本技術(shù)涉及一種超高強(qiáng)滌綸工業(yè)絲的制備方法，屬于高性能聚酯。

背景技術(shù)：

1、作為產(chǎn)業(yè)用紡織品中應(yīng)用最為廣泛的纖維材料，聚酯工業(yè)絲具有強(qiáng)度高、模量大、尺寸穩(wěn)定、耐沖擊等良好綜合性能。超高強(qiáng)滌綸工業(yè)絲作為聚酯工業(yè)絲的一種，因其具有特別高的強(qiáng)度而廣泛用于拉索、線繩和吊裝帶等領(lǐng)域。

2、國內(nèi)生產(chǎn)普通高強(qiáng)滌綸工業(yè)絲的強(qiáng)度一般為7.8～8.2cn/dtex，bg/t?16604-2017《滌綸工業(yè)長絲》中規(guī)定超高強(qiáng)型滌綸工業(yè)絲的強(qiáng)度需≥8.2cn/dtex，如：cn112281272a以聚酯切片為原料，經(jīng)紡絲、加捻織造和浸膠熱處理得到強(qiáng)度≥8.4cn/dtex、尺寸穩(wěn)定性≤6.2％的聚酯簾子布經(jīng)紗，并具體制備了最高強(qiáng)度8.5cn/dtex、斷裂伸長率10.2％、easl44.5n?5％、收縮率6.0％的聚酯簾子布經(jīng)紗，但按照其所定義的尺寸穩(wěn)定性dsi已達(dá)到5％+6.0％＝11％，即尺寸穩(wěn)定性不足；cn101824664a通過添加新型擴(kuò)鏈劑c15h16n2o3、cn113430656a在高分子量聚酯中添加納米改性聚四氟乙烯，分別制備了超高強(qiáng)滌綸工業(yè)絲強(qiáng)度。但生產(chǎn)中我們發(fā)現(xiàn)，受原料品質(zhì)、紡絲工藝等多種因素影響，當(dāng)進(jìn)一步提升滌綸工業(yè)絲的強(qiáng)度，特別是超過9.0cn/dtex這一高標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，往往會(huì)遇到紡絲狀況不佳、強(qiáng)度性能波動(dòng)較大等挑戰(zhàn)，如上述含氟化合物等組分的引入，不僅會(huì)存在一定的使用安全性問題，還會(huì)帶入小分子影響拉伸效果，導(dǎo)致毛圈絲、斷頭次數(shù)增加。

3、聚酯一般可通過增粘的方式來提高分子量進(jìn)而提高纖維強(qiáng)度，如常見的固相縮聚增粘方式，然而隨著高聚物分子鏈的增長，噴絲孔中的流體內(nèi)彈性形變能量越高，當(dāng)達(dá)到與克服粘滯阻力所需的流動(dòng)能量相當(dāng)時(shí)，易發(fā)生熔體破裂現(xiàn)象。工藝中一般通過提高溫度的方式增加熔體的流動(dòng)性，避免出現(xiàn)熔體破裂現(xiàn)象，但隨著紡絲溫度提高，大分子降解加劇，產(chǎn)品強(qiáng)度降低，顏色發(fā)黃。

4、在紡絲過程中，為了制備超高強(qiáng)的聚酯纖維，也可通過提高牽伸倍數(shù)來提高聚酯非晶區(qū)的取向度，一般非晶區(qū)取向度越大強(qiáng)度越高，但纖維非晶區(qū)較高的取向度極易發(fā)生分子鏈的解取向，造成強(qiáng)度的一部分損失。

5、在使用過程中，由于普通滌綸工業(yè)絲分子鏈之間只有酯基所形成的氫鍵交聯(lián)點(diǎn)充當(dāng)了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，氫鍵在受到應(yīng)力情況下易發(fā)生了解離，發(fā)生蠕變，宏觀表現(xiàn)出來的就是應(yīng)力松弛，纖維強(qiáng)度降低。

6、因此，研發(fā)一種具有超高強(qiáng)的滌綸工業(yè)絲具有十分重要的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本技術(shù)提供一種超高強(qiáng)滌綸工業(yè)絲的制備方法，不僅賦予了高粘聚酯切片較高的可紡性，實(shí)現(xiàn)粘度降＜0.15dl/g(即螺桿輸送前聚酯切片特性粘度與冷卻成形后聚酯無油絲特性粘度之間的差值)，生產(chǎn)過程中日均行程斷絲數(shù)≤1.5個(gè)/位，平均絲餅毛絲數(shù)≤1根/錠，還實(shí)現(xiàn)成品絲強(qiáng)度指標(biāo)≥9.5cn/dtex，滿足超高強(qiáng)滌綸工業(yè)絲要求。

2、具體地，本技術(shù)是通過以下方案實(shí)現(xiàn)的：

3、一種超高強(qiáng)滌綸工業(yè)絲的制備方法，原料經(jīng)螺桿熔融、計(jì)量泵擠出、后加熱器緩冷、側(cè)吹風(fēng)冷卻、集束上油、預(yù)網(wǎng)絡(luò)、牽伸定型、主網(wǎng)絡(luò)、卷繞制得強(qiáng)度≥9.5cn/dtex的超高強(qiáng)滌綸工業(yè)絲，

4、所述原料是由大有光低粘聚酯切片固相增粘至1.30±0.02dl/g后，與常壓陽離子易染聚酯(ecdp)、封端劑、潤滑劑共混反應(yīng)得到，所述ecdp的特性粘度為0.60±0.02dl/g，添加量為1.0～2.5wt％；封端劑的添加量為0.8～2.4wt％；潤滑劑的添加量為0.4～1.4wt％；

5、所述螺桿包括順次設(shè)置的六區(qū)，一區(qū)～三區(qū)溫度為290～330℃，四區(qū)～六區(qū)溫度為290～310℃，機(jī)頭壓力為180～220bar；

6、所述后加熱器的溫度為350±10℃；

7、所述牽伸定型工序中，總牽伸倍數(shù)(gr-7+8與gr-1+2的速度之比)為6.3～6.8；

8、所述牽伸定型工序中，gr-7+8與gr-9+10之間裝有空氣導(dǎo)絲器；

9、所述卷繞配置有絲餅冷卻裝置。

10、上述方案中，原料是由大有光高粘聚酯切片同ecdp、封端劑、潤滑劑混合制備而成，由于ecdp相較于pet在相同分子量下具有更小的均方回轉(zhuǎn)半徑(卷曲程度更大)，可利用卷曲結(jié)構(gòu)的物理交聯(lián)作用形成分子繩索束縛線性聚酯非晶區(qū)分子鏈，有利于增加非晶區(qū)分子鏈間的相互作用及取向結(jié)構(gòu)的保持，減少分子鏈間的滑移，有效提高超高強(qiáng)工業(yè)絲的強(qiáng)度與抗蠕變性能，使其在玻璃化溫度以上使用時(shí)仍保持超高的強(qiáng)度，同時(shí)ecdp側(cè)鏈上存在磺酸鹽，親水性離子基團(tuán)的引入會(huì)導(dǎo)致離聚物主鏈與離子側(cè)基發(fā)生微相分離，形成納米尺度的離子簇，賦予了離聚物獨(dú)特的分子鏈結(jié)構(gòu)與宏觀性能，該物理交聯(lián)作用能大幅度改善聚合物的強(qiáng)度與韌性；封端劑的添加有效提高聚酯分子鏈的抗水解性能與耐熱性能，減少螺桿熔融擠出過程中的降解反應(yīng)，降低粘度降；潤滑劑的添加有利于降低高粘聚酯熔體與螺桿的摩擦，減少由于局部摩擦過熱產(chǎn)生的熱降解，此外潤滑劑可改善分子量提高帶來熔體流動(dòng)和紡絲困難的問題，提高可紡性；后加熱器溫度相對(duì)偏高的設(shè)定，配合螺桿熔融參數(shù)的設(shè)置，有利于熔體從組件中擠出，提高可紡性。采用空氣導(dǎo)絲器與絲餅冷風(fēng)裝置可有效快速降低絲餅溫度至玻璃化溫度以下，減少分子鏈蠕變產(chǎn)生的強(qiáng)度損失，所制滌綸工業(yè)絲強(qiáng)度可達(dá)9.5cn/dtex及以上。

11、進(jìn)一步的，作為優(yōu)選：

12、所述固相增粘工序中，控制轉(zhuǎn)鼓真空度＜80pa，分階段升溫反應(yīng)，各階段參數(shù)設(shè)置如下：

13、階段一，120～150min內(nèi)，由室溫升至105±5℃，保溫預(yù)結(jié)晶150～200min；

14、階段二，330～430min內(nèi)，由預(yù)結(jié)晶溫度升至180±5℃，保溫結(jié)晶150～200min；

15、階段三，200～260min內(nèi)，由結(jié)晶溫度升至220±5℃，保溫反應(yīng)1100～1300min。

16、上述分階段升溫的固相增粘過程，使用轉(zhuǎn)鼓對(duì)聚酯切片分階段升溫，實(shí)現(xiàn)了切片粘度的逐級(jí)、穩(wěn)定提升。

17、所述側(cè)吹風(fēng)溫度為20±1℃，風(fēng)速0.6±0.1m/s，相對(duì)濕度80±15％。

18、所述集束上油采用油嘴方式上油。

19、所述預(yù)網(wǎng)絡(luò)壓強(qiáng)為1.5±0.5bar，使紡絲油劑的有效成分充分進(jìn)入絲束內(nèi)部。

20、所述主網(wǎng)絡(luò)的壓強(qiáng)為2.5±0.5bar，賦予絲束一定的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，防止發(fā)散。

21、所述牽伸定型中各熱輥的牽伸倍率及溫度依次為：

22、一級(jí)熱輥牽伸：1.0～1.2倍，85～105℃；

23、二級(jí)熱輥牽伸：2.0～5.0倍，100～150℃；

24、三級(jí)熱輥牽伸：1.0～3.0倍，200～240℃；

25、定型：0.9～1.1倍，150～240℃。

26、所述卷繞速度為2500～3200m/min。

27、所述空氣導(dǎo)絲器的壓力為0.5～4.0bar，并優(yōu)選為3.0±0.5bar，對(duì)絲束降溫效果較好。

28、所述絲餅冷卻的風(fēng)速為1.0～6.0m/s，并優(yōu)選為4.0±0.5m/s，風(fēng)溫20±2℃。

29、所述封端劑為乙酸、環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷中的一種或幾種混合物，并以環(huán)氧乙烷為佳。

30、所述潤滑劑為季戊四醇四硬脂酸酯(pets)、taf、鄰苯二甲酸二辛酯(dop)、對(duì)苯二甲酸二(2-乙基)己酯(dehtp)的一種或幾種混合物，并以taf為佳。

31、所述ecdp的添加量為2.0±0.2wt％；封端劑的添加量為1.5±0.2wt％；潤滑劑的添加量為0.8±0.2wt％

32、本技術(shù)的有益效果如下：

33、1、本發(fā)明以大有光聚酯切片為基礎(chǔ)原料，添加ecdp、封端劑、潤滑劑，ecdp的分子鏈結(jié)構(gòu)以及磺酸鹽形成離子簇的物理交聯(lián)作用，能大幅度改善聚合物的強(qiáng)度與韌性；封端劑的添加可降低熔體熱降解，提高產(chǎn)品抗水解性能與熱穩(wěn)定性能；潤滑劑的添加可降低熔體因摩擦導(dǎo)致局部過熱降解，也降低了熔體擠出時(shí)熔體破裂的可能，提高可紡性。

34、2、熔融擠出工序中，熔體制備方面采用反應(yīng)性共混、熔融共混，后加熱器與熔融擠出的配合，有利于熔體從組件中擠出，提高可紡性。

35、3、紡絲定型工序中，在gr-7+8與gr-9+10之間裝有空氣導(dǎo)絲器，可通過對(duì)絲束快速降溫，減少分子鏈由于溫度過高出現(xiàn)分子鏈解取向，從而穩(wěn)定強(qiáng)度指標(biāo)；卷繞備臺(tái)下方裝有絲餅冷卻裝置，可在卷繞過程中對(duì)絲餅進(jìn)行降溫，減少由于溫度過高出現(xiàn)非晶區(qū)分子鏈解取向，從而穩(wěn)定強(qiáng)度指標(biāo)；上述空氣導(dǎo)絲器與絲餅冷卻裝置可迅速降低絲餅的溫度至玻璃化溫度以下，減少分子鏈蠕變產(chǎn)生的強(qiáng)度損失，壓縮空氣與冷風(fēng)協(xié)同降溫，工藝改造簡單，成本較低，更容易規(guī)模化推廣。