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CN105504241B - 一种高模低缩聚酯工业丝及其制备方法 - Google Patents

一种高模低缩聚酯工业丝及其制备方法 Download PDF

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CN105504241B CN201511017953.XA CN201511017953A CN105504241B CN 105504241 B CN105504241 B CN 105504241B CN 201511017953 A CN201511017953 A CN 201511017953A CN 105504241 B CN105504241 B CN 105504241B
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Abstract

本发明涉及一种高模低缩聚酯工业丝及其制备方法，所述高模低缩聚酯工业丝由聚酯溶洗、固相增粘后纺丝而得，所述高模低缩聚酯工业丝在温度为177℃×10min×0.05cN/dtex的测试条件下，纤维的干热收缩率为2.0±0.25％，所述高模低缩聚酯工业丝的晶粒体积Vc的平均数值大于230nm3，所述高模低缩聚酯工业丝的纤维模量≥100cN/dtex。采用乙二醇镁与乙二醇锑混合物作为缩聚催化剂，其热降解系数很小，聚合过程中低聚物减少，加工过程中热降解的降低，大大地减少了聚酯中的杂质，同时也降低了聚酯中成核剂的量，在减少异相成核的基础上增加了均相成核的机率，溶洗进一步降低了低聚物的含量，有利于高模低缩聚酯工业丝纤维中晶粒尺寸的长大和结晶完善性优化。

Description

一种高模低缩聚酯工业丝及其制备方法
技术领域
本发明属聚酯工业丝制备技术领域，涉及一种高模低缩聚酯工业丝及其制备方法，特别是一种缩聚催化剂采用乙二醇镁和乙二醇锑的混合物以及聚酯切片经水与溶洗剂在120～130℃，0.2～0.3MPa条件下煮泡、洗涤的聚酯以及高模低缩聚酯工业丝及其制备方法。
背景技术
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是一种性能优良的聚合物，PET以其模量高、强度高、挺括、保形性好、纯净卫生、阻隔性能好等，被广泛应用于纤维、瓶包装、薄膜和片材等领域，产量逐年递增，行业地位显著提升。
产业用聚酯纤维主要是指大都应用于工业、国防、医疗、环境保护和尖端科学各方面，是具有相对特殊的物理化学结构、性能和用途，或具有特殊功能的化学纤维，主要体现在耐强腐蚀、低磨损、耐高温、耐辐射、阻燃、抗燃、耐高电压、高强度高模量以及多种医学功能。以高强低收缩涤纶工业长丝作为原料生产的PVC蓬盖布，具有较高的剥离强度和撕裂强度，使蓬盖布适用于各种用途，柔性体广告灯箱材料、充气结构材料、蓬盖建筑织物遮阳帐篷等。以高强低收缩工业丝为主织物材料在特殊防护服、伪装、覆盖物、背囊等军需方面得到应用。作为土工材料的一种具有轻便、柔软、高强、耐磨、抗腐蚀、不导电、减震等优点。使用时安全方便、效率高，并且不会损坏吊装物件。产业用聚酯纤维的应用领域拓展带动应用领域的整体竞争力提升，无论在减轻复合材料的重量，使用的耐久性和减少维修、包养成本等诸多方面，聚酯类高性能纤维越来越发挥出其综合竞争优势。未来的数十年，高性能聚酯纤维的发展不仅仅从数量上有长足的进展，更在应用领域的拓展和产业链整体竞争力的提升上取得实质性的成效。
高强度、高模量、低收缩、尺寸稳定性、功能化将产业用聚酯纤维发展的主要方向，而影响纤维品质的是聚酯高分子的集态结构，主要涉及到聚酯分子间的作用力，结晶的形态和结构、取向态结构等，而结晶的形态和结构又是其中的重点。
端羧基、齐聚物、二甘醇(DEG)含量是聚酯切片的重要质量指标，其中齐聚物、二甘醇都是低聚物，它们不仅反映了生产状况的好坏，还会影响到纺丝加工的产品质量。因此，减少聚酯切片中的端羧基、齐聚物、二甘醇含量就成为提高聚酯产品质量很重要的环节。端羧基对聚合物性能的影响不容勿视，在生产中只有控制聚酯端羧基含量稳定，才能稳定的控制其相对分子质量分布的均一性。二甘醇在聚酯切片中的含量是聚酯生产中一个很重要的质量指标。因为它直接影响到聚酯切片的熔点，聚酯切片的熔点会随其中DEG的含量的增加急剧下降，所以它不仅反映了生产状况的好坏，直接影响到后加工—纺丝工艺和丝的质量。聚酯中的齐聚物是指聚合度小于10的低聚体，分为线性齐聚物和环状齐聚物，其中以环状聚体特别是环状三聚体居多，齐聚物主要涉及到异相成核、纺丝加工等，对聚酯的性能及后道加工造成一定的不良影响。控制三者在聚酯切片中的含量是聚酯生产工艺中十分重要的课题。
发明内容
本发明的目的是提供一种高模低缩聚酯工业丝及其制备方法，是一种缩聚催化剂采用乙二醇镁和乙二醇锑的混合物的聚酯以及高模低缩聚酯工业丝及其制备方法。所述高模低缩聚酯工业丝在温度177℃×10min×0.05cN/dtex的测试条件下，纤维的干热收缩率为2.0±0.25％，所述高模低缩聚酯工业丝的晶粒体积Vc的平均数值大于230nm3，所述高模低缩聚酯工业丝的纤维模量≥100cN/dtex。本发明采用乙二醇镁和乙二醇锑的混合物为缩聚催化剂，将热降解减少到最低，以及聚酯切片经水与溶洗剂在130℃，0.3MPa条件下煮泡、洗涤；减少端羧基、齐聚物、二甘醇含量对聚酯纺丝加工的影响。
本发明的一种高模低缩聚酯工业丝，为所述聚酯为对苯二甲酸和乙二醇经酯化和在乙二醇镁和乙二醇锑的混合物催化作用下缩聚、造粒和溶洗、固相增粘后纺丝而得；
所述产业用聚酯的切片中，端羧基含量小于15mol/t，齐聚物质量百分比含量小于0.5％，二甘醇的质量百分比含量小于0.5％；
所述乙二醇镁的分子式为Mg(OCH2CH2OH)2；
所述溶洗是指造粒后的切片经水与溶洗剂在120～130℃与0.2～0.3MPa条件下煮泡和洗涤。
高强度、高模量、低收缩、尺寸稳定性、功能化将产业用聚酯纤维发展的主要方向，而影响纤维品质的是聚酯高分子的集态结构，主要涉及到聚酯分子间的作用力，结晶的形态和结构、取向态结构等，而结晶的形态和结构又是其中的重点。
低收缩、尺寸稳定性是影响高品质聚酯的主要因素，聚酯纤维的宏观热收缩现象是因为局部伸长大分子链的熵变趋势，向卷曲状态发展产生的内应力及纺丝加工过程冻结在样品中的轴向内应力，这种局部内应力可由分子网结构转递到整个材料，当外界提供足够热能时，发生的现象。
聚酯纤维属于取向半结晶高分子材料，是由取向稳定性不同的结构单元组成：(1)高稳定和高完善程度的结晶部分；(2)相对低稳定性的不完善结晶部分；(3)低稳定性的结晶与非晶之间的过渡层；(4)不稳定的取向非晶相。当聚酯纤维受热时，可能发生如下情况：取向的非晶相发生回缩和结晶；不完善结晶部分的破坏和可能发生再结晶：晶粒的加厚或晶粒完全熔融。说明晶粒尺寸和结晶完善程度是保证纤维高温尺寸稳定性的重要因素。177℃热收缩率低的是热尺寸稳定性极佳的纤维.，具有两个结构特点：晶粒尺寸大和结晶完善性好。因此纤维的晶粒尺寸大和结晶完善性好，是低收缩纤维品质的保证。
影响聚酯结晶的因素主要有：(1)分子链本身的结构。(2)结晶温度的选择。(3)分子量的影响。(4)成核剂的应用。(5)最后就是工艺条件的影响。其中成核是结晶过程主要的环节中很重要的一环成核剂在一定程度上是可以加快结晶的进行的，同时对低缩聚酯工业丝更重要的是影响结晶的尺寸和结晶完善性。
聚酯中端羧基含量高，聚酯树脂的热稳定性差，同时聚酯与羧酸盐反应生成的聚酯大分子链的羧酸盐，其构成为晶核，使聚酯加速异相成核。聚酯中含有3-4％的低聚物，多以低分子的醚和酯的形式存在，主要以环状三聚体齐聚物、二甘醇为主，低聚物对聚酯的品质影响较大，主要以成核剂的方式影响聚酯的结晶成核机理、结晶度、结晶形态以及结晶的完整性等进而影响聚酯纤维的品质，特别是聚酯工业丝的热收缩率。不含二甘醇的纯聚酯，无论结晶条件如何变化，都不会出现异常球晶的形态；而当试样中含有二甘醇时，晶区中会出现正常和异常球晶共存的形态，并且随着二甘醇含量的增加，异常球晶在整个形态中的比例上升，因而影响到结晶的完整性，使其聚酯的结晶完善性降低。环状三聚体在聚酯多以成核的方式出现，成核剂多，结晶速度快，晶粒数量大，但晶粒尺寸较小，进而影响到结晶的完善性。异相成核的增加，使得高稳定和高完善程度的结晶部分减少，相对低稳定性的不完善结晶部分和低稳定性的结晶与非晶之间的过渡层加大，对聚酯纤维的热收缩产生不良影响。
如上所述的一种高模低缩聚酯工业丝，所述高模低缩工业丝的线线密度偏差率≤1.5％，断裂强度≥7.0cN/dtex，断裂强度CV值≤2.5％，断裂伸长为12.0±1.5％，断裂伸长CV值≤7.0％。
如上所述的一种高模低缩聚酯工业丝，所述乙二醇镁和乙二醇锑的混合物中，乙二醇镁与乙二醇锑质量比为2～3:1。
本发明还提供了一种高模低缩聚酯工业丝的制备方法，为对苯二甲酸和乙二醇经酯化和在乙二醇镁和乙二醇锑的混合物催化作用下缩聚制得聚酯，再经切粒得到聚酯切片，然后通过溶洗、固相缩聚增粘；再经计量、挤出、冷却、上油、拉伸、热定型、卷绕，制得耐热性聚酯工业丝。
如上所述的一种高模低缩聚酯工业丝的制备方法，主要工艺为：
(1)催化剂乙二醇镁的制备：
在单室电解槽内加乙二醇，支持电解质为氯化镁，金属镁块为阳极，阴极为石墨；通直流电，起始电压6～10VV，阴极电流密度为150～200mA，50～60℃时电解10～12小时，电解结束后取出电极，得白色悬浊液；减压过滤，白色固体用无水乙醇洗涤，干燥后得到乙二醇镁；
(2)聚酯的制备，包括酯化反应和缩聚反应：
所述酯化反应：
采用对苯二甲酸和乙二醇作为原料，加入防醚剂，配成均匀浆料后进行酯化反应，得到酯化产物；酯化反应在氮气氛围中加压，压力控制在常压～0.3MPa，温度在250～260℃，酯化水馏出量达到理论值的90％以上为酯化反应终点；
所述缩聚反应：
包括缩聚反应低真空阶段和缩聚反应高真空阶段：
所述缩聚反应低真空阶段，在酯化产物中加入催化剂和稳定剂，在负压的条件下开始缩聚反应，该阶段压力由常压平稳抽至绝对压力500Pa以下，温度控制在260～270℃，反应时间为30～50分钟；所述催化剂为乙二醇镁和乙二醇锑的混合物；
所述缩聚反应高真空阶段，经所述缩聚反应低真空阶段后，继续抽真空，使反应压力降至绝对压力小于100Pa，反应温度控制在275～280℃，反应时间50～90分钟；
制得聚酯，经切粒得到聚酯切片；
(3)溶洗
所述聚酯切片经水与溶洗剂在120～130℃与0.2～0.3MPa条件下煮泡3-5小时，后经洗涤；
(4)固相缩聚：
所得到聚酯切片通过固相缩聚增粘，使聚酯切片的特性粘度提高到1.0～1.2dL/g，即为高粘切片；
(5)纺丝主要工艺参数：
所述挤出的温度为290～310℃；
所述冷却的风温为20～30℃；
所述的拉伸、热定型工艺：
GR-1速度3000～3600m/min；温度75～80℃；
GR-2速度3800～4500m/min；温度85～95℃；
GR-3速度5000～5600m/min；温度250～255℃；
GR-4速度5500～5600m/min；温度250～255℃；
GR-5速度5630～5650m/min；温度250～255℃；
GR-6速度5500～5600m/min；温度250～255℃；
所述卷绕的速度为5450～5500m/min；
如上所述的一种高模低缩聚酯工业丝的制备方法，所述乙二醇与所述对苯二甲酸的摩尔比为1.2～2.0:1。
如上所述的一种高模低缩聚酯工业丝的制备方法，所述乙二醇镁和乙二醇锑的混合物中，乙二醇镁与乙二醇锑质量比为2～3:1；所述催化剂用量为所述对苯二甲酸质量的0.01％～0.05％。
采用乙二醇镁与乙二醇锑混合物作为缩聚催化剂，乙二醇镁属于比较温和的一类，其热降解系数很小，在反应过程中引发的副反应较少，减少了在加工过程中端羧基和低聚物的产生。引起热降解的主要因素是高温和催化剂，高温是反应强度过高，导致降解加速，产生了端羧基，同时也使环状齐聚物增加；催化剂则与催化剂的降解反应常数相关，在缩聚过程中，催化剂的作用不仅在于能催化生成主反应，从而影响反应的速率与产量，同时还能催化热降解和醚键生成，增加二甘醇的含量，从而增加端羧基的含量。
如上所述的一种高模低缩聚酯工业丝的制备方法，所述稳定剂选自磷酸三苯酯、磷酸三甲酯和亚磷酸三甲酯中的一种，稳定剂用量为所述对苯二甲酸重量的0.01％～0.05％。稳定剂主要以磷酸酯为主，主要作用是在聚合过程中捕捉反应产生的自由基，减少副反应。
如上所述的一种高模低缩聚酯工业丝的制备方法，所述水与溶洗剂的质量比例为100:3～4，聚酯切片与水和溶洗剂的比例，即固液比为1:5-10；所述溶洗剂为乙二醇一乙醚、乙二醇一丙醚和乙二醇一丁醚中的一种，在水中加入少量的溶洗剂，溶洗剂溶于水，同时也可溶解大多数低分子的醚和酯，有利于提高洗涤的效果和低聚物的减少。
如上所述的一种高模低缩聚酯工业丝的制备方法，所述洗涤是指煮泡后聚酯切片用70～80℃热水洗10～15min，然后用冷水洗净，烘干冷却备用。
如上所述的一种高模低缩聚酯工业丝的制备方法，所述酯化反应时，所述防醚剂为醋酸钠和醋酸钙中的一种，防醚剂用量为所述对苯二甲酸重量的0.01％～0.05％。防醚剂通过加入少量NaAc减少在酸性条件下醚的生成，从而降低了乙二醇反应生成二甘醇的活性。
本发明的目的是提供一种高模低缩聚酯工业丝，采用较温和的一类缩聚催化剂乙二醇镁，在反应过程中引发的较少副反应较少以及加工过程中的较少热降解，减少了在加工过程中低聚物的产生。聚酯切片经水与溶洗剂在130℃，0.3MPa条件下煮泡有利于提高洗涤的效果和低聚物的减少。聚合过程中低聚物减少，加工过程中热降解的降低，大大地减少了聚酯中的杂质，同时也降低了聚酯中成核剂的量，在减少异相成核的基础上增加了均相成核的机率，有利于高模低缩聚酯工业丝纤维中的晶粒尺寸的长大和结晶完善性优化。
有益效果：
●采用乙二醇镁与乙二醇锑混合物作为缩聚催化剂，乙二醇镁属于比较温和的一类，其热降解系数很小，在反应过程中引发的副反应较少，减少了在加工过程中端羧基和低聚物的产生。
●聚酯切片的端羧基含量小于15mol/t，齐聚物质量百分比含量小于0.5％，二甘醇的质量百分比含量小于0.5％，有利于进一步提高纤维的品质。
●聚酯切片经水与溶洗剂在120～130℃与0.2～0.3MPa条件下煮泡有利于提高洗涤的效果和低聚物的减少。
●防醚剂通过加入少量NaAc减少在酸性条件下醚的生成，从而降低了乙二醇反应生成二甘醇的活性。
●聚合过程中低聚物减少，加工过程中热降解的降低，大大地减少了聚酯中的杂质，同时也降低了聚酯中成核剂的量，在减少异相成核的基础上增加了均相成核的机率，有利于高模低缩聚酯工业丝纤维中晶粒尺寸的长大和结晶完善性优化。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的一种高模低缩聚酯工业丝，高模低缩聚酯工业丝由聚酯经溶洗和固相增粘后纺丝而得，高模低缩聚酯工业丝在温度为177℃×10min×0.05cN/dtex的测试条件下，纤维的干热收缩率为2.0±0.25％，所述高模低缩聚酯工业丝的晶粒体积Vc的平均数值大于230nm3，所述高模低缩聚酯工业丝的纤维模量≥100cN/dtex；所述聚酯为对苯二甲酸和乙二醇经酯化和在乙二醇镁和乙二醇锑的混合物催化作用下缩聚并经造粒后制得；聚酯的切片中，端羧基含量小于15mol/t，齐聚物质量百分比含量小于0.5％，二甘醇的质量百分比含量小于0.5％；乙二醇镁的分子式为Mg(OCH2CH2OH)2；溶洗是指造粒后的切片经水与溶洗剂在120～130℃与0.2～0.3MPa条件下煮泡和洗涤。
其中，高模低缩工业丝的线线密度偏差率≤1.5％，断裂强度≥7.0cN/dtex，断裂强度CV值≤2.5％，断裂伸长为12.0±1.5％，断裂伸长CV值≤7.0％。
其中，乙二醇镁和乙二醇锑的混合物中，乙二醇镁与乙二醇锑质量比为2～3:1。
实施例1
一种高模低缩聚酯工业丝的制备方法，主要工艺为：
(1)催化剂乙二醇镁的制备：
在单室电解槽内加入乙二醇，支持电解质为氯化镁，金属镁块为阳极，阴极为石墨；通直流电，起始电压6V，阴极电流密度为150mA，50℃时电解10小时，电解结束后取出电极，得白色悬浊液；减压过滤，白色固体用无水乙醇洗涤，干燥后得到乙二醇镁；
(2)聚酯的制备，包括酯化反应和缩聚反应：
酯化反应：
采用对苯二甲酸和乙二醇作为原料，乙二醇与对苯二甲酸的摩尔比为1.2:1，加入防醚剂醋酸钠，醋酸钠用量为对苯二甲酸重量的0.01％，配成均匀浆料后进行酯化反应，得到酯化产物；酯化反应在氮气氛围中加压，压力控制在常压，温度在250℃，酯化水馏出量达到理论值的91％为酯化反应终点；
缩聚反应：
包括缩聚反应低真空阶段和缩聚反应高真空阶段：
所述缩聚反应低真空阶段，在酯化产物中加入催化剂和稳定剂酸三苯酯，酸三苯酯用量为对苯二甲酸重量的0.01％，催化剂用量为对苯二甲酸质量的0.01％，在负压的条件下开始缩聚反应，该阶段压力由常压平稳抽至绝对压力498Pa，温度控制在260℃，反应时间为30分钟；催化剂为乙二醇镁和乙二醇锑的混合物，乙二醇镁与乙二醇锑质量比为2:1；
缩聚反应高真空阶段，经所述缩聚反应低真空阶段后，继续抽真空，使反应压力降至绝对压力98Pa，反应温度控制在275℃，反应时间50分钟；制得聚酯，经切粒得到聚酯切片；
(3)溶洗
聚酯切片经水与溶洗剂乙二醇一乙醚在120℃与0.2MPa条件下煮泡3小时，后经洗涤，即煮泡后聚酯切片用70℃热水洗10min，然后用冷水洗净，烘干冷却备用，水与溶洗剂的质量比例为100:3，聚酯切片与水和溶洗剂的比例，即固液比为1:5；
(4)固相缩聚：
所得到聚酯切片通过固相缩聚增粘，使聚酯切片的特性粘度提高到1.0dL/g，即为高粘切片；
(5)纺丝主要工艺参数：
挤出的温度为290℃；
冷却的风温为20℃；
拉伸、热定型工艺：
GR-1速度3000m/min；温度75℃；
GR-2速度3800m/min；温度85℃；
GR-3速度5000m/min；温度250℃；
GR-4速度5500m/min；温度250℃；
GR-5速度5630m/min；温度250℃；
GR-6速度5500m/min；温度250℃；
卷绕的速度为5450m/min；制得的高模低缩聚酯工业丝在温度为177℃×10min×0.05cN/dtex的测试条件下，纤维的干热收缩率为2.25％，高模低缩聚酯工业丝的晶粒体积Vc的平均数值为232nm3，纤维模量为110cN/dtex；线线密度偏差率为1.5％，断裂强度为7.1cN/dtex，断裂强度CV值为2.6％，断裂伸长为12.5％，断裂伸长CV值为7.0％。
实施例2
一种高模低缩聚酯工业丝的制备方法，主要工艺为：
(1)催化剂乙二醇镁的制备：
在单室电解槽内加入乙二醇，支持电解质为氯化镁，金属镁块为阳极，阴极为石墨；通直流电，起始电压10V，阴极电流密度为200mA，60℃时电解12小时，电解结束后取出电极，得白色悬浊液；减压过滤，白色固体用无水乙醇洗涤，干燥后得到乙二醇镁；
(2)聚酯的制备，包括酯化反应和缩聚反应：
酯化反应：
采用对苯二甲酸和乙二醇作为原料，乙二醇与对苯二甲酸的摩尔比为2.0:1，加入防醚剂醋酸钙，醋酸钙用量为对苯二甲酸重量的0.05％，配成均匀浆料后进行酯化反应，得到酯化产物；酯化反应在氮气氛围中加压，压力控制在0.3MPa，温度在260℃，酯化水馏出量达到理论值的92％为酯化反应终点；
缩聚反应：
包括缩聚反应低真空阶段和缩聚反应高真空阶段：
缩聚反应低真空阶段，在酯化产物中加入催化剂和稳定剂磷酸三甲酯，磷酸三甲酯用量为所述对苯二甲酸重量的0.02％，催化剂用量为对苯二甲酸质量的0.02％，在负压的条件下开始缩聚反应，该阶段压力由常压平稳抽至绝对压力495Pa，温度控制在265℃，反应时间为40分钟；催化剂为乙二醇镁和乙二醇锑的混合物，乙二醇镁与乙二醇锑质量比为3:1；
缩聚反应高真空阶段，经缩聚反应低真空阶段后，继续抽真空，使反应压力降至绝对压力98Pa，反应温度控制在278℃，反应时间80分钟；制得聚酯，经切粒得到聚酯切片；
(3)溶洗
聚酯切片经水与溶洗剂乙二醇一丙醚在125℃与0.25MPa条件下煮泡4小时，后经洗涤，即煮泡后聚酯切片用78℃热水洗12min，然后用冷水洗净，烘干冷却备用，水与溶洗剂的质量比例为100:4，聚酯切片与水和溶洗剂的比例，即固液比为1:9；
(4)固相缩聚：
所得到聚酯切片通过固相缩聚增粘，使聚酯切片的特性粘度提高到1.1dL/g，即为高粘切片；
(5)纺丝主要工艺参数：
挤出的温度为310℃；
冷却的风温为30℃；
拉伸、热定型工艺：
GR-1速度3600m/min；温度80℃；
GR-2速度4500m/min；温度95℃；
GR-3速度5600m/min；温度255℃；
GR-4速度5600m/min；温度255℃；
GR-5速度5650m/min；温度255℃；
GR-6速度5600m/min；温度255℃；
卷绕的速度为5500m/min；制得的高模低缩聚酯工业丝在温度为177℃×10min×0.05cN/dtex的测试条件下，纤维的干热收缩率为2.05％，高模低缩聚酯工业丝的晶粒体积Vc的平均数值为232nm3，纤维模量为111cN/dtex；线线密度偏差率为1.4％，断裂强度为7.1cN/dtex，断裂强度CV值为2.4％，断裂伸长为13.2％，断裂伸长CV值为6.9％。
实施例3
一种高模低缩聚酯工业丝的制备方法，主要工艺为：
(1)催化剂乙二醇镁的制备：
在单室电解槽内加入乙二醇，支持电解质为氯化镁，金属镁块为阳极，阴极为石墨；通直流电，起始电压8V，阴极电流密度为160mA，56℃时电解11小时，电解结束后取出电极，得白色悬浊液；减压过滤，白色固体用无水乙醇洗涤，干燥后得到乙二醇镁；
(2)聚酯的制备，包括酯化反应和缩聚反应：
酯化反应：
采用对苯二甲酸和乙二醇作为原料，乙二醇与对苯二甲酸的摩尔比为1.8:1，加入防醚剂醋酸钠，醋酸钠用量为对苯二甲酸重量的0.03％，配成均匀浆料后进行酯化反应，得到酯化产物；酯化反应在氮气氛围中加压，压力控制在0.2MPa，温度在255℃，酯化水馏出量达到理论值的95％为酯化反应终点；
缩聚反应：
包括缩聚反应低真空阶段和缩聚反应高真空阶段：
缩聚反应低真空阶段，在酯化产物中加入催化剂和稳定剂亚磷酸三甲酯，亚磷酸三甲酯用量为对苯二甲酸重量的0.03％，催化剂用量为对苯二甲酸质量的0.04％，在负压的条件下开始缩聚反应，该阶段压力由常压平稳抽至绝对压力495Pa，温度控制在266℃，反应时间为38分钟；催化剂为乙二醇镁和乙二醇锑的混合物，乙二醇镁与乙二醇锑质量比为3:1；
缩聚反应高真空阶段，经缩聚反应低真空阶段后，继续抽真空，使反应压力降至绝对压力99Pa，反应温度控制在277℃，反应时间70分钟；制得聚酯，经切粒得到聚酯切片；
(3)溶洗
聚酯切片经水与溶洗剂乙二醇一丁醚在128℃与0.25MPa条件下煮泡3小时，后经洗涤，即煮泡后聚酯切片用75℃热水洗12min，然后用冷水洗净，烘干冷却备用，水与溶洗剂的质量比例为100:4，聚酯切片与水和溶洗剂的比例，即固液比为1:8；
(4)固相缩聚：
所得到聚酯切片通过固相缩聚增粘，使聚酯切片的特性粘度提高到1.2dL/g，即为高粘切片；
(5)纺丝主要工艺参数：
挤出的温度为295℃；
冷却的风温为25℃；
拉伸、热定型工艺：
GR-1速度3200m/min；温度78℃；
GR-2速度3900m/min；温度88℃；
GR-3速度5700m/min；温度252℃；
GR-4速度5500m/min；温度252℃；
GR-5速度5640m/min；温度252℃；
GR-6速度5550m/min；温度252℃；
卷绕的速度为54600m/min；制得的高模低缩聚酯工业丝在温度为177℃×10min×0.05cN/dtex的测试条件下，纤维的干热收缩率为1.98％，高模低缩聚酯工业丝的晶粒体积Vc的平均数值大于230nm3，纤维模量为114cN/dtex；线线密度偏差率1.3％，断裂强度为7.9cN/dtex，断裂强度CV值为1.5％，断裂伸长为11.1％，断裂伸长CV值为5.8％。
实施例4
一种高模低缩聚酯工业丝的制备方法，主要工艺为：
(1)催化剂乙二醇镁的制备：
在单室电解槽内加入乙二醇，支持电解质为氯化镁，金属镁块为阳极，阴极为石墨；通直流电，起始电压10V，阴极电流密度为150mA，50℃时电解12小时，电解结束后取出电极，得白色悬浊液；减压过滤，白色固体用无水乙醇洗涤，干燥后得到乙二醇镁；
(2)聚酯的制备，包括酯化反应和缩聚反应：
酯化反应：
采用对苯二甲酸和乙二醇作为原料，乙二醇与对苯二甲酸的摩尔比为19:1，加入防醚剂醋酸钠，醋酸钠用量为对苯二甲酸重量的0.04％，配成均匀浆料后进行酯化反应，得到酯化产物；酯化反应在氮气氛围中加压，压力控制在0.2MPa，温度在258℃，酯化水馏出量达到理论值的96％为酯化反应终点；
缩聚反应：
包括缩聚反应低真空阶段和缩聚反应高真空阶段：
缩聚反应低真空阶段，在酯化产物中加入催化剂和稳定剂酸三苯酯，酸三苯酯用量为对苯二甲酸重量的0.03％，催化剂用量为对苯二甲酸质量的0.04％，在负压的条件下开始缩聚反应，该阶段压力由常压平稳抽至绝对压力495Pa，温度控制在265℃，反应时间为30分钟；催化剂为乙二醇镁和乙二醇锑的混合物，乙二醇镁与乙二醇锑质量比为3:1；
缩聚反应高真空阶段，经缩聚反应低真空阶段后，继续抽真空，使反应压力降至绝对压力98Pa，反应温度控制在277℃，反应时间70分钟；制得聚酯，经切粒得到聚酯切片；
(3)溶洗
聚酯切片经水与溶洗剂乙二醇一乙醚在120℃与0.3MPa条件下煮泡5小时，后经洗涤，即煮泡后聚酯切片用72℃热水洗12min，然后用冷水洗净，烘干冷却备用，水与溶洗剂的质量比例为100:4，聚酯切片与水和溶洗剂的比例，即固液比为1:8；
(4)固相缩聚：
所得到聚酯切片通过固相缩聚增粘，使聚酯切片的特性粘度提高到1.2dL/g，即为高粘切片；
(5)纺丝主要工艺参数：
挤出的温度为295℃；
冷却的风温为25℃；
拉伸、热定型工艺：
GR-1速度3500m/min；温度78℃；
GR-2速度4000m/min；温度88℃；
GR-3速度5500m/min；温度250℃；
GR-4速度5600m/min；温度250℃；
GR-5速度5630m/min；温度255℃；
GR-6速度5500m/min；温度255℃；
卷绕的速度为5500m/min；制得的高模低缩聚酯工业丝在温度为177℃×10min×0.05cN/dtex的测试条件下，纤维的干热收缩率为1.89％，高模低缩聚酯工业丝的晶粒体积Vc的平均数值为245nm3，纤维模量为116cN/dtex；线线密度偏差率为1.1％，断裂强度为8.9cN/dtex，断裂强度CV值为2.1％，断裂伸长为13.1％，断裂伸长CV值为5.9％。

Claims (9)

1.一种高模低缩聚酯工业丝，其特征是：所述高模低缩聚酯工业丝由聚酯经溶洗和固相增粘后纺丝而得，所述高模低缩聚酯工业丝在温度为177℃×10min×0.05cN/dtex的测试条件下，纤维的干热收缩率为2.0±0.25％，所述高模低缩聚酯工业丝的晶粒体积Vc的平均数值大于230nm3，所述高模低缩聚酯工业丝的纤维模量≥100cN/dtex；所述聚酯为对苯二甲酸和乙二醇经酯化和在乙二醇镁和乙二醇锑的混合物催化作用下缩聚并经造粒后制得；
所述聚酯的切片中，端羧基含量小于15mol/t，齐聚物质量百分比含量小于0.5％，二甘醇的质量百分比含量小于0.5％；
所述乙二醇镁的分子式为Mg(OCH2CH2OH)2；
所述乙二醇镁和乙二醇锑的混合物中，乙二醇镁与乙二醇锑质量比为2～3:1；
所述溶洗是指造粒后的切片经水与溶洗剂在120～130℃与0.2～0.3MPa条件下煮泡后洗涤。
2.根据权利要求1所述的一种高模低缩聚酯工业丝，其特征在于，所述高模低缩工业丝的线密度偏差率≤1.5％，断裂强度≥7.0cN/dtex，断裂强度CV值≤2.5％，断裂伸长率为12.0±1.5％，断裂伸长率CV值≤7.0％。
3.如权利要求1～2中任一项所述的一种高模低缩聚酯工业丝的制备方法，其特征是：对苯二甲酸和乙二醇经酯化和在乙二醇镁和乙二醇锑的混合物催化作用下缩聚制得聚酯，再经切粒得到聚酯切片；然后通过溶洗和固相缩聚增粘；再经计量、挤出、冷却、上油、拉伸、热定型和卷绕，制得高模低缩聚酯工业丝。
4.根据权利要求3所述的一种高模低缩聚酯工业丝的制备方法，其特征在于：主要工艺为：
(1)催化剂乙二醇镁的制备：
在单室电解槽内加入乙二醇，支持电解质为氯化镁，金属镁块为阳极，阴极为石墨；通直流电，起始电压6～10V，阴极电流密度为150～200mA，50～60℃时电解10～12小时，电解结束后取出电极，得白色悬浊液；减压过滤，白色固体用无水乙醇洗涤，干燥后得到乙二醇镁；
(2)聚酯的制备，包括酯化反应和缩聚反应：
所述酯化反应：
采用对苯二甲酸和乙二醇作为原料，加入防醚剂，配成均匀浆料后进行酯化反应，得到酯化产物；酯化反应在氮气氛围中加压，压力控制在常压～0.3MPa，温度在250～260℃，酯化水馏出量达到理论值的90％以上为酯化反应终点；
所述缩聚反应：
包括缩聚反应低真空阶段和缩聚反应高真空阶段：
所述缩聚反应低真空阶段，在酯化产物中加入催化剂和稳定剂，在负压的条件下开始缩聚反应，该阶段压力由常压平稳抽至绝对压力500Pa以下，温度控制在260～270℃，反应时间为30～50分钟；所述催化剂为乙二醇镁和乙二醇锑的混合物；
所述缩聚反应高真空阶段，经所述缩聚反应低真空阶段后，继续抽真空，使反应压力降至绝对压力小于100Pa，反应温度控制在275～280℃，反应时间50～90分钟；
制得聚酯，经切粒得到聚酯切片；
(3)溶洗
所述聚酯切片经水与溶洗剂在120～130℃与0.2～0.3MPa条件下煮泡3-5小时，后经洗涤；
(4)固相缩聚：
所得到聚酯切片通过固相缩聚增粘，使聚酯切片的特性粘度提高到1.0～1.2dL/g，即为高粘切片；
(5)纺丝主要工艺参数：
所述挤出的温度为290～310℃；
所述冷却的风温为20～30℃；
所述的拉伸、热定型工艺：
GR-1速度3000～3600m/min；温度75～80℃；
GR-2速度3800～4500m/min；温度85～95℃；
GR-3速度5000～5600m/min；温度250～255℃；
GR-4速度5500～5600m/min；温度250～255℃；
GR-5速度5630～5650m/min；温度250～255℃；
GR-6速度5500～5600m/min；温度250～255℃；
所述卷绕的速度为5450～5500m/min。
5.根据权利要求3或4所述的一种高模低缩聚酯工业丝的制备方法，其特征在于，所述乙二醇与所述对苯二甲酸的摩尔比为1.2～2.0:1。
6.根据权利要求4所述的一种高模低缩聚酯工业丝的制备方法，其特征在于，所述乙二醇镁和乙二醇锑的混合物中，乙二醇镁与乙二醇锑质量比为2～3:1；所述催化剂用量为所述对苯二甲酸质量的0.01％～0.05％；所述稳定剂选自磷酸三苯酯、磷酸三甲酯和亚磷酸三甲酯中的一种，稳定剂用量为所述对苯二甲酸重量的0.01％～0.05％。
7.根据权利要求4所述的一种高模低缩聚酯工业丝的制备方法，其特征在于，所述水与溶洗剂的质量比例为100:3～4，聚酯切片与水和溶洗剂的比例，即固液比为1:5～10；所述溶洗剂为乙二醇一乙醚、乙二醇一丙醚和乙二醇一丁醚中的一种。
8.根据权利要求4所述的一种高模低缩聚酯工业丝的制备方法，其特征在于，所述洗涤是指煮泡后聚酯切片用70～80℃热水洗10～15min，然后用冷水洗净，烘干冷却备用。
9.根据权利要求4所述的一种高模低缩聚酯工业丝的制备方法，其特征在于，所述防醚剂为醋酸钠和醋酸钙中的一种，防醚剂用量为所述对苯二甲酸重量的0.01％～0.05％。
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PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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Inventor after: Fan Hongwei

Inventor after: Li Wengang

Inventor after: Wang Yanfang

Inventor after: Wang Lili

Inventor after: Yang Damao

Inventor after: Tang Fangming

Inventor after: Yin Lixin

Inventor after: Song Guangkun

Inventor before: Li Wengang

Inventor before: Wang Yanfang

Inventor before: Wang Lili

Inventor before: Yang Damao

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GR01 Patent grant
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