[发明专利]一种高强涤纶工业丝的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高强涤纶工业丝的制备方法，特别是涉及一种采用新型扩链剂C₁₅H₁₆N₂O₃制备高强度低收缩涤纶工业丝的方法。 

背景技术

涤纶工业丝根据其性能可分为高强低伸型(普通标准型)、高模低收缩型、高强低缩型、活性型。其中高强低伸型涤纶工业丝具有高强度、高模量、低伸长等特点，目前主要用作轮胎帘子线及输送带、帆布的经线以及车用安全带、传送带等。 

目前市场上的高强涤纶工业丝其断裂强度一般在8.0cN/dtex以下，只能满足一般的工业产品要求。近年来随着我国经济的发展，各行业对涤纶工业丝不断提出新的要求，特别是高强涤纶工业丝在军事装备领域的广泛应用，使涤纶工业丝产品面临着高强度要求，因此超高强涤纶工业丝的研制显得格外重要。 

涤纶工业丝其性能与它的分子量有很大的关系，分子量越大，其力学性能如屈服应力、拉伸强度、弯曲模量、硬度等越好。为了得到高强度、高模量的PET纤维，一般采用固相缩聚的聚酯增粘方法。该方法是在真空或惰性气体的保护下，将低分子量PET切片加热至玻璃化温度以上，熔点以下，这时聚合物链末端基有足够的活性进行聚合反应，整个增粘过程中同时存在着链增长和降解两种反应。增粘后的切片经螺杆熔融，通过熔体管道进入纺丝箱纺丝。在这一过程中，由于熔体输送时的高温会引起聚酯的热降解，造成断链和分子量下降，使熔体粘度降低，并造成端羧基与端羟基的增加，影响产品质量。 

中国专利CN101144195通过改变生产工艺，在固相增粘阶段采用屋脊式聚合反应器完成整个缩聚过程，在拉伸定型阶段采用5对热辊拉伸热定型工艺，有效降低了纤维的拉伸速度，延长了热定型时间，使得纤维具有均匀稳定的取向结构，制备出强度达8.3cN/dtex的涤纶工业丝。但该制备工艺并没有采取有效措施减少聚酯切片在螺杆挤出和熔体输送时的热降解，所生产工业丝强度难以进一步提高。因此需要采取有效措施减少在螺杆挤出和熔体输送过程中产生的热降解，粘度下降的问题。在本发明中我们在涤纶工业丝生产中采用一种新型的扩链剂解决螺杆挤出和熔体输送过程中产生的热降解问题。 

由于PET扩链增粘的反应温度高、缩合速率快、无粉尘，且清洁、高效，产品质量不均匀性改善，分子量分布窄，因此通过选择合适的高效扩链剂可进一步增粘，从而在满足断裂伸长与干热收缩率要求的条件下，得到高强涤纶工业丝。 

对于聚酯扩链来说，加入的扩链剂需要与聚酯分子链的羧基或者羟基反应。这是因为聚酯在聚合时会产生端羧基和端羟基，其次聚酯的热降解也可以产生这两种端基。因而对于不同的聚酯扩链剂，如双噁唑啉等双杂环化合物可以作为羧基反应型扩链剂。在熔融状态下，可与PET分子的端羧基发生偶联反应，使聚合物的分子链增长，从而使聚酯的特性粘度增大。但因双噁唑啉是羧基反应型扩链剂，聚合物中大量的羟基并不参加反应，致使扩链效率不高，增粘效果有限。对于羟基反应型扩链剂如二异氰酸酯、双环酸酐、双环氧类化合物也可用于PET扩链，由于聚酯中羟基和羧基相比，羟基占大部分，所以使用羟基反应型扩链剂在单纯提高PET分子量方面有独到的优势，但羟基反应型扩链剂不能有效降低体系中羧基含量。 

中国专利CN100432306C使用均苯四甲酸酸酐作为扩链剂，采用扩链增粘的方法替代原有的固相增粘技术，制备高模超低缩聚酯工业丝，扩链后的高粘度聚酯熔体粘度为：1.05±0.02dL/g，含水率≤30ppm，羧基含量≤15mol/t。但由于酸酐只与PET中的端羟基反应，不能有效降低体系中羧基含量，且没有解决螺杆挤出和熔体输送过程中产生的热降解问题。《扩链剂联用技术对PET扩链反应的影响》中将噁唑啉和苯酐联用，结果表明扩链剂联用对于PET树脂增粘是一个良好的方法，可使扩链产物的特性粘度由0.62dL/g增至1.1dL/g，并且羧基含量降至很低，在一定的联用条件下扩链产物的热稳定性可保持在较好水平。但引入两种扩链剂使反应体系的副反应增加，有交联反应发生，会大幅降低材料的可纺性，影响最终产品的性能。 

发明内容