一种利用废旧聚酯制备再生聚酯纤维的方法与流程

本公开涉及聚酯纤维，具体为一种利用废旧聚酯制备再生聚酯纤维的方法。

背景技术：

1、聚酯是产量大、应用广的合成聚合物。在“双碳”背景下，实现废旧聚酯高效、高值化再生具有重要意义。现有技术通常将废旧聚酯与乙二醇及催化剂投入醇解釜，使其深度解聚为对苯二甲酸双（2-羟乙基）酯（bhet），再经过滤、脱除高低沸物、酯化和缩聚制备再生聚酯。例如cn107739434a在醇解后引入阻燃共聚单体并进行酯化、预缩聚和终缩聚；cn113214458a、cn113584641a等也以获得bhet或高纯bhet为目标。上述路线中，pet通常以固相形式间歇投入解聚釜，解聚由表及里进行，存在传质阻力大、乙二醇和催化剂用量高、解聚时间长等问题；bhet还需分离纯化并重新酯化，流程长、能耗高。酯化阶段游离乙二醇较多时，还易发生醚化副反应，使二甘醇含量升高，导致再生聚酯色相和可纺性下降。因此，亟需一种解聚效率高、解聚剂用量低、无需bhet分离纯化和再酯化，并能同步引入功能单体的短流程制备方法。

技术实现思路

1、本公开的目的在于提供一种利用废旧聚酯制备再生聚酯纤维的方法，以解决相关技术中的不足。

2、根据本公开实施例的第一方面，提供一种利用废旧聚酯制备再生聚酯纤维的方法，所述方法包括如下步骤：

3、步骤1：将含磺酸盐基团的芳香族二元羧酸类单体、含磷羧酸类阻燃单体与乙二醇进行预酯化反应，得到含有由所述两类单体与乙二醇形成的酯化产物的乙二醇基解聚液；

4、步骤2：将干燥后的废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯经双螺杆挤出机熔融后，与所述乙二醇基解聚液混合进行解聚反应；其中，所述乙二醇基解聚液与所述废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯的质量比为(0.5-1):1；解聚反应完成后，所得解聚产物中聚对苯二甲酸乙二醇酯低聚体的数均聚合度为3至5；

5、步骤3：将步骤2所得解聚体系直接进行预缩聚反应和终缩聚反应，得到再生聚酯；

6、步骤4：将所述再生聚酯进行熔融纺丝，得到所述再生聚酯纤维。

7、在本公开实施例的一个方面，所述芳香族二元羧酸类单体选自5-磺基间苯二甲酸单钠盐、5-磺基间苯二甲酸单锂盐、5-磺基间苯二甲酸单钾盐、2-磺基对苯二甲酸单钠盐、2-磺基对苯二甲酸单锂盐、2-磺基对苯二甲酸单钾盐、4-磺基邻苯二甲酸单钠盐、4-磺基邻苯二甲酸单锂盐和4-磺基邻苯二甲酸单钾盐中的至少一种。

8、在本公开实施例的一个方面，所述含磷羧酸类阻燃功能单体选自2-羧乙基(苯基)次膦酸、2-羧乙基(甲基)次膦酸、2-[(6-氧代-6h-二苯并[c,e][1,2]氧磷杂己环-6-基)甲基]丁二酸、双(4-羧基苯基)苯基氧化膦、2-羧基苯基膦酸、3-羧基苯基膦酸、4-羧基苯基膦酸、3-膦酰基丙酸和膦酰基乙酸中的至少一种。

9、在本公开实施例的一个方面，在步骤1中，所述含磺酸盐基团的芳香族二元羧酸类单体的摩尔量与所述含磷羧酸类阻燃单体的摩尔量之比为2:8至8:2；两类单体的总摩尔量之和与乙二醇的摩尔量之比为1:(2-4)；预酯化反应温度为220-250℃，反应时间为0.5-2h。

10、在本公开实施例的一个方面，在步骤1中，所述预酯化反应在防醚剂存在下进行，所述防醚剂选自c1-c4脂肪族一元羧酸的锂盐、钠盐和钾盐中的至少一种，所述防醚剂的用量以所述乙二醇质量计为100-1000ppm。

11、在本公开实施例的一个方面，所述防醚剂选自甲酸锂、甲酸钠、甲酸钾、乙酸锂、乙酸钠、乙酸钾、丙酸锂、丙酸钠、丙酸钾、丁酸锂、丁酸钠和丁酸钾中的至少一种。

12、在本公开实施例的一个方面，所述废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯的特性黏度为0.50-0.80dl/g；干燥后的所述废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯的含水率不高于100ppm。

13、在本公开实施例的一个方面，在步骤2中，所述解聚反应的温度为210-240℃，反应时间为1.5-3.0h。

14、在本公开实施例的一个方面，在步骤3中，所述预缩聚反应在催化剂存在下进行，所述催化剂选自乙二醇钛、钛酸四丁酯和乙二醇锑中的至少一种，所述催化剂的用量以所述废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯的质量计为10-300ppm。

15、在本公开实施例的一个方面，在步骤3中，所述预缩聚反应的温度为250-265℃，反应时间为0.5-1.5h。

16、在本公开实施例的一个方面，在步骤3中，所述终缩聚反应的温度为260-280℃，绝对压力不大于100pa，反应时间为1.5-3.5h。

17、在本公开实施例的一个方面，在步骤4中，所述熔融纺丝的纺丝温度为275-285℃，纺丝速度为2500-3500 m/min；所得再生聚酯纤维的单丝纤度为0.5-2.0dtex，单丝根数为24-144根。

18、在本公开实施例的一个方面，所述含磺酸盐基团的芳香族二元羧酸类单体为5-磺基间苯二甲酸单钠盐，所述含磷羧酸类阻燃单体为2-羧乙基(苯基)次膦酸，所述防醚剂为乙酸钠。

19、在本公开实施例的一个方面，步骤1为：将5-磺基间苯二甲酸单钠盐、2-羧乙基(苯基)次膦酸、乙二醇和乙酸钠混合，进行预酯化反应，得到乙二醇基解聚液；其中，所述5-磺基间苯二甲酸单钠盐与所述2-羧乙基(苯基)次膦酸的摩尔比为4:6至6:4；所述5-磺基间苯二甲酸单钠盐和所述2-羧乙基(苯基)次膦酸的总摩尔量之和与所述乙二醇的摩尔比为1:(3-4)；所述乙酸钠的用量以所述乙二醇的质量计为400-800ppm；所述预酯化反应的温度为230-240℃，反应时间为0.8-1.2h。

20、在本公开实施例的一个方面，步骤2为：将特性黏度为0.60-0.70dl/g的废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯干燥至含水率不高于80ppm，经双螺杆挤出机熔融后，与步骤1所得乙二醇基解聚液混合，进行解聚反应；其中，所述乙二醇基解聚液与所述废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯的质量比为(0.5-0.6):1；所述解聚反应的温度为220-230℃，反应时间为1.8-2.2h；解聚反应完成后，所得解聚产物中聚对苯二甲酸乙二醇酯低聚体的数均聚合度为3.8-4.2。

21、在本公开实施例的一个方面，步骤3为：向步骤2所得解聚体系中加入乙二醇钛，直接依次进行预缩聚反应和终缩聚反应，得到再生聚酯；其中，所述乙二醇钛的用量以所述废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯的质量计为80-120 ppm；所述预缩聚反应的温度为250-260℃，压力为0.8-1.2 kpa，反应时间为0.8-1.2h；所述终缩聚反应的温度为265-275℃，绝对压力不大于100 pa，反应时间为2.2-2.8h。

22、在本公开实施例的一个方面，本公开所使用的废旧聚酯指的是聚对苯二甲酸乙二醇酯，包括废旧聚酯瓶片、聚酯纤维废丝以及聚酯布泡料或摩擦料中的一种及以上。

23、根据本公开实施例的第二方面，提供一种再生聚酯纤维，所述再生聚酯纤维通过前述制备方法制备得到。

24、本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

25、（1）本发明将含磺酸盐基团的芳香族二元羧酸类单体、含磷羧酸类阻燃单体预先与乙二醇酯化，所得乙二醇基解聚液既作为解聚介质，又作为功能共聚单体前体，可提高功能单体在再生聚酯体系中的分散均匀性。

26、（2）废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯经双螺杆挤出机熔融后直接进行解聚，传质阻力小、解聚效率高、乙二醇用量低。解聚产物中聚酯低聚体的数均聚合度为3至5，可直接进行预缩聚和终缩聚，无需bhet分离纯化；同时功能单体已预酯化，无需补加游离二元酸进行再酯化，缩短了工艺流程并降低能耗。

27、（3）通过控制解聚程度，并配合防醚剂、分段真空及预缩聚阶段加入催化剂，可抑制醚化和热降解副反应，降低二甘醇含量，减少黄变，改善再生聚酯的色相和可纺性。所得再生聚酯纤维兼具阳离子染料可染性和阻燃性，实现了废旧聚酯的短流程、高附加值再生。

28、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。