入端連接的支管與主管連接。有多余聚酯輸出管與主管連接。共混合裝置及改性劑與聚酯的混合器，它們的混合長度與混合直徑的比值均為20～60，其中直徑為20～100厘米，優(yōu)選30～70厘米。
本發(fā)明方法簡單，易操作，改性劑成分分散均一，品種穩(wěn)定，生產(chǎn)的聚酯質(zhì)量好，生產(chǎn)成本低。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
圖1是本實用新型實施例1的設(shè)備結(jié)構(gòu)示圖。
圖2是本實用新型實施例7、8的設(shè)備結(jié)構(gòu)示圖。
圖3是本實用新型實施例9的設(shè)備結(jié)構(gòu)示圖。
具體實施例方式實施例1以對苯二甲酸和乙二醇為原料在200～260℃溫度下進行酯化反應(yīng)，然后在280～300℃溫度、低于300Pa真空下進行重縮聚反應(yīng)，連續(xù)生產(chǎn)粘度達到0.655的聚對苯二甲酸乙二醇酯(簡寫為PET)熔體。連續(xù)聚合設(shè)備1中的聚對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，同時支管4將聚對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(南通雙華化學(xué)新材料有限公司生產(chǎn))加入到螺桿式混合器5中，供給量是2.5kg/h。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苯二甲酸乙二醇酯中含量為0.5％。然后采用普通紡絲機進行常規(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及改性劑與聚酯的螺桿式混合器5，它們的混合長度與混合直徑的比值均為20～60，其中直徑為20～100厘米。
實施例2～6的制備工藝如同實施例1。其試驗結(jié)果如下所示


實施例7以對苯二甲酸和乙二醇為原料在200～260℃溫度下進行酯化反應(yīng)，然后在280～320℃溫度、低于300Pa真空下進行重縮聚反應(yīng)，連續(xù)生產(chǎn)粘度達到0.655的聚對苯二甲酸乙二醇酯(簡寫為PET)熔體。聚對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供給進入共混合裝置8。另一方面，粘度為0.655的聚對苯二甲酸乙二醇酯與SH-D2抗靜電粉體在螺桿式混合器9中混合，其中SH-D2抗靜電粉體相對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。然后采用普通紡絲機進行常規(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，它們的混合長度與混合直徑的比值均為20～60，其中直徑為20～100厘米。
實施例8與實施7一樣的聚對苯二甲酸乙二醇酯從連續(xù)聚合設(shè)備6通過主管道7供給進入共混合裝置8，供給量為1000kg/h。另一方面，粘度為0.655的聚對苯二甲酸乙二醇酯與間苯二元酸烷烴-5-磺酸鹽和對苯二甲酸乙二醇共聚物在螺桿式混合器9螺桿中混合，其中改性共聚物中間苯二元酸烷烴-5-磺酸鹽相對于二元酸總量的摩爾含量為40％，改性聚酯相對于混合物的重量份為50％，混合物以430kg/h向共混合裝置8供給，然后采用普通紡絲機進行常規(guī)紡絲及牽伸工藝制成纖維。所得的絲條進行常規(guī)簡易染色，染色性比較均一。說明共聚物可以均勻分散于共混物中。上述共混合裝置8及改性劑與聚酯的螺桿式混合器9，它們的混合長度與混合直徑的比值均為20～60，其中直徑為20～100厘米。
實施例9有多余聚酯輸出管10與主管11連接，其余同實施例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。
實施例10改性劑SH-D2抗靜電粉體的用量和聚酯的用量比為15～60∶40～85(例1585、30∶70、50∶50、60∶40)，其余同實施例1。
實施例11改性劑采用無機功能性粉體(功能性粉體為無機納米級粉體或有機物質(zhì)，包括導(dǎo)電、抗菌、紅外線和畜熱材料等，其中粒徑為納米級到微米級分布)改性聚酯的共聚物(間苯二元酸烷烴酯共聚物、間苯二元酸烷烴-5-磺酸鹽或?qū)Ρ蕉姿嵋叶?、間苯二元酸烷烴酯-5-磺酸鹽的共聚物)及分散助劑(聚乙烯吡咯烷酮或鋁鈦復(fù)合型偶聯(lián)劑)的混合物。三者的用量比按重量計為無機功能性粉體改性聚酯的共聚物分散助劑＝100∶9～25∶6～15。其余同實施例1或?qū)嵤├?0。
比較例1釜式聚合的粘度為0.655聚對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進行常規(guī)紡絲及牽伸工藝制成纖維。纖維體積電阻率為8.7*109Ω·cm，斷裂強度1.762cN/dtex。
比較例2釜式聚合的粘度為0.655聚對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進行常規(guī)紡絲及牽伸工藝制成纖維。纖維體積電阻率為3.5*108Ω·cm，斷裂強度1.542cN/dtex。
比較例3連續(xù)聚合的粘度為0.655聚對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進行常規(guī)紡絲及牽伸工藝制成纖維。纖維體積電阻率為6.5*109Ω·cm，斷裂強度1.624cN/dtex。
比較例4連續(xù)聚合的粘度為0.655聚對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進行常規(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，包括連續(xù)聚合方法生產(chǎn)聚酯，其特征是包括下列步驟①將經(jīng)連接聚合方法生產(chǎn)的熔融態(tài)聚酯通過與連續(xù)聚合設(shè)備相通的主管道輸入共混合裝置；②將改性劑和聚酯加入到混合器中混合，并將混合物輸入共混合裝置與熔融態(tài)聚酯混合，得到改性功能性聚酯。
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中加入到混合器中混合的聚酯是直接加入混合器中的聚酯切片或是從連續(xù)聚合設(shè)備經(jīng)過支管進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，其特征是改性劑的用量和聚酯的用量比按重量計為15～60∶40～85。
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，其特征是改性劑是無機功能性粉體、改性聚酯的共聚物及分散助劑的混合物。
5.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，其特征是熔融態(tài)聚酯是聚對苯二甲酸烷烴二醇酯，熔融態(tài)聚酯的溫度為220～320℃。
6.一種權(quán)利要求1所述的連續(xù)生產(chǎn)功能性聚酯的方法的專用設(shè)備，其特征是有與連續(xù)聚合設(shè)備連接的主管道，主管道與共混合裝置連接，一個改性劑與聚酯的混合器和共混合裝置連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的連續(xù)生產(chǎn)功能性聚酯的方法的專用設(shè)備，其特征是改性劑與聚酯的混合器為螺桿式混合器。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的連續(xù)生產(chǎn)功能性聚酯的方法的專用設(shè)備，其特征是一個和改性劑與聚酯的混合器輸入端連接的支管與主管連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的連續(xù)生產(chǎn)功能性聚酯的方法的專用設(shè)備，其特征是有多余聚酯輸出管與主管連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的連續(xù)生產(chǎn)功能性聚酯的方法的專用設(shè)備，其特征是共混合裝置及改性劑與聚酯的混合器，它們的混合長度與混合直徑的比值均為20～60。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種連續(xù)生產(chǎn)功能性聚酯的方法，包括連續(xù)聚合方法生產(chǎn)聚酯，其特征是將經(jīng)連接聚合方法生產(chǎn)的熔融態(tài)聚酯通過與連續(xù)聚合設(shè)備相通的主管道輸入共混合裝置；將改性劑和聚酯加入到混合器中混合，并將混合后的改性劑輸入共混合設(shè)備與熔融態(tài)聚酯混合，得到改性功能性聚酯。本發(fā)明方法簡單，易操作，改性劑成分分散均一，品種穩(wěn)定，生產(chǎn)的聚酯質(zhì)量好，生產(chǎn)成本低。
文檔編號C08G63/80GK1958642SQ200510095280
公開日2007年5月9日 申請日期2005年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月1日
發(fā)明者曹曉秀, 本田圭介 申請人:東麗纖維研究所(中國)有限公司