全消光聚酯生產技術對比與發展趨勢

干學斌 王 纓

(中國石化上海石油化工股份有限公司， 200540)

全消光聚酯生產技術對比與發展趨勢

干學斌 王 纓

(中國石化上海石油化工股份有限公司， 200540)

綜述了全消光聚酯行業的發展狀況和生產技術，比較了國內外廠商的鈦白粉(TiO2消光劑)質量;介紹了納米級全消光超細旦聚酯纖維用切片和熔體直接紡行業最新動態。預測國內聚酯常規市場將趨于激烈競爭，部分產能將會進入全消光聚酯市場，造成全消光聚酯市場利潤空間縮小。

全消光 聚酯 市場 消光劑 鈦白粉

近年來，全消光聚酯纖維以其獨特的外觀特性越來越受紡織企業的青睞，開始大量應用于生產休閑服飾及高檔服裝。特別是自2003年起，隨著國內后整理技術的突破，全消光纖維應用領域不斷拓展，曾出現全消光聚酯纖維供不應求的局面。隨著人們消費觀念的更新，全消光聚酯纖維市場需求越來越大，發展前景廣闊。同時，作為生產全消光聚酯產品主要助劑的鈦白粉(TiO2消光劑)的生產和調配技術近年來也取得了很大的進展［1］。

1 全消光聚酯產品概述

1.1 全消光纖維產品的性能及應用

全消光聚酯纖維除具有常規聚酯纖維固有的優良性能，如強度高、彈性好、耐熱、耐磨等外，還具有光澤柔和、可深染及織物懸垂性好的優點［2］。光澤柔和是指消除了聚酯纖維表面的極光，使面料具有毛織物般柔和光澤;深染性好是指在后道整理過程中進行堿減量的處理，使纖維表面形成少量的微坑，使織物具有良好的皮膚觸感和細膩干爽性能，且微孔的產生可以導致光的漫散射，同時提高織物染色深度，提高織物的遮蔽性。而較高質量分數的鈦白粉的添加，增加了纖維的密度，從而進一步提高了織物的懸垂性能和遮蔽性。

目前我國全消光聚酯纖維以網絡絲、多孔細旦絲為主，主要應用到春亞紡面料和仿毛面料上。全消光春亞紡面料，結構輕薄，風格新穎，具有手感柔軟、防水性好、耐磨、牢度好等優點，適用于羽絨服、休閑茄克衫等服裝面料以及窗簾、床上用品，又可制作運動服、童裝。全消光聚酯纖維與羊毛、棉等混紡的仿毛織物，既有純毛織物的挺括豐滿、光感柔和、毛型感強的特點，又有化纖織物的堅牢耐穿、尺寸穩定、易洗快干的特性，非常適合各消費層次的需要。相比半消光纖維，全消光聚酯纖維在后道染色性能和棉型手感上有更大的優勢，故其市場應用潛力很大。只要后道加工技術能夠配套，全消光聚酯纖維的市場前景廣闊。

1.2 國內全消光聚酯行業發展狀況

2004年前，國內能生產全消光聚酯纖維的廠家屈指可數，全國進口全消光纖維的數量比國內全消光纖維生產量高25%。國內僅少數幾家規模大、技術力量強的纖維廠家采用母粒添加的工藝路線小規模生產全消光聚酯纖維，產品質量也不穩定，生產的全消光纖維多為常規絲。同時，國內幾乎沒有一家企業能夠工業化生產全消光聚酯切片，國內需求基本上依賴進口。2007年以來，國內江浙滬地區的聚酯廠商開始生產全消光聚酯切片，產量逐年提高。其中最早生產全消光聚酯產品的有中國石化上海石油化工股份有限公司(以下簡稱上海石化)和中國石化儀征化纖股份有限公司兩家企業，全消光聚酯產品的年產量都在50 kt以上。而目前江浙滬地區的江蘇三房巷集團有限公司、太倉振輝化纖有限公司、江蘇盛虹化纖有限公司、浙江華鑫化纖有限公司等30余家企業也已具備了全消光聚酯生產能力，但各企業一般以銷定產。

2 全消光聚酯生產技術

2.1 消光劑

2.1.1 消光劑生產廠商介紹

目前，國外鈦白粉總產能約為3 600 kt/a。通過兼并或資產重組，全球八大鈦白粉生產商重新排定名次。產能排名前三的是美國的杜邦公司(DU PONT)、美聯公司(MIC)和享茲曼公司(Huntsman)。而日本和德國的鈦白粉生產廠家是生產纖維級鈦白粉的主要企業，長期以來世界聚酯行業大多使用這兩個國家生產的鈦白粉。

總部位于德國本土的克朗諾斯公司(Kronos)鈦白粉產能約為430 kt/a。它的金紅石型鈦白粉曾在我國華東、華南地區有銷售，纖維級鈦白粉AD－1077也被上海一些化纖生產企業使用。企業總部位于日本大阪市的日本石原產業株式會社(ISK)1954年開始用硫酸法工藝生產鈦白粉，注冊商標為TIPAQUE，代表性牌號有R－820，R－930，上世紀60～80年代在我國很受歡迎，但其市場份額在近些年有所萎縮，后雖推出換代產品R－980，但銷售情況一般。另外，該公司在1974年開始應用氯化法工藝生產鈦白粉，牌號有CR－50，CR－60等。ISK公司在我國臺灣省高雄市原有一家硫酸法銳鈦型鈦白粉生產工廠，1990年又建造了金紅石型鈦白粉工廠，目前其在日本、新加坡、中國臺灣省等地的鈦白粉總產能約為224 kt/a。其牌號為A－100的產品由于白度和分散性很好，多用于在塑料和化妝品行業。位于德國西部的莎哈利本公司(Sachtleben)是專業生產纖維級鈦白粉的工廠，產能約為100 kt/a。其產品己進入我國市場，代表牌號為Hombitan系列，用于聚酯纖維生產中的消光效果良好，被上海、廣州等地的化纖企業大量使用。

我國鈦白粉生產企業借鑒這些企業的技術進行了相關嘗試，但在產品質量方面還存在一些差距。目前，國內可生產金紅石型鈦白粉的廠有中信錦州鐵合金股份有限公司、攀鋼集團重慶鈦業股份有限公司、中國核工業總公司404廠、鎮江鈦白粉廠、南京油脂化工廠等，年產量都在150 kt左右。但因為產品主要采用硫酸法生產工藝，與進口氯化法工藝的產品相比，在消色力、白度和分散性等指標上差異較大。

2.1.2 國內外鈦白粉質量對比

(1)包覆性及微量化學組分

TiO2在自然界存在三種晶型，但工業生產上只有銳鈦型和金紅石型兩種，后者比前者更穩定。由于折射率、硬度、分散性的要求，化纖用消光劑為銳鈦型TiO2。通過對TiO2粒子表面包覆成吸附適宜的無機或有機表面處理劑及具有協調作用的多種表面處理劑，改變TiO2粒子的表面性質，改善它在極性介質中的分散和潤濕能力，并進一步降低粗粒子數，提高分散性和熱穩定性，無機表面處理劑一般為 SiO2和Al2O3。日本公司和德國公司在粒子包覆方面存在差別，德國公司在鈦晶格中摻入金屬元素(如Sb)，以降低TiO2在纖維中的光敏性及加工過程中的熱敏性，改善纖維耐光性，同時改善TiO2的耐熱性，避免加工過程中的絮凝現象。受原料及鈦白粉生產工藝的影響，不同企業生產的鈦白粉產品中化學組分也有一些差異，這些化學組分的差異也會對鈦白粉的使用效果產生不同的影響。不同生產商家鈦白粉產品中的微量化學成分見表1。

表1 不同生產商鈦白粉中微量化學成分 %

(2)粒徑比較

胰腺疾病患者的十二指腸pH值低于正常值，pH值較低可干擾腸溶型胰酶的釋放，降低有效性。抑酸劑可提供更有利于發揮高效率酶功能的十二指腸環境。因此對于足量PERT后仍未改善癥狀的患者，可考慮聯合質子泵抑制劑(PPI)等抑酸藥物治療[26,32]。

由于TiO2粒徑對調制液的透過性能、漿液凝聚、聚酯的可紡性、過濾器的使用壽命、纖維的光效應、紡絲設備的磨損性等均有不同程度的影響，所以應控制其粒徑。有研究表明，二氧化鈦研磨調制工藝的調整是引起全消光聚酯切片可紡性變差的主要原因［3］。目前鈦白粉生產過程中的粒徑控制主要是通過水下離心分離或空氣分級來實現的，因而粒徑有所差別，如果超大粒子數量偏多，則粒徑分布寬，平均粒徑大，漿料的分散性差，懸浮液穩定性和透過率差，漿料過濾器和熔體過濾使用周期明顯縮短;而粒子太細時，由于具有較大的比表面積和比表面能，容易聚集形成較大顆粒，其單分散性變差。在生產過程中要解決由粒徑引起的分散性問題，應從調制工藝入手，改變攪拌速度和研磨條件等。

(3)pH值的影響

鈦白粉的pH值和分散液的pH值的變化，將直接導致粒子電荷的變化，從而影響鈦白粉漿料的性能。分散液中極性物質以及電解質的存在，可引起pH值變化，并改變分散性能。分散液pH值越低，越易產生凝聚，研究表明鈦白粉要略偏堿性，以利于漿料進入系統中而減少凝聚。不同原材料中的離子雜質的多少對鈦白粉產品的使用性能將產生一定的影響。

(4)流動性與分散性分析

流體在流動過程中按黏度梯度形成的分布作用對流體的流動形態有著顯著影響，黏度較低的流體流動性好，黏度均一則懸浮液分散穩定。使用結果表明，不同廠家生產的鈦白粉調制后漿料黏度有顯著差異，有全消光聚酯廠家發現國外部分公司生產的鈦白粉調制后的漿料在移液過程中發現黏度特別大，形成的膠黏物質極易堵塞過濾網，使漿料移液困難，國產鈦白粉的調制液也有類似傾向。改善流動性應從生產企業開始，通過對鈦白粉進行表面改性或添加適當的分散劑途徑加以解決。通過添加表面活性劑對鈦白粉粉料進行改性處理可使鈦白粉團聚顆粒粒徑明顯降低，減少消光劑在紡絲過程中的凝聚，提高纖維產品的強度［4］。

2.2 全消光聚酯產品質量分析

聚酯的常規質量指標和熱性能分析指標是表征聚酯產品質量和可紡性的重要參數。對經過不同鈦白粉處理的全消光聚酯切片質量進行測定，結果見表2和表3。

表2 聚酯切片質量對比

表3 進口與國產聚酯切片的熱性能對比

從表2可知聚酯產品質量指標除凝聚粒子(特別是粒徑5～10μm的凝聚粒子偏多)、色相L值和b值有所變化外，其他質量指標均無明顯差異。從表3的過冷度指標來看，國產聚酯切片的熱指標比用進口鈦白粉生產的指標大，可能更有利于紡絲，但造成兩者明顯差距的原因目前尚不清楚，有待于進一步研究分析。

2.3 全消光聚酯切片的新技術與新產品

普通全消光聚酯在生產超細纖維時出現斷頭多、噴嘴易堵塞，熔體過濾器使用周期短等缺點。隨著近兩年人們對服飾面料、裝飾材料的要求提高，全消光聚酯的生產技術也在不斷更新中，其中最引人注目的是江蘇中鱸科技發展股份有限公司全消光熔體直紡生產線投產和上海石化的超細纖維專用的全消光聚酯切片。

目前全消光纖維的生產大多為切片紡工藝，不僅生產成本高，產品質量也不穩定。而熔體直紡使得全消光纖維質量更穩定，條干均勻度更好，生產成本也有較大幅度的下降，為全消光纖維在后道面料開發及應用上的進一步擴大提供了保障。2010年8月盛虹集團有限公司旗下中鱸科技80 kt/a全消光熔體直紡項目投產，可生產全系列的半消光、大有光、全消光等產品。其中以超細旦產品為主，市場反響很大。

2008年上海石化開發了超細纖維專用的全消光聚酯切片。對關鍵的消光劑原料進行了詳細的研究和篩選，最終確定采用納米級液態消光劑來代替粉末鈦白粉，即采用一種可用于配制化纖消光用的高質量分數的鈦白粉漿液的母料。該納米級鈦白粉漿液的母料是一種懸浮液狀混合物，母料中加入了一種聚羧酸鹽或含鋁和鋯的雙金屬有機絡合物的低聚物作為分散穩定劑，該分散穩定劑與鈦白粉顆粒有很強的結合力，同時與乙二醇又有著很好的相溶性，當懸浮液中鈦白粉的質量分數達到50%以上時，其分散穩定性仍非常好。此外，由于鈦白粉生產廠商預先進行了表面處理、分散和分篩、除雜等處理，全消光聚酯產品生產企業僅需通過簡單的稀釋即可得到生產所需的消光劑漿液，大大降低了化纖生產的成本，提高了生產的靈活性。

上海石化開發的超細纖維專用全消光聚酯切片色澤均勻，質量穩定，可紡性好，能很好地滿足紡制超細旦聚酯長絲。通過工藝調整，可使干燥、紡絲、卷繞等工序生產運轉狀況與半消光產品接近，而且解決了紡絲過程中熔體過濾器壓力上升快、使用周期短、紡絲斷頭多及DTY(拉伸變形絲)生產中白粉剝落造成噴嘴堵塞等問題。纖維滿卷率高、染色M率可達到90%以上，成絲外觀質量良好，物理性能優良。全消光超細纖維在織造、染色等后序加工中加工性能良好，染色均勻，適合用于加工各種高檔面料，面料消光效果好，手感柔軟，提升了產品檔次，深受后道產品用戶歡

迎［3］。

超細纖維專用全消光聚酯切片產品進入市場后，國內多家纖維加工企業用來生產POY(預取向絲)、DTY等，采用納米級液態消光劑合成的全消光聚酯加工成同樣規格的POY后，纖維表面的大顆粒數量明顯比采用TA－300粉料消光劑合成全消光聚酯加工成的POY要少，因此在紡絲過程中斷頭和噴嘴堵塞情況大為改善，熔體過濾器使用周期長，同時拉伸、織造、染色等后加工性能也更加優異，更適合加工成超細旦絲。

3 結語

國內全消光纖維應用開發越來越受到人們的重視，其在高檔休閑、運動服飾中的應用潛力被逐步挖掘，效益也比較顯著。預計國內全消光聚酯纖維市場未來幾年將快速發展，江、浙、滬聚酯生產企業中民營企業將成為聚酯生產的主要力量。各家廠商單線能力都已達到500～600 t/d，常規聚酯產品能耗、物耗大幅度下降，單線能力低的企業生產常規產品已無法生存。國內全消光聚酯切片的需求量存在較大缺口，為國內聚聚酯廠商生產開發全消光聚酯切片提供了市場機遇。但是，如果常規產品市場競爭激烈，大量聚酯產能進人全消光產品市場，也將會造成全消光產品市場利潤空間的縮小。

因此，對現有及準備進入全消光聚酯產品生產行列的企業來說，需要注意以下幾點:

(1)對全消光聚酯產品中鈦白粉的使用，要有一套完整的對鈦白粉原料進行篩選的方法，選擇適合于企業聚酯生產工藝、操作可行、達到質量要求的添加消光劑的工藝路線。

(2)由于大多生產全消光聚酯的裝置原先都是生產普通聚酯(有光或半消光)產品，需要增加生產全消光聚酯的能力，需要根據鈦白粉添加量的增加，調制過程的時間也有所增加，因此必須要對裝置上消光劑調制設備進行擴產改造。

(3)如果生產超細旦全消光聚酯纖維，需要對鈦白粉的徑粒大小、分散性、粒度分布有一定的要求，否則會因鈦白粉顆粒的團聚、粒徑過大等原因造成紡絲時過濾網堵塞而更換周期縮短，也會造成纖維斷頭率的增加，增加生產成本和降低了纖維的質量。

(4)對有研發實力的聚酯企業，要注重有特色的全消光聚酯技術的開發。如上海石化超細旦纖維用全消光聚酯可用納米級液態消光劑，紡制的纖維表面光滑，可紡性高;如江蘇吳江中鱸科技80 kt/a全消光熔體直接紡裝置，對鈦白粉的調制要求更高，必須要有穩定的鈦白粉內在質量。

［1］ 張雄超.全消光聚酯纖維市場分析［J］.合成技術及應用，2004，19(3):28 －30.

［2］ 陸惠寶.聚酯生產技術問答［M］.北京:紡織工業出版社，1993.

［3］ 朱剛，王鳴義，虞小三.影響全消光聚酯切片可紡性的原因分析［J］.石油化工技術與經濟.2008，24(5):33－35.

［4］ 余江濤，蔣惠亮，施長年，等.聚酯消光劑二氧化鈦粉體的改性［J］.合成纖維工業，2004，27(6):31－33.

Comparison of Production Processes of Full Dull Polyester and its Development Trent

Gan Xuebin，Wang Ying
(SINOPEC Shanghai Petrochemical Co.，Ltd.200540)

The development situation and production processes of full dull polyester industry were introduced，and the quality of TiO2flatting agent produced by domestic and overseas suppliers was compared.The latest development situation of chips for use of nanometer full dull superfine polyester fiber and melt direct spinning industry were introduced.Proposals were raised for the enterprises currently producing and planning to produce full dull polyester products.

full dull，polyester，market，flatting agent，TiO2

1674－1099 (2011)05－0057－05

TQ342+.8

A

2011-09-19。

干學斌，男，1970年出生，上海第二工業大學計算機應用本科畢業，工程師，現從事期刊編輯工作。