随着PET的应用市场不断扩展,正不断取代传统的天然材料和其他人造、合成材料,尽管相对其他合成材料。其在成本、性能、环境影响等方面的优势显而易见,但以往的劣势已经成为不可忽略的问题,由于总量增加所带来的问题必须依靠新技术来改善。
满足服用安全性的聚酯纤维制造关键技术
不含壬基酚(NP)类油剂的涤纶
涤纶生产过程中的油剂主要由抗静电剂、摩擦系数调整剂、乳化剂等成分组成,其中大多数产品以烷基酚类化合物,如烷基酚(AP)、烷基酚聚氧乙烯醚(APEO),作为其组分之一,或者作为合成时的中间产物。APEO具有良好的润湿性、渗透性、乳化性、分散性、增溶性、去污性等性能,但随着科技的发展和社会对环保的日益重视,APEO的生态毒性问题正逐渐显现。
APEO的生态毒性主要涉及安全性和生物降解性,其本身并不致癌、致畸或致突变,但其合成时的副产物却有可能致癌。APEO还具有类似雌性激素的作用,其生物降解代谢产物能通过各种途径侵入人体,危害人体正常激素的分泌。近年来,欧盟甚至明确界定出口至该地区的纺织品和服装上的APEO限量不超过30mg/kg。国内油剂的合成研究和生产企业也积极应对国际、国内对服用纤维安全标准的要求,研究开发了新型油剂,但完全取代原先的产品尚需技术进步和商业化的手段。
聚酯的纺前染色技术
相对聚酯纤维的加工,其纺前染色技术难度和复杂性更高。聚酯纤维的纺前染色方法主要有5种,即聚合加色、切片涂色、浓色体着色、切片染色和熔纺注色。涤纶纺前染色的关键是着色剂的选择和加工。着色剂的质量将会直接影响有色涤纶的成品,除耐受高温外,还应具有良好的色牢度,包括日晒、皂洗、摩擦、汗渍、氯漂、升华、烟熏及海水渍等。
无机颜料对服用安全性来说是最理想的,也不会在后续产业链过程中对环境产生影响,甚至在聚酯纺织品回收过程中也相对容易去除。近年来,随着产业链整体技术的发展以及对服用安全性要求的提升,采用分散染料的熔体染色技术逐渐成熟。研究发现,不含锑元素的聚酯纤维,其亮度L值提升3~4个单位,纺前着色后的纤维鲜艳度提升,更可以节省分散染料,有利于降低制造成本,添加增白剂也有类似功效。在纺丝箱体前注入分散染料更加经济,15年前,德国Zimmer(吉玛)公司已经开发了纺前染色工业化技术,德国Neumag(纽马格)开发的熔体染色BCF(膨体纱)已经产业化,其主要的织物是地毯和家居纺织品。
传统染色与纺前着色对比
非重金属催化剂合成聚酯技术
尽管“钛系”催化剂早在上世纪40年代就研究成功,但真正意义上产业化应用于聚酯纤维是在2010年以后。产业化应用研究主要分为三大类:以钛酸酯为基础的复合有机催化剂;从基本无机物或有机物经过合成和精制得到乙二醇钛,应用于PET合成为主;国内学术研究界极为重视的“纳米”二氧化钛无机聚酯催化剂正在向降低成本方向努力。
目前,已经产业化采用钛系催化剂生产聚酯的大型生产企业包括美国的Eastman(伊斯曼化工)、WellmanInc(威尔曼,现归属于DAKAmericas公司)和日本的帝人公司等,欧洲Inventa(伊文达)公司开发的两釜聚酯技术已经用于全球超过300万t的瓶用切片装置。中国石化上海石油化工研究院、天津分院、上海石化、天津石化、仪征化纤等从2007年起探索研究将钛系催化剂用于连续化PTA法的聚酯生产,取得显著成效。其中,上海石化已经在大型连续聚酯装置上生产不含重金属的聚酯切片和重金属含量低于欧盟限制下限的低重金属含量聚酯。
钛系催化剂生产高粘度-低醛聚酯示意图