以乙二醇（EG）、精對苯二甲酸（TPA）為原料生產紡絲級聚酯熔體的工藝研究

歐陽昆

（康泰斯（上海）化學工程有限公司，上海 201203）

聚酯纖維是世界上產量以及消費量較大的紡織類纖維，一般用作服裝以及裝飾品的原料，因此在實際應用中具有較大的發展前景。我國雖然是國際上聚酯纖維產量最大的國家，但是關于高質量、具有一定功能性的聚酯纖維生產與國際上的先進技術還是有一定的差距。隨著世界逐步走向全球化的發展過程中，工業生產也越來越多地依靠科技創新來增長自身產量，因此作為行業中可循環的再生化學纖維，聚酯纖維不僅要實現自身品質的提升，還要在一定程度上解決環境污染問題，盡量做到可持續發展[1]。

1 相關原料介紹

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，是生產聚酯的主要原料之一。常溫下通常表現為固體，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，具有很大強度與彈性，因此常應用于服裝產業，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）為原料來生產的，不同于PET 纖維。

1.4 熔體紡絲

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

2 紡絲級聚酯熔體的工藝技術

2.1 多種形態的熔體直紡在線添加技術

隨著人們對生活質量要求的提高，人們對于服裝面料的要求也逐步提高，已經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，當前，隨著聚酯纖維由切片式向熔體直紡發展，熔體直紡在線添加技術也成為了實現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、基于靜態混合器的熔體直紡在線添加技術、基于動態混合器的熔體直紡在線添加技術和基于組合式混合器的熔體直紡在線添加技術，這些技術在原則上能夠為熔體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過程是酯化和縮聚的反應過程，就是通過乙二醇（EG）與精對苯二甲酸（TPA）的酯化反應和縮聚反應生成最終的產物聚酯纖維。

首先第一步是酯化反應，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，其實在實際的生產過程中，產物是聚合單體、二聚體等混合的混合物。在此過程中，會產生副產物水，也會被分離出系統。

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

2.3 實驗過程中反應所需要的催化劑

在試驗的過程中加入一些輔助材料也有助于生產效率提高的，此次實驗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反應進行，而且較少地產生副作用；其次就是易于溶解，在反應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的影響

在實驗過程中相對地增加反應物的濃度或者相應地降低生成物的濃度，是可以使得反應向生成酯化物方向移動，此實驗中，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過程中水含量的產生。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 生產紡絲級聚酯熔體的工藝改進

3.1 在工藝方面，結合科技手段，努力創新

繼續發展以EG、TPA 為原料的多樣化生產紡絲級聚酯熔體，使乙二醇（EG）和TPA 的整體化結合得更為密切，以便于使用各種輔助原料；進一步去改進工藝技術并且采用新催化劑，提高成品收率，降低生產過程的能耗及原料消耗；調整生產結構，進一步發展精細化工業，集中力量開發技術密集型的新產品、具有特殊性能的新材料，從而提高經濟效益，并對聚酯熔體工業生產所帶來的環境污染進行防治。

3.2 在人員方面，提升人員的工作素質

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該將培養大量復合型人才作為發展過程中的使命，真正投身于化工的科技建設之中；尤其是化工廠應該在實際工作中去落實對人才的培養，建立健全人才培養機制，以及相關的人才激勵機制。首先要對先加入的人員進行培訓，使其能夠熟練掌握以EG、TPA 為原料的多樣化生產紡絲級聚酯熔體的工藝流程，并且能夠熟練準確地操作工具；其次就是開展豐富的培訓活動，讓人員一直處于學習狀態，不斷提升自身素質[5]。

3.3 在國家方面，重視聚酯纖維的可持續發展

國家角度來看，一方面要依據科教興國戰略，大力發展生產力，從而為科技研發提供一定的物質基礎；大力加強每一個化工企業以及其部門的管理，使得化工生產設備向著精細化方向發展，同時發展更具規模化，以取得可觀的經濟效益；國家也要繼續加大對我國化學工業領域的科學投入，進一步重視聚酯纖維的可持續發展；努力改變現在生產中結構不合理的狀況，不論是在聚酯纖維產品的品種還是在質量方面，生產出大眾所需要的物品。

4 結語

綜上所述，通過科學創新技術水平的不斷提高，工業生產對生產紡絲級聚酯熔體的工藝產生了更高的要求，機械化生產線通過適當的優化調整以及操作管理規范化的實施，對于紡絲級聚酯熔體的生產，能夠生產出更加優良的聚酯纖維制品，也可以在一定程度上提高專用原料的使用效率和反應的穩定性。因此，在生產紡絲級聚酯熔體的工藝改進過程中，不僅要在具體的工藝中進行提升，也要在人員的操作方面進行改善，從而使得整體生產過程更加順暢，最終能夠為工業的可持續發展做出貢獻。