PBT切片生产工艺控制要点

摘要：近年来PBT纤维在被广泛应用于服装织物，前景良好，可用于制作PBT纤维的PBT切片被称为纤维级PBT切片。本文根据纤维级PBT切片对于粘度稳定性、色值、端羧基含量的特殊要求，对纤维级PBT的生产工艺控制要点进行了探讨。

关键词：纤维级PBT；粘度；色值；端羧基

PBT是聚对苯二甲酸丁二醇酯的简称，是五大工程塑料之一，是由高纯度对苯二甲酸(PTA)与1，4-丁二醇(BDO)酯化后缩聚的线性聚合物，由于具有较好的机械强度、尺寸稳定性和良好的电气性能因此被广泛应用于电气元件和汽车零部件。PBT切片熔融之后纺丝可制成PBT纤维，有极好的弹性以及回弹性，同时具有柔软和易染色的特点，PBT纤维较氨纶、锦纶、涤纶在色牢度、耐老化、耐光性和耐热性等方面都有明显优势，因此PBT纤维的综合性能较好，随着PBT纺丝技术的进步，PBT纤维制品被广泛应用在服装、医用、家纺等多个领域，市场需求自2015年逐年增长。

1纤维级PBT质量指标要求

PBT纤维由PBT切片熔融之后纺丝制得，用于制作PBT纤维的PBT切片通常被成为纤维级PBT或者纺丝级PBT，纤维级PBT的质量指标与普通PBT存在一些不同。上表可见纤维级PBT与普通PBT对比可知纤维级PBT在以下几个指标上要求更为严格。粘度稳定性高。虽然PBT特性粘度在0.9-1.1之间比较适合纺丝，但结合聚合及纺丝生产工艺来看特性粘度在1.0±0.02之间更为适合纺丝，我单位为提高客户生产工艺的稳定将纤维级PBT切片的粘度控制在1.0±0.015的之间。(1)色值要求更高。作为PBT纤维制造的原料，直接影响PBT纤维的外观和色相，并对PBT纤维的色泽、色彩有直接的影响，因此本单位将纤维级PBT的L值控制在89以上，b值控制在5以下。(2)端羧基含量低。端羧基含量高，会导致PBT纤维生产过程中产生断丝率高、纺丝前后粘度降偏大、发黄等问题，不利于PBT纤维的生产和质量控制。

2纤维级PBT生产工艺控制要点

结合纤维级PBT的特殊需求，PBT的工艺控制应着重于稳定粘度、色值、控制端羧基含量。2.1粘度稳定控制。我单位采用直接酯化法连续生产PBT的工艺技术，主要有浆料配制、酯化、预缩聚、终缩聚、切粒等环节。共有酯化釜、预聚釜、终聚釜三个反应釜，在生产过程中通过控制反应釜停留时间、温度、压力等条件控制产品粘度。为避免PBT纤维心梗及纤度不匀，应选用粘度稳定的PBT切片，因此粘度稳定是对纤维级PBT的基本要求。为保证粘度稳定，在纤维级PBT生产过程中需要保持各反应釜的各个工艺条件稳定，应保证浆料配制的摩尔比的稳定、酯化釜催化剂添加量的稳定、酯化釜回流BDO量的稳定，在整个生产控制的过程中要控制好物料平衡，同时在生产应过程中应避免短时间内大幅度调节压力、液位等工艺参数，造成产品粘度波动。生产过程中主要参照熔体管线上的在线粘度计判断粘度，但是粘度计安装在终聚釜出料管线上，依靠粘度计判断粘度变化并进行粘度调整比较滞后，因此在生产过程中应注意观察终聚釜搅拌电流或者扭矩的变化，判断粘度的变化趋势提前进行调节，避免粘度波动影响产品质量。2.2色值的控制。PBT色值关键指标为L值和b值，L值表示PBT的白度，L值越大表示PBT越白，亮度越高；b值标示PBT的蓝黄度，b值越大表示PBT越黄。(1)b值影响因素在实际生产中L值比较稳定，但是b值会受到原料、负荷、温度、液位等因素的直接影响，直接导致b值波动。原料中的4-CBA含量高在PBT的生产过程中产生共轭双键的黄色物质，影响PBT的b值，因此在PBT的生产中要严格控制原料PTA的质量，PTA中4-CBA的含量应≤25mg/kg。生产过程负荷调整会直接导致b值变化，高负荷时各反应釜的停留时间相对较短有利于于b值的下降，但是在高负荷下随着终聚釜搅拌转速较高，搅拌与物料的摩擦、剪切导致物料的温升变大，因此终聚釜内的温度相对偏高，高负荷条件下产品b值不会有明显下降。PBT在高温下分子链容易发生断裂，导致树脂分子量降低，羧基含量升高，同时PBT颜色变深，在PBT生产过程中应控制好各反应阶段的温度，减少高温对PBT产品b值的影响。提高酯化、缩聚液位均会导致产品b值升高，相比之下缩聚液位提高对b值的影响大于酯化的影响，L值变化不明显，因此在生产中要合理控制各反应釜的液位。2.3端羧基控制。(1)PBT产品中端羧基的来源：原料带入，酯化反应不完全，缩聚反应阶段链断裂。(2)端羧基含量控制原料PTA中会含有少量的对甲基苯甲酸(PT酸)，在缩聚反应过程中因为链端基封闭造成PBT分子量分布变宽，端羧基含量升高，因此要严格控制原料中PT酸的含量≤150mg/kg。确保酯化阶段反应完全，避免未反应的PTA进入后续系统，无法反应，造成产品中端羧基含量高，在生产中应将酯化率控制在98%以上。酯化阶段温度≤238℃，酯化反应将无法进行，若酯化温度≤238℃应进行闷料处理。终缩聚阶段温度比较高同时因为搅拌的剪切作用引起热降解从而导致产品中端羧基含量升高。生产过程中终缩聚温度会受到终聚釜液位、粘度、搅拌转速的影响，液位、搅拌转速、粘度都与反应釜内物料温度成正比关系。提高终缩聚初始物料的粘度可以大大减少终缩聚的反应时间，从而缩短终聚釜停留时间，减少终聚釜产生的降解，在生产过程中应将终缩聚初始粘度控制在0.29-0.32dl/g之间。

3结语

在纤维级PBT的生产过程中，要想获得粘度稳定的PBT切片，应保证生产过程中每一个环节的稳定，合理控制各反应釜温度、压力、液位等工艺条件，保持整个生产过程中的物料平衡的稳定。酯化阶段应确保酯化率在98.5%以上，预聚出料粘度应在0.29-0.32dl/g之间，在终聚阶段应尽量稳定搅拌转速，根据搅拌电流的变化，通过调节终聚釜压力来促进或者抑制缩聚反应速度，从而提前调节粘度，达到稳定粘度的目的，过程中避免反应釜温度过高，液位过高对b值和端羧基带来不利影响。

参考文献：

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作者:朱翠翠 刘闯 王战平 单位:河南开祥精细化工有限公司