陈少奎
(安徽皖维高新材料股份有限公司,安徽巢湖238002)
在,酯切片中二甘醇(DEG)的含量是必须严格控制的一项重要指标。由于DEG中的醚键加入到聚酯大分子链段中,在一定程度上破坏了聚酯大分子链排列的规整性,从而使链的强度下降,切片的熔点也略有下降,所以在纺丝过程中容易出现断头的现象。另外,切片中的DEG有利于纺丝的染色。如果切片中DEG的含量不稳定,在染色时容易造成着色不均匀,所以,酯切片中DEG的含量应控制在一定范围内(皖维阳离子企标Q/ww02.005-2011为不大于3.6%)。
1.1.1 PTA对DEG含量的影响
PTA是聚酯生产中的主要原料,通过比较不同PTA的质量指标,发现PTA的酸值、粒径分布与DEG含量有一定关系。
酸值的影响:分析发现,DEG含量偏高时,对应的PTA酸值偏高,大于675mg(KOH)/g。在酯化反应中,由于PTA上的羧基电离出H+,系统中酸性增强,加剧了乙二醇间的反应,促进了DEG生成[1]。
粒径的影响:PTA的粒径及其分布直接影响浆料的浆化性[2]。PTA平均粒径大,表面积小,用相同量的乙二醇(EG)配的浆料显得稀薄,PTA与EG接触面积小,则浆料混合均匀,浆化性及稳定性提高,在促进酯化反应的同时抑制了生成DEG的副反应。
1.1.2 回收乙二醇对DEG含量的影响
生产中新鲜EG的质量较稳定,但回收乙二醇对DEG含量影响较大。随着生产中新鲜和回收EG比例的调整,发现回收乙二醇使用量与DEG含量呈正比关系,原因是系统酸性增强,有利于DEG的生成。
1.1.3 三单体对DEG含量的影响
常规PET中DEG的含量大约≤1.2%摩尔左右,由于,酯切片体系中含有磺酸钠极性基团,能促使DEG生成;另外,它可与体系中的DEG进行化学反应生成新的醚化物,配制时需加入醋酸钠抑制DEG的生成。
EG/PTA摩尔比、酯化温度及时间、缩聚真空度等对DEG含量的影响较大。摩尔比低,浆料粘度大,反应慢且不均匀,随着摩尔比的提高,酯化率逐渐提高,但过量的EG存在于系统中,DEG含量也会偏高。
酯化反应温度过高,主、副反应速度均加快,易发生EG热分解和自聚的副反应,使产品中DEG增多;反应温度过低,理论上生成的DEG少,但反应速度慢,反应周期长,也易生成DEG。
真空度不好,EG脱出速度慢,缩聚副反应增多,DEG含量会有所增加。
皖维间歇聚酯生产线单线产能20000吨,生产阳离子切片时,DEG含量有所波动(2.5%~6.5%),对切片成纤性及纤维染色均匀性均有影响。
原料的质量基本稳定,回收乙二醇浓度均达到95%且使用比例固定,三单体配制采用中温反应法(温度控制在145℃~175℃),虽克服了高温合成间苯二甲酸二乙二醇酯-5磺酸钠时DEG含量高且不稳定的缺陷,但影响纤维染色均匀;低温法反应时间长,效率低,但工艺简单易行,产品质量稳定。经检查发现,每釜产品二酯化的终温不同,聚合真空度存在差异。虽然规定了二酯化周期,但反应终温未做具体要求,二酯化接收量有波动,导致聚合真空度也有波动,进而影响了切片的DEG含量。
二酯化周期固定后,通过不断调高终温,二酯接收量增加,缩聚真空度得以改善,切片DEG含量逐步减小,但超出一定温度,容易多产生DEG,使切片DEG含量有所增加。根据分析,调整相关工艺参数见表1。
表1 工艺参数调整
由表1可知:二酯化终温245℃,周期90min,缩聚真空度75Pa左右,阳离子切片二甘醇含量可稳定在3.0%~3.5%。
在阳离子切片生产中,除了原料对切片的DEG含量影响较大外,二酯化工艺、缩聚真空度也是重要的影响因素,需调整合适工艺以稳定DEG含量,从而稳定最终产品质量。
[1]蓝清华,吴文莺.合成纤维生产工艺原理[M].北京:中国石化出版社,1991:101-105.
[2]孟继承.聚酯生产中PTA使用性能的探讨[A].聚酯和涤纶纤维专业委员会论文集[C].1999:28.□