工业领域绿色低碳技术应用案例6 高品质原液着色聚酯原位法连续聚合技术应用项目.docxVIP

案例6高品质原液着色聚酯原位法连续聚合技术应用项目

主要完成单位：中国石油化工股份有限公司洛阳分公司

主要完成人员：王明东、曹豫鑫、周海宾、李锋、崔欣、张玉梅、牛宏宇

有色聚酯纤维是一种具有明显颜色的合成纤维，常用于纺织和服装制造、家居用品及工业材料等领域。而原液着色聚酯纤维（也称无染纤维或纺前染色纤维）是指在纺丝熔体中加入着色剂，经纺丝过程得到的有色纤维，具有节能环保、提高生产效率、稳定产品品质等优势。

一、项目背景

目前，国内大部分有色聚酯纤维是由后道制线企业制备，需排放大量印染污水；少部分有色聚酯纤维产品采用添加色母粒法生产，但受颜料分散性、母粒流动性等限制，在生产深色、细旦、高强的高品质有色聚酯纤维品种时较为困难，难以满足客户需求。原液着色聚酯纤维加工成纺织品可省去染色工序，减少大量废水和二氧化碳排放，节能降耗，环境友好特征突出，能从源头上有效解决传统印染行业面临的高能耗、高水耗和高COD排放等突出问题。

中国石油化工股份有限公司洛阳分公司开展高品质原液着色聚酯原位法连续聚合技术应用项目，基于中国石油化工股份有限公司洛阳分公司现有杜邦工艺三釜流程10万吨/年聚酯连续聚合熔体直纺短纤维生产线的工艺技术特点，依据《石油化工装置工艺设计包（成套技术工艺包）内容规定（SPMP-STD-EM2001）》的内容要求，开发了10万吨/年高品质原液着色聚酯原位法连续聚合生产线工艺包。项目采用“原位法连续聚合与熔体直接纺丝技术”，在连续聚合化学反应过程中，精确加入高浓度、分散性优异、相容性好的超细粉色浆体系，与主原料对苯二甲酸、乙二醇均匀混合，依次经酯化、预聚、终聚等反应工序，制得高品质特黑聚酯切片及聚酯短纤维。建成全球首台套10万吨/年产业化示范线，并首次实现了色粉含量为2wt%的原位聚合特黑聚酯工业化稳定生产。

图SEQ图\*ARABIC18原液着色聚酯原位法在产业线上的应用

二、创新点及相关技术内容

创新点1：开发高品质原位聚合特黑聚酯切片产品

传统染色产品通常是将预先合成好的聚合物进行加工制备，依赖于切割、成型等后续加工环节，生产周期长且成本较高，且较难控制聚合物的分子结构和形貌，使得产品在力学性能、耐热性等方面的表现较弱。针对上述问题，项目研发了高浓度、稳定高效的超细粉色浆体系，并应用于在特黑聚酯切片生产过程中。其粒径小而均匀，与聚酯基体具有更强的界面结合力，在聚酯的分子结构中均匀分散，产品过滤性能好，大大延长了纺丝过滤器和组件的使用周期；由其制得的纤维具有更平滑、光亮的表面，在纺丝加工过程中无“黑粉”产生；在后续的机织、针织过程中，对织针磨损小、可减少钩针现象。

表SEQ表\*ARABIC7原位聚合特黑聚酯切片（特优级）质量分析

序号

分析项目

质量指标

化验分析

1

特性黏度/（dL/g）

0.625±?0.010

0.621

2

二甘醇含量（质量分数）/%

1.0±?0.15

1.07

3

水分（质量分数）/%

≦0.4

0.04

4

粉末/（mg/kg）

≦100

0

5

异状切片（质量分数）/%

≦0.4

0.00

6

色度

L值

报告

15.1

b值

-0.5±?0.15

-0.5

7

外观

黑色颗粒，无色差

黑色颗粒，无色差

8

压滤值/（MPa?cm2/g）

≦0.15

0.02

创新点2：开发高颜料含量原位聚合原液着色聚酯大容量熔体直纺短纤维产品

传统产品通常采用预先合成的聚合物，染色通常是在成品纤维形成之后的后续工序，通常受到颜料溶解度的限制，容易受到染色工艺、操作技术等外界因素的影响，生产效率和环保性能相对较低。针对上述现实问题，项目采用原液聚酯纤维具有色牢度高、色泽均匀、综合使用成本低等特点，后道应用可省去染色工序，能够避免在常规染色工艺中易出现的色差、色斑和色花等染色缺陷。采用原位聚合特黑聚酯高强短纤维加工缝纫线，可省去筒子纱染色工序。

表SEQ表\*ARABIC8原位聚合特黑短纤维1.56dtex产品与其他品牌黑色产品性能对比

序号

分析项目

其他厂家

黑色纤维产品

原位聚合特黑

1.56dtex短纤维

1

纤度

1.56

1.56

2

线密度偏差率/%

1.9

-1.3

3

断裂强度/(cN/dtex)

5.12

5.63

4

断裂强度变异系数/%

10.9

8.8

5

断裂伸长率/%

17.9

22.7

6

10%定伸长强度/(cN/dtex)

3.7

4.09

7

长度偏差率/%

2.4

-0.3

8

超长纤维率/%

0.3

0.3

9

倍长纤维含量/(mg/100g）

0.4

0.5

10

卷曲数/(个/25mm)

12

11.8

11

卷曲率/%

12.2

12.0

12

疵点含量/(mg/100g）

0.5

0.1

13

180℃干热收缩率/%