再生涤纶工业丝的制备及性能研究

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随着聚酯工业的快速发展,其在生产和消费后产生的大量废旧聚酯的回收利用引起了世界的广泛关注。目前主要的回收方法有物理回收法和化学回收法。物理回收法由于工艺简单、投资少,是工业回收聚酯普遍采用的方法。而化学回收法由于工艺复杂、投资大,只有国外少数几家聚酯大公司实现了商业化运营。目前我国的再生聚酯产品主要是纤维,虽然我国已经成为再生聚酯纤维的第一生产大国,但由于产品同质化严重及产能的盲目扩张使得再生聚酯纤维利润大大缩减。为增加再生聚酯纤维的附加值,急需提升其差别化。而目前利用涤纶废丝再生涤纶工业丝的研究鲜有报道。本文将对涤纶废丝再生涤纶工业丝进行研究,以开发出能达到工业丝要求的再生聚酯纤维。本文采用欧洲引进的先进造粒设备对涤纶工业废丝进行熔融造粒,重点研究了螺杆温度、真空度和螺杆转速对特性黏度、端羧基和b值的影响。研究表明温度过高或过低均会导致再生聚酯物性变差;而真空度越高对油剂和水分的抽吸效果越好,聚酯物性越好;转速过快或过慢也会导致物性变差。优化工艺为:270℃、0.05bar和165r/min,此时得到聚酯切片特性黏度为0.72dl/g,端羧基含量为35.4mol/t,b值为9.5。采用DSC和TGA对其热性能进行研究,结果表明再生聚酯与原生聚酯的热转变温度差异很小,说明其物性与原生聚酯基本一致,再生聚酯的分解温度在350℃附近,与原生聚酯相比有微小降低,能满足后续的加工要求。用真空转鼓增黏器对再生聚酯进行了增黏并用DSC对增黏后聚酯切片的结晶性能进行了研究。结果表明聚酯切片特性黏度随着增黏时间的延长而增大,反应温度越高,增黏速率越快,达到相同特性黏度所需时间缩短,但其特性黏度的均匀性会相对变差。利用Jeziorny非等温结晶动力学方程研究了其非等温结晶性能,结果显示再生聚酯的Avrami指数在2.4~3.03之间,而原生聚酯的则在2.0~2.6之间,这表明再生和原生聚酯的结晶成核过程中是均相和异相成核共同存在,且再生聚酯由于杂质相对较多结晶更复杂,由于杂质起了成核剂的作用,所以高降温速率下再生聚酯仍能发生结晶。对高黏再生聚酯切片进行了纺丝,研究了拉伸比、聚酯特性黏度、喷丝板规格及再生聚酯和原生聚酯混合比对纤维性能的影响。结果表明:增大拉伸比能有效提高涤纶丝的断裂强度,提高特性黏度能提高断裂强度,由于再生聚酯存在一定的缺陷,纺制同一规格的丝时,用再生聚酯纺应选用喷头拉伸比小的喷丝板,即纺制1000D丝应用0.45*1.35/192f规格的喷丝板,0.6*1.2/192f规格喷丝板更适宜纺1300D的丝。原生切片的加入能有效地改善熔体质量从而提高丝的性能,当比例增至1:1时,强度由7.04cN/dtex增加到了7.45cN/dtex,从涤纶工业丝对强度的要求而言,此次再生涤纶丝的强度已经达到了要求,但与原生聚酯生产的同规格工业丝相比仍有差距。
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