在高温高压染色时,涤纶pbt,分散染料对涤纶纤维的上染过程可分为以下个阶段:涤纶(1)分散染料在染液中随染液的流动逐渐靠近纤维界面,这阶段分散染料的性质和状态基本无关,溶解状的染料分子和悬状的染料颗粒都一样随染液流动,转移速度决定于溶液溶液流速。(2)由于纤维表面存在着不易流动的动力学边界层,当分散染料进入动力学边界层靠近纤维界面后,主要靠自身的扩散接近纤维。这阶段转移速度不仅和溶液流速有关,还和分散染料的扩散速度有关,因此,溶解状的染料分子比悬浮体及聚集体扩散快得多,分散染料的溶解度和分散状态对这阶段的转移速度有较大影响。
(3)分散染料靠近纤维界面到它们之间的分子作用力足够大后,分散染料迅速被纤维表面吸附。这个阶段的转移速度主要决定于纤维和染料分子的结构和性能,也和界面溶液的性质有关。其中染料的溶解度和分散状态有较大影响,染料溶解度超高和染料分子与纤维作用越大,吸附速度越快。
(4)分散染料被吸附到纤维表面后,在纤维内产生一个浓度差或内外染料化差,染料将向纤维内部扩散,这里的扩散速度主要决定于纤维化学和微结构,涤纶差别化纤维,也和染料分子结构及浓度有关。纤维无定型区含量较高,孔隙大或自由体积含量多,染料溶解度高,扩散速度快,因此,玄武区涤纶,此阶段的染料扩散速度直接和纤维被溶胀或增塑程度、分散染料在纤维中的浓度有关。溶胀或增塑程度高,纤维外层分散染料浓度高,扩散就快。
由上述可知,上染速度除了决定于染料和纤维的结构外,还和染料在溶液中的溶解度及染色时纤维的溶胀或增塑程度有关。
PBT生产工艺及其分析
(1)生产原理与方法:PBT生产技术路线可分为酯交换法和直接酯化法。
直接酯化法:直接酯化法是由对苯二甲酸(TPA)与BG)直接进行酯化反应,得到对苯二甲酸双羟丁酯单体,然后缩聚为PBT。酯化反应的生成物水与副产物(THF)的沸点相差较大(分别为100℃和66℃),回收的经精馏后纯度达到9915%[2],可以作为商品出售。该技术路线还具有原料消耗低[757kg(TPA)/t(PBT);885kg(DMT,对苯二甲酸二酯)/t(PBT)],所需反应设备少,生产周期短,生产*等优点,制得的树脂既可进行固相后缩聚增粘,也可采用直接纺丝工艺生产纤维,因此直接酯化路线具有较强的竞争力。
酯交换法:酯交换法分两步进行:*步合成对苯二甲酸(BHBT)及其低聚物;第二步BHBT在减压下缩聚成PBT树脂。在酯交换反应过程中,DMT与BG的酯交换反应活化能及生成THF副反应的活化能分别为:E酯交换=612×104J/mol;E副反应=115×105J/mol。根据高温有利于高活化能反应的原理,在工业生产酯交换反应过程中,在保证主反应达到一定速度的条件下,适当控制反应温度便能*副产物THF的生成。在缩聚反应过程中,BHBT缩聚活化能与PBT聚合物热裂解活化能分别为:E缩聚=113×105J/mol;E热裂解=1167×105J/mol。同理,在工业生产缩聚反应过程中,只要选定适当的反应温度范围,即有可能控制热
裂解反应的发生,使PBT聚合物的端羧基含量减少到程度。
THF生成量的多少直接关系到BG的消耗量。目前BG市场价格较贵,其耗量高低将直接影响到PBT树脂的生产成本。因此,生成THF副反应的程度是反映PBT合成工艺是否合理,技术是否****及****终经济效益好坏的关键指标,如何减少或*生成THF的副反应成为合成PBT聚合物工艺研究的*课题。
国外以DMT与BG为原料,经酯交换反应间歇法合成PBT树脂时,涤纶低弹丝,其BG副反应单耗一般为0115~1t/tPBT树脂,相当于24%~37%mol(对DMT计算,以下同)。连续法合成PBT树脂时,其BG副反应单耗一般为010375t/tPBT树脂,相当于9%mol。国内以DMT法实验室合成PBT树脂时,其BG副反应单耗一般为7%~13%mol之间,相当于010286%~01053t/tPBT树脂。