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降低聚酯熔融纺丝温度的方法

时间: 2025-08-28 23:55:19 |   作者: 新闻资讯

2025-08-28

  1.一种降低聚酯熔融纺丝温度的方法,其特征是,包括:将聚酯熔体进行纺丝,其中,

  聚酯熔体中存在降温母粒,所述降温母粒至少包括含有支化结构的聚合物,并且所述支化

  结构中含有环状结构,所述环状结构为芳香环或者脂肪环;所述支化结构中,支链或侧链至

  2.根据权利要求1所述的方法,其特征是,所述聚酯熔体为聚合反应得到的聚合物熔

  所述降温母粒在聚酯聚合过程中加入、或在纺丝过程中加入、或存在于聚酯切片中、或

  3.根据权利要求1所述的方法,其特征是,所述含有支化结构的聚合物数均分子量为

  5000‑50000g/mol,所述含有支化结构的聚合物的分子量分布系数为1.5‑5;所述的降温母

  粒冷却结晶温度为50‑250℃,半结晶时间为1‑15min,动力粘度为10‑150Pa·S,热分解温度

  4.根据权利要求1所述的方法,其特征是,所述降温母粒还含有成核剂,所述成核剂

  为无机粒子;所述成核剂为纳米粒子,所述成核剂颗粒粒径在10‑300nm之间;所述成核剂添

  5.根据权利要求1所述的方法,其特征是,所述降温母粒还含有热稳定剂,所述热稳

  定剂为磷酸酯、亚磷酸酯、磷酸盐、亚磷酸盐中的任意一种或更多种,所述热稳定剂添加量

  6.根据权利要求1所述的方法,其特征是,所述降温母粒占聚酯重量的1‑15wt%。

  7.根据权利要求1所述的方法,其特征是,所述纺丝可以是制备POY、FDY、短纤维及无

  8.根据权利要求1所述的方法,其特征是,所述含有支化结构的聚合物为至少三元

  醇、至少三元羧酸和/或其酸酐所得含有聚酯结构的聚合物,或者含有聚酯和聚醚结构的聚

  所述含有支化结构的聚合物为二元醇、二元羧酸、至少三元醇、至少三元羧酸和/或其

  9.根据权利要求8所述的方法,其特征是,所述含有支化结构的聚合物为第一酯化反

  应产物与第二酯化反应产物的缩聚物,其中,第一酯化反应产物为二元醇封端的低聚物,第

  第二酯化反应产物由多元醇、二元醇II与多元羧酸和/或酸酐进行酯化反应得到,其

  中,所述多元羧酸和/或酸酐为至少三元羧酸和/或酸酐,所述多元醇为至少三元醇;

  所述二元醇I和二元醇II分别独立的选自HO‑R1‑OH,其中R1为C2‑C10的脂肪烃基,

  所述二元羧酸和/或酸酐,是指二元羧酸、二元羧酸脱水形成的酸酐中的任意一种或更

  多种,选自HOOC‑R2‑COOH或其脱水形成的酸酐,其中,R2为C2‑C16、更优选为C4‑C12的脂肪

  所述多元羧酸和/或酸酐为含有所述环状结构的多元羧酸和/或含有所述环状结构的

  10.根据权利要求9所述的方法,其特征是,第二酯化反应产物在所述降温母粒中的

  聚酯纤维是纺织基础原材料,具有高强、高模量、低吸水性的特点,在民用纺织品

  中应用广泛。其中以PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯、涤纶)纤维为代表的聚酯品种,在2020年,

  螺杆中加热熔融,挤压送入纺丝箱体的各个纺丝部位,从喷丝板的喷丝孔中喷出,喷出的熔

  聚酯纤维熔点为一般在250℃以上,这就需要较高的纺丝温度。从聚酯纤维行业的

  发展来看,以节能降耗、绿色低碳为主要的发展趋势,其中,聚酯纤维在熔融纺丝成形中更

  中国发明专利CN103741258A公开了一种亲水性聚酯纤维及其制备方法,如下步

  骤:(1)将聚乙烯醇溶解在氯化钙水溶液中形成的螯合物;(2)将聚酯切片、分子量调节剂、

  抗氧剂和润滑剂混合造粒,得到降温母粒;(3)将得到的改性聚乙烯醇、降温母粒与聚酯切

  片进行共混熔融纺丝,经过处理最终制备仿棉聚酯纤维。该方法制备的亲水仿棉聚酯纤维,

  0.02wt%的抗氧剂,0.002wt%‑0.02wt%的润滑剂;其纤维的回潮率≥2.0%,纤维吸水率

  ≥250%,蒸发速率≥0.18g/hr;纤维断裂强度≥2.5cN/dtex,断裂伸长率≥20%,体积比电

  阻≤108Ω.cm。该专利中将聚酯切片、分子量调节剂、抗氧剂和润滑剂混合后进行造粒,得

  中国发明专利CN101798422A公开了一种聚丙烯降温母粒的生产方法,包括以下步

  和分子量调节剂0.2‑7份,继续混合5‑15分钟;(2)把混合好的物料在温度为180±50℃时熔

  融挤出后切粒。该方法采用复合型过氧化物做为分子量调节剂,以及采用复合抗氧剂、复合

  分散剂、复合光稳定剂和复合润滑剂,所生产的聚丙烯降温母粒具有引发剂含量高、分散性

  温度的母粒),降温母粒必须要有显著降低聚酯熔融纺丝温度的效果,同时母粒本身在使用

  前需要经过干燥除湿,此阶段需要很容易发生母粒之间的粘结导致没办法使用;这对添加

  中国发明专利CN108660537A公开了一种热敏性共聚酯纤维的制备方法,将对苯二

  甲酸、脂肪族二元醇I、引导物和钛硅钴复合催化剂混合均匀后依次进行酯化反应、预缩聚

  反应和终缩聚反应制得热敏性共聚酯再经熔体直纺制得热敏性共聚酯纤维;脂肪族二元醇

  I为丙二醇或丁二醇,引导物为二元酸与脂肪族二元醇II反应生成的酯化物,对苯二甲酸与

  脂肪族二元醇I的摩尔比为1:1.05~1.10,钛硅钴复合催化剂为钛硅复合催化剂与钴系催

  化剂复合而成,钛硅复合催化剂为硅系催化剂负载钛系催化剂而得,终缩聚反应过程中加

  入聚硅氧烷和共聚组分。为提升热敏感性聚酯纺丝成形引入了一定量大的聚硅氧烷来提

  本申请所述的能够降低聚酯熔融纺丝温度的方法,包括:将聚酯熔体进行纺丝,其

  中,聚酯熔体中存在降温母粒,所述降温母粒至少包括含有支化结构的聚合物,并且所述支

  在一种优选实施例中,所述环状结构上还可以带有C1‑C12的烃基(尤其是优选为

  丝过程中加入、可以是存在于聚酯切片中、可以是与聚酯切片一起熔融、可以是聚酯切片熔

  在一种优选实施例中,所述含有支化结构的聚合物的分子量分布系数优选为1.5‑

  在一种优选实施例中,本申请所述的降温母粒,冷却结晶温度优选为50‑250℃,更

  在一种优选实施例中,本申请所述的降温母粒,半结晶时间优选为1‑15min,更优

  在一种优选实施例中,本申请所述的降温母粒,动力粘度优选为10‑150Pa·S,更

  在一种优选实施例中,本申请所述的降温母粒,热分解温度(质量损失达到5%时

  对应的温度)优选为至少300℃,更优选为300‑500℃,更优选为350‑400℃。

  在一种优选实施例中,本申请所述的降温母粒,结晶度优选为至少5%,更优选为

  在一种优选实施例中,本申请所述的降温母粒,结晶焓优选为5‑50J/g,更优选为

  更优选地,所述含有支化结构的聚合物为至少三元醇、至少三元羧酸和/或其酸酐

  更优选地,所述含有支化结构的聚合物为二元醇、二元羧酸、至少三元醇、至少三

  元羧酸和/或其酸酐所得含有聚酯结构的聚合物,或者含有聚酯和聚醚结构的聚合物。

  的缩聚物,其中,第一酯化反应产物为二元醇封端的低聚物,第二酯化反应产物为二元醇封

  在一种优选实施例中,第一酯化反应产物由二元羧酸和/或酸酐、二元醇I进行酯

  在一种优选实施例中,第二酯化反应产物由多元醇、二元醇II与多元羧酸和/或酸

  酐进行酯化反应得到,其中,所述多元羧酸和/或酸酐为至少三元羧酸和/或酸酐,所述多元

  在一种优选实施例中,所述二元醇I和二元醇II可以是相同或不同的二元醇,并可

  具体的,所述述二元醇I和二元醇II可以是分别独立的选自乙二醇、丙二醇、丁二

  在一种优选实施例中,所述二元羧酸和/或酸酐,是指二元羧酸、二元羧酸脱水形

  成的酸酐中的任意一种或更多种,例如,可以是HOOC‑R2‑COOH或其脱水形成的酸酐,其中,

  R2为C2‑C16、更优选为C4‑C12的脂肪烃基或者C3‑C20的环状基团(如环烷烃基、芳香基、带

  有脂肪烃基的环烷烃基、带有脂肪烃基的芳香烃基),具体地,所述多元羧酸和/或酸酐可以

  是对苯二甲酸、邻苯二甲酸酐、间苯二甲酸、邻苯二甲酸酐、乙二酸、丙二酸、丁二酸、丁二酸

  酐、戊二酸、戊二酸酐、己二酸、辛二酸、癸二酸、顺丁烯二酸、顺丁烯二酸酐、环戊烷‑1,2‑二

  甲酸酐、1,2‑环己二甲酸酐、4‑甲基邻苯二酸酐、2,3‑萘二酸酐、1,2‑萘二酸酐中的任意一

  在一种优选实施例中,所述二元羧酸和/或酸酐、与二元醇I的摩尔比为1︰(1 .1‑

  在一种优选实施例中,所述多元羧酸和/或酸酐是指至少三元羧酸、至少三元羧酸

  脱水形成的酸酐,如三元羧酸、四元羧酸、以及三元羧酸脱水形成的酸酐、四元羧酸脱水形

  成的酸酐,尤其是优选为含有所述环状结构的多元羧酸和/或含有所述环状结构的多元羧

  酸脱水形成的酸酐,所述环状结构可以是脂肪环、也可以是芳香环,优选地,所述环状结构

  在一种优选实施例中,所述环状结构上还可以带有C1‑C12的烃基(尤其是优选为

  例如,所述多元羧酸和/或酸酐可以是均苯四甲酸酐、环戊烷四酸二酐、二苯酮四

  酸二酐、偏苯三酸酐、偏苯四酸二酐、均苯四甲酸、环戊烷四酸、二苯酮四酸、偏苯三酸(1,2,

  4‑苯三甲酸)、均苯三甲酸、1,2,3‑苯三甲酸和偏苯四酸中的一种或更多种。

  在一种优选实施例中,所述多元醇优选为三元醇、四元醇、五元醇、六元醇中的一

  种或更多种,如季戊四醇、甘油、三羟甲基乙烷、木糖醇、山梨糖醇、吐温等等。更优选地,所

  述多元醇优选为吐温,其中,所述吐温(TWEEN)可以是选自吐温20、吐温21、吐温40、吐温60、

  在一种优选实施例中,多元醇、与多元羧酸和/或酸酐的摩尔比优选为1︰(1 .2‑

  在一种优选实施例中,多元羧酸和/或酸酐、与二元醇II的摩尔比优选为1︰(1 .2‑

  在一种优选实施例中,所述第二酯化反应产物,是二元醇II在多元醇与多元羧酸

  在一种优选实施例中,所述降温母粒还含有成核剂,优选地,所述成核剂为无机粒

  子,如可以是二氧化硅、滑石粉、碳酸钙、二氧化钛、氧化镁、氧化钙、炭黑、云母、高岭土、硫

  在一种优选实施例中,所述成核剂添加量占降温母粒总重量的0.1‑5wt%,更优选

  在一种优选实施例中,所述降温母粒还含有热稳定剂。优选地,所述热稳定剂可以

  是为磷酸酯、亚磷酸酯、磷酸盐、亚磷酸盐中的任意一种或更多种,优选为磷酸酯和亚磷酸

  酯中的任意一种或更多种。如磷酸二酯、磷酸三脂、亚磷酸三酯、亚磷酸二酯中的任意一种

  或更多种,所述酯可以是烷基酯、芳基酯、烷基芳基混合酯中的任意一种或更多种,如亚磷

  酸三甲酯、磷酸三甲酯、三(壬基苯基)亚磷酸酯、磷酸三乙酯、亚磷酸三苯酯、磷酸三辛酯、

  磷酸三苯酯、磷酸三(2‑氯乙基)酯、双亚磷酸酯、三亚磷酸酯中的任意一种或更多种。

  在一种优选实施例中,所述热稳定剂添加量为所述降温母粒重量的0.1‑1000ppm,

  在一种优选实施例中,所述降温母粒占聚酯重量的1‑15wt%,更优选为2‑10wt%,

  在一种优选实施例中,所述纺丝可以是制备POY(预取向丝)、FDY(全拉伸丝)、短纤

  1)本申请可以减低聚酯粘度活化能10‑30%,可以将聚酯熔融纺丝温度下降5‑20

  0.05dL/g,聚酯熔融纺丝速度提升10‑30%,纤维可拉伸性提升20‑40%。

  下面对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例

  仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域的技术

  人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。

  在烧瓶中加入乙二醇0 .15mol,加热至200℃,滴加对苯二甲酸0 .1mol。加料完毕

  后,保持温度为200℃,烧瓶内压力为0.1MPa,继续反应,一般酯化反应出水量达到理论出水

  量的90‑98%范围,就可以完成酯化反应。因为乙二醇过量,因此,本步骤中获得的第一酯化反

  0.005mol的水作为引发剂,0.1mol吐温60、0.15mol环戊烷四酸二酐混合后加热至

  180℃,保持该温度反应3h,然后加入0.3mol丙二醇,温度维持在180℃,继续反应至无水生

  成为止。吐温和环戊烷四酸二酐均能形成支化结构,从而本步骤所得第二酯化反应产物

  是一种支化结构的化合物,或者是一种支化结构预聚物,过量的丙二醇最后加入,从而第二

  在无机纳米成核剂存在下(如硫酸钡,粒径50nm),使用钛系复合催化剂,将第一酯

  化反应产物、第二酯化反应产物按照重量比5:5混合(分别10g),并加入热稳定剂磷酸三甲

  酯100ppm,保持反应温度在250℃,进行缩聚反应,该缩聚反应主要是封端基团之间的醇进

  行醚化反应。为了脱出小分子、加快反应速度和实现分子量的增长,缩聚反应可以在负压条

  件下进行,例如反应压力为100Pa。热稳定剂可以是单独加入反应体系,或者负载于催化剂

  在烧瓶中加入1 ,4‑丁二醇0 .12mol,加热至200℃,滴加己二酸0 .1mol。加料完毕

  后,保持温度为160℃,烧瓶内压力为0.1MPa,继续反应,一般酯化反应出水量达到理论出水

  量的90‑98%范围,就可以完成酯化反应。因为丁二醇过量,因此,本步骤中获得的第一酯化反

  ℃,保持该温度反应3h,然后加入0.4mol乙二醇,温度维持在180℃,继续反应至无水生成为

  止。吐温和均苯四甲酸酐均能形成支化结构,从而本步骤所得第二酯化反应产物是一种

  支化结构的化合物,或者是一种支化结构预聚物,过量的乙二醇最后加入,从而第二酯化反

  在无机纳米成核剂存在下(如硫酸钡,粒径80nm),使用钛系复合催化剂,将第一酯

  化反应产物、第二酯化反应产物按照重量比5:5混合(分别10g),并加入热稳定剂磷酸三甲

  酯200ppm,保持反应温度在250℃,进行缩聚反应,该缩聚反应主要是封端基团之间的醇进

  行醚化反应。为了脱出小分子、加快反应速度和实现分子量的增长,缩聚反应可以在负压条

  件下进行,例如反应压力为100Pa。热稳定剂可以是单独加入反应体系,或者负载于催化剂

  在烧瓶中加入1,3‑丙二醇0.18mol,加热至200℃,滴加对苯二甲酸0.1mol。加料完

  毕后,保持温度为200℃,烧瓶内压力为0.1MPa,继续反应,一般酯化反应出水量达到理论出

  水量的90‑98%范围,就可以完成酯化反应。因为丙二醇过量,因此,本步骤中获得的第一酯化

  ℃,保持该温度反应3h,然后加入0.5mol乙二醇,温度维持在180℃,继续反应至无水生成为

  止。吐温和偏苯三酸酐均能形成支化结构,从而本步骤所得第二酯化反应产物是一种支

  化结构的化合物,或者是一种支化结构预聚物,过量的乙二醇最后加入,从而第二酯化反应

  在无机纳米成核剂存在下(如硫酸钡,粒径20nm),使用钛系复合催化剂,将第一酯

  化反应产物、第二酯化反应产物按照重量比5:5混合(分别10g),并加入热稳定剂磷酸三苯

  酯250ppm,保持反应温度在250℃,进行缩聚反应,该缩聚反应主要是封端基团之间的醇进

  行醚化反应。为了脱出小分子、加快反应速度和实现分子量的增长,缩聚反应可以在负压条

  件下进行,例如反应压力为100Pa。热稳定剂可以是单独加入反应体系,或者负载于催化剂

  在烧瓶中加入1 ,2‑戊二醇0.2mol,加热至200℃,滴加癸二甲酸0.1mol。加料完毕

  后,保持温度为180℃,烧瓶内压力为0.1MPa,继续反应,一般酯化反应出水量达到理论出水

  量的90‑98%范围,就可以完成酯化反应。因为戊二醇过量,因此,本步骤中获得的第一酯化反

  二苯甲酮四羧酸酐)混合后加热至180℃,保持该温度反应3h,然后加入1,4‑丁二醇0.6mol,