一种基于间苯二甲酸-5-磺酸钠衍生物的应用及高值回用方法与流程

1.本发明属于危废代码为900-999-49的危废品循环利用的技术领域，尤其涉及一种基于间苯二甲酸-5-磺酸钠衍生物的应用及高值回用方法。


背景技术：

2.一、低聚物的组成及形成
3.涤纶低聚物是涤纶单体在缩聚反应过程中形成的低分子量副产物，其含量受聚合反应条件影响，一般为纤维质量的1％～3％。涤纶低聚物所含最主要的组分是环状三聚体，结构如图1所示；goodman与nesbitt研究认为，环状三聚物是由于对苯二甲酸乙二醇酯分子链之间或分子链内部发生酯交换反应而形成(图2)；而peebles及ha等人则认为，链端环解聚机理更为合理(图3)。
4.如图1所示，环状三聚体的结构高度对称，因而极易聚集结晶，所形成的晶体具有较高的熔点(310℃)，以及热稳定性和化学稳定性。涤纶中环状三聚体占全部低聚物的比例非常高，至少为70％，即使在130℃的高温下，环状三聚体在水中的溶解度仍不到2mg/l，因此在涤纶生产、染整或者其它湿处理过程中，它很难被除去。
5.线状低聚物是两种单体初期缩聚产物，其含量随单体的不断缩合而减少。线状结构的低聚物占涤纶纤维中低聚物总量的25％左右，分子结构中带有极性端基，在水中具有一定的溶解度，对涤纶的纺织加工影响较小。
6.由于涤纶合成时分子间与分子内酯化反应的平衡竞争关系，无论采取什么方法，都不可能完全消除环状三聚物，在工业生产中将三聚物含量降低到0.5％以及总低聚物降低到1％是不可能的。尽管低聚物难以被彻底除去，目前没有证据表明纺织品染色整理过程会产生新的低聚物，这很可能是因为处于固态的涤纶大分子重排形成三聚体的几率非常低。
7.2、低聚物对染整加工的影响
8.在染色过程中，涤纶纤维受热后低聚物会从纤维内部逐渐向纤维表面迁移。一般认为，纤维表面低聚物占纤维质量的0.1％以上，就会引起各种问题。在热定形和染色前，涤纶表面低聚物含量为0.05～0.1wt％；而在热定形或染色后，含有0.2wt％或更多，且足以在以下几个方面影响涤纶织物加工及整理：
9.(1)低聚物沉积在染色设备的各个部件上，阻碍染液循环，造成机器效率的下降；沉积在织物上引起色差和斑渍。
10.(2)低聚物从织物内部迁移到表面，影响产品质量，如外观、手感等。
11.(3)附着在涤纶纤维表面的低聚物增加纱线的摩擦，造成织物形成过程中张力的改变，同时加速机器的磨损。
12.(4)低聚物积聚在染色设备上，影响传感器和其它功能部件，甚至引起机器故障导致停机。
13.(5)粘附在纤维表面的低聚物导致绕纱困难，出现断纱、粗细不均等现象，降低纤维的可纺性，严重影响纺织品质量。
14.3、控制低聚物的方法
15.涤纶低聚物问题长期困扰着染色工作者，因此，清除涤纶染色时表面的低聚物，对于涤纶染整加工具有非常重要的意义。国内外许多学者针对这个问题进行了研究，虽然到目前为止，还没有一种方法可以彻底解决低聚物问题，但是利用现有技术，对低聚物进行最小化控制已经成为可能。在涤纶纤维染色加工过程中，影响纤维表面低聚物含量的因素很多，包括热定形温度和时间，染色温度、时间、浴比，排液温度，载体种类及用量等。因此要解决低聚物问题，就必须从这些因素入手，综合考虑各种变量的影响。
16.二、筒子纱染色低聚物的产生
17.事实上，涤纶纤维在化纤喷丝生产时，低聚物已经作为副产品产生，其化学结构呈现线状和环状，经过高温染色低聚物会分离出来。
18.低聚物的减少分散染料可分为e型、se型和s型(国外也称h型)，其所要求的染色温度也有所不同：e型为低温型，s型为高温型。一般情况下，当温度上升到125～130℃，在同样的保温时间(30min)内所得到的色泽深度，基本上差不多s型的染料会稍有不同，针对不同的染料，采用较低的染色温度染色，能减少低聚物的分离。
19.一般染黑色的筒子纱低聚物的问题最为突出，国内最常用的分散黑ex-sf300％使用125～130℃染色，所得的色泽几乎无差异，染色保温时间应控制在30min内不易过长。
20.三、危废代码为900-999-49的危废品的产生
21.国内生产的间苯二甲酸-5-磺酸钠和间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠，主要集中在山东省潍坊市德州地区，其中，间苯二甲酸-5-磺酸钠的工艺流程如图4所指示，间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠的工艺流程如图5所示。这两个产品生产过程中产生的废液经过碳酸钠再中和后得到硫酸钠溶液，里面含有分离不出来的间苯二甲酸-5-磺酸钠及硫酸钠的水和物，经脱水蒸馏干燥后得到危废代码为900-999-49的危废品。若将间苯二甲酸-5-磺酸钠或间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠完全提纯，则企业需要花费很大的成本，非常不经济；若是将其填埋，污染环境的同时且占用土地面积看，在目前土地日益紧缺的情况下不是一企业理智的做法。
22.本发明提供了一种基于间苯二甲酸-5-磺酸钠衍生物的应用及高值回用方法，尤指解决上述诸多的技术问题，其采用危废代码为900-999-49的危废品，并添加木质素磺酸钠，旨在解决减少涤纶筒子纱染色和涤纶布的低聚物，具有性价比优势和显著的效果。


技术实现要素：

23.本发明的目的在于提供一种基于间苯二甲酸-5-磺酸钠衍生物的应用及高值回用方法，旨在解决上述背景技术中存在的技术问题。
24.本发明的一方面，提供了一种基于间苯二甲酸-5-磺酸钠衍生物的应用方法，该-5-磺酸钠衍生物用于去除涤纶织物染色工艺中产生的低聚物。
25.进一步的，所述的-5-磺酸钠衍生物为间苯二甲酸-5-磺酸钠或间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠或间苯二甲酸-5-磺酸钠与间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠的混合物。
26.进一步的，所述的低聚物含有环状三聚体或二聚体或线性低聚物或环状三聚体、
二聚体、线性低聚物中的两种或两种以上的混合物。
27.进一步的，所述的-5-磺酸钠衍生物来自《国家危险废物名录(2021年版)》中危废代码为900-999-49的危废品，该危废品内还含有硫酸钠。
28.本发明的另一方面，提供了一种基于间苯二甲酸-5-磺酸钠衍生物的高值回用方法，主要包括以下步骤：
29.s1、低聚物去除剂的组成：将木质素磺酸钠与危废品按照一定的比例混合复配，得到低聚物去除剂；
30.s2、低聚物去除剂的使用：涤纶织物在开始染色时，在常温状态下添加染料时按照一定的比例也同时添加低聚物去除剂，当温度提升至130℃～135℃时，由于在130℃～135℃的高温条件下从纤维中融出低聚物，使得低聚物去除剂与低聚物充分接触产生化学反应；
31.s3、低聚物的去除：由于低聚物去除剂中含有-5-磺酸钠衍生物，低聚物中含有环状三聚体，使得-5-磺酸钠衍生物与环状三聚体能发生化学反应，使之生成可溶于水的低分子化合物，可直接去除和收集不再产生其他有害物质。
32.进一步的，所述的低聚物去除剂由木质素磺酸钠与危废品按照1：9的比例混合复配而成。
33.进一步的，所述的低聚物去除剂占涤纶织物重量的0.8％～2.5％。
34.进一步的，所述的-5-磺酸钠衍生物与环状三聚体之间的化学反应式如下：
[0035][0036]
本发明的有益效果是：
[0037]
1、本发明解决了涤纶染色工艺过程中的低聚物减少或去除，具有性价比优势和显著的效果；
[0038]
2、在高温条件下130℃～135℃染色时，从纤维融化出来的二聚体、三环聚体及其
它低分子线性环聚体，都可与-5-磺酸钠衍生物发生化学反应，生成可溶于水的低分子化合物，不会再附着于设备或纤维上。
附图说明
[0039]
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0040]
图1为环状三聚体结构；
[0041]
图2为分子链之间或分子链内部酯交换反应；
[0042]
图3为链端环解聚反应；
[0043]
图4为间苯二甲酸-5-磺酸钠的工艺流程图；
[0044]
图5为间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠的工艺流程图；
[0045]
图6为添加低聚物去除剂的量占涤纶布重量的0.8％-1％时的低聚物去除效果图；
[0046]
图7为添加低聚物去除剂的量占涤纶筒子纱重量的1.5％-2.5％时的低聚物去除效果图。
具体实施方式
[0047]“一个”和“所述”可互换地使用并意指一个或多个；“和/或”用来指示可能发生所述及情形之一者或二者，例如a和/或b包括(a和b)和(a或b)。另外，本文中由端点描述的范围包括该范围内所包含的所有数值(如，1到10包括1.4、1.9、2.33、5.75、9.98等)。
[0048]
另外，本文中“至少一个”的表述包括一个及以上的所有数目(如至少2个、至少4个、至少6个、至少8个、至少10个、至少25个、至少50个、至少100个等等)。
[0049]
下面结合实施例对本发明做进一步的说明。
[0050]
实施例1
[0051]
本发明实施例提供的一种基于间苯二甲酸-5-磺酸钠衍生物的应用方法，该-5-磺酸钠衍生物来自2021年01月01日实施的《国家危险废物名录(2021年版)》中危废代码为900-999-49的危废品，该危废品内还含有硫酸钠。本领域技术人员容易理解的是：该危废品内含有-5-磺酸钠衍生物或硫酸钠或-5-磺酸钠衍生物与硫酸钠的混合物，用于去除织物染色工艺中产生的低聚物。
[0052]“涤纶织物染色工艺”包括但不限于涤纶布或涤纶筒子纱的染色工艺，也包括其它涤纶织物的染色工艺。
[0053]
本实施例过程中的危废品含有-5-磺酸钠衍生物和硫酸钠，该-5-磺酸钠衍生物为间苯二甲酸-5-磺酸钠或间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠或间苯二甲酸-5-磺酸钠与间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠的混合物。
[0054]
本实施例中的低聚物含有环状三聚体或二聚体或线性低聚物或环状三聚体、二聚体、线性低聚物中的两种或两种以上的混合物。
[0055]
实施例2
[0056]
本实施例提供了一种基于间苯二甲酸-5-磺酸钠衍生物的高值回用方法，主要包
括以下步骤：
[0057]
s1、低聚物去除剂的组成：将木质素磺酸钠与危废品按照1：9的比例混合复配，得到低聚物去除剂；
[0058]
s2、低聚物去除剂的使用：涤纶织物在开始染色时，在常温状态下添加染料时按照一定的比例也同时添加低聚物去除剂，当温度提升至130℃～135℃时，由于在130℃～135℃的高温条件下从纤维中融出环状三聚体或二聚体或线性低聚物或环状三聚体、二聚体、线性低聚物中的两种或两种以上的混合物，使得低聚物去除剂均能分别与环状三聚体、二聚体、线性低聚物充分接触产生化学反应；
[0059]
s3、低聚物的去除：由于低聚物去除剂含有木质素磺酸钠和危废品，危废品中含有-5-磺酸钠衍生物，-5-磺酸钠衍生物为间苯二甲酸-5-磺酸钠或间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠或间苯二甲酸-5-磺酸钠与间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠的混合物，而低聚物中含有环状三聚体或二聚体或线性低聚物或环状三聚体、二聚体、线性低聚物中的两种或两种以上的混合物，使得间苯二甲酸-5-磺酸钠或间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠在木质素磺酸钠的分散作用下均能分别与环状三聚体、二聚体、线性低聚物发生化学反应，使之生成可溶于水的低分子化合物，可直接去除和收集不再产生其他有害物质。
[0060]
本领域技术人员容易理解的是：低聚物去除剂内的木质素磺酸钠在上述的高值回用方法当中是起到分散剂的作用，用于将形成的小分子化合物分散到水溶液中。
[0061]
本实施例过程中，-5-磺酸钠衍生物(使用间苯二甲酸-5-磺酸钠为例)与低聚物(使用环状三聚体为例)之间的化学反应式如下：
[0062][0063]
本实施例过程中，-5-磺酸钠衍生物(使用间苯二甲酸-5-磺酸钠为例)与低聚物(使用线性低聚物为例)之间的化学反应式如下：
[0064][0065][0066]
针对本实施例涤纶布的染色工艺，如图6所示，在不改变原有工艺情况下，添加低聚物去除剂的量占涤纶布重量的0.8％-1％时为最佳使用量，能有效防止低聚物的产生，解决行业痛点，提升品质。
[0067]
同时，危废品中含有的硫酸钠是易溶于水的，在涤纶布染色过程中不影响染色效果，而且硫酸钠是同染色同浴的，本领域技术人员容易理解的是：在涤纶布染色过程中添加染料的时候按照一定的比例也同时添加低聚物去除剂，不影响染色效果，也不改变染色工艺的情况下可以做到同浴，还能够解决涤纶染色过程中低聚物的生成；另外，也省去了厂家在危废品中不断从硫酸钠(危废品)里面提取-5-磺酸钠衍生物的过程，大大的节省了财力、精力和人力，非常具有性价比优势和显著的效果。
[0068]
实施例3
[0069]
本实施例与实施例2不同的是：实施例2是涤纶布的染色工艺，本实施例是涤纶筒子纱的染色工艺，两者区别在于：添加低聚物去除剂的量占涤纶筒子纱重量的1.5％-2.5％。
[0070]
针对于本实施例涤纶筒子纱的染色工艺，如图7所示，在不改变原有工艺情况下，添加低聚物去除剂的量占涤纶筒子纱重量的1.5％-2.5％时为最佳使用量，可以有效去除涤纶筒子纱染色过程中的低聚物白灰，提升产品质量，简化工艺。
[0071]
本发明的有益效果是：
[0072]
1、本发明解决了涤纶筒子纱染色和涤纶布的低聚物减少或去除，具有性价比优势和显著的效果；
[0073]
2、在高温条件下130℃～135℃染色时，从纤维融化出来的二聚体、三环聚体及其它低分子线性环聚体，都可与-5-磺酸钠衍生物发生化学反应，生成可溶于水的低分子化合物，不会再附着于设备或纤维上。
[0074]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。