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差别化改性聚酯短纤产业化研究取得突破——阳离子易染异型及高收缩系列聚酯短纤研发成功

发布时间:2011-04-26

 

    由浙江东华纤维制造有限公司和浙江理工大学联合承担的省重大科技专项项目“新型差别化改性聚酯短纤的研究开发与产业化”,攻克了一系列关键共性技术,取得了重大突破。项目通过自主创新,以对苯二甲酸和乙二醇为原料,采用共聚法,在常规连续聚合装置上,通过优选第三、第四、第五单体及各自的加入量,确定合适的稳定剂、抗氧剂及加入量,优化酯化和缩聚工艺,保证改性聚酯的质量和纺丝性能;摸索出单体加入量及纺丝后加工工艺与纤维染色性能、力学性能、可纺性之间的定量关系;用化学改性和物理改性相结合的方法,生产出沸水收缩率在45%左右的高收缩阳离子常压可染改性聚酯短纤,工艺技术水平国内领先;通过喷丝孔结构的特殊设计及纺丝工艺技术研究,生产出长宽比达5的阳离子常压可染改性聚酯短纤,突破了高长宽比扁平型纤维生产的关键技术。项目成功开发出两大代表产品——扁平型阳离子常压易染聚酯短纤和高收缩阳离子常压易染聚酯短纤。

  常规聚酯(涤纶)纤维在具有众多优良性能的同时,由于分子结构紧密,结晶度和取向度高,缺乏极性基团,只能用分散染料在高温(120-135)高压或在载体存在的条件下进行染色,以实现较高的上染率。在与天然纤维或部分化学纤维混纺时,存在染色工艺不易控制、染色成本增加、废水中染料含量增加、废水处理成本提高等诸多问题,而且会对纤维性能造成较大损伤。因此,聚酯纤维的染色改性问题一直是研究开发的重点。阳离子染料可染改性聚酯纤维,具有吸色性好、色泽艳丽、色谱齐全、色牢度高等特点,是聚酯类纤维中发展最快、应用最广、市场潜力最大的差别化产品,既可用其直接织成高档织物,又可与其它合成纤维和天然纤维复合混纤,制取仿毛、仿麻和仿真面料。阳离子染料可染聚酯包括高温高压型(CDP)和常压易染型(ECDP)两大类,目前我国CDP聚酯的开发已较为成功,但ECDP聚酯的研发与生产明显滞后,特别是改性聚酯短纤。因多与天然或其它化学纤维混纺,ECDP聚酯短纤的需求越来越大,并且要求能针对不同的用途,开发出高仿真和特殊性能系列产品。为此,浙江东华纤维制造有限公司和浙江理工大学从2008年起就差别化改性聚酯短纤的研制进行了产业化研究。

  1.项目主要研究内容

  项目主要完成了以下研究内容:

  一是共聚单体的筛选。ECDP的合成目前以间苯二甲酸-5-磺酸钠(SIPM)为第三单体,第四单体根据添加的是脂肪族二元酸还是脂肪族二元醇而分为酯型和醚型。酯型的热稳定性较好,但熔点下降幅度较大,纤维的力学性能与常规纤维相比有较大下降。醚型纤维,添加的第四单体多为聚醚,其对熔点的影响较小,但其热稳定性较酯型差。综合成本和性能等因素,课题组选定聚醚为第四单体,通过第三单体和第四单体添加比例的优化、催化稳定体系的研究、合成和纺丝工艺的攻关,使合成的醚型共聚酯热稳定性有了较大地改善,很好地满足了后加工和应用的需要。

  二是改性共聚酯合成。共聚单体及各类添加剂的添加顺序、添加时机等条件控制,是改性共聚酯合成过程中最关键的环节,其条件的合理与否,直接影响生产过程是否稳定可控、产品内在质量是否均匀、加工性能是否良好。通过研究,解决了各组分的添加条件,并对相应的酯化工艺和缩聚工艺进行了优化,如酯化阶段的酯化率控制目标值、缩聚阶段的抽真空速率与升温速率控制等。

  三是改性共聚酯性能表征。为进一步了解共聚酯的性能,指导纺丝后加工工艺的制订,重点对改性共聚酯的热性能、结晶性和流变性等进行了研究。同时根据研究结果进一步优化合成和纺丝加工工艺,保证了整个研究工作的顺利开展。

  四是改性共聚酯短纤维制备。针对改性共聚酯的性能特点,重点对喷丝孔结构、冷却条件、纺丝工艺和牵伸热定型条件进行了研究,设计了纺制高长宽比扁平型纤维的喷丝板尺寸,摸索出低温、低倍生产高收缩聚酯短纤的工艺条件。

  2.项目产品特点

  扁平型阳离子常压易染聚酯短纤维:纤维截面呈“一”字型,具有强烈的反光和折光作用,效果如同平面镜,纤维平滑挺直,纤维间不易缠结。用该产品织成的织物,不仅常压沸染可染深色,而且具有优良的抗起球性能和良好的仿毛效果,可以部分或全部代替晴纶生产人造毛皮和拉舍尔毛毯,仿真效果好,档次高。

  高收缩阳离子常压易染聚酯短纤维:纤维的沸水收缩率大于45%,用该高收缩纤维织成的织物,蓬松、柔软、丰满、染色性能好、色泽艳丽,主要用于高档仿动物毛皮的生产,在精纺毛纱上也有一定应用。在皱形织物、家纺产品、混纺纱线、沙发面料、地毯等方面有着广阔的应用前景。

  3.项目研究成果

  项目承担单位充分发挥在差别化短纤生产和聚酯合成改性方面取得的成果和积累的经验,针对所研究产品的特殊用途,经过系统的试验研究、批量试生产、用户推广、质量改进等过程,开发了阳离子常压易染两大系列产品——高收缩阳离子常压易染改性聚酯短纤和扁平型阳离子常压易染改性聚酯短纤,产品质量稳定,性能优良,并迅速占领市场,为企业带来了良好的经济和社会效益。项目自20096月至12月,累计生产高收缩阳离子易染纤维2500吨,扁平型阳离子易染纤维1700吨,分别销售2405吨和1598吨,实现产值3624.2万元,增加值724.2万元,累计销售收入3448.8万元,净利润207.5万元,销售净利率6.02%

  项目实施期间,申请发明专利3项,取得了较完善的生产阳离子易染系列产品的工艺技术,可以根据用户不同的需要或产品的不同用途,快速响应并实现个性化生产。制订《扁平型阳离子常压易染涤纶短纤维》(Q/DH004-2010)和《高收缩阳离子常压易染涤纶短纤维》(Q/DH005-2010)企业标准2项,发表论文1篇。

  4.项目技术应用前景

  项目攻克了一系列关键技术,使开发的产品既保留聚酯原有的优良性能,又兼具腈纶、羊毛所有的色泽鲜艳、手感丰满、回弹性好等性能。产品投放市场后深受用户欢迎,加工的人造毛皮织物等大量出口,取得了良好的经济和社会效益。东华纤维作为目前国内唯一长期稳定采用熔体直纺技术生产阳离子可染短纤的企业,拟开发上述二大产品的熔体直纺生产技术,进一步降低成本,扩大市场占有率,实现产品全面升级。

  我省85%以上的聚酯产能采用熔体直纺生产路线,虽然有成本低、质量稳的竞争优势,但只能生产常规产品,如何在熔体直纺生产中进行差别化产品的开发与生产,一直是困扰企业的难题。本项目的成功开发,一定程度上改变了我省涤纶短纤差别化率低的现状,对我省化纤业产品结构调整,具有很好的示范和带动作用。

(来源:浙江省科技厅 作者:省科技厅高新处)

 

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