半消光涤纶预取向丝及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种半消光涤纶预取向丝及其制备方法，制备方法为：按POY工艺由聚酯熔体制得聚酯POY丝，即得半消光涤纶预取向丝；聚酯的制备方法为：将对苯二甲酸、乙二醇、消光剂、掺杂改性的Bi2O3粉体、掺杂改性的Sb2O3粉体和经过高温焙烧的多相固体酸碱粉体混合均匀后先后进行酯化反应和缩聚反应，消光剂的含量为0.20～0.27wt％。制得产品在温度为25℃且相对湿度为65％的条件下放置60个月后，其特性粘度下降14～17％。本发明专利技术的制备方法，工艺简单，成本低廉，降低锑系催化剂的添加量，减少了锑排放；制得的产品，自然降解速率快，色相好，应用前景好。

Semi-dull polyester preferred yarn and its preparation method

The invention relates to a semi-extinct polyester pre-oriented filament and its preparation method. The preparation method is as follows: polyester POY filament is obtained by melting polyester according to POY process, namely semi-extinct polyester pre-oriented filament; the preparation method of polyester is: mixing terephthalic acid, ethylene glycol, extinction agent, doped modified Bi2O3 powder, doped modified SB2O3 powder and multi-phase solid acid-base powder roasted at high temperature. Esterification reaction and polycondensation reaction were carried out successively after homogeneous combination. The content of extinction agent was 0.20-0.27wt%. The intrinsic viscosity of the product decreases by 14-17% after 60 months at 25 C and 65% relative humidity. The preparation method of the invention has the advantages of simple process, low cost, reducing the addition amount of antimony catalyst and reducing antimony emission, and the prepared product has fast natural degradation rate, good color phase and good application prospect.

【技术实现步骤摘要】
半消光涤纶预取向丝及其制备方法
本专利技术属于改性纤维
，涉及一种半消光涤纶预取向丝及其制备方法。
技术介绍
涤纶在三大合成纤维(涤纶、锦纶和丙纶)中工业化最晚，但发展速度最快。目前，全球涤纶需求量仍以每年6～7％的速度增长，而同期全球锦纶的需求保持平稳，棉花增长率也维持在2％左右，其中包括中国在内的亚洲地区的涤纶消耗量几乎占全球涤纶纤维供应量的一半。涤纶的需求量之所以增长如此之快，主要是其本身具有以下特点：1)涤纶性能优异，模量高，耐热性好，是比较理想的纺织纤维材料；2)涤纶的机械力学性能可塑性大，可以通过不同的加工方法生产棉型、毛型短纤维、长丝或工业用途产品；3)由于石油化学工业的发展，涤纶生产所需要的原料可以更为经济和方便的获得，大大降低的生产企业进入这一行业的门槛；4)价格低廉，目前涤纶的价格低于除丙纶以外的所有其他合成纤维。随着社会进步和生活水平的提高，人们对服用纤维的要求也越来越高，从最初的牢固耐穿发展到当前的舒适性和功能性。涤纶纤维的差异化及功能化是其发展的必然要求。由于常规涤纶的形状规整，表面光滑且具有一定的透明度，在光线的照射下，其反射光线的强度很大，具有明显的反光和闪烁现象，纤维的视觉舒适度不高。在纤维内添加少量折射率不同的物质，使光线向不同方向进行漫反射，将降低纤维光泽度，提高其视觉舒适度，这就是纤维产品的消光处理。二氧化钛俗称钛白，由于其折射率高(TiO2的折射率为2.60，空气为1.00)，将其添加在聚酯中利用其与聚酯的折射率差能够实现消光，是一种理想的聚酯消光添加剂。预取向丝具有较高的取向度、较大的断裂伸长率及较低的结晶度，其结构稳定，在存放运输过程中不变质，后加工性能好，其主要用于加工各种变形丝和抗伸丝，是一种重要的纤维产品。但随着PET产业的快速发展，虽然PET不会直接对环境造成危害，但由于其使用后的废品数目巨大且对大气和微生物试剂的抵抗性很强，其制得纤维废弃不易处理，会给环境间接造成危害。目前PET纤维废弃物的处理方法主要有：填埋、焚烧及回收利用。从环境角度而言，填埋和焚烧虽然是最简单的方法，却有许多缺陷，对环境亦会造成一定的污染。化学降解回收是处理PET废弃物有效而科学的途径，主要方法包括醇解、氨解等，化学降解的产物如醇、酸、酯等还可以作为化学原料重新利用。但由于PET结构致密、结晶度高，自然降解时间很长(常规PET纤维的降解周期可达16～48年)，这大大限制了化学降解回收在PET废弃物处理领域的应用。此外，目前PET聚酯材料生产所使用的合成方法主要分为酯交换法(DMT法)和直缩(PTA法)，聚酯合成过程中采用的催化剂主要是锑系催化剂。目前市面上常见的锑系催化剂如Sb2O3在聚酯合成过程中的添加量较大，而金属锑会对人与自然都会带来危害，锑系催化剂的添加量较大对环境产生的影响也较大，不利于聚酯的环保生产，同时锑系催化剂在缩聚反应中会转化为锑单质，使聚酯色泽发灰亮度降低，锑系催化剂添加量越大，对聚酯的色泽和质量等影响越大，但添加量小的锑系催化剂无法对参与聚酯合成的所有原料的反应进行催化，无法满足聚酯生产的需要。因此，开发一种能够高效率降解回收处理且Sb2O3添加量较小的半消光涤纶预取向丝极具现实意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术自然降解速率慢且Sb2O3添加量较大的缺陷，提供一种自然降解速率快且Sb2O3添加量较小的半消光涤纶预取向丝及其制备方法。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：半消光涤纶预取向丝的制备方法，按POY工艺由聚酯熔体制得聚酯POY丝，即得半消光涤纶预取向丝；所述聚酯的制备方法为：将对苯二甲酸、乙二醇、消光剂、掺杂改性的Bi2O3粉体、掺杂改性的Sb2O3粉体和经过高温焙烧的多相固体酸碱粉体混合均匀后先后进行酯化反应和缩聚反应；所述聚酯中消光剂的含量为0.20～0.27wt％；Bi2O3掺杂改性的过程为：首先将含Ca2+的溶液与含Bi3+的溶液混合均匀，然后滴加沉淀剂至混合液的pH值为9～10，最后煅烧沉淀产物；Sb2O3掺杂改性的过程为：首先将含金属离子Mx+的溶液与含Sb3+的溶液混合均匀，然后滴加沉淀剂至混合液的pH值为9～10，最后煅烧沉淀产物；金属离子Mx+为Mg2+、Ca2+、Ba2+和Zn2+中的一种以上；多相固体酸碱高温焙烧的温度为400～700℃，多相固体酸碱为SiO2-Al2O3和/或SiO2-MgO。本专利技术通过在聚酯中添加掺杂改性的Bi2O3粉体以提升聚酯的自然降解性能：聚酯中含氧还原催化剂时，空气中的氧气能够通过聚酯材质中的自由体积渗入聚酯内部，在氧还原催化剂表面发生氧还原反应，使聚酯的酯键断裂从而加速聚酯降解，但纯氧还原催化剂的降解效率的进一步提高仍然受到限制。本专利技术的聚酯中分散有掺杂改性的Bi2O3粉体，与仅将氧化钙与三氧化二铋物理共混制得的混合物相比，氧化钙掺杂Bi2O3能够破坏Bi2O3的晶面结构，一方面，掺杂后的Bi2O3的比表面积增大，能够提高单位质量Bi2O3的氧气吸附量，另一方面，掺杂后的Bi2O3的吸附方式由单斜Bi2O3表面的端式吸附改为掺杂Bi2O3表面的侧式吸附，且吸附不受表面Bi原子的“空间位阻效应”影响，O2分子在Bi原子位的化学吸附增强，催化剂的氧还原催化效率提高，因此分散掺杂改性的Bi2O3粉体的半消光涤纶预取向丝回收处理时的降解效率高，有利于保护环境。本专利技术还通过在聚酯中引入多相固体酸碱显著提高了聚酯的降解速率：一方面，固体碱能够与水分子结合产生亲核离子OH-，OH-相对于H2O具有更强的亲核能力，解决了由于H2O对酯羰基RCOOR`的C原子进攻能力较弱，不易发生亲核加成反应，很难形成四面体的中间体，导致聚酯降解速率较慢的问题；另一方面，固体酸能够离解产生H+离子，H+离子能够进攻羰基负离子生成带正离子的四面体的中间体，使得羰基的氧质子化，氧上带正电荷，从而吸引羰基碳上的电子，使羰基碳具有正电性，从而更容易被碱性较弱的亲核试剂(比如H2O)进攻，解决了由于聚酯中的羰基碳原子的周围都是给电子基团，缺少吸电子基团，造成聚酯中的羰基碳原子接受亲核试剂进攻的能力低的问题。此外，多相固体酸碱中的固体酸和固体碱能够产生酸碱协同效应(有机化合物在亲电试剂-酸与亲核试剂-碱的作用下发生的催化反应，反应物和多相固体酸碱之间通过质子或电子对的授受作用，形成活泼的正离子或负离子，进一步生成产物，其中酸和碱可以实现循环使用，即实现了酸碱协同效应)，聚酯大分子与多相固体酸碱进行选择性配位，然后在活性中按酸碱催化机理实现C＝O双键的形成与断裂，多相固体酸碱的存在加速了聚酯的水解。本专利技术在聚酯分子链中引入的掺杂改性的Bi2O3粉体和多相固体酸碱还能起到协同作用，掺杂改性的Bi2O3粉体，增强了对O2分子的吸附能力，有利于降解反应的进行，多相固体酸碱能够加速亲核加成反应，进一步促进降解反应的进行，因而进一步提高了自然降解速率。此外，本专利技术通过将含金属离子Mx+的溶液与含Sb3+的溶液先混合均匀再沉淀最后煅烧从而实现了具有一定催化活性的金属氧化物与三氧化二锑的掺杂共混，金属氧化物为MgO、CaO、BaO和ZnO中的一种以上，本专利技术的金属氧化物与三氧化二锑掺杂后，金属氧化物通过抑制三氧化二锑的晶化和立本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.半消光涤纶预取向丝的制备方法，其特征是：按POY工艺由聚酯熔体制得聚酯POY丝，即得半消光涤纶预取向丝；所述聚酯的制备方法为：将对苯二甲酸、乙二醇、消光剂、掺杂改性的Bi2O3粉体、掺杂改性的Sb2O3粉体和经过高温焙烧的多相固体酸碱粉体混合均匀后先后进行酯化反应和缩聚反应；所述聚酯中消光剂的含量为0.20～0.27wt％；Bi2O3掺杂改性的过程为：首先将含Ca

【技术特征摘要】
1.半消光涤纶预取向丝的制备方法，其特征是：按POY工艺由聚酯熔体制得聚酯POY丝，即得半消光涤纶预取向丝；所述聚酯的制备方法为：将对苯二甲酸、乙二醇、消光剂、掺杂改性的Bi2O3粉体、掺杂改性的Sb2O3粉体和经过高温焙烧的多相固体酸碱粉体混合均匀后先后进行酯化反应和缩聚反应；所述聚酯中消光剂的含量为0.20～0.27wt％；Bi2O3掺杂改性的过程为：首先将含Ca2+的溶液与含Bi3+的溶液混合均匀，然后滴加沉淀剂至混合液的pH值为9～10，最后煅烧沉淀产物；Sb2O3掺杂改性的过程为：首先将含金属离子Mx+的溶液与含Sb3+的溶液混合均匀，然后滴加沉淀剂至混合液的pH值为9～10，最后煅烧沉淀产物；金属离子Mx+为Mg2+、Ca2+、Ba2+和Zn2+中的一种以上；多相固体酸碱高温焙烧的温度为400～700℃，多相固体酸碱为SiO2-Al2O3和/或SiO2-MgO。2.根据权利要求1所述的半消光涤纶预取向丝的制备方法，其特征在于，对Bi2O3进行掺杂改性时，所述含Ca2+的溶液的浓度为2～3wt％，溶剂为水，溶液中的阴离子为NO3-；所述含Bi3+的溶液为浓度20～25wt％的Bi2O3的溶液，溶剂为硝酸；所述沉淀剂为浓度2mol/L的氨水；沉淀开始时，混合液中Ca2+与Bi3+的摩尔比为5～8:100；所述煅烧前对沉淀产物进行洗涤和干燥，干燥的温度为105～110℃，时间为2～3h；所述煅烧的过程为：首先升温至400℃后保温2～3h，然后升温至700℃后保温1～2h，最后在空气中冷却；Bi2O3在掺杂改性后进行粉碎得到平均粒径小于0.5微米的粉体；对Sb2O3进行掺杂改性时，所述含金属离子Mx+的溶液的浓度为0.5～1.0mol％，溶剂为水，溶液中的阴离子为NO3-；所述含Sb3+的溶液为浓度5～10mol％的Sb2O3的溶液，溶剂为草酸；所述沉淀剂为浓度2mol/L的氨水；沉淀开始时，混合溶液中金属离子Mx+与Sb3+的摩尔比为1～3:100；所述煅烧前对沉淀产物进行洗涤和干燥，干燥的温度为105～110℃，时间为2～3h；所述煅烧的过程为：首先升温至400℃后保温2～3h，然后升温至900℃后保温1～2h，最后在空气中冷却；Sb2O3在掺杂改性后进行粉碎得到平均粒径小于0.5微米的粉体；高温焙烧的时间为2～4h；SiO2-Al2O3和SiO2-MgO中SiO2的含量为20～60wt％；多相固体酸碱在高温焙烧后进行粉碎得到平均粒径小于0.5微米的粉体。3.根据权利要求2所述的半消光涤纶预取向丝的制备方法，其特征在于，所述聚酯的制备步骤如下：(1)酯化反应；将对苯二甲酸和乙二醇配成浆料...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤方明，沈建根，王丽丽，
申请(专利权)人：江苏恒力化纤股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32