全消光聚酯生产技术对比与发展趋势

干学斌 王 缨

(中国石化上海石油化工股份有限公司， 200540)

全消光聚酯生产技术对比与发展趋势

干学斌 王 缨

(中国石化上海石油化工股份有限公司， 200540)

综述了全消光聚酯行业的发展状况和生产技术，比较了国内外厂商的钛白粉(TiO2消光剂)质量;介绍了纳米级全消光超细旦聚酯纤维用切片和熔体直接纺行业最新动态。预测国内聚酯常规市场将趋于激烈竞争，部分产能将会进入全消光聚酯市场，造成全消光聚酯市场利润空间缩小。

全消光 聚酯 市场 消光剂 钛白粉

近年来，全消光聚酯纤维以其独特的外观特性越来越受纺织企业的青睐，开始大量应用于生产休闲服饰及高档服装。特别是自2003年起，随着国内后整理技术的突破，全消光纤维应用领域不断拓展，曾出现全消光聚酯纤维供不应求的局面。随着人们消费观念的更新，全消光聚酯纤维市场需求越来越大，发展前景广阔。同时，作为生产全消光聚酯产品主要助剂的钛白粉(TiO2消光剂)的生产和调配技术近年来也取得了很大的进展［1］。

1 全消光聚酯产品概述

1.1 全消光纤维产品的性能及应用

全消光聚酯纤维除具有常规聚酯纤维固有的优良性能，如强度高、弹性好、耐热、耐磨等外，还具有光泽柔和、可深染及织物悬垂性好的优点［2］。光泽柔和是指消除了聚酯纤维表面的极光，使面料具有毛织物般柔和光泽;深染性好是指在后道整理过程中进行碱减量的处理，使纤维表面形成少量的微坑，使织物具有良好的皮肤触感和细腻干爽性能，且微孔的产生可以导致光的漫散射，同时提高织物染色深度，提高织物的遮蔽性。而较高质量分数的钛白粉的添加，增加了纤维的密度，从而进一步提高了织物的悬垂性能和遮蔽性。

目前我国全消光聚酯纤维以网络丝、多孔细旦丝为主，主要应用到春亚纺面料和仿毛面料上。全消光春亚纺面料，结构轻薄，风格新颖，具有手感柔软、防水性好、耐磨、牢度好等优点，适用于羽绒服、休闲茄克衫等服装面料以及窗帘、床上用品，又可制作运动服、童装。全消光聚酯纤维与羊毛、棉等混纺的仿毛织物，既有纯毛织物的挺括丰满、光感柔和、毛型感强的特点，又有化纤织物的坚牢耐穿、尺寸稳定、易洗快干的特性，非常适合各消费层次的需要。相比半消光纤维，全消光聚酯纤维在后道染色性能和棉型手感上有更大的优势，故其市场应用潜力很大。只要后道加工技术能够配套，全消光聚酯纤维的市场前景广阔。

1.2 国内全消光聚酯行业发展状况

2004年前，国内能生产全消光聚酯纤维的厂家屈指可数，全国进口全消光纤维的数量比国内全消光纤维生产量高25%。国内仅少数几家规模大、技术力量强的纤维厂家采用母粒添加的工艺路线小规模生产全消光聚酯纤维，产品质量也不稳定，生产的全消光纤维多为常规丝。同时，国内几乎没有一家企业能够工业化生产全消光聚酯切片，国内需求基本上依赖进口。2007年以来，国内江浙沪地区的聚酯厂商开始生产全消光聚酯切片，产量逐年提高。其中最早生产全消光聚酯产品的有中国石化上海石油化工股份有限公司(以下简称上海石化)和中国石化仪征化纤股份有限公司两家企业，全消光聚酯产品的年产量都在50 kt以上。而目前江浙沪地区的江苏三房巷集团有限公司、太仓振辉化纤有限公司、江苏盛虹化纤有限公司、浙江华鑫化纤有限公司等30余家企业也已具备了全消光聚酯生产能力，但各企业一般以销定产。

2 全消光聚酯生产技术

2.1 消光剂

2.1.1 消光剂生产厂商介绍

目前，国外钛白粉总产能约为3 600 kt/a。通过兼并或资产重组，全球八大钛白粉生产商重新排定名次。产能排名前三的是美国的杜邦公司(DU PONT)、美联公司(MIC)和享兹曼公司(Huntsman)。而日本和德国的钛白粉生产厂家是生产纤维级钛白粉的主要企业，长期以来世界聚酯行业大多使用这两个国家生产的钛白粉。

总部位于德国本土的克朗诺斯公司(Kronos)钛白粉产能约为430 kt/a。它的金红石型钛白粉曾在我国华东、华南地区有销售，纤维级钛白粉AD－1077也被上海一些化纤生产企业使用。企业总部位于日本大阪市的日本石原产业株式会社(ISK)1954年开始用硫酸法工艺生产钛白粉，注册商标为TIPAQUE，代表性牌号有R－820，R－930，上世纪60～80年代在我国很受欢迎，但其市场份额在近些年有所萎缩，后虽推出换代产品R－980，但销售情况一般。另外，该公司在1974年开始应用氯化法工艺生产钛白粉，牌号有CR－50，CR－60等。ISK公司在我国台湾省高雄市原有一家硫酸法锐钛型钛白粉生产工厂，1990年又建造了金红石型钛白粉工厂，目前其在日本、新加坡、中国台湾省等地的钛白粉总产能约为224 kt/a。其牌号为A－100的产品由于白度和分散性很好，多用于在塑料和化妆品行业。位于德国西部的莎哈利本公司(Sachtleben)是专业生产纤维级钛白粉的工厂，产能约为100 kt/a。其产品己进入我国市场，代表牌号为Hombitan系列，用于聚酯纤维生产中的消光效果良好，被上海、广州等地的化纤企业大量使用。

我国钛白粉生产企业借鉴这些企业的技术进行了相关尝试，但在产品质量方面还存在一些差距。目前，国内可生产金红石型钛白粉的厂有中信锦州铁合金股份有限公司、攀钢集团重庆钛业股份有限公司、中国核工业总公司404厂、镇江钛白粉厂、南京油脂化工厂等，年产量都在150 kt左右。但因为产品主要采用硫酸法生产工艺，与进口氯化法工艺的产品相比，在消色力、白度和分散性等指标上差异较大。

2.1.2 国内外钛白粉质量对比

(1)包覆性及微量化学组分

TiO2在自然界存在三种晶型，但工业生产上只有锐钛型和金红石型两种，后者比前者更稳定。由于折射率、硬度、分散性的要求，化纤用消光剂为锐钛型TiO2。通过对TiO2粒子表面包覆成吸附适宜的无机或有机表面处理剂及具有协调作用的多种表面处理剂，改变TiO2粒子的表面性质，改善它在极性介质中的分散和润湿能力，并进一步降低粗粒子数，提高分散性和热稳定性，无机表面处理剂一般为 SiO2和Al2O3。日本公司和德国公司在粒子包覆方面存在差别，德国公司在钛晶格中掺入金属元素(如Sb)，以降低TiO2在纤维中的光敏性及加工过程中的热敏性，改善纤维耐光性，同时改善TiO2的耐热性，避免加工过程中的絮凝现象。受原料及钛白粉生产工艺的影响，不同企业生产的钛白粉产品中化学组分也有一些差异，这些化学组分的差异也会对钛白粉的使用效果产生不同的影响。不同生产商家钛白粉产品中的微量化学成分见表1。

表1 不同生产商钛白粉中微量化学成分 %

(2)粒径比较

胰腺疾病患者的十二指肠pH值低于正常值，pH值较低可干扰肠溶型胰酶的释放，降低有效性。抑酸剂可提供更有利于发挥高效率酶功能的十二指肠环境。因此对于足量PERT后仍未改善症状的患者，可考虑联合质子泵抑制剂(PPI)等抑酸药物治疗[26,32]。

由于TiO2粒径对调制液的透过性能、浆液凝聚、聚酯的可纺性、过滤器的使用寿命、纤维的光效应、纺丝设备的磨损性等均有不同程度的影响，所以应控制其粒径。有研究表明，二氧化钛研磨调制工艺的调整是引起全消光聚酯切片可纺性变差的主要原因［3］。目前钛白粉生产过程中的粒径控制主要是通过水下离心分离或空气分级来实现的，因而粒径有所差别，如果超大粒子数量偏多，则粒径分布宽，平均粒径大，浆料的分散性差，悬浮液稳定性和透过率差，浆料过滤器和熔体过滤使用周期明显缩短;而粒子太细时，由于具有较大的比表面积和比表面能，容易聚集形成较大颗粒，其单分散性变差。在生产过程中要解决由粒径引起的分散性问题，应从调制工艺入手，改变搅拌速度和研磨条件等。

(3)pH值的影响

钛白粉的pH值和分散液的pH值的变化，将直接导致粒子电荷的变化，从而影响钛白粉浆料的性能。分散液中极性物质以及电解质的存在，可引起pH值变化，并改变分散性能。分散液pH值越低，越易产生凝聚，研究表明钛白粉要略偏碱性，以利于浆料进入系统中而减少凝聚。不同原材料中的离子杂质的多少对钛白粉产品的使用性能将产生一定的影响。

(4)流动性与分散性分析

流体在流动过程中按黏度梯度形成的分布作用对流体的流动形态有着显著影响，黏度较低的流体流动性好，黏度均一则悬浮液分散稳定。使用结果表明，不同厂家生产的钛白粉调制后浆料黏度有显著差异，有全消光聚酯厂家发现国外部分公司生产的钛白粉调制后的浆料在移液过程中发现黏度特别大，形成的胶黏物质极易堵塞过滤网，使浆料移液困难，国产钛白粉的调制液也有类似倾向。改善流动性应从生产企业开始，通过对钛白粉进行表面改性或添加适当的分散剂途径加以解决。通过添加表面活性剂对钛白粉粉料进行改性处理可使钛白粉团聚颗粒粒径明显降低，减少消光剂在纺丝过程中的凝聚，提高纤维产品的强度［4］。

2.2 全消光聚酯产品质量分析

聚酯的常规质量指标和热性能分析指标是表征聚酯产品质量和可纺性的重要参数。对经过不同钛白粉处理的全消光聚酯切片质量进行测定，结果见表2和表3。

表2 聚酯切片质量对比

表3 进口与国产聚酯切片的热性能对比

从表2可知聚酯产品质量指标除凝聚粒子(特别是粒径5～10μm的凝聚粒子偏多)、色相L值和b值有所变化外，其他质量指标均无明显差异。从表3的过冷度指标来看，国产聚酯切片的热指标比用进口钛白粉生产的指标大，可能更有利于纺丝，但造成两者明显差距的原因目前尚不清楚，有待于进一步研究分析。

2.3 全消光聚酯切片的新技术与新产品

普通全消光聚酯在生产超细纤维时出现断头多、喷嘴易堵塞，熔体过滤器使用周期短等缺点。随着近两年人们对服饰面料、装饰材料的要求提高，全消光聚酯的生产技术也在不断更新中，其中最引人注目的是江苏中鲈科技发展股份有限公司全消光熔体直纺生产线投产和上海石化的超细纤维专用的全消光聚酯切片。

目前全消光纤维的生产大多为切片纺工艺，不仅生产成本高，产品质量也不稳定。而熔体直纺使得全消光纤维质量更稳定，条干均匀度更好，生产成本也有较大幅度的下降，为全消光纤维在后道面料开发及应用上的进一步扩大提供了保障。2010年8月盛虹集团有限公司旗下中鲈科技80 kt/a全消光熔体直纺项目投产，可生产全系列的半消光、大有光、全消光等产品。其中以超细旦产品为主，市场反响很大。

2008年上海石化开发了超细纤维专用的全消光聚酯切片。对关键的消光剂原料进行了详细的研究和筛选，最终确定采用纳米级液态消光剂来代替粉末钛白粉，即采用一种可用于配制化纤消光用的高质量分数的钛白粉浆液的母料。该纳米级钛白粉浆液的母料是一种悬浮液状混合物，母料中加入了一种聚羧酸盐或含铝和锆的双金属有机络合物的低聚物作为分散稳定剂，该分散稳定剂与钛白粉颗粒有很强的结合力，同时与乙二醇又有着很好的相溶性，当悬浮液中钛白粉的质量分数达到50%以上时，其分散稳定性仍非常好。此外，由于钛白粉生产厂商预先进行了表面处理、分散和分筛、除杂等处理，全消光聚酯产品生产企业仅需通过简单的稀释即可得到生产所需的消光剂浆液，大大降低了化纤生产的成本，提高了生产的灵活性。

上海石化开发的超细纤维专用全消光聚酯切片色泽均匀，质量稳定，可纺性好，能很好地满足纺制超细旦聚酯长丝。通过工艺调整，可使干燥、纺丝、卷绕等工序生产运转状况与半消光产品接近，而且解决了纺丝过程中熔体过滤器压力上升快、使用周期短、纺丝断头多及DTY(拉伸变形丝)生产中白粉剥落造成喷嘴堵塞等问题。纤维满卷率高、染色M率可达到90%以上，成丝外观质量良好，物理性能优良。全消光超细纤维在织造、染色等后序加工中加工性能良好，染色均匀，适合用于加工各种高档面料，面料消光效果好，手感柔软，提升了产品档次，深受后道产品用户欢

迎［3］。

超细纤维专用全消光聚酯切片产品进入市场后，国内多家纤维加工企业用来生产POY(预取向丝)、DTY等，采用纳米级液态消光剂合成的全消光聚酯加工成同样规格的POY后，纤维表面的大颗粒数量明显比采用TA－300粉料消光剂合成全消光聚酯加工成的POY要少，因此在纺丝过程中断头和喷嘴堵塞情况大为改善，熔体过滤器使用周期长，同时拉伸、织造、染色等后加工性能也更加优异，更适合加工成超细旦丝。

3 结语

国内全消光纤维应用开发越来越受到人们的重视，其在高档休闲、运动服饰中的应用潜力被逐步挖掘，效益也比较显著。预计国内全消光聚酯纤维市场未来几年将快速发展，江、浙、沪聚酯生产企业中民营企业将成为聚酯生产的主要力量。各家厂商单线能力都已达到500～600 t/d，常规聚酯产品能耗、物耗大幅度下降，单线能力低的企业生产常规产品已无法生存。国内全消光聚酯切片的需求量存在较大缺口，为国内聚聚酯厂商生产开发全消光聚酯切片提供了市场机遇。但是，如果常规产品市场竞争激烈，大量聚酯产能进人全消光产品市场，也将会造成全消光产品市场利润空间的缩小。

因此，对现有及准备进入全消光聚酯产品生产行列的企业来说，需要注意以下几点:

(1)对全消光聚酯产品中钛白粉的使用，要有一套完整的对钛白粉原料进行筛选的方法，选择适合于企业聚酯生产工艺、操作可行、达到质量要求的添加消光剂的工艺路线。

(2)由于大多生产全消光聚酯的装置原先都是生产普通聚酯(有光或半消光)产品，需要增加生产全消光聚酯的能力，需要根据钛白粉添加量的增加，调制过程的时间也有所增加，因此必须要对装置上消光剂调制设备进行扩产改造。

(3)如果生产超细旦全消光聚酯纤维，需要对钛白粉的径粒大小、分散性、粒度分布有一定的要求，否则会因钛白粉颗粒的团聚、粒径过大等原因造成纺丝时过滤网堵塞而更换周期缩短，也会造成纤维断头率的增加，增加生产成本和降低了纤维的质量。

(4)对有研发实力的聚酯企业，要注重有特色的全消光聚酯技术的开发。如上海石化超细旦纤维用全消光聚酯可用纳米级液态消光剂，纺制的纤维表面光滑，可纺性高;如江苏吴江中鲈科技80 kt/a全消光熔体直接纺装置，对钛白粉的调制要求更高，必须要有稳定的钛白粉内在质量。

［1］ 张雄超.全消光聚酯纤维市场分析［J］.合成技术及应用，2004，19(3):28 －30.

［2］ 陆惠宝.聚酯生产技术问答［M］.北京:纺织工业出版社，1993.

［3］ 朱刚，王鸣义，虞小三.影响全消光聚酯切片可纺性的原因分析［J］.石油化工技术与经济.2008，24(5):33－35.

［4］ 余江涛，蒋惠亮，施长年，等.聚酯消光剂二氧化钛粉体的改性［J］.合成纤维工业，2004，27(6):31－33.

Comparison of Production Processes of Full Dull Polyester and its Development Trent

Gan Xuebin，Wang Ying
(SINOPEC Shanghai Petrochemical Co.，Ltd.200540)

The development situation and production processes of full dull polyester industry were introduced，and the quality of TiO2flatting agent produced by domestic and overseas suppliers was compared.The latest development situation of chips for use of nanometer full dull superfine polyester fiber and melt direct spinning industry were introduced.Proposals were raised for the enterprises currently producing and planning to produce full dull polyester products.

full dull，polyester，market，flatting agent，TiO2

1674－1099 (2011)05－0057－05

TQ342+.8

A

2011-09-19。

干学斌，男，1970年出生，上海第二工业大学计算机应用本科毕业，工程师，现从事期刊编辑工作。