[发明专利]一种无锑聚酯熔体制备系统及制备无锑聚酯细旦FDY纤维的方法

说明书

本发明公开了一种无锑聚酯熔体制备系统及制备无锑聚酯细旦FDY纤维的方法，方法包括如下步骤：（1）将对苯二甲酸、乙二醇和含支链的二元醇加入第一酯化釜进行一次酯化反应；（2）将一次酯化反应产物输送至第二酯化釜中，并加入着色剂和钛系催化剂，进行二次酯化反应；（3）将二次酯化反应产物部分回流至第一酯化釜内，其余输送至预聚釜反应得到预缩聚产物；（4）将预缩聚产物输送至终聚釜反应得到聚酯熔体；（5）将终聚釜得到的聚酯熔体通过熔体直纺制得无锑聚酯细旦FDY纤维。本发明通过对纺丝工艺设备和聚酯分子结构进行改进，促进无锑聚酯长丝熔体直纺过程中的酯化速率和酯化率，改善熔体流动性，提高了制得的无锑聚酯长丝的品质。

技术领域

本发明涉及化纤制备技术领域，尤其是涉及一种无锑聚酯熔体制备系统及制备无锑聚酯细旦FDY纤维的方法。

背景技术

2019年中国化纤总产量已经超过7000万吨，占全球70％以上，其中聚酯的产量约占化纤总产量的80％。聚酯主要是聚对苯二甲酸乙二酯(PET)，又称涤纶，其做成的服装，挺括性好、不易变形，快洗易干，已应用于许多领域。通过缩聚反应制备PET所采用的催化剂以含锑催化剂为主。锑催化剂在反应中还原成金属锑，使聚酯成灰色；而且锑是重金属，在染色工序中容易被浸出，进而污染水源，从而使PET在使用和回收过程中都可能对生态环境造成危害，并对人体有慢性毒性和致癌性。钛系催化剂以其较高的催化活性、相对适中的价格、对环境友好对人体无害等特点成为最有可能替代锑系的催化剂。

在现有公开专利中聚酯缩聚用钛系催化剂制备的相关专利以及采用钛系催化剂制备聚酯切片、聚酯短纤的技术较多，例如，在中国专利文献上公开的“一种无锑环保型阻燃聚酯切片及其制备方法”，其公开号CN106700042A，该发明中的聚酯切片由乙二醇、精对苯二甲酸、阻燃剂、染料、钛系催化剂通过聚合反应制得，特性粘度为0.55～0.75dL/g，得到一种具有阻燃性能，且在使用过程中不释放出对环境有害的重金属锑的纤维级聚酯切片。

但由于钛系催化剂过高的活性，在熔体输送过程中容易引起较多的副反应，使分子链断裂，所得到的纺丝熔体粘度不理想，易造成纺速慢、断头、飘丝等现象；并且钛系催化剂催化聚酯酯化速率慢，导致熔体均一性差，同时熔体耐热性差易降解，粘度降较大，纺丝速度偏低导致生产FDY丝时自然断纱数量高，因此目前很难采用钛系催化剂进行无锑聚酯长丝熔体直纺。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中由于钛系催化剂过高的活性，在熔体输送过程中容易引起较多的副反应，使分子链断裂，所得到的纺丝熔体粘度不理想，易造成纺速慢、断头、飘丝等现象；并且钛系催化剂催化聚酯酯化速率慢，导致熔体均一性差，同时熔体耐热性差易降解，粘度降较大，纺丝速度偏低导致生产FDY丝时自然断纱数量高，因此很难采用钛系催化剂进行无锑聚酯长丝熔体直纺的问题，提供一种无锑聚酯熔体制备系统及制备无锑聚酯细旦FDY纤维的方法，通过对纺丝工艺设备和聚酯分子结构进行改进，促进无锑聚酯长丝熔体直纺过程中的酯化速率和酯化率，改善熔体流动性，减少粘度降，从而有效提高制得的无锑聚酯长丝的品质。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种无锑聚酯熔体制备系统，包括依次连接的第一酯化釜、第二酯化釜、预聚釜和终聚釜，以及分别与第二酯化釜连接的催化剂加料单元和着色剂加料单元；所述第二酯化釜内包括依次连通的酯化I室、酯化II室和酯化III室，所述酯化I室和第一酯化釜连通，所述酯化II室与着色剂加料单元连通，所述酯化III室分别与第一酯化釜、预聚釜和催化剂加料单元连通。

作为优选，所述着色剂加料单元包括相连接的着色剂配制罐和着色剂供料罐，所述着色剂供料罐与与第二酯化釜的酯化II室连通；所述催化剂加料单元包括相连接的催化剂配制罐和催化剂供料罐，所述催化剂供料罐与第二酯化釜的酯化III室连通。

本发明还提供了一种使用上述系统进行熔体直纺制备无锑聚酯细旦FDY纤维的方法，包括如下步骤：

(1)将对苯二甲酸、乙二醇和含支链的二元醇加入第一酯化釜进行一次酯化反应；