專(zhuān)利名稱(chēng)：一種可完全生物降解脂肪族共聚酯短纖維的制備方法
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短纖維的制備方法，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短纖維的制備方法，屬于化學(xué)纖維領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著環(huán)境問(wèn)題的日益突出，可生物降解材料越來(lái)越受到世界各國(guó)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(guò)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(kāi)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(lèi)典型的生物降解脂肪族聚酯，由于其綜合性能優(yōu)異，性?xún)r(jià)比合理而備受青睞，近幾年發(fā)展較快，是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外研究和開(kāi)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(jiàn)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，玻璃化溫度約為-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(kāi)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?chē)?yán)格的控制反應(yīng)。以十氫萘為溶劑，通過(guò)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(guò)熔融縮聚法合成出PESJM其縮聚反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?200810132792.2，專(zhuān)利名稱(chēng)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(guò)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(zhǎng)等不足。盡管?chē)?guó)內(nèi)外對(duì)PES的研究剛剛開(kāi)始，尚未有商業(yè)化產(chǎn)品的推出，但無(wú)論從原料來(lái)源上，還是從PES的性能和成本角度而言，PES均是一類(lèi)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)。
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短纖維的制備方法，具有流程短、成本低、熔體質(zhì)量穩(wěn)定、紡絲性能優(yōu)良，制得的短纖維強(qiáng)伸度等指標(biāo)均能滿足后加工的要求，最終產(chǎn)品可在使用廢棄后，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。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:—種可完全生物降解脂肪族共聚酯短纖維的制備方法，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)制備脂肪族共聚酯短纖維:將步驟I)制得的脂肪族共聚酯熔體通過(guò)熔體輸送設(shè)備，經(jīng)計(jì)量、擠出、吹風(fēng)冷卻、上油集束，牽伸、熱定型、卷曲、切斷、打包，制得可完全生物降解脂肪族共聚酯短纖維。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22 5 240°C，真空度為10 0.lKPa，反應(yīng)時(shí)間小于200min，制得數(shù)均分子量大于5萬(wàn)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(gòu)供應(yīng)五聯(lián)化工廠提供)、亞磷酸為上?；瘜W(xué)試劑采購(gòu)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(gòu)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 ;噴絲板孔數(shù)為2960 ;環(huán)吹風(fēng)風(fēng)壓為300 350Pa ;紡絲速度為800 1200m/min ;牽伸倍數(shù)為3.0 4.0 ;牽伸熱定型溫度為60 80°C。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短纖維的制備方法，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(lèi)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；再將合成的共聚酯，直接通過(guò)熔體輸送管道，經(jīng)計(jì)量、擠出、吹風(fēng)冷卻、上油集束，牽伸、熱定型、卷曲、切斷、打包，制得可完全生物降解脂肪族共聚酯短纖維。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):1)通過(guò)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(guò)長(zhǎng)的不足，同時(shí)季戊四醇的引入，相當(dāng)于在分子中引入長(zhǎng)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(wèn)題，而且生產(chǎn)成本明顯下降；4)具有流程短、成本低、熔體質(zhì)量穩(wěn)定、紡絲性能優(yōu)良，制得的短纖維強(qiáng)伸度等指標(biāo)均能滿足后加工的要求，最終產(chǎn)品可在使用廢棄后，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短纖維的制備方法，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197min，制得數(shù)均分子量大于5萬(wàn)的脂肪族共聚酯熔體。2)制備脂肪族共聚酯短纖維:在相應(yīng)的熔體直紡短纖維生產(chǎn)設(shè)備上，將步驟I)制得的脂肪族共聚酯熔體通過(guò)熔體輸送設(shè)備，經(jīng)計(jì)量、擠出、吹風(fēng)冷卻、上油集束，牽伸、熱定型、卷曲、切斷、打包，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 ;噴絲板孔數(shù)為2960孔；環(huán)吹風(fēng)風(fēng)壓為300Pa ;紡絲速度為800m/min ;牽伸倍數(shù)為4.0 ;牽伸熱定型溫度為60°C,制得可完全生物降解脂肪族共聚酯短纖維(1.44dtex/38mm細(xì)旦短纖)。通過(guò)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(jiàn)表I;通過(guò)本實(shí)施例制得的可完全生物降解脂肪族共聚酯單絲的加工性能、斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率見(jiàn)表2。通過(guò)本實(shí)施例提供的一種可完全生物降解脂肪族共聚酯短纖維的制備方法，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(lèi)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；再將合成的共聚酯，直接通過(guò)熔體輸送管道，經(jīng)計(jì)量、擠出、吹風(fēng)冷卻、上油集束，牽伸、熱定型、卷曲、切斷、打包，制得可完全生物降解脂肪族共聚酯短纖維。本實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn):1)通過(guò)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(guò)長(zhǎng)的不足，同時(shí)季戊四醇的引入，相當(dāng)于在分子中引入長(zhǎng)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(wèn)題，而且生產(chǎn)成本明顯下降；4)具有流程短、成本低、熔體質(zhì)量穩(wěn)定、紡絲性能優(yōu)良，制得的短纖維強(qiáng)伸度等指標(biāo)均能滿足后加工的要求，最終產(chǎn)品可在使用廢棄后，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短纖維的制備方法，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 0.1KPa,反應(yīng)時(shí)間為185min，制得數(shù)均分子量大于5萬(wàn)的脂肪族共聚酯熔體。2)制備脂肪族共聚酯短纖維:在相應(yīng)的熔體直紡短纖維生產(chǎn)設(shè)備上，將步驟I)制得的脂肪族共聚酯熔體通過(guò)熔體輸送設(shè)備，經(jīng)計(jì)量、擠出、吹風(fēng)冷卻、上油集束，牽伸、熱定型、卷曲、切斷、打包，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 ;噴絲板孔數(shù)為2960孔；環(huán)吹風(fēng)風(fēng)壓為325Pa ;紡絲速度1000m/min ;牽伸倍數(shù)3.5 ;牽伸熱定型溫度70°C;制得可完全生物降解脂肪族共聚酯短纖維(1.44dtex/38mm細(xì)旦短纖)。通過(guò)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(jiàn)表I;通過(guò)本實(shí)施例制得的可完全生物降解脂肪族共聚酯單絲的加工性能、斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率見(jiàn)表2。通過(guò)本實(shí)施例提供的一種可完全生物降解脂肪族共聚酯短纖維的制備方法，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(lèi)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；再將合成的共聚酯，直接通過(guò)熔體輸送管道，經(jīng)計(jì)量、擠出、吹風(fēng)冷卻、上油集束，牽伸、熱定型、卷曲、切斷、打包，制得可完全生物降解脂肪族共聚酯短纖維。本實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn):1)通過(guò)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(guò)長(zhǎng)的不足，同時(shí)季戊四醇的引入，相當(dāng)于在分子中引入長(zhǎng)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(wèn)題，而且生產(chǎn)成本明顯下降；4)具有流程短、成本低、熔體質(zhì)量穩(wěn)定、紡絲性能優(yōu)良，制得的短纖維強(qiáng)伸度等指標(biāo)均能滿足后加工的要求，最終產(chǎn)品可在使用廢棄后，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短纖維的制備方法，包括如下步驟:I)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 0.1KPa,反應(yīng)時(shí)間為175min，制得數(shù)均分子量大于5萬(wàn)的可完全生物降解脂肪族共聚酯熔體。2)制備脂肪族共聚酯短纖維:在相應(yīng)的熔體直紡短纖維生產(chǎn)設(shè)備上，將步驟I)制得的脂肪族共聚酯熔體通過(guò)熔體輸送設(shè)備，經(jīng)計(jì)量、擠出、吹風(fēng)冷卻、上油集束，牽伸、熱定型、卷曲、切斷、打包，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 ;噴絲板孔數(shù)為2960孔；環(huán)吹風(fēng)風(fēng)壓為350Pa ;紡絲速度為1200m/min ;牽伸倍數(shù)為3.0 ;牽伸熱定型溫度80°C ；制得可完全生物降解脂肪族共聚酯短纖維(1.44dtex/38mm細(xì)旦短纖)。通過(guò)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(jiàn)表I ;通過(guò)本實(shí)施例制得的可完全生物降解脂肪族共聚酯單絲的加工性能、斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率見(jiàn)表2。通過(guò)本實(shí)施例提供的一種可完全生物降解脂肪族共聚酯短纖維的制備方法，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(lèi)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；再將合成的共聚酯，直接通過(guò)熔體輸送管道，經(jīng)計(jì)量、擠出、吹風(fēng)冷卻、上油集束，牽伸、熱定型、卷曲、切斷、打包，制得可完全生物降解脂肪族共聚酯短纖維。本實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn):1)通過(guò)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(guò)長(zhǎng)的不足，同時(shí)季戊四醇的引入，相當(dāng)于在分子中引入長(zhǎng)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(wèn)題，而且生產(chǎn)成本明顯下降；4)具有流程短、成本低、熔體質(zhì)量穩(wěn)定、紡絲性能優(yōu)良，制得的短纖維強(qiáng)伸度等指標(biāo)均能滿足后加工的要求，最終產(chǎn)品可在使用廢棄后，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.lKPa，反應(yīng)時(shí)間為247min，制得可完全生物降解脂肪族共聚酯。2)制備脂肪族共聚酯短纖維:在相應(yīng)的熔體直紡短纖維生產(chǎn)設(shè)備上，將步驟I)制得的脂肪族共聚酯熔體通過(guò)熔體輸送設(shè)備，經(jīng)計(jì)量、擠出、吹風(fēng)冷卻、上油集束，牽伸、熱定型、卷曲、切斷、打包，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;噴絲板孔數(shù)為2960孔；環(huán)吹風(fēng)風(fēng)壓為300Pa ;紡絲速度為800m/min ;牽伸倍數(shù)為4.0 ;牽伸熱定型溫度為60°C，制得可完全生物降解脂肪族共聚酯短纖維(1.44dtex/38mm細(xì)旦短纖)。通過(guò)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(jiàn)表I ;通過(guò)本實(shí)施例制得的可完全生物降解脂肪族共聚酯單絲的加工性能、斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率見(jiàn)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5KPa，反應(yīng)時(shí)間為185min，制得數(shù)均分子量大于5萬(wàn)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)切片紡短纖設(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 ;噴絲板孔數(shù)為2960孔；環(huán)吹風(fēng)風(fēng)壓為325Pa ;紡絲速度1000m/min ;牽伸倍數(shù)3.5 ;牽伸熱定型溫度70°C;制得可完全生物降解脂肪族共聚酯短纖維(1.44dtex/38mm細(xì)旦短纖)。本實(shí)施例中因干燥條件不易控制，無(wú)油絲的粘度下降至0.651dl/g，紡絲時(shí)飄絲增力口，甚至無(wú)法紡絲。通過(guò)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(jiàn)表I ;通過(guò)本實(shí)施例制得的可完全生物降解脂肪族共聚酯單絲的加工性能、斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率見(jiàn)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(jiàn)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短纖維制備條件與結(jié)果見(jiàn)表2。如表I所示，通過(guò)實(shí)施例1 3可以看到，本發(fā)明得到的PES通過(guò)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(zhǎng)，而且得到的PES分子量較低。如表2所示，通過(guò)表2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(guò)熔體直紡制得的短纖維，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(guò)表2比較實(shí)施例1的熔體直紡技術(shù)，也無(wú)法很好的滿足后加工及性能要求，短纖維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(guò)切片紡制得的短纖維，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短纖維的制備方法，其特征在于包括如下步驟: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)制備脂肪族共聚酯短纖維:將步驟I)制得的脂肪族共聚酯熔體通過(guò)熔體輸送設(shè)備，經(jīng)計(jì)量、擠出、吹風(fēng)冷卻、上油集束，牽伸、熱定型、卷曲、切斷、打包，制得可完全生物降解脂肪族共聚酯短纖維。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可完全生物降解脂肪族共聚酯短纖維的制備方法，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-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97.09Γ98.5% ;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(T0.1KPa,反應(yīng)時(shí)間小于200min，制得數(shù)均分子量大于5萬(wàn)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短纖維的制備方法，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 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占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短纖維的制備方法，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短纖維的制備方法，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1所述的一種可完全生物降解脂`肪族共聚酯短纖維的制備方法，其特征在于所述的步驟2)中熔體輸送管道的溫度為20(T21(TC ;紡絲箱體溫度為22(T240°C ；噴絲板孔數(shù)為2960 ;環(huán)吹風(fēng)風(fēng)壓為30(T350Pa ;紡絲速度為800 1200 m/min ;牽伸倍數(shù)為`3.(Γ4.0 ;牽伸熱定型溫度為6(T80°C。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種可完全生物降解脂肪族共聚酯短纖維的制備方法，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)制備脂肪族共聚酯短纖維將步驟1)制得的脂肪族共聚酯熔體通過(guò)熔體輸送設(shè)備，經(jīng)計(jì)量、擠出、吹風(fēng)冷卻、上油集束，牽伸、熱定型、卷曲、切斷、打包，制得可完全生物降解脂肪族共聚酯短纖維。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，制得的短纖維強(qiáng)伸度等指標(biāo)均能滿足后加工的要求。
文檔編號(hào)C08G63/86GK103243413SQ20131014537
公開(kāi)日2013年8月14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, 陳文興 申請(qǐng)人:浙江理工大學(xué)