以乙二醇（EG）、精对苯二甲酸（TPA）为原料生产纺丝级聚酯熔体的工艺研究

欧阳昆

（康泰斯（上海）化学工程有限公司，上海 201203）

聚酯纤维是世界上产量以及消费量较大的纺织类纤维，一般用作服装以及装饰品的原料，因此在实际应用中具有较大的发展前景。我国虽然是国际上聚酯纤维产量最大的国家，但是关于高质量、具有一定功能性的聚酯纤维生产与国际上的先进技术还是有一定的差距。随着世界逐步走向全球化的发展过程中，工业生产也越来越多地依靠科技创新来增长自身产量，因此作为行业中可循环的再生化学纤维，聚酯纤维不仅要实现自身品质的提升，还要在一定程度上解决环境污染问题，尽量做到可持续发展[1]。

1 相关原料介绍

1.1 乙二醇

乙二醇（ethylene glycol）又称为“甘醇”，简称EG，是一种无色无臭、带有甜味的液体，乙二醇常被用作防冻剂、溶剂以及合成涤纶的原料，在这里也是生产纺丝级聚酯纤维的原料。

1.2 精对苯二甲酸

精对苯二甲酸，采用对二甲苯制备，是生产聚酯的主要原料之一。常温下通常表现为固体，难溶于水，主要用来制造聚酯纤维、增塑剂以及合成纤维等。

1.3 聚酯纤维

聚酯纤维（polyester fibre），被大众称为“涤纶”，最大的好处是具有抗皱功能并且不易变形，具有很大强度与弹性，因此常应用于服装产业，这里所提到的聚酯熔体主要是由乙二醇（EG）、精对苯二甲酸（TPA）为原料来生产的，不同于PET 纤维。

1.4 熔体纺丝

熔体纺丝主要是指化学纤维的形成方法，统称熔纺，合成的纤维品种比如涤纶、丙纶、锦纶等都是采用熔纺生产，设备操作简单，工艺流程比较短，因此是聚酯纤维生产所采取的主要方法之一[2]。

2 纺丝级聚酯熔体的工艺技术

2.1 多种形态的熔体直纺在线添加技术

随着人们对生活质量要求的提高，人们对于服装面料的要求也逐步提高，已经不再是简单地要求触感上的舒适，更加要求视觉上的大方得体，以及一些防紫外线的要求，当前，随着聚酯纤维由切片式向熔体直纺发展，熔体直纺在线添加技术也成为了实现纤维差别化的主要途径，其中主要包括了基于无混合器的熔体直纺在线添加技术、基于静态混合器的熔体直纺在线添加技术、基于动态混合器的熔体直纺在线添加技术和基于组合式混合器的熔体直纺在线添加技术，这些技术在原则上能够为熔体提供良好的混合效果的[3]。

2.2 以EG、TPA为原料的聚酯熔体的工艺

以EG、TPA 为原料的聚酯熔体的生产过程是酯化和缩聚的反应过程，就是通过乙二醇（EG）与精对苯二甲酸（TPA）的酯化反应和缩聚反应生成最终的产物聚酯纤维。

首先第一步是酯化反应，乙二醇（EG）与精对苯二甲酸（TPA）生成了聚合单体BHET，也就是对苯二甲酸乙二醇酯，其实在实际的生产过程中，产物是聚合单体、二聚体等混合的混合物。在此过程中，会产生副产物水，也会被分离出系统。

第二步则是缩聚反应，低聚物的混合物在催化剂的作用下，彼此间进行缩合与聚合反应，从而形成复杂的聚合物PET，也就是聚酯纤维，此时所产生的副产物则是EG，低聚物熔体的附着度会随着聚合反应的提高而增强，由于缩聚反应是一个可逆的过程，所以其中的设计是有利于EG 逸出，从而使得聚合反应能够反应完全[4]。

2.3 实验过程中反应所需要的催化剂

在试验的过程中加入一些辅助材料也有助于生产效率提高的，此次实验中加入的催化剂主要是针对缩聚过程中的催化剂。有时也会加入一些二氧化钛，主要是用来消除多余的PET，而在酯化过程中一般是不需要催化剂的，而在缩聚过程需要，在选择催化剂的过程中，要注意的是催化剂必须能够促进反应进行，而且较少地产生副作用；其次就是易于溶解，在反应过程中比较容易分布，最后就是催化剂的选择必须是容易取得并且性价比高的。

2.4 乙二醇与精对苯二甲酸的浓度对反应的影响

在实验过程中相对地增加反应物的浓度或者相应地降低生成物的浓度，是可以使得反应向生成酯化物方向移动，此实验中，通常是通过增加原料中的乙二醇（EG）的浓度或者是减小反应过程中水含量的产生。但是由于缩聚过程是一个放热的过程，所需要的热量比较少，只需要做好保温工作即可，因此对于缩聚过程的把控也相对容易。

3 生产纺丝级聚酯熔体的工艺改进

3.1 在工艺方面，结合科技手段，努力创新

继续发展以EG、TPA 为原料的多样化生产纺丝级聚酯熔体，使乙二醇（EG）和TPA 的整体化结合得更为密切，以便于使用各种辅助原料；进一步去改进工艺技术并且采用新催化剂，提高成品收率，降低生产过程的能耗及原料消耗；调整生产结构，进一步发展精细化工业，集中力量开发技术密集型的新产品、具有特殊性能的新材料，从而提高经济效益，并对聚酯熔体工业生产所带来的环境污染进行防治。

3.2 在人员方面，提升人员的工作素质

要坚持以人为本的思想，不管是国家还是具体到某一化工厂都应该将培养大量复合型人才作为发展过程中的使命，真正投身于化工的科技建设之中；尤其是化工厂应该在实际工作中去落实对人才的培养，建立健全人才培养机制，以及相关的人才激励机制。首先要对先加入的人员进行培训，使其能够熟练掌握以EG、TPA 为原料的多样化生产纺丝级聚酯熔体的工艺流程，并且能够熟练准确地操作工具；其次就是开展丰富的培训活动，让人员一直处于学习状态，不断提升自身素质[5]。

3.3 在国家方面，重视聚酯纤维的可持续发展

国家角度来看，一方面要依据科教兴国战略，大力发展生产力，从而为科技研发提供一定的物质基础；大力加强每一个化工企业以及其部门的管理，使得化工生产设备向着精细化方向发展，同时发展更具规模化，以取得可观的经济效益；国家也要继续加大对我国化学工业领域的科学投入，进一步重视聚酯纤维的可持续发展；努力改变现在生产中结构不合理的状况，不论是在聚酯纤维产品的品种还是在质量方面，生产出大众所需要的物品。

4 结语

综上所述，通过科学创新技术水平的不断提高，工业生产对生产纺丝级聚酯熔体的工艺产生了更高的要求，机械化生产线通过适当的优化调整以及操作管理规范化的实施，对于纺丝级聚酯熔体的生产，能够生产出更加优良的聚酯纤维制品，也可以在一定程度上提高专用原料的使用效率和反应的稳定性。因此，在生产纺丝级聚酯熔体的工艺改进过程中，不仅要在具体的工艺中进行提升，也要在人员的操作方面进行改善，从而使得整体生产过程更加顺畅，最终能够为工业的可持续发展做出贡献。