以乙二醇（EG）、精對苯二甲酸（TPA）為原料生產(chǎn)紡絲級聚酯熔體的工藝研究

歐陽昆

（康泰斯（上海）化學(xué)工程有限公司，上海 201203）

聚酯纖維是世界上產(chǎn)量以及消費(fèi)量較大的紡織類纖維，一般用作服裝以及裝飾品的原料，因此在實(shí)際應(yīng)用中具有較大的發(fā)展前景。我國雖然是國際上聚酯纖維產(chǎn)量最大的國家，但是關(guān)于高質(zhì)量、具有一定功能性的聚酯纖維生產(chǎn)與國際上的先進(jìn)技術(shù)還是有一定的差距。隨著世界逐步走向全球化的發(fā)展過程中，工業(yè)生產(chǎn)也越來越多地依靠科技創(chuàng)新來增長自身產(chǎn)量，因此作為行業(yè)中可循環(huán)的再生化學(xué)纖維，聚酯纖維不僅要實(shí)現(xiàn)自身品質(zhì)的提升，還要在一定程度上解決環(huán)境污染問題，盡量做到可持續(xù)發(fā)展[1]。

1 相關(guān)原料介紹

1.1 乙二醇

乙二醇（ethylene glycol）又稱為“甘醇”，簡稱EG，是一種無色無臭、帶有甜味的液體，乙二醇常被用作防凍劑、溶劑以及合成滌綸的原料，在這里也是生產(chǎn)紡絲級聚酯纖維的原料。

1.2 精對苯二甲酸

精對苯二甲酸，采用對二甲苯制備，是生產(chǎn)聚酯的主要原料之一。常溫下通常表現(xiàn)為固體，難溶于水，主要用來制造聚酯纖維、增塑劑以及合成纖維等。

1.3 聚酯纖維

聚酯纖維（polyester fibre），被大眾稱為“滌綸”，最大的好處是具有抗皺功能并且不易變形，具有很大強(qiáng)度與彈性，因此常應(yīng)用于服裝產(chǎn)業(yè)，這里所提到的聚酯熔體主要是由乙二醇（EG）、精對苯二甲酸（TPA）為原料來生產(chǎn)的，不同于PET 纖維。

1.4 熔體紡絲

熔體紡絲主要是指化學(xué)纖維的形成方法，統(tǒng)稱熔紡，合成的纖維品種比如滌綸、丙綸、錦綸等都是采用熔紡生產(chǎn)，設(shè)備操作簡單，工藝流程比較短，因此是聚酯纖維生產(chǎn)所采取的主要方法之一[2]。

2 紡絲級聚酯熔體的工藝技術(shù)

2.1 多種形態(tài)的熔體直紡在線添加技術(shù)

隨著人們對生活質(zhì)量要求的提高，人們對于服裝面料的要求也逐步提高，已經(jīng)不再是簡單地要求觸感上的舒適，更加要求視覺上的大方得體，以及一些防紫外線的要求，當(dāng)前，隨著聚酯纖維由切片式向熔體直紡發(fā)展，熔體直紡在線添加技術(shù)也成為了實(shí)現(xiàn)纖維差別化的主要途徑，其中主要包括了基于無混合器的熔體直紡在線添加技術(shù)、基于靜態(tài)混合器的熔體直紡在線添加技術(shù)、基于動態(tài)混合器的熔體直紡在線添加技術(shù)和基于組合式混合器的熔體直紡在線添加技術(shù)，這些技術(shù)在原則上能夠?yàn)槿垠w提供良好的混合效果的[3]。

2.2 以EG、TPA為原料的聚酯熔體的工藝

以EG、TPA 為原料的聚酯熔體的生產(chǎn)過程是酯化和縮聚的反應(yīng)過程，就是通過乙二醇（EG）與精對苯二甲酸（TPA）的酯化反應(yīng)和縮聚反應(yīng)生成最終的產(chǎn)物聚酯纖維。

首先第一步是酯化反應(yīng)，乙二醇（EG）與精對苯二甲酸（TPA）生成了聚合單體BHET，也就是對苯二甲酸乙二醇酯，其實(shí)在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，產(chǎn)物是聚合單體、二聚體等混合的混合物。在此過程中，會產(chǎn)生副產(chǎn)物水，也會被分離出系統(tǒng)。

第二步則是縮聚反應(yīng)，低聚物的混合物在催化劑的作用下，彼此間進(jìn)行縮合與聚合反應(yīng)，從而形成復(fù)雜的聚合物PET，也就是聚酯纖維，此時所產(chǎn)生的副產(chǎn)物則是EG，低聚物熔體的附著度會隨著聚合反應(yīng)的提高而增強(qiáng)，由于縮聚反應(yīng)是一個可逆的過程，所以其中的設(shè)計是有利于EG 逸出，從而使得聚合反應(yīng)能夠反應(yīng)完全[4]。

2.3 實(shí)驗(yàn)過程中反應(yīng)所需要的催化劑

在試驗(yàn)的過程中加入一些輔助材料也有助于生產(chǎn)效率提高的，此次實(shí)驗(yàn)中加入的催化劑主要是針對縮聚過程中的催化劑。有時也會加入一些二氧化鈦，主要是用來消除多余的PET，而在酯化過程中一般是不需要催化劑的，而在縮聚過程需要，在選擇催化劑的過程中，要注意的是催化劑必須能夠促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行，而且較少地產(chǎn)生副作用；其次就是易于溶解，在反應(yīng)過程中比較容易分布，最后就是催化劑的選擇必須是容易取得并且性價比高的。

2.4 乙二醇與精對苯二甲酸的濃度對反應(yīng)的影響

在實(shí)驗(yàn)過程中相對地增加反應(yīng)物的濃度或者相應(yīng)地降低生成物的濃度，是可以使得反應(yīng)向生成酯化物方向移動，此實(shí)驗(yàn)中，通常是通過增加原料中的乙二醇（EG）的濃度或者是減小反應(yīng)過程中水含量的產(chǎn)生。但是由于縮聚過程是一個放熱的過程，所需要的熱量比較少，只需要做好保溫工作即可，因此對于縮聚過程的把控也相對容易。

3 生產(chǎn)紡絲級聚酯熔體的工藝改進(jìn)

3.1 在工藝方面，結(jié)合科技手段，努力創(chuàng)新

繼續(xù)發(fā)展以EG、TPA 為原料的多樣化生產(chǎn)紡絲級聚酯熔體，使乙二醇（EG）和TPA 的整體化結(jié)合得更為密切，以便于使用各種輔助原料；進(jìn)一步去改進(jìn)工藝技術(shù)并且采用新催化劑，提高成品收率，降低生產(chǎn)過程的能耗及原料消耗；調(diào)整生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步發(fā)展精細(xì)化工業(yè)，集中力量開發(fā)技術(shù)密集型的新產(chǎn)品、具有特殊性能的新材料，從而提高經(jīng)濟(jì)效益，并對聚酯熔體工業(yè)生產(chǎn)所帶來的環(huán)境污染進(jìn)行防治。

3.2 在人員方面，提升人員的工作素質(zhì)

要堅持以人為本的思想，不管是國家還是具體到某一化工廠都應(yīng)該將培養(yǎng)大量復(fù)合型人才作為發(fā)展過程中的使命，真正投身于化工的科技建設(shè)之中；尤其是化工廠應(yīng)該在實(shí)際工作中去落實(shí)對人才的培養(yǎng)，建立健全人才培養(yǎng)機(jī)制，以及相關(guān)的人才激勵機(jī)制。首先要對先加入的人員進(jìn)行培訓(xùn)，使其能夠熟練掌握以EG、TPA 為原料的多樣化生產(chǎn)紡絲級聚酯熔體的工藝流程，并且能夠熟練準(zhǔn)確地操作工具；其次就是開展豐富的培訓(xùn)活動，讓人員一直處于學(xué)習(xí)狀態(tài)，不斷提升自身素質(zhì)[5]。

3.3 在國家方面，重視聚酯纖維的可持續(xù)發(fā)展

國家角度來看，一方面要依據(jù)科教興國戰(zhàn)略，大力發(fā)展生產(chǎn)力，從而為科技研發(fā)提供一定的物質(zhì)基礎(chǔ)；大力加強(qiáng)每一個化工企業(yè)以及其部門的管理，使得化工生產(chǎn)設(shè)備向著精細(xì)化方向發(fā)展，同時發(fā)展更具規(guī)模化，以取得可觀的經(jīng)濟(jì)效益；國家也要繼續(xù)加大對我國化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域的科學(xué)投入，進(jìn)一步重視聚酯纖維的可持續(xù)發(fā)展；努力改變現(xiàn)在生產(chǎn)中結(jié)構(gòu)不合理的狀況，不論是在聚酯纖維產(chǎn)品的品種還是在質(zhì)量方面，生產(chǎn)出大眾所需要的物品。

4 結(jié)語

綜上所述，通過科學(xué)創(chuàng)新技術(shù)水平的不斷提高，工業(yè)生產(chǎn)對生產(chǎn)紡絲級聚酯熔體的工藝產(chǎn)生了更高的要求，機(jī)械化生產(chǎn)線通過適當(dāng)?shù)膬?yōu)化調(diào)整以及操作管理規(guī)范化的實(shí)施，對于紡絲級聚酯熔體的生產(chǎn)，能夠生產(chǎn)出更加優(yōu)良的聚酯纖維制品，也可以在一定程度上提高專用原料的使用效率和反應(yīng)的穩(wěn)定性。因此，在生產(chǎn)紡絲級聚酯熔體的工藝改進(jìn)過程中，不僅要在具體的工藝中進(jìn)行提升，也要在人員的操作方面進(jìn)行改善，從而使得整體生產(chǎn)過程更加順暢，最終能夠?yàn)楣I(yè)的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。